KR102326290B1 - 디지털 신호 및 상관 코드를 상관시키기 위한 방법, 장치, 컴퓨터 프로그램, 칩 셋, 또는 데이터 구조 - Google Patents
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Abstract
디지털 신호 및 상관 코드를 상관시키기 위한 방법, 장치, 컴퓨터 프로그램, 칩 셋, 또는 데이터 구조. 모션-보상된 상관 코드와 수신기에 의해 제공된 디지털 신호의 상관을 발생시키는 단계로서, 모션-보상된 상관 코드는 수신기의 추정된 또는 측정된 움직임에 의존하는 하나 이상의 페이저를 이용하여 상관 전에 보상된 상관 코드인 방법, 장치, 컴퓨터 프로그램, 칩 셋, 또는 데이터 구조.
Description
본 발명의 실시예는 디지털 신호(digital signal) 및 상관 코드(correlation code)를 상관시키기 위한 방법, 장치, 컴퓨터 프로그램(computer program), 칩 셋(chip set) 또는 데이터 구조(data structure)에 관한 것이다.
디지털 신호와 상관 코드의 상관은 사용된 디지털 신호의 품질에 의존(dependent)한다. 디지털 신호는 통상적으로 통신 채널을 통해 수신기에 의해 수신된다. 잘 알려진 바와 같이, 통신 채널은 통신 채널을 통해 수신된 신호에 잡음을 도입(introduce)할 수 있다. 잡음이 증가함에 따라 신호 대 잡음비는 감소하고, 수신된 디지털 신호와 상관 코드의 정확한 상관을 수행하는 것이 더욱 어려워진다.
수신된 디지털 신호 및 상관 코드를 상관시키기 위한 개선된 접근법을 제공하는 것이 바람직할 것이다.
수신된 디지털 신호 및 상관 코드를 상관시키기 위한 개선된 접근법을 제공하는 것이 바람직할 것이다.
본 발명의 모든 예시에서 필수는 아니지만 다양한 실시예에 따르면, 첨부된 청구 범위에 청구된 예시가 제공된다.
본 발명의 하나의 측면에 따르면, 로컬 신호(local signal)를 제공하도록 구성되는 로컬 신호 생성기(local signal generator); 원격 소스(remote source)로부터 제1 방향으로(in a first direction) 신호를 수신하도록 구성된 수신기(receiver); 상기 수신기의 측정된 또는 추정된 움직임(measured or assumed movement)을 제공하도록 구성된 모션 모듈(motion module); 상기 수신된 신호와 상기 로컬 신호를 상관시킴으로써 상관 신호(correlation signal)를 제공하도록 구성된 상관 유닛(correlation unit); 상기 제1 방향으로의 상기 측정된 또는 추정된 움직임에 기초하여 상기 로컬 신호, 상기 수신된 신호 및 상기 상관 신호 중 적어도 하나의 모션 보상을 제공하도록 구성된 모션 보상 유닛(motion compensation unit)을 포함하는 위치 확인 시스템(positioning system)이 제공된다.
이러한 방식으로, 모션 보상은 신호가 상관되기 전에 수신된 신호, 로컬 신호 또는 이들의 조합(combination)에 적용될 수 있다. 또한, 모션 보상은 상관 다음에 상관 신호에 적용될 수 있다. 수신기(receiver)와 원격 소스 사이에서 연장되는, 제1 방향으로의 모션 보상을 제공함으로써, 이 방향을 따라 수신된 신호에 대한 우선 이득(preferential gain)을 달성하는 것이 가능하다. 따라서, 수신기와 원격 소스 사이의 라인 오브 사이트 신호(line-of-sight signal)는 상이한 방향으로 수신된 반사된 신호(reflected signal)에 대해 우선적으로 이득을 수신할 것이다. GNSS 수신기(GNSS receiver)에서, 이는 논-라인 오브 사이트 신호(non-line-of-sight signals)(예컨대, 반사된 신호)가 현저히 억제되기 때문에 위치 확인 정확도의 현저한 증가를 초래할 수 있다. 이 신호의 절대 파워((absolute power))가 비-라인 오브 사이트 신호의 절대 파워보다 작더라도, 가장 높은 상관이 라인 오브 사이트 신호에 대해 달성될 수 있다.
수신된 신호는 동일한 패턴의 로컬 카피(local copy)를 이용하는 교차-상관 프로세스(cross-correlation process)에 의해 방송 신호 내에서 발견될 수 있는, 디지털 또는 아날로그 중 하나인, 송신된 정보의 임의의 알려진 또는 알려지지 않은 패턴을 포함할 수 있다. 수신된 신호는 레인징(ranging)을 위해 사용될 수 있는 치핑 코드(chipping code)로 인코딩(encoded)될 수 있다. 그러한 수신된 신호의 예시는 GPS 신호를 포함하고, 이는 무선 전송 내에 인코딩된 골드 코드(Gold Codes)를 포함한다. 또 다른 예시는 GSM 셀룰러 전송(GSM cellular transmissions)에 사용되는 익스텐디드 트레이닝 시퀀스(Extended Training Sequences)이다.
전통적으로, 수신기와 원격 소스 사이의 라인 오브 사이트 경로(line-of-sight path)의 변화로 인한 수신된 신호에서의 위상 변화는 위치 확인 정확도가 감소되는 불편한 것으로 간주되었다. 본 발명의 반-직관적 접근법(counter-intuitive approach)은 원격 소스로부터의 라인 오브 사이트 신호(line-of-sight signal)의 식별을 향상시키기 위해 이러한 위상 변화를 실제로 이용할 수 있다.
모션 보상 유닛은 로컬 신호에 모션 보상을 제공하여 수신된 신호와 더 가깝게 매칭(matches)시킬 수 있다. 다른 구성에서, 역 모션 보상(inverse motion compensation)은 수신기의 모션의 수신된 신호에 대한 영향을 감소시키기 위해 수신된 신호에 적용될 수 있다. 로컬 신호 및 수신된 신호 모두에 부분 모션 보상을 제공함으로써 유사한 결과가 달성될 수 있다. 이러한 기술들은 로컬 신호와 수신된 신호 사이에 상대적인 모션 보상이 적용되도록 한다. 일부 실시예에서, 모션 보상은 상관과 병렬로 수행될 수 있다. 또한, 모션 보상은 상관 신호에 직접 적용될 수 있다.
실제로, 수신된 신호는 동 위상 및 직각 성분(in-phase and quadrature components)을 포함하는 복소 신호(complex signal)로서 처리될 수 있다. 로컬 신호는 유사한 복소수(complex)일 수 있다. 상관 유닛은 또한 복소수일 수 있고 이들 복소 신호들 사이의 상관의 측정치(measure)로서 사용될 수 있는 상관 신호를 제공하도록 배열될 수 있다.
제1 방향으로의 측정된 또는 추정된 움직임에 기초하여 로컬 신호 및 수신된 신호 중 적어도 하나의 모션 보상을 제공함으로써 높은 위치 확인 정확도를 달성하는 것이 가능할 수 있다. 실제로, GNSS 신호에 적용될 때, 로컬 및 수신된 신호는 주기적으로 반복하는 코드로 인코딩될 수 있다. 예를 들어, GPS L1 C/A 코드의 경우, 로컬 및 수신된 신호는 1023 개의 의사 난수 코드 칩(pseudorandom number code chips)을 포함할 수 있다. 로컬 및 수신된 신호는 무선 샘플링 속도(radio sampling rate)로 값을 제공하기 위해 디지털화 될 수 있는 아날로그 파형(analogue waveforms)일 수 있으며, 이는 1ms 시간 기간 동안 수백만 개의 값이 있을 수 있다는 의미이다. 로컬 신호 디지털 값과 수신된 신호 디지털 값 사이의 상관은 계산될 수 있어, 관련 시간 기간 동안 모션 보상 벡터를 이용하여 먼저 어느 한 값의 세트를 보정한다(first corrected either set of values). 그 다음, 이 데이터 포인트(data points)는 시간 기간 동안 합산될 수 있다. 실제로, 이는 계산 집약적(computationally intensive)일지라도 무선 샘플링 주파수에서 작동하기 때문에 정확한 결과를 생성할 수 있다.
상관 신호의 모션 보상을 제공함으로써 더 낮은 위치 확인 정확도가 달성될 수 있다. 상기 예시에서, GPS L1 C/A 코드에 적용될 때, 상관은 ~ 1000 의사 난수 코드 칩의 각각에 독립적으로 수행되어 ~ 1000 복소 상관 신호 출력을 생성할 수 있다. 그런 다음, 모션 보상 벡터(motion compensation vector)는 ~ 1000 상관 신호 성분에 적용될 수 있다. 마지막으로, 모션 보상된 상관 신호는 합산되어 상관의 측정치를 생성할 수 있다. 따라서, 상관 신호의 모션 보상은 로컬 신호 및 수신된 신호의 모션 보상에 의해 달성될 수 있는 결과의 근사치를 생성할 수 있다. 그러나, 일부 애플리케이션(applications)의 경우, 정확도의 손실은 무시할 수 있으며, 계산 부하를 줄일 수 있으므로 허용될 수 있다.
바람직하게는, 모션 모듈은 제1 방향으로 수신기의 측정된 움직임을 제공하도록 구성된 관성 센서(inertial sensor)를 포함한다. 따라서, 관성 센서의 출력은 라인 오브 사이트 신호의 방향으로 신호의 모션 보상을 제공함으로써 위치 확인 고정의 정확도를 향상시킬 수 있다.
또한, 모션 센서는 관성 센서가 없거나 관성 센서로부터의 출력이 이용 가능하지 않을 때 수신기의 추정된 움직임을 제공하는 것이 가능할 수 있다. 추정된 움직임은 이전 에포크(epochs)에서의 움직임의 패턴에 기초하여 계산될 수 있다.
수신기는 안테나 및 수신된 신호를 처리하기 위한 전자 장치를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 모션 모듈은 안테나의 측정된 또는 추정된 움직임을 제공하도록 구성된다.
위치 확인 시스템은 단일 위치 확인 디바이스에 제공될 수 있다. 위치 확인 시스템의 다양한 계산 모듈은 별도로 제공되어 위치 확인 시스템이 분산될 수 있다. 예를 들어, 모션 보상 유닛 및/또는 상관 유닛에 의해 수행되는 계산과 같은 특정 계산은 네트워크에서 프로세서(processors)에 의해 수행될 수 있다. 따라서, 전자 사용자 디바이스는 효율면에서 적절한 곳에 네트워크에서의 다른 프로세서로 계산을 오프로딩(offload)할 수 있다.
바람직한 배열에서, 시스템은 GNSS 위치 확인 디바이스를 포함하고, 원격 소스는 GNSS 위성(GNSS satellite)이다. GNSS 위치 확인 디바이스를 이용한 위치 확인은 신호가 약한 실내 및 다중 경로 신호가 있을 수 있는 도시 협곡(urban canyons)에서 여러 가지 어려움을 생성한다. 원격 소스의 방향으로 수신기의 모션에 의해 수신된 신호의 위상 변화를 허용함으로써, 상관은 개선될 수 있다. 코히런트 상관 기간(coherent correlation period)을 증가시켜 사실상 라인 오브 사이트 신호에 대한 우선 이득을 제공하는 것이 가능할 수도 있다. GNSS 위치 확인 디바이스는 스마트폰과 같은 전자 사용자 디바이스에 제공될 수 있다.
바람직하게는, 디바이스는 원격 소스의 알려진 또는 추정된 위치 및 수신기의 측정된 또는 추정된 위치에 대한 제1 방향을 결정하도록 구성된 프로세서를 포함한다. 일부 배열에서, 수신기의 측정된 또는 추정된 위치는 상당히 조잡(crude)할 수 있다. 예를 들어, 수신기의 도시 또는 지역은 지상파 무선 신호(terrestrial radio signals) 또는 마지막으로 알려진 위치(last-known-position)에 기초하여 알려질 수 있다. 원격 소스는 방송 위치 추산력(broadcast ephemeris)에 기초한 알려진 위치(known position)를 갖는 GNSS 위성일 수 있다. 라인 오브 사이트 신호에 대한 우선 이득을 제공함으로써 수신기의 위치 확인 정확도의 현저한 개선이 달성될 수 있다. 수신된 신호가 GNSS 비트(GNSS bits)와 같은 변조된 데이터를 포함하면, 바람직하게는, 예를 들어 셀룰러 네트워크 제공자가 이용할 수 있는 표준 지원 기술을 이용함으로써 이것들은 예측되거나 제공되고, 정렬되고, 제거된다. 관성 센서는 적어도 하나의 가속도계를 포함할 수 있다. 또한, 모션 모듈은 해면 위의 수신기의 높이를 나타내는 기압 센서(barometric sensor), 수신기의 베어링을 나타내는 지자기 센서(geomagnetic sensor) 및 당업자가 이해할 수 있는 다른 모션 센서를 포함할 수 있다.
모션 보상 유닛은 제1 방향으로 측정된 또는 추정된 움직임으로부터 얻어진 복수의 벡터에 기초하여, 로컬 신호, 수신된 신호 및 상관 신호 중 적어도 하나의 모션 보상을 제공하도록 구성될 수 있다. 이 컨텍스트(context)에서, 벡터는 여러 개의 값을 나타내는 행렬 열(matrix column)과 같다. 복수의 벡터는 위상 벡터의 시퀀스, 또는 수신기의 측정된 또는 추정된 움직임에 의해 수신된 신호로 도입된 진폭 및 위상 변화를 나타내는 2D 위상 벡터(2D phase vectors)인 페이저(phasors)일 수 있다. 페이저는 일반적으로 제1 방향으로 수신기의 측정된 또는 추정된 움직임을 설명하는 적어도 진폭 및 각도를 포함한다. 복수의 벡터는 로컬 신호와 수신된 신호 사이의 상대적인 모션 보상을 제공하기 위해 모션 보상 디바이스에서의 로컬 신호, 수신된 신호 및 상관 신호 중 적어도 하나와 결합될 수 있다.
복수의 벡터는 시간의 함수로서 제1 방향으로 측정된 또는 추정된 움직임을 나타낼 수 있다. 따라서, 복수의 벡터는 시간에 따라 수신기의 상세한 움직임을 반영할 수 있다. 예를 들어, 복수의 벡터는 조깅(jogging), 보행(walking), 달리기(running) 또는 다른 반복 모션을 하는 동안 사용자의 주머니에 놓이는 동안 수신기의 움직임을 반영할 수 있다. 이 예시에서, 수신기는 각 발꿈치 딛기(heel strike)에 대응하는 가속도의 피크를 갖는 주기적 모션(cyclical motion)을 실행할 수 있다.
본 기술은 신호의 코히런트 통합(coherent integration)의 기간을 증가시킬 수 있고, 실내에서 수신된 GNSS 신호와 같은 매우 약한 신호를 검출하는 시스템의 능력을 향상시킨다. 약한 신호를 효과적으로 검출하기 위하여 일부 구성에서는 약 1 초 이상의 통합 기간이 필요할 수 있다.
상기 장치는 제1 시간에 로컬 신호, 수신된 신호 및 상관 신호 중 적어도 하나를 위해 제공된 모션 보상과 관련된 파라미터(parameter) 또는 파라미터의 세트(set of parameters)를 저장하도록 구성된 메모리(memory)를 포함할 수 있다. 제2 시간에, 모션 보상 유닛은 저장된 파라미터 또는 파라미터의 세트에 기초하여, 로컬 신호, 수신된 신호 및 상관 신호 중 적어도 하나의 모션 보상을 제공하도록 구성될 수 있다. 저장된 파라미터 또는 파라미터의 세트는 모션 보상된 신호일 수 있다. 대안적으로, 저장된 파라미터 또는 파라미터의 세트는 모션 보상된 신호를 생성하기 위해 로컬 신호 및 수신된 신호 중 적어도 하나와 결합될 수 있는 복수의 벡터일 수 있다.
바람직하게는, 파라미터 또는 파라미터의 세트는 제1 시간에 수신기의 모션에 기초하여 저장될 수 있다. 그런 다음 적절한 경우 파라미터 또는 파라미터의 세트는 제2 시간에 재이용(re-used)될 수 있다. 일 예시에서, 파라미터 또는 파라미터의 세트의 재이용은 제2 시간에서의 수신기의 모션이 제1 시간에서의 수신기의 모션과 유사한 경우에 적절할 수 있다.
저장된 파라미터 또는 파라미터의 세트를 재이용함으로써, 모든 에포크에서 모션 보상이 재계산(re-calculated)되는 시스템과 비교하여 계산 부하를 유리하게 감소시킬 수 있다. 이는 또한 시스템의 파워 소비를 감소시킬 수 있으며, 이로써 시스템이 전자 사용자 디바이스에 구현될 때 배터리 수명이 개선된다.
제2 시간에, 모션 보상 유닛은 제1 시간에 수신기의 측정된 또는 추정된 움직임을 제2 시간에서의 수신기의 측정된 또는 추정된 움직임과 비교하고, 비교에 기초하여, 저장된 파라미터 또는 파라미터의 세트에 기초하여, 로컬 신호, 수신된 신호 및 상관 신호 중 적어도 하나의 모션 보상을 제공하도록 구성될 수 있다. 수신기의 움직임은 종종 서로 다른 시간 기간에 유사하다. 자동차의 경우, 특히 고속도로의 경우에, 속도 및 베어링은 몇 초 분리된 시간 기간으로 유사할 수 있다. 유사하게는, 수신기가 조깅하는 사람에 의해 홀딩되어(held) 있을 때, 그것은 일반적으로 움직임의 예측 가능한 패턴을 가질 것이다; 사용자의 속도 및 베어링이 변하지 않는다면, 패턴은 수 초 이상 분리된 시간 기간으로 반복될 수 있다. 이러한 상황에서, 비교는 제1 시간에서의 움직임과 제2 시간에서의 움직임 사이의 상당한 유사성을 나타낼 수 있다. 따라서, 수신기가 이전 에포크(earlier epoch)에 대해 계산된 벡터 또는 페이저와 같은 파라미터를 재이용하는 것이 효율적일 수 있다. 이러한 파라미터는 계산 부하를 줄이고 배터리 리소스(battery resources)를 보존하면서, 제2 시간에 효과적인 모션 보상을 제공하는 데 사용될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 로컬 신호를 제공하는 단계; 수신기에서 원격 소스로부터 제1 방향으로 신호를 수신하는 단계; 상기 수신기의 움직임을 측정하거나 추정하는 단계; 상기 수신된 신호와 상기 로컬 신호를 상관시킴으로써 상관 신호를 제공하는 단계; 및 상기 제1 방향으로의 상기 측정된 또는 추정된 움직임에 기초하여 상기 로컬 신호, 상기 수신된 신호 및 상기 상관 신호 중 적어도 하나의 모션 보상을 제공하는 단계를 포함하는, 위치 확인 시스템에서 수행되는, 방법이 제공된다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 로컬 신호를 제공하는 단계; 수신기에서 원격 소스로부터 제1 방향으로 신호를 수신하는 단계; 상기 수신기의 움직임을 측정하거나 추정하는 단계; 상기 수신된 신호와 상기 로컬 신호를 상관시킴으로써 상관 신호를 제공하는 단계; 상기 제1 방향으로의 상기 측정된 또는 추정된 움직임에 기초하여 상기 로컬 신호, 상기 수신된 신호 및 상기 상관 신호 중 적어도 하나의 모션 보상을 제공하는 단계를 포함하는 단계들을, 위치 확인 시스템에서 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 프로세서가 수행하도록 하는 실행 가능한 명령어들을 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품이 제공된다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 로컬 신호를 제공하도록 구성되는 로컬 신호 생성기; 원격 소스로부터 제1 방향으로 신호를 수신하도록 구성된 수신기; 상기 수신기의 측정된 또는 추정된 움직임을 제공하도록 구성된 모션 모듈; 상기 수신된 신호와 상기 로컬 신호를 상관시킴으로써 상관 신호를 제공하도록 구성된 상관 유닛; 상기 제1 방향으로의 상기 측정된 또는 추정된 움직임에 기초하여 상기 로컬 신호, 상기 수신된 신호 및 상기 상관 신호 중 적어도 하나의 모션 보상을 제공하기 위해 제1 시간에 대한 파라미터 또는 파라미터의 세트를 제공하도록 구성된 모션 보상 유닛; 및 상기 제1 시간에 대한 상기 파라미터 또는 파라미터의 세트를 저장하도록 구성된 메모리를 포함하고, 상기 모션 보상 유닛은, 제2 시간에 대해, 상기 저장된 파라미터 또는 파라미터의 세트에 기초하여, 상기 로컬 신호, 상기 수신된 신호 및 상기 상관 신호 중 적어도 하나의 모션 보상을 제공하도록 구성되는 위치 확인 시스템이 제공된다.
저장된 파라미터 또는 파라미터의 세트는 모션 보상된 신호일 수 있다. 대안적으로, 저장된 파라미터 또는 파라미터의 세트는 모션 보상된 신호를 생성하기 위해 로컬 신호, 수신된 신호 및 상관 신호 중 적어도 하나와 결합될 수 있는 페이저와 같은 복수의 벡터일 수 있다.
저장된 파라미터 또는 파라미터의 세트를 재이용함으로써, 모든 에포크에서 모션 보상이 재계산되는 시스템과 비교하여 계산 부하를 유리하게 감소시킬 수 있다. 이는 또한 시스템의 파워 소비를 감소시킬 수 있으며, 이로써 시스템이 전자 사용자 디바이스에 구현될 때 배터리 수명이 개선된다.
하나의 배열에서, 제2 시간은 제1 시간보다 늦을 수 있다. 따라서, 파라미터 또는 파라미터의 세트는 제1 시간에 계산되고 이후 시간(later time)에 재이용될 수 있다. 이는 파라미터 또는 파라미터의 세트가 이미 이전 시간(earlier time)에 계산되었기 때문에 이후 시간에 계산 효율을 향상시킬 수 있다.
또 다른 배열에서, 제2 시간은 제1 시간보다 빠를 수 있다. 이러한 배열에서, 저장된 파라미터 또는 파라미터의 세트는 로컬 신호, 수신된 신호 또는 상관 신호에 대해 회고적으로(retrospectively) 모션 보상을 적용하기 위하여 이용될 수 있다. 이전 시간에 대한 모션 보정을 적용하면, 제1 (나중) 시간에 위치의 결정을 향상시킬 수 있다. 따라서, 반복 처리 작동이 수행될 수 있다.
바람직하게는, 위치 확인 시스템은 상관 신호, 로컬 신호 및 수신된 신호 중 적어도 하나에 모션 보상이 적용된 상관 신호에 기초하여 수신기로부터 원격 소스로의 거리를 출력하도록 구성된 출력 모듈(output module)을 포함한다. 또한, 출력 모듈은 수신기로부터 복수의 원격 소스로 계산된 복수의 거리에 기초하여 수신기에 대한 위치를 출력하도록 구성될 수 있다.
제1 시간에 저장된 파라미터 또는 파라미터의 세트는 수신기의 측정된 또는 추정된 움직임에 기초하여 메모리에서 인덱싱(indexed)될 수 있다. 이러한 방식으로, 파라미터 또는 파라미터의 세트는 수신기의 측정된 또는 추정된 움직임이 유사한 제2 시간 동안 메모리로부터 검색될 수 있다.
저장된 파라미터 또는 파라미터의 세트는 제1 방향으로의 제1 수신기의 측정된 또는 추정된 움직임으로부터 얻어질 수 있다. 모션 보상 유닛은 저장된 파라미터 또는 파라미터의 세트에 기초하여, 제2 수신기에서 수신된 로컬 신호, 수신된 신호 및 상관 신호 중 적어도 하나의 모션 보상을 제공하도록 구성될 수 있다. 이러한 방식으로, 저장된 파라미터 또는 파라미터의 세트는 제1 사용자와 연관된 디바이스에 존재할 수 있는, 제1 수신기로부터의 측정치에 기초하여 결정될 수 있다. 저장된 파라미터 또는 파라미터의 세트는 제2 사용자와 연관된 디바이스에 존재할 수 있는, 제2 수신기에 존재하는 신호에 기초하여 모션 보상을 제공하기 위해 재이용될 수 있다. 따라서, 제2 사용자의 디바이스는 제1 사용자의 디바이스에서 수신된 신호에 기초하여 수행된 계산에 기초하여 모션 보상을 제공할 수 있다. 이는 유리하게도 제2 사용자의 디바이스에서 계산 효율을 향상시킬 수 있다. 이러한 배열은 제1 및 제2 수신기의 움직임(movement)이 매우 유사하고 지리적 위치가 약 100m 이내인 열차(train)와 같은 환경에서 적절할 수 있다. 이러한 배열에서, 메모리는 네트워크를 통해 제1 및 제2 사용자 디바이스에 의해 액세스될 수 있다.
바람직하게는, 또한 메모리는 제1 시간에 대한 수신된 신호 또는 상관 신호를 저장하도록 구성된다. 상당히 나중에 있을 수 있는 다른 시간에, 모션 보상 유닛은 저장된 파라미터 또는 파라미터의 세트 및 저장된 수신 신호 또는 상관 신호에 기초하여, 로컬 신호, 수신된 신호 및 상관 신호 중 적어도 하나의 모션 보상을 제공한다. 이러한 방식으로, 후-처리에서 수신기에 대한 개선된 위치를 제공하는 것이 가능할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 로컬 신호를 제공하는 단계; 수신기에서 원격 소스로부터 제1 방향으로 신호를 수신하는 단계; 상기 수신기의 움직임을 측정하거나 추정하는 단계; 상기 수신된 신호와 상기 로컬 신호를 상관시킴으로써 상관 신호를 제공하는 단계; 상기 제1 방향으로의 상기 측정된 또는 추정된 움직임에 기초하여 상기 로컬 신호, 상기 수신된 신호 및 상기 상관 신호 중 적어도 하나의 모션 보상을 제공하기 위해 제1 시간에 대한 파라미터 또는 파라미터의 세트를 제공하는 단계; 상기 제1 시간에 대한 상기 파라미터 또는 파라미터의 세트를 저장하는 단계; 및 상기 저장된 파라미터 또는 파라미터의 세트에 기초하여, 제2 시간에 대한 상기 로컬 신호, 상기 수신된 신호 및 상기 상관 신호 중 적어도 하나의 모션 보상을 제공하는 단계를 포함하는, 위치 확인 시스템에서 수행되는, 방법이 제공된다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 로컬 신호를 제공하는 단계; 수신기에서 원격 소스로부터 제1 방향으로 신호를 수신하는 단계; 상기 수신기의 움직임을 측정하거나 추정하는 단계; 상기 수신된 신호와 상기 로컬 신호를 상관시킴으로써 상관 신호를 제공하는 단계; 상기 제1 방향으로의 상기 측정된 또는 추정된 움직임에 기초하여 상기 로컬 신호, 상기 수신된 신호 및 상기 상관 신호 중 적어도 하나의 모션 보상을 제공하기 위해 제1 시간에 대한 파라미터 또는 파라미터의 세트를 제공하는 단계; 상기 제1 시간에 대한 상기 파라미터 또는 파라미터들의 세트를 저장하는 단계; 및 상기 저장된 파라미터 또는 파라미터 세트에 기초하여, 제2 시간에 대한 상기 로컬 신호, 상기 수신된 신호 및 상기 상관 신호 중 적어도 하나의 모션 보상을 제공하는 단계를 포함하는 단계들을, 위치 확인 시스템에서 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 프로세서가 수행하도록 하는 실행 가능한 명령어들을 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품이 제공된다.
본 발명의 하나의 측면에 따르면, 로컬 신호(local signal)를 제공하도록 구성되는 로컬 신호 생성기(local signal generator); 원격 소스(remote source)로부터 제1 방향으로(in a first direction) 신호를 수신하도록 구성된 수신기(receiver); 상기 수신기의 측정된 또는 추정된 움직임(measured or assumed movement)을 제공하도록 구성된 모션 모듈(motion module); 상기 수신된 신호와 상기 로컬 신호를 상관시킴으로써 상관 신호(correlation signal)를 제공하도록 구성된 상관 유닛(correlation unit); 상기 제1 방향으로의 상기 측정된 또는 추정된 움직임에 기초하여 상기 로컬 신호, 상기 수신된 신호 및 상기 상관 신호 중 적어도 하나의 모션 보상을 제공하도록 구성된 모션 보상 유닛(motion compensation unit)을 포함하는 위치 확인 시스템(positioning system)이 제공된다.
이러한 방식으로, 모션 보상은 신호가 상관되기 전에 수신된 신호, 로컬 신호 또는 이들의 조합(combination)에 적용될 수 있다. 또한, 모션 보상은 상관 다음에 상관 신호에 적용될 수 있다. 수신기(receiver)와 원격 소스 사이에서 연장되는, 제1 방향으로의 모션 보상을 제공함으로써, 이 방향을 따라 수신된 신호에 대한 우선 이득(preferential gain)을 달성하는 것이 가능하다. 따라서, 수신기와 원격 소스 사이의 라인 오브 사이트 신호(line-of-sight signal)는 상이한 방향으로 수신된 반사된 신호(reflected signal)에 대해 우선적으로 이득을 수신할 것이다. GNSS 수신기(GNSS receiver)에서, 이는 논-라인 오브 사이트 신호(non-line-of-sight signals)(예컨대, 반사된 신호)가 현저히 억제되기 때문에 위치 확인 정확도의 현저한 증가를 초래할 수 있다. 이 신호의 절대 파워((absolute power))가 비-라인 오브 사이트 신호의 절대 파워보다 작더라도, 가장 높은 상관이 라인 오브 사이트 신호에 대해 달성될 수 있다.
수신된 신호는 동일한 패턴의 로컬 카피(local copy)를 이용하는 교차-상관 프로세스(cross-correlation process)에 의해 방송 신호 내에서 발견될 수 있는, 디지털 또는 아날로그 중 하나인, 송신된 정보의 임의의 알려진 또는 알려지지 않은 패턴을 포함할 수 있다. 수신된 신호는 레인징(ranging)을 위해 사용될 수 있는 치핑 코드(chipping code)로 인코딩(encoded)될 수 있다. 그러한 수신된 신호의 예시는 GPS 신호를 포함하고, 이는 무선 전송 내에 인코딩된 골드 코드(Gold Codes)를 포함한다. 또 다른 예시는 GSM 셀룰러 전송(GSM cellular transmissions)에 사용되는 익스텐디드 트레이닝 시퀀스(Extended Training Sequences)이다.
전통적으로, 수신기와 원격 소스 사이의 라인 오브 사이트 경로(line-of-sight path)의 변화로 인한 수신된 신호에서의 위상 변화는 위치 확인 정확도가 감소되는 불편한 것으로 간주되었다. 본 발명의 반-직관적 접근법(counter-intuitive approach)은 원격 소스로부터의 라인 오브 사이트 신호(line-of-sight signal)의 식별을 향상시키기 위해 이러한 위상 변화를 실제로 이용할 수 있다.
모션 보상 유닛은 로컬 신호에 모션 보상을 제공하여 수신된 신호와 더 가깝게 매칭(matches)시킬 수 있다. 다른 구성에서, 역 모션 보상(inverse motion compensation)은 수신기의 모션의 수신된 신호에 대한 영향을 감소시키기 위해 수신된 신호에 적용될 수 있다. 로컬 신호 및 수신된 신호 모두에 부분 모션 보상을 제공함으로써 유사한 결과가 달성될 수 있다. 이러한 기술들은 로컬 신호와 수신된 신호 사이에 상대적인 모션 보상이 적용되도록 한다. 일부 실시예에서, 모션 보상은 상관과 병렬로 수행될 수 있다. 또한, 모션 보상은 상관 신호에 직접 적용될 수 있다.
실제로, 수신된 신호는 동 위상 및 직각 성분(in-phase and quadrature components)을 포함하는 복소 신호(complex signal)로서 처리될 수 있다. 로컬 신호는 유사한 복소수(complex)일 수 있다. 상관 유닛은 또한 복소수일 수 있고 이들 복소 신호들 사이의 상관의 측정치(measure)로서 사용될 수 있는 상관 신호를 제공하도록 배열될 수 있다.
제1 방향으로의 측정된 또는 추정된 움직임에 기초하여 로컬 신호 및 수신된 신호 중 적어도 하나의 모션 보상을 제공함으로써 높은 위치 확인 정확도를 달성하는 것이 가능할 수 있다. 실제로, GNSS 신호에 적용될 때, 로컬 및 수신된 신호는 주기적으로 반복하는 코드로 인코딩될 수 있다. 예를 들어, GPS L1 C/A 코드의 경우, 로컬 및 수신된 신호는 1023 개의 의사 난수 코드 칩(pseudorandom number code chips)을 포함할 수 있다. 로컬 및 수신된 신호는 무선 샘플링 속도(radio sampling rate)로 값을 제공하기 위해 디지털화 될 수 있는 아날로그 파형(analogue waveforms)일 수 있으며, 이는 1ms 시간 기간 동안 수백만 개의 값이 있을 수 있다는 의미이다. 로컬 신호 디지털 값과 수신된 신호 디지털 값 사이의 상관은 계산될 수 있어, 관련 시간 기간 동안 모션 보상 벡터를 이용하여 먼저 어느 한 값의 세트를 보정한다(first corrected either set of values). 그 다음, 이 데이터 포인트(data points)는 시간 기간 동안 합산될 수 있다. 실제로, 이는 계산 집약적(computationally intensive)일지라도 무선 샘플링 주파수에서 작동하기 때문에 정확한 결과를 생성할 수 있다.
상관 신호의 모션 보상을 제공함으로써 더 낮은 위치 확인 정확도가 달성될 수 있다. 상기 예시에서, GPS L1 C/A 코드에 적용될 때, 상관은 ~ 1000 의사 난수 코드 칩의 각각에 독립적으로 수행되어 ~ 1000 복소 상관 신호 출력을 생성할 수 있다. 그런 다음, 모션 보상 벡터(motion compensation vector)는 ~ 1000 상관 신호 성분에 적용될 수 있다. 마지막으로, 모션 보상된 상관 신호는 합산되어 상관의 측정치를 생성할 수 있다. 따라서, 상관 신호의 모션 보상은 로컬 신호 및 수신된 신호의 모션 보상에 의해 달성될 수 있는 결과의 근사치를 생성할 수 있다. 그러나, 일부 애플리케이션(applications)의 경우, 정확도의 손실은 무시할 수 있으며, 계산 부하를 줄일 수 있으므로 허용될 수 있다.
바람직하게는, 모션 모듈은 제1 방향으로 수신기의 측정된 움직임을 제공하도록 구성된 관성 센서(inertial sensor)를 포함한다. 따라서, 관성 센서의 출력은 라인 오브 사이트 신호의 방향으로 신호의 모션 보상을 제공함으로써 위치 확인 고정의 정확도를 향상시킬 수 있다.
또한, 모션 센서는 관성 센서가 없거나 관성 센서로부터의 출력이 이용 가능하지 않을 때 수신기의 추정된 움직임을 제공하는 것이 가능할 수 있다. 추정된 움직임은 이전 에포크(epochs)에서의 움직임의 패턴에 기초하여 계산될 수 있다.
수신기는 안테나 및 수신된 신호를 처리하기 위한 전자 장치를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 모션 모듈은 안테나의 측정된 또는 추정된 움직임을 제공하도록 구성된다.
위치 확인 시스템은 단일 위치 확인 디바이스에 제공될 수 있다. 위치 확인 시스템의 다양한 계산 모듈은 별도로 제공되어 위치 확인 시스템이 분산될 수 있다. 예를 들어, 모션 보상 유닛 및/또는 상관 유닛에 의해 수행되는 계산과 같은 특정 계산은 네트워크에서 프로세서(processors)에 의해 수행될 수 있다. 따라서, 전자 사용자 디바이스는 효율면에서 적절한 곳에 네트워크에서의 다른 프로세서로 계산을 오프로딩(offload)할 수 있다.
바람직한 배열에서, 시스템은 GNSS 위치 확인 디바이스를 포함하고, 원격 소스는 GNSS 위성(GNSS satellite)이다. GNSS 위치 확인 디바이스를 이용한 위치 확인은 신호가 약한 실내 및 다중 경로 신호가 있을 수 있는 도시 협곡(urban canyons)에서 여러 가지 어려움을 생성한다. 원격 소스의 방향으로 수신기의 모션에 의해 수신된 신호의 위상 변화를 허용함으로써, 상관은 개선될 수 있다. 코히런트 상관 기간(coherent correlation period)을 증가시켜 사실상 라인 오브 사이트 신호에 대한 우선 이득을 제공하는 것이 가능할 수도 있다. GNSS 위치 확인 디바이스는 스마트폰과 같은 전자 사용자 디바이스에 제공될 수 있다.
바람직하게는, 디바이스는 원격 소스의 알려진 또는 추정된 위치 및 수신기의 측정된 또는 추정된 위치에 대한 제1 방향을 결정하도록 구성된 프로세서를 포함한다. 일부 배열에서, 수신기의 측정된 또는 추정된 위치는 상당히 조잡(crude)할 수 있다. 예를 들어, 수신기의 도시 또는 지역은 지상파 무선 신호(terrestrial radio signals) 또는 마지막으로 알려진 위치(last-known-position)에 기초하여 알려질 수 있다. 원격 소스는 방송 위치 추산력(broadcast ephemeris)에 기초한 알려진 위치(known position)를 갖는 GNSS 위성일 수 있다. 라인 오브 사이트 신호에 대한 우선 이득을 제공함으로써 수신기의 위치 확인 정확도의 현저한 개선이 달성될 수 있다. 수신된 신호가 GNSS 비트(GNSS bits)와 같은 변조된 데이터를 포함하면, 바람직하게는, 예를 들어 셀룰러 네트워크 제공자가 이용할 수 있는 표준 지원 기술을 이용함으로써 이것들은 예측되거나 제공되고, 정렬되고, 제거된다. 관성 센서는 적어도 하나의 가속도계를 포함할 수 있다. 또한, 모션 모듈은 해면 위의 수신기의 높이를 나타내는 기압 센서(barometric sensor), 수신기의 베어링을 나타내는 지자기 센서(geomagnetic sensor) 및 당업자가 이해할 수 있는 다른 모션 센서를 포함할 수 있다.
모션 보상 유닛은 제1 방향으로 측정된 또는 추정된 움직임으로부터 얻어진 복수의 벡터에 기초하여, 로컬 신호, 수신된 신호 및 상관 신호 중 적어도 하나의 모션 보상을 제공하도록 구성될 수 있다. 이 컨텍스트(context)에서, 벡터는 여러 개의 값을 나타내는 행렬 열(matrix column)과 같다. 복수의 벡터는 위상 벡터의 시퀀스, 또는 수신기의 측정된 또는 추정된 움직임에 의해 수신된 신호로 도입된 진폭 및 위상 변화를 나타내는 2D 위상 벡터(2D phase vectors)인 페이저(phasors)일 수 있다. 페이저는 일반적으로 제1 방향으로 수신기의 측정된 또는 추정된 움직임을 설명하는 적어도 진폭 및 각도를 포함한다. 복수의 벡터는 로컬 신호와 수신된 신호 사이의 상대적인 모션 보상을 제공하기 위해 모션 보상 디바이스에서의 로컬 신호, 수신된 신호 및 상관 신호 중 적어도 하나와 결합될 수 있다.
복수의 벡터는 시간의 함수로서 제1 방향으로 측정된 또는 추정된 움직임을 나타낼 수 있다. 따라서, 복수의 벡터는 시간에 따라 수신기의 상세한 움직임을 반영할 수 있다. 예를 들어, 복수의 벡터는 조깅(jogging), 보행(walking), 달리기(running) 또는 다른 반복 모션을 하는 동안 사용자의 주머니에 놓이는 동안 수신기의 움직임을 반영할 수 있다. 이 예시에서, 수신기는 각 발꿈치 딛기(heel strike)에 대응하는 가속도의 피크를 갖는 주기적 모션(cyclical motion)을 실행할 수 있다.
본 기술은 신호의 코히런트 통합(coherent integration)의 기간을 증가시킬 수 있고, 실내에서 수신된 GNSS 신호와 같은 매우 약한 신호를 검출하는 시스템의 능력을 향상시킨다. 약한 신호를 효과적으로 검출하기 위하여 일부 구성에서는 약 1 초 이상의 통합 기간이 필요할 수 있다.
상기 장치는 제1 시간에 로컬 신호, 수신된 신호 및 상관 신호 중 적어도 하나를 위해 제공된 모션 보상과 관련된 파라미터(parameter) 또는 파라미터의 세트(set of parameters)를 저장하도록 구성된 메모리(memory)를 포함할 수 있다. 제2 시간에, 모션 보상 유닛은 저장된 파라미터 또는 파라미터의 세트에 기초하여, 로컬 신호, 수신된 신호 및 상관 신호 중 적어도 하나의 모션 보상을 제공하도록 구성될 수 있다. 저장된 파라미터 또는 파라미터의 세트는 모션 보상된 신호일 수 있다. 대안적으로, 저장된 파라미터 또는 파라미터의 세트는 모션 보상된 신호를 생성하기 위해 로컬 신호 및 수신된 신호 중 적어도 하나와 결합될 수 있는 복수의 벡터일 수 있다.
바람직하게는, 파라미터 또는 파라미터의 세트는 제1 시간에 수신기의 모션에 기초하여 저장될 수 있다. 그런 다음 적절한 경우 파라미터 또는 파라미터의 세트는 제2 시간에 재이용(re-used)될 수 있다. 일 예시에서, 파라미터 또는 파라미터의 세트의 재이용은 제2 시간에서의 수신기의 모션이 제1 시간에서의 수신기의 모션과 유사한 경우에 적절할 수 있다.
저장된 파라미터 또는 파라미터의 세트를 재이용함으로써, 모든 에포크에서 모션 보상이 재계산(re-calculated)되는 시스템과 비교하여 계산 부하를 유리하게 감소시킬 수 있다. 이는 또한 시스템의 파워 소비를 감소시킬 수 있으며, 이로써 시스템이 전자 사용자 디바이스에 구현될 때 배터리 수명이 개선된다.
제2 시간에, 모션 보상 유닛은 제1 시간에 수신기의 측정된 또는 추정된 움직임을 제2 시간에서의 수신기의 측정된 또는 추정된 움직임과 비교하고, 비교에 기초하여, 저장된 파라미터 또는 파라미터의 세트에 기초하여, 로컬 신호, 수신된 신호 및 상관 신호 중 적어도 하나의 모션 보상을 제공하도록 구성될 수 있다. 수신기의 움직임은 종종 서로 다른 시간 기간에 유사하다. 자동차의 경우, 특히 고속도로의 경우에, 속도 및 베어링은 몇 초 분리된 시간 기간으로 유사할 수 있다. 유사하게는, 수신기가 조깅하는 사람에 의해 홀딩되어(held) 있을 때, 그것은 일반적으로 움직임의 예측 가능한 패턴을 가질 것이다; 사용자의 속도 및 베어링이 변하지 않는다면, 패턴은 수 초 이상 분리된 시간 기간으로 반복될 수 있다. 이러한 상황에서, 비교는 제1 시간에서의 움직임과 제2 시간에서의 움직임 사이의 상당한 유사성을 나타낼 수 있다. 따라서, 수신기가 이전 에포크(earlier epoch)에 대해 계산된 벡터 또는 페이저와 같은 파라미터를 재이용하는 것이 효율적일 수 있다. 이러한 파라미터는 계산 부하를 줄이고 배터리 리소스(battery resources)를 보존하면서, 제2 시간에 효과적인 모션 보상을 제공하는 데 사용될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 로컬 신호를 제공하는 단계; 수신기에서 원격 소스로부터 제1 방향으로 신호를 수신하는 단계; 상기 수신기의 움직임을 측정하거나 추정하는 단계; 상기 수신된 신호와 상기 로컬 신호를 상관시킴으로써 상관 신호를 제공하는 단계; 및 상기 제1 방향으로의 상기 측정된 또는 추정된 움직임에 기초하여 상기 로컬 신호, 상기 수신된 신호 및 상기 상관 신호 중 적어도 하나의 모션 보상을 제공하는 단계를 포함하는, 위치 확인 시스템에서 수행되는, 방법이 제공된다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 로컬 신호를 제공하는 단계; 수신기에서 원격 소스로부터 제1 방향으로 신호를 수신하는 단계; 상기 수신기의 움직임을 측정하거나 추정하는 단계; 상기 수신된 신호와 상기 로컬 신호를 상관시킴으로써 상관 신호를 제공하는 단계; 상기 제1 방향으로의 상기 측정된 또는 추정된 움직임에 기초하여 상기 로컬 신호, 상기 수신된 신호 및 상기 상관 신호 중 적어도 하나의 모션 보상을 제공하는 단계를 포함하는 단계들을, 위치 확인 시스템에서 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 프로세서가 수행하도록 하는 실행 가능한 명령어들을 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품이 제공된다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 로컬 신호를 제공하도록 구성되는 로컬 신호 생성기; 원격 소스로부터 제1 방향으로 신호를 수신하도록 구성된 수신기; 상기 수신기의 측정된 또는 추정된 움직임을 제공하도록 구성된 모션 모듈; 상기 수신된 신호와 상기 로컬 신호를 상관시킴으로써 상관 신호를 제공하도록 구성된 상관 유닛; 상기 제1 방향으로의 상기 측정된 또는 추정된 움직임에 기초하여 상기 로컬 신호, 상기 수신된 신호 및 상기 상관 신호 중 적어도 하나의 모션 보상을 제공하기 위해 제1 시간에 대한 파라미터 또는 파라미터의 세트를 제공하도록 구성된 모션 보상 유닛; 및 상기 제1 시간에 대한 상기 파라미터 또는 파라미터의 세트를 저장하도록 구성된 메모리를 포함하고, 상기 모션 보상 유닛은, 제2 시간에 대해, 상기 저장된 파라미터 또는 파라미터의 세트에 기초하여, 상기 로컬 신호, 상기 수신된 신호 및 상기 상관 신호 중 적어도 하나의 모션 보상을 제공하도록 구성되는 위치 확인 시스템이 제공된다.
저장된 파라미터 또는 파라미터의 세트는 모션 보상된 신호일 수 있다. 대안적으로, 저장된 파라미터 또는 파라미터의 세트는 모션 보상된 신호를 생성하기 위해 로컬 신호, 수신된 신호 및 상관 신호 중 적어도 하나와 결합될 수 있는 페이저와 같은 복수의 벡터일 수 있다.
저장된 파라미터 또는 파라미터의 세트를 재이용함으로써, 모든 에포크에서 모션 보상이 재계산되는 시스템과 비교하여 계산 부하를 유리하게 감소시킬 수 있다. 이는 또한 시스템의 파워 소비를 감소시킬 수 있으며, 이로써 시스템이 전자 사용자 디바이스에 구현될 때 배터리 수명이 개선된다.
하나의 배열에서, 제2 시간은 제1 시간보다 늦을 수 있다. 따라서, 파라미터 또는 파라미터의 세트는 제1 시간에 계산되고 이후 시간(later time)에 재이용될 수 있다. 이는 파라미터 또는 파라미터의 세트가 이미 이전 시간(earlier time)에 계산되었기 때문에 이후 시간에 계산 효율을 향상시킬 수 있다.
또 다른 배열에서, 제2 시간은 제1 시간보다 빠를 수 있다. 이러한 배열에서, 저장된 파라미터 또는 파라미터의 세트는 로컬 신호, 수신된 신호 또는 상관 신호에 대해 회고적으로(retrospectively) 모션 보상을 적용하기 위하여 이용될 수 있다. 이전 시간에 대한 모션 보정을 적용하면, 제1 (나중) 시간에 위치의 결정을 향상시킬 수 있다. 따라서, 반복 처리 작동이 수행될 수 있다.
바람직하게는, 위치 확인 시스템은 상관 신호, 로컬 신호 및 수신된 신호 중 적어도 하나에 모션 보상이 적용된 상관 신호에 기초하여 수신기로부터 원격 소스로의 거리를 출력하도록 구성된 출력 모듈(output module)을 포함한다. 또한, 출력 모듈은 수신기로부터 복수의 원격 소스로 계산된 복수의 거리에 기초하여 수신기에 대한 위치를 출력하도록 구성될 수 있다.
제1 시간에 저장된 파라미터 또는 파라미터의 세트는 수신기의 측정된 또는 추정된 움직임에 기초하여 메모리에서 인덱싱(indexed)될 수 있다. 이러한 방식으로, 파라미터 또는 파라미터의 세트는 수신기의 측정된 또는 추정된 움직임이 유사한 제2 시간 동안 메모리로부터 검색될 수 있다.
저장된 파라미터 또는 파라미터의 세트는 제1 방향으로의 제1 수신기의 측정된 또는 추정된 움직임으로부터 얻어질 수 있다. 모션 보상 유닛은 저장된 파라미터 또는 파라미터의 세트에 기초하여, 제2 수신기에서 수신된 로컬 신호, 수신된 신호 및 상관 신호 중 적어도 하나의 모션 보상을 제공하도록 구성될 수 있다. 이러한 방식으로, 저장된 파라미터 또는 파라미터의 세트는 제1 사용자와 연관된 디바이스에 존재할 수 있는, 제1 수신기로부터의 측정치에 기초하여 결정될 수 있다. 저장된 파라미터 또는 파라미터의 세트는 제2 사용자와 연관된 디바이스에 존재할 수 있는, 제2 수신기에 존재하는 신호에 기초하여 모션 보상을 제공하기 위해 재이용될 수 있다. 따라서, 제2 사용자의 디바이스는 제1 사용자의 디바이스에서 수신된 신호에 기초하여 수행된 계산에 기초하여 모션 보상을 제공할 수 있다. 이는 유리하게도 제2 사용자의 디바이스에서 계산 효율을 향상시킬 수 있다. 이러한 배열은 제1 및 제2 수신기의 움직임(movement)이 매우 유사하고 지리적 위치가 약 100m 이내인 열차(train)와 같은 환경에서 적절할 수 있다. 이러한 배열에서, 메모리는 네트워크를 통해 제1 및 제2 사용자 디바이스에 의해 액세스될 수 있다.
바람직하게는, 또한 메모리는 제1 시간에 대한 수신된 신호 또는 상관 신호를 저장하도록 구성된다. 상당히 나중에 있을 수 있는 다른 시간에, 모션 보상 유닛은 저장된 파라미터 또는 파라미터의 세트 및 저장된 수신 신호 또는 상관 신호에 기초하여, 로컬 신호, 수신된 신호 및 상관 신호 중 적어도 하나의 모션 보상을 제공한다. 이러한 방식으로, 후-처리에서 수신기에 대한 개선된 위치를 제공하는 것이 가능할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 로컬 신호를 제공하는 단계; 수신기에서 원격 소스로부터 제1 방향으로 신호를 수신하는 단계; 상기 수신기의 움직임을 측정하거나 추정하는 단계; 상기 수신된 신호와 상기 로컬 신호를 상관시킴으로써 상관 신호를 제공하는 단계; 상기 제1 방향으로의 상기 측정된 또는 추정된 움직임에 기초하여 상기 로컬 신호, 상기 수신된 신호 및 상기 상관 신호 중 적어도 하나의 모션 보상을 제공하기 위해 제1 시간에 대한 파라미터 또는 파라미터의 세트를 제공하는 단계; 상기 제1 시간에 대한 상기 파라미터 또는 파라미터의 세트를 저장하는 단계; 및 상기 저장된 파라미터 또는 파라미터의 세트에 기초하여, 제2 시간에 대한 상기 로컬 신호, 상기 수신된 신호 및 상기 상관 신호 중 적어도 하나의 모션 보상을 제공하는 단계를 포함하는, 위치 확인 시스템에서 수행되는, 방법이 제공된다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 로컬 신호를 제공하는 단계; 수신기에서 원격 소스로부터 제1 방향으로 신호를 수신하는 단계; 상기 수신기의 움직임을 측정하거나 추정하는 단계; 상기 수신된 신호와 상기 로컬 신호를 상관시킴으로써 상관 신호를 제공하는 단계; 상기 제1 방향으로의 상기 측정된 또는 추정된 움직임에 기초하여 상기 로컬 신호, 상기 수신된 신호 및 상기 상관 신호 중 적어도 하나의 모션 보상을 제공하기 위해 제1 시간에 대한 파라미터 또는 파라미터의 세트를 제공하는 단계; 상기 제1 시간에 대한 상기 파라미터 또는 파라미터들의 세트를 저장하는 단계; 및 상기 저장된 파라미터 또는 파라미터 세트에 기초하여, 제2 시간에 대한 상기 로컬 신호, 상기 수신된 신호 및 상기 상관 신호 중 적어도 하나의 모션 보상을 제공하는 단계를 포함하는 단계들을, 위치 확인 시스템에서 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 프로세서가 수행하도록 하는 실행 가능한 명령어들을 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품이 제공된다.
간략한 설명을 이해하는데 유용한 다양한 예시를 더 잘 이해하기 위해, 이제 첨부된 도면에 대해 단지 예시로서 설명될 것이다.
도 1은 디지털 신호 및 상관 코드를 상관시키기 위한 시스템의 일 예시를 도시한다.
도 2는 모션-보상된 상관 시퀀스에 기초한 모션-보상된 상관을 이용하지 않는 디지털 신호 및 상관 코드를 상관시키기 위한 시스템의 일 예시를 도시한다.
도 3은 디지털 신호 및 상관 코드의 모션-보상된 상관을 위한 시스템의 처리 시스템에서의 이용에 적합한 상관 시스템의 일 예시를 도시한다.
도 4는 모션-보상된 상관기의 일 예시를 도시한다.
도 5는 모션-보상된 페이저 생성기에 의해 수행되는 방법의 일 예시를 개략적으로 도시한다.
도 6a 및 도 6b는 기록 작동(도 6a) 및 판독 작동(도 6b) 동안의 모션-보상된 상관 시퀀스 저장 시스템의 일 예시를 도시하고, 도 6c는 모션-보상된 상관 시퀀스 저장 시스템에 의해 수행된 방법을 도시한다.
도 7a는 모션-보상된 상관 시퀀스(MCCS) 재이용 시스템(450)의 일 예시를 도시한다.
도 7b는 방법의 일 예시를 도시한다.
도 8은 모션-보상된 상관기의 일 예시를 도시한다.
도 9는 롱 상관 코드 생성기의 일 예시를 도시한다.
도 10은 롱 디지털 신호 버퍼의 일 예시를 도시한다.
도 11은 모션-보상된 상관기의 일 예시를 도시한다.
도 12는 모션-보상된 상관기의 일 예시를 도시한다.
도 13은 모션-보상된 상관 코드 생성기의 일 예시를 도시한다.
도 14a 및 도 14b는 움직임 신호를 생성하기 위한 수신기-모션 모듈의 서로 다른 예시를 도시한다.
도 15는 기록 매체의 일 예시를 도시한다.
도 16a는 제어기의 일 예시를 도시한다.
도 16b는 컴퓨터 프로그램의 일 예시를 도시한다.
도 17은 칩셋의 일 예시를 도시한다.
도 18a, 도 18b, 도 18c는 원격 디바이스 및 원격 처리 시스템을 포함하며, 원격 디바이스와 원격 처리 시스템 사이에 기능의 상이한 분배를 갖는 시스템의 예시를 도시한다.
도 1은 디지털 신호 및 상관 코드를 상관시키기 위한 시스템의 일 예시를 도시한다.
도 2는 모션-보상된 상관 시퀀스에 기초한 모션-보상된 상관을 이용하지 않는 디지털 신호 및 상관 코드를 상관시키기 위한 시스템의 일 예시를 도시한다.
도 3은 디지털 신호 및 상관 코드의 모션-보상된 상관을 위한 시스템의 처리 시스템에서의 이용에 적합한 상관 시스템의 일 예시를 도시한다.
도 4는 모션-보상된 상관기의 일 예시를 도시한다.
도 5는 모션-보상된 페이저 생성기에 의해 수행되는 방법의 일 예시를 개략적으로 도시한다.
도 6a 및 도 6b는 기록 작동(도 6a) 및 판독 작동(도 6b) 동안의 모션-보상된 상관 시퀀스 저장 시스템의 일 예시를 도시하고, 도 6c는 모션-보상된 상관 시퀀스 저장 시스템에 의해 수행된 방법을 도시한다.
도 7a는 모션-보상된 상관 시퀀스(MCCS) 재이용 시스템(450)의 일 예시를 도시한다.
도 7b는 방법의 일 예시를 도시한다.
도 8은 모션-보상된 상관기의 일 예시를 도시한다.
도 9는 롱 상관 코드 생성기의 일 예시를 도시한다.
도 10은 롱 디지털 신호 버퍼의 일 예시를 도시한다.
도 11은 모션-보상된 상관기의 일 예시를 도시한다.
도 12는 모션-보상된 상관기의 일 예시를 도시한다.
도 13은 모션-보상된 상관 코드 생성기의 일 예시를 도시한다.
도 14a 및 도 14b는 움직임 신호를 생성하기 위한 수신기-모션 모듈의 서로 다른 예시를 도시한다.
도 15는 기록 매체의 일 예시를 도시한다.
도 16a는 제어기의 일 예시를 도시한다.
도 16b는 컴퓨터 프로그램의 일 예시를 도시한다.
도 17은 칩셋의 일 예시를 도시한다.
도 18a, 도 18b, 도 18c는 원격 디바이스 및 원격 처리 시스템을 포함하며, 원격 디바이스와 원격 처리 시스템 사이에 기능의 상이한 분배를 갖는 시스템의 예시를 도시한다.
통신 채널(communications channel)에서 발생할 수 있는 잡음의 한 가지 형태는 다중-경로 효과에서 발생한다. 수신기에서 수신된 신호는 경로 길이(path length)와 같은 서로 다른 특성을 갖는 다수의 서로 다른 경로를 통해 수신기에 도달할 수 있다. 따라서, 수신된 다중-경로 신호는 일반적으로 서로 다른 시간에 그리고 아마도 서로 다른 감쇠 특성(attenuation characteristics) 및 위상으로 수신된다. 따라서, 각각의 다중-경로 신호는 다른 다중-경로 신호의 각각에 관하여 잡음으로서 작용할 수 있다. 이는 다중-경로 조건(multi-path conditions)이 만연한 상황에서 중요한 문제가 될 수 있다.
다중-경로 조건이 만연하지 않는 곳에서도, 잡음은 예를 들어 수신기에서의 클럭 드리프트(clock drift), 주파수에서의 도플러 시프트(Doppler shifts)를 발생(causing)시키는 수신기의 움직임, 및 송신기와 수신기 간의 타이밍 오정렬(timing misalignment), 전자기 간섭(electromagnetic interference) 및 의도적인 재밍(intentional jamming)과 같이 다른 소스로부터 발생할 수있다.
또한, 신호는 환경, 예를 들어 전파 채널의 방해물에 의해 감쇄되어, 수신 신호의 신호 대 잡음비를 저하시킬 수 있다.
디지털 신호 및 상관 코드의 상관을 개선하는 것이 바람직할 것이다.
본 발명자는 모션-보상된 상관을 수행함으로써 수신된 디지털 신호와 상관 코드의 상관을 현저하게 향상시킬 수 있음을 알게 되었다. 예를 들어, 수신기의 이동의 방향을 따라 모션-보상된 상관을 수행함으로써, 수신된 디지털 신호와 상관 코드 간의 상관은 수신기의 이동의 방향을 따라 수신된 디지털 신호와 상관 코드의 상관을 향해 현저하게 바이어스(biased)된다. 따라서, 특정 방향으로 수신기의 움직임을 보상함으로써, 그 특정 방향으로부터 수신된 신호의 이득은 그 방향으로부터 수신되지 않은 신호들(즉, 송신기를 향하지 않는 방향들로부터 수신기에 도달하는 반사된 신호들)의 이득이 감소되는 동안 향상된다. 따라서 수신기로부터 송신기로의 라인 오브 사이트 벡터(line of sight vector)를 따라 특히 모션-보상된 상관을 수행함으로써, 모션-보상의 방향과 정렬된 수신된 신호의 신호 대 잡음 비가 증가되고, 신호 도달 시간의 측정의 정확도 개선된다. 송신기의 임의의 모션을 보상하는 것을 포함하여, 도플러 시프트의 영향을 줄이거나 제거하기 위해 모션-보상된 상관을 수행함으로써 가능하다.
본 발명자는 모션-보상된 상관을 수행하는데 사용될 수 있는 모션-보상된 상관 시퀀스(motion-compensated correlation sequence)의 새로운 유형(수퍼상관기(supercorrelator)라고 불림)을 생성하였다. 모션-보상된 상관 시퀀스는 저장될 수 있고, 재이용(re-used)될 수 있다.
모션-보상된 상관을 이용하는 또 다른 이점은 상관 이득을 개선하기 위해 더 긴 상관 기간(longer correlation periods)을 사용할 수 있다는 것이다. 더 긴 상관 기간의 이용은 상관 이득이 현저하게 향상되므로, 수신기가 훨씬 더 민감(sensitive) 해진다.
모션-보상된 상관의 또 다른 이점은 수신기가 움직이는 동안 긴 코히런트 통합(long coherent integrations)을 수행하는 능력이다.
이 문서에는 다음과 같은 정의(definitions)가 사용될 것이다.
상관 코드는 특정 자기 상관 성질을 갖는 것으로 알려진 심볼의 특정 시퀀스(certain sequence of symbols)이다.
상관 시퀀스는 상관 동안 디지털 신호와 상관되는 심볼의 시퀀스이다. 심볼은 하나 이상의 비트의 정수를 나타낸다. 상관 시퀀스는 실수의 시퀀스 또는 복소수의 시퀀스의 형태로 나타낼 수 있다.
모션-보상된 상관은 모션-보상된 상관 시퀀스를 사용하는 상관이다.
모션-보상된 상관 시퀀스는 수신기의 움직임(추정된 또는 측정된)에 의존하는 위상-보상된 상관 시퀀스이다.
본 문서에서는 모션-보상된 상관 시퀀스는 모션-보상된 페이저 시퀀스(motion-compensated phasor sequence) 또는 모션-보상된 상관 코드(motion-compensated correlation code)를 지칭하는데 사용된다. 실제로, 모션 보상된 상관 시퀀스는 모션-보상된 페이저 시퀀스를 사용하여 구성된다.
모션-보상된 페이저 시퀀스는 수신기의 움직임(추정된 또는 측정된)에 의존하는 위상-보상된 페이저의 시퀀스이다.
모션-보상된 상관 코드는 수신기의 움직임(추정된 또는 측정된)에 의존하는 위상-보상된 페이저의 시퀀스에 의해 보상된 상관 코드이다. 모션-보상된 상관 코드는, 예를 들어, 상관 코드와 모션-보상된 페이저 시퀀스의 조합에 의해 형성될 수 있다.
또한, 위상 보상은 선택적으로 상관 시퀀스와 연관된 시간 기간 동안 로컬 발진기(local oscillator)의 불안정성에 의해 야기되는 임의의 에러를 고려할 수 있다. 위상 보상은 선택적으로 예를 들어 위성-기반 송신기의 경우 송신기의 모션을 고려할 수도 있다.
모션 보상은 직접 측정, 모델링/예측/추정 동작(modelling/predicting/estimating behaviour), 또는 가능한 속도의 범위에 대한 최적화 프로세스와 같은 간접적인 방법을 통해 제공될 수 있다.
코히런트 통합은 입력 시퀀스의 위상 관계를 전체적으로 보존하는 방식으로 심볼의 시퀀스를 합산함으로써, 시퀀스의 섹션이 진폭 및 위상 모두에서 건설적으로 부가될 수 있도록 할 수 있다.
도 1은 디지털 신호(digital signal)(222) 및 상관 코드(correlation code)(341)를 상관시키기 위한 시스템(100)의 일 예시를 도시한다. 시스템(100)은 수신기 시스템(receiver system)(수신기)(200) 및 처리 시스템(processing system)(250)을 포함한다.
수신기(200)는 신호(201)를 수신하여 아날로그 신호(212)를 생성하는 안테나 또는 안테나들(202)을 포함한다. 모든 예시에서 필수는 아니지만 이 예시에서, 아날로그 신호(212)는 전치-증폭기(pre-amplifier)(204)에 의해 증폭되지만, 이 단계는 선택적이다. 다음으로, 아날로그 신호(212)는, 모든 예시에서 필수는 아니지만 이 예시에서, 다운-컨버터(down-converter)(210)에 의해 더 낮은 주파수 아날로그 신호로 다운-변환(down-converted)된다. 그러나, 이 단계는 선택적이다. 아날로그 신호(212)는 디지털 신호(222)를 생성하기 위하여 아날로그-디지털 컨버터(220)에 의해 아날로그 형태로부터 디지털 형태로 변환된다. 이것은 수신된 디지털 신호이다. 수신된 디지털 신호(222)는 처리 시스템(250)에 제공된다.
처리 시스템(250)은 상관 시스템(252)을 포함하고, 모든 예시에서 필수는 아니지만 이 예시에서, 제어 시스템(254)을 포함한다. 상관 시스템(252)은 수신된 디지털 신호(222)를 상관 코드(341)와 상관시킨다. 만약 존재한다면, 제어 시스템(254)는 상관 시스템(252)을 제어하는데 사용될 수 있다.
도 2는 디지털 신호(222) 및 상관 코드(341)를 상관시키기 위한 처리 시스템(250)의 일 예시를 도시한다. 이 예시는 모션-보상된 상관 시퀀스에 기초한 모션-보상된 상관을 이용하지 않으며, 모션-보상된 상관 시퀀스를 이용하지 않기 때문에 모션-보상되지 않은 상관과 모션-보상된 상관 시퀀스를 이용한 모션-보상된 상관 사이의 차이를 설명하도록 의도된다.
초기에 위상-조정 모듈(phase-adjustment module)(260)은 수신된 디지털 신호(222)의 위상을 조정한다. 이 위상 조정은 동 위상 디지털 신호(in-phase digital signal)(I) 및 직각 위상 디지털 신호(quadrature phase digital signal)(Q)를 생성한다. 이러한 복소 디지털 신호는 위상-조정된 디지털 신호를 상관 코드(341)와 상관시키는 상관 모듈(correlation module)(262)에 제공된다. 상관 모듈(262)의 결과는 상관 시스템(252)으로부터 제어 시스템(control system)(254)으로 출력된다. 제어 시스템(254)은 상관의 결과를 사용하여, 폐쇄 루프 위상 조정 신호(closed loop phase adjustment signal)(271)를 위상 조정 모듈(260)에 제공하고 폐쇄 루프 코드 조정 신호(closed loop code adjustment signal)(273)를 상관 코드(341)를 생성하는데 이용되는 코드 생성 모듈(code generation module)(272)에 제공한다.
코드-위상 정렬(code-phase alignment)은 예를 들어 지연 고정 루프(delay locked loop)의 일부를 형성할 수 있는 폐쇄 루프 코드 조정 신호(273)를 이용하여 상관 코드(341)를 조정함으로써 달성될 수 있다. 반송파 위상 정렬(Carrier-phase alignment)은 위상 고정 루프의 일부일 수 있는 폐쇄 루프 위상 조정 신호(271)를 통해 수신된 디지털 신호의 위상을 조정함으로써 달성될 수 있다.
신호 대 잡음 레벨이 충분히 높고 폐쇄 제어 루프(closed control loops)의 고정(lock)이 유지되는 동안, 폐쇄 제어 루프는 안테나(202)와 수신된 디지털 신호(222)의 소스 사이의 상대적인 움직임으로부터 발생하는 도플러 시프트를 자동으로 보상한다(compensate). 그러나, "고정"은, 예를 들어, 수집 단계(acquisition phase) 동안 부재하거나, 낮은 신호 대 잡음 레벨로 인해 또는 일시적인 신호 손실로 인해 손실될 수 있다.
본 발명자들은 도 1에 도시된 시스템에서의 이용에 적합한 도 3에 도시된 새로운 처리 시스템(250)을 개발하였다.
새로운 처리 시스템은 모션-보상된 상관 시퀀스에 기초하여 모션-보상된 상관을 이용함으로써 수신된 디지털 신호(222) 및 상관 코드(341)의 개선된 상관을 제공한다.
도 2의 처리 시스템(250)과 대조적으로, 도 3의 처리 시스템(250)은 개방 루프 제어(open loop control)(350)를 사용하여 수신된 디지털 신호(222)를 상관시키기 위하여 상관기(310)에서 사용된 모션-보상된 상관 코드(322)를 생성한다.
도 3에 도시된 처리 시스템(250)은, 예를 들어 도 2에 도시된 처리 시스템(250)의 영구적인 교체일 수 있거나, 도 2에 도시된 처리 시스템(250)의 대안으로서 일시적으로 이용될 수 있다.
도 3의 처리 시스템(250)의 개방 루프 제어(350)는 수신기(200)의 추정된 또는 측정된 움직임(assumed or measured movement)(361)에 기초하고, 임의의 상관의 결과로부터 피드백(루프를 폐쇄함)에 기초하지 않는다.
수신된 디지털 신호(222) 및 상관 코드(341)의 모션-보상된 상관을 위한 처리 시스템(250)은 다수의 상이한 애플리케이션에 사용될 수 있다. 예를 들어, 시간 및/또는 주파수 동기화 및/또는 채널 추정 및/또는 채널 분리에 이용될 수 있다.
사용된 상관 코드(341)는 애플리케이션-특정적일 수 있다. 예를 들어, 처리 시스템(250)이 CDMA 이동 통신 수신기(CDMA mobile telecommunications receiver)와 같은 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 통신 시스템(direct sequence spread spectrum communication system)의 일부인 경우, 상관 코드(치핑 코드)는 의사-랜덤 잡음 코드(pseudo-random noise code)이다. 예를 들어, 수신기(200)가 글로벌 네비게이션 위성 시스템(GNSS; global navigation satellite system)에 대한 수신기인 경우, 상관 코드는 의사-랜덤 잡음 코드, 예를 들어 골드 코드이다. 예를 들어, 수신기(200)가 통신 시스템에 대한 수신기인 경우, 상관 코드는 직교 주파수 분할 멀티플렉싱(OFDM; orthogonal frequency division multiplexing), 롱텀 에볼루션(LTE; long term evolution) 및 디지털 비디오 방송(DVB; digital video broadcasting) 표준에서 사용되는 것과 같은 트레이닝 또는 파일럿 심볼 시퀀스(training or pilot symbol sequence)일 수 있다.
일부 예시에서, 상관 코드(341)는 코드 분할 다중 액세스(code division multiple access)를 통해 통신 채널을 서로 다른 코드 분할 채널들로 분리하는 디지털 신호(222)의 송신기의 아이덴티티(identity)에 의존할 수 있다.
일부 예시에서, 디지털 신호(222)는 데이터, 예를 들어 GNSS 시스템에서의 네비게이션 바이트들로 변조된다. 그러나, 다른 예시에서, 디지털 신호(222)는 예를 들어 그것이 트레이닝 또는 파일럿 시퀀스일 때와 같은 데이터로 변조되지 않는다.
도 3은 디지털 신호(222) 및 상관 코드(341)의 모션-보상된 상관을 위한 시스템(100)의 처리 시스템(250)에서의 이용에 적합한 상관 시스템(252)의 일 예시를 도시한다. 모션-보상된 상관 시스템(252)은 상관기(310) 및 모션-보상된 상관 시퀀스 생성기(320)를 포함하는 모션-보상된 상관기(motion-compensated correlator)(300)를 제공한다.
모션-보상된 상관기(300)의 일부를 형성할 수 있거나 형성하지 않을 수 있는 수신기-모션 모듈(360)은 수신기(200)의 움직임을 나타내는 움직임 신호(movement signal)(361)를 모션-보상된 상관 시퀀스 생성기(320)에 제공한다.
모션-보상된 상관 시퀀스 생성기(320)는 움직임 신호(361)를 수신하고 모션-보상된 페이저 시퀀스(332)를 생성하는 모션-보상된 페이저 생성기(330)를 포함한다.
모션-보상된 상관 시퀀스 생성기(320)는 상관 코드(341)를 생성하는 상관 코드 생성기(340)를 추가로 포함한다.
모션-보상된 상관 시퀀스 생성기(320)는 모션-보상된 상관 코드(322)를 생성하기 위해 모션-보상된 페이저 시퀀스(332)와 상관 코드(341)를 결합하는 결합기(combiner)(믹서(mixer))(336)를 추가로 포함한다.
모션-보상된 상관 코드(322)는 모션-보상된 상관 시퀀스 생성기(320)에 의해, 모션-보상된 상관 코드(322)를 수신된 디지털 신호(222)와 상관시켜 상관 출력(312)을 생성하는 상관기(310)에 제공된다.
모션-보상된 상관기(300)는 모션-보상된 상관 시퀀스 생성기(320)를 통해 수신기-모션 모듈(360)로부터 상관기(310)로의 개방 루프(350)를 포함한다. 상관 출력(312)으로부터의 모션-보상된 상관 시퀀스 생성기(320)으로의 피드백(feedback)이 없으므로, 이는 개방 루프 시스템(open loop system)이다.
따라서, 상관기(310)는, 수신기(200)에 의해 제공된 디지털 신호(222)를 모션-보상된 상관 코드(322)와 상관시키는 단계 - 모션-보상된 상관 코드(322)는 수신기(200)의 추정된 또는 측정된 움직임에 의존하는 하나 이상의 페이저를 사용한 상관 전에 보상되는 상관 코드(341)임 -를 수행하는 것으로 이해될 것이다. 상관 코드(341)는 상관 코드(341)를 모션-보상된 페이저 시퀀스(332)와 결합함으로써 상관 전에 수신기(200)의 움직임에 대해 보상된다. 모션-보상된 페이저 시퀀스(332)는 수신기(200)가 디지털 신호(222)를 수신하는 시간 동안 수신기(200)의 추정된 또는 측정된 움직임에 의존한다.
따라서, 모션-보상된 상관 시퀀스 생성기(320)는 수신기(200)에 의해 제공된 디지털 신호(222)와 모션-보상된 상관 코드(322)의 상관을 발생시키는 것으로 이해될 것이고, 모션-보상된 상관 코드(322)는 수신기의 추정된 또는 측정된 움직임에 의존하는 하나 이상의 페이저를 사용하여 상관 전에 보상된 상관 코드(341)이다.
모션-보상된 상관을 제어하기 위한 개방 루프(350)의 사용은 이점을 가지며, 예를 들어 제어가 선행 상관의 결과에 기초하지 않기 때문에 빠르다. 모션-보상된 상관을 수행하기 위한 개방 루프 제어의 사용은 상관기(310)가 낮은 신호 대 잡음비가 있는 상황에서 작동할 수 있게 한다.
도 3에서 수신기-모션 모듈(360), 모션-보상된 상관 시퀀스 생성기(320) 및 상관기(310)는 모션-보상된 상관기(300)의 일부로서 도시되지만, 다른 예시에서는 단지 상관기(310)는 모션-보상된 상관기(300)의 일부가 아닌 모션-보상된 상관 시스템 생성기(320)에 의해 모션-보상된 상관기(300)에 제공되는 모션-보상된 상관 코드(322)를 구비한 상관 시스템의 일부일 수 있다. 다른 예시에서, 단지 상관기(310) 및 모션-보상된 상관 시퀀스 생성기(320)는 모션-보상된 상관기(300)에 움직임 신호(361)를 제공하는 수신기-모션 모듈(360)을 구비한 모션-보상된 상관기(300)의 일부일 수 있다.
이 예시에서, 모션-보상된 상관 시퀀스 생성기(320)는 모션-보상된 페이저 발생기(330), 상관 코드 생성기(340) 및 결합기(믹서)(336)를 포함하는 단일 엔티티(single entity)로서 도시되어 있지만, 이들은 모션-보상된 상관 시퀀스 생성기(320)와 별개인 구성 요소이거나, 모션-보상된 상관 시퀀스 생성기(320) 내에 예시된 것 이외의 다른 구성 요소로서 결합될 수 있는 것으로 이해해야 한다.
당업자는 이러한 상관 코드(341)가 우수한 상호-상관 결과(cross-correlation results)를 위해 신중하게 설계되었을지라도 상관 전에 상관 코드(341)를 수정함으로써 반-직관적인 접근법(counter-intuitive approach)을 채택한다는 점에서 도 3에 도시된 모션-보상된 상관기(300)가 이전에 수행된 것으로부터의 유의미하고 현저한 이탈(significant and remarkable departure)이라는 점을 알 수 있다.
도 3에 도시된 모션-보상된 상관기(300)는 영구적으로 기능할 수도 있고 일시적으로 기능할 수도 있다. 예를 들어, 그것은 GNSS 수신기에서의 위성 획득 단계(satellite acquisition phase) 동안 및/또는 신호 손실이 있을 때 및/또는 예를 들어 낮은 신호 대 잡음 레벨이 있을 때 기능할 수 있다. 모션-보상된 상관기(300)는 디지털 신호(222)의 위상 코히런스(phase coherence)를 보존할 수 있어, 더 긴 코히런트 통합 시간을 허용한다.
도 4는 도 3에 도시된 모션-보상된 상관기(300)의 일 예시를 도시한다. 이 도면은 모션-보상된 상관 시퀀스 생성기(320), 및 상관기(310)의 잠재적인 서브-구성 요소(potential sub-components)를 도시한다.
이 예시에서, 모션-보상된 페이저 생성기(330)는 동 위상 성분(in-phase component) I 및 직각 위상 성분(quadrature phase component) Q를 포함하는 모션-보상된 페이저 시퀀스(332)를 생성한다. 두 동 위상 성분 I 및 직각 위상 성분 Q는 코드 생성기(340)에 의해 생성된 동일한 상관 코드(341)와 혼합되어(313) 동 위상 성분 I 및 직각 위상 성분 Q을 모션-보상된 상관 코드(322)로서 생성한다. 상관기(320)는 수신된 디지털 신호(222)와 모션-보상된 상관 코드(332)의 동 위상 성분을 혼합하고(312), 결과에 대해 통합 및 덤프(integration and dump)(314)를 수행하여 동 위상 상관 결과(312)를 생성한다. 상관기(310)는 직각 위상 모션-보상된 상관 코드(322)를 동일한 수신된 디지털 신호(222)와 혼합하고(312), 결과에 대해 적분 및 덤프(314)를 수행하여 직각 위상 상관 결과(312)를 생성한다.
모션-보상된 페이저 시퀀스(332)가 생성될 때, 동 위상 및 직각 위상 신호의 생성은 모션-보상된 상관 코드 생성기(motion-compensated correlation code generator)(320) 내에서 발생한다는 것을 주목하는 것이 중요하다. 모션-보상된 페이저 시퀀스(332)와 상관 코드(341)의 조합(혼합)은 상관 출력(312)을 생성하기 위해 수신된 디지털 신호(222)와 상관되는 모션-보상된 상관 코드(322)를 생성한다.
상관기(310) 내에서 수행된 통합은 모션-보상된 페이저 시퀀스(332)를 생성하는데 이용되는 움직임 신호(361)와 상관된 수신된 디지털 신호(222)에 대해 포지티브 이득(positive gain)을 생성한다. 모션-보상된 페이저 시퀀스(332)를 생성하는데 이용된 움직임 신호(361)와 상관되지 않은 수신된 디지털 신호(222)는 모션-보상된 상관 코드(322)와의 열악한 상관을 갖는다. 따라서, 움직임 신호(361)의 움직임과 정렬되지 않는 방향으로 수신되는 수신된 디지털 신호(222)에 비교하여 모션-보상된 위상 시퀀스(332)(증가된 이득)를 생성하는데 사용되는 움직임 신호(361)의 움직임과 정렬된 방향으로 수신되는 수신된 디지털 신호(222)에 모션-보상된 상관기(300)에 의해 적용된 차동 이득(differential gain)이 있다. 따라서, 모션-보상된 상관기(300)는 다중-경로 환경에서 상관 성능을 현저히 향상시킨다는 것을 이해할 것이다.
도 5는 모션-보상된 페이저 생성기(330)에 의해 수행되는 방법(400)의 일 예시를 개략적으로 도시한다. 블록(402)에서, 속도가 결정된다. 이 속도는 수신기-모션 모듈(360)에 의해 제공되는 움직임 신호(361)로부터 모션-보상된 페이저 생성기(330)에 의해 결정될 수 있거나, 또는 수신기-모션 모듈(360)에 의해 제공될 수 있다. 속도는 상관될 디지털 신호(222)를 수신할 때 수신기(200)의 속도일 수 있다. 속도는 송신기에 대한 라인 오브 사이트(line of sight) 또는 강한 신호가 예상되는 방향과 같은 특정 방향을 따라 정렬될 수 있다. 블록(404)에서, 도플러 주파수 시프트를 결정하기 위해 속도 v를 이용하여 도플러 주파수 시프트가 계산된다. 블록(406)에서, 도플러 주파수 시프트는 시간에 대해 통합되어(integrated), 위상 보정 값 ΔΦ(t)을 결정한다. 블록(408)에서 공식 exp(iΔΦ(t))에 따라 페이저 X(t)가 결정된다.
수신기(200)에 의해 제공된 디지털 신호(222)의 샘플링 시간에 대응하는 각각의 시간 기간(tn) 동안 방법(400)을 수행함으로써, 페이저 {X(tn)}의 시퀀스를 생성하는 것이 가능하다. 각각의 페이저는 디지털 신호(222)의 샘플과 동일한 지속 시간(duration)을 가지며, 디지털 신호(222)의 샘플 및 상관 코드(341)의 샘플이 있기 때문에 모션-보상된 페이저 시퀀스(332)에 동일한 수의 페이저 X(tn)가 있다. 상관 코드(341)는 디지털 신호(222) 및 모션-보상된 페이저 시퀀스(332)의 지속 시간을 매칭하도록 연접된(concatenated) 일련의 순차적 상관 코드 단어(sequential correlation code words)일 수 있다. 각각의 페이저 X(t)는 상관 코드(341)의 대응하는 샘플에 적용되는 시간 t에서의 수신기의 움직임에 기초한 위상 보상을 나타낸다. 이러한 방식으로, 상관 코드(341)가 모션-보상된 페이저 시퀀스(332)와 결합될 때, 상관 코드(341)는 모션-보상된다.
페이저 X(t)는 위상 공간에서의 변환이며, 이는 복소수 값이며, 그 실수 값을 통한 모션-보상된 페이저 시퀀스(332)의 동 위상 성분 및 그 가상 값(imaginary value)을 통한 모션-보상된 페이저 시퀀스(332)의 직각 위상 성분을 생성한다. 페이저 X(t)는 순환 페이저(cyclic phasor)이며, 실제 축으로부터의 시계 방향 회전 또는 가상 축으로부터 반 시계 방향 회전과 같은 다수의 서로 다른 방식으로 표현될 수 있다. 이 예시에서, 페이저 X(t)는 모션-보상된 페이저 시퀀스(332) 내에서 일정한 진폭을 갖지만, 다른 예시에서, 페이저는 단지 회전 대신 진폭의 회전 및 변화 모두를 나타낼 수 있다. 그러나, 예시된 것과 같은 다른 예시에서, 페이저는 회전만을 위한 것이다.
도 6a 및 도 6b는 기록 작동(도 6a) 및 판독 작동(도 6b) 동안의 모션-보상된 상관 시퀀스 저장 시스템(motion-compensated correlation sequence storage system)(420)의 일 예시를 도시하고, 도 6c는 모션-보상된 상관 시퀀스 저장 시스템(420)에 의해 수행된 방법(470)을 도시한다. 모션-보상된 상관 시퀀스 저장 시스템(420)은 어드레싱 가능한 메모리(addressable memory)(430)에 기록하고 이로부터 판독하도록 구성된 저장 제어 모듈(426)을 포함한다. 어드레싱 가능한 메모리(430)는, 일부 예시에서 모션-보상된 상관 시퀀스 저장 시스템(420)의 일부일 수 있고, 다른 예시에서 모션-보상된 상관 시퀀스 저장 시스템(420)으로부터 분리될 수 있다.
도 6a에서, 저장 제어 시스템(426)은 움직임 신호(361) 및 모션-보상된 상관 시퀀스(422)를 수신한다. 저장 제어 시스템(426)은 데이터 구조(432)에서 움직임 신호(361)에 의해 인덱싱되는 어드레싱 가능한 메모리(430)에 모션-보상된 상관 시퀀스(422)를 저장한다. 즉, 움직임 신호(361)에 의존하는 인덱스는 어드레싱 메모리(430)로부터 모션-보상된 상관 시퀀스(422)를 액세스 및 검색하는데 사용될 수 있다.
도 6a는 저장 제어 시스템(426)이 모션-보상된 상관 시퀀스(422)를 메모리에 기록하여, 저장된 모션-보상된 상관 시퀀스(422)와 관련된 모션 인덱스에 대응하는 모션 정보(361)에 의존하는 인덱스를 통해 나중에 어느 시간에라도 액세스될 수 있도록 하는 기록 작동을 도시하는 것으로 이해될 것이다.
도 6b는 저장 제어 시스템(426)에 의해 수행된 판독 액세스(read access)의 일 예시를 도시한다. 이 예시에서, 저장 제어 시스템(426)은 움직임 신호(361)를 수신하고, 이것을 사용하여 어드레싱 가능한 메모리(430)에 전송되는 인덱스(436)를 생성한다. 어드레싱 가능한 메모리(430)가 수신된 인덱스와 관련된 데이터 구조(422)를 저장하면, 응답 신호(reply signal)(438)를 통해 모션-보상된 상관 시퀀스(422)를 저장 제어 시스템(426)으로 리턴(returns)한다. 저장 제어 시스템(426)은 리턴된 모션-보상된 상관 시퀀스를 사용하여 모션-보상된 상관 코드(322)를 제공하는 모션-보상된 상관 시퀀스 생성기(320)에 리턴된 모션-보상된 상관 시퀀스(422)를 제공한다.
일부 경우에서, 모션-보상된 상관 시퀀스는 모션-보상된 페이저 시퀀스(332)일 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
일부 예시에서, 모션-보상된 상관 시퀀스는 모션-보상된 상관 코드(322)일 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
도 6c는, 제1 시간에, 블록(472)에서, 방법(470)이 모션-보상된 상관 시퀀스를 어드레싱 가능한 메모리(430)에 저장하는 방법(470)의 일 예시를 도시한다. 그리고, 이후 시간에, 블록(474)에서, 방법(470)은 저장된 모션-보상된 상관 시퀀스를 획득하기 위하여 메모리의 어드레싱(addressing)을 발생시키고; 그리고 블록(476)에서, 방법(470)은 획득된 모션-보상된 상관 시퀀스(422)를 이용하여 상관 코드 및 디지털 신호의 모션-보상된 상관을 발생시킨다.
모션-보상된 상관 시퀀스(422)는 수신기(200)의 움직임(추정된 또는 측정된)에 의존하여 위상-보상된 상관 시퀀스이다. 모션-보상된 상관 시퀀스(422)는 수신기(200)의 움직임(추정된 또는 측정된)에 의존하여 위상-보상된 페이저의 시퀀스를 포함하는 모션-보상된 페이저 시퀀스(332)일 수 있다. 모션-보상된 상관 시퀀스(422)는 수신기(200)의 움직임(추정된 또는 측정된)에 의존하여 위상-보상된 페이저의 시퀀스에 의해 보상된 상관 코드(341)인 모션-보상된 상관 코드(322)일 수 있다.
이러한 예시에서, 모션-보상된 상관 시퀀스(422)는 메모리(430)에서의 데이터 구조(432) 내에 저장된다. 일부 예시에서, 데이터 구조(432)는 모션-보상된 상관 시퀀스 생성기(320)에 의해 생성될 수 있고, 도 6a에 도시된 예시에 따른 저장을 위한 모션-보상된 상관 시퀀스 저장 시스템(420)에 제공될 수 있다. 그러나, 모션-보상된 상관 저장 시스템(420)이 서로 다른 메커니즘을 통해 데이터 구조(432)를 획득하는 것이 가능하다. 예를 들어, 데이터 구조(432)는 개별적으로 제공되거나 저장 제어 시스템(426) 또는 메모리(430) 내에 미리 저장될 수 있다.
데이터 구조(432)는 도 6b와 관련하여 설명된 바와 같이 모션-의존성 인덱스(motion-dependent index)를 이용하여 판독 액세스(read access)되는 어드레싱 가능한 데이터 구조이다. 데이터 구조(432)가 모션-보상된 상관 코드(322)인 모션-보상된 상관 시퀀스(422)를 포함하는 경우, 모션-보상된 상관 코드(322)는, 예를 들어, 정의된 교차-상관 특성(defined cross-correlation characteristics)을 갖는 골드 코드 또는 바커 코드(Barker code)와 같은, 정의된 프로세스에 의해 생성된 기준 또는 표준 상관 코드(reference or standard correlation code)에 기초할 수 있다. 기준 또는 표준 상관 코드는 모션-보상된 상관 코드(322)를 생성하기 위해 모션-보상된 페이저 시퀀스(332)와 결합되어 있다.
도 7a는 모션-보상된 상관 시퀀스(MCCS; motion-compensated correlation sequence) 재이용 시스템(450)의 일 예시를 도시한다.
MCCS 재이용 시스템(MCCS re-use system)(450)은 현재 이용 중인 모션-보상된 상관 시퀀스(422)가 수신된 디지털 신호(222)의 모션-보상된 상관을 위해 재이용되어야 하는지(재이용 현재 MCCS 블록(re-use current MCCS block)(460)), 및/또는 이전에 사용된/저장된 모션-보상된 상관 시퀀스(422)가 수신된 디지털 신호(222)의 모션-보상된 상관을 위해 재이용/이용되어야 하는지(MCCS 액세스 블록(MCCS access block)(462)) 및/또는 새로운 모션-보상된 상관 시퀀스(422)가 수신된 디지털 신호(222)의 모션-보상된 상관에 대해 생성되어야 하는지(MCCS 생성 블록(MCCS generation block)(464)) 및/또는 수신된 디지털 신호(222)의 모션-보상된 상관이 중단(suspended)되어야 하는지(MCCS 중단 블록(MCCS suspend block)(466))를 결정하는데 사용되는 움직임 신호(361)를 입력으로서 수신한다.
MCCS 재이용 시스템(450)은 상관될 디지털 신호(222)를 수신하는 동안 수신기(200)의 움직임을 나타내는 움직임 신호(361)를 이용하여 수신된 디지털 신호(222)에 대해 수행되어야 하는 모션-상관을 결정한다.
이 예시에서, MCCS 재이용 시스템(450)은 재이용 현재 MCCS 블록(460), MCCS 액세스 블록(462), MCCS 생성 블록(464) 및 MCCS 중단 블록(466)을 포함하며, 일부 예사에서는, MCCS 재이용 시스템(450)은 모어스 블록(mores blocks)을 포함한다. 일부 예시에서, MCCS 재이용 시스템(450)은 블록(460, 462, 464, 466)의 서브-세트만을 포함하며, 이는 하나 이상의 블록(460, 462, 464, 466)의 임의의 서브-세트일 수 있다.
MCCS 재사용 시스템(450)은 MCCS 재사용 제어 블록(452)에서 움직임 신호(361)를 처리하여 블록(460, 462, 464, 466) 중 어느 것이 사용되어야 하는지를 결정하기 위한 하나 이상의 테스트를 수행한다. 예를 들어, MCCS 재사용 제어 블록(452)은 블록(460, 462, 464, 466) 중 어느 것이 사용되어야 하는지를 결정하기 위해 수신기-움직임 분석 테스트(receiver-movement analysis test)를 수행할 수 있다. 예를 들어, 재사용 제어 블록(452)은 블록(460, 462, 464, 466) 중 어느 것이 사용되어야 하는지를 결정하기 위하여 입력 움직임 신호(input movement signal)(361)에 의해 표현된 수신기(200)의 움직임을 모션-보상된 상관 시퀀스(422)와 관련된 수신기의 이전 움직임과 비교하는 수신기-움직임 비교 테스트(comparison test)를 수행할 수 있다.
모든 예시에서 필수는 아니지만 일부 예시에서, 입력 움직임 신호(361)가 수신기(200)의 직전 선행 움직임(immediately preceding movement)과 동일하거나 대응하는 수신기(200)의 추정된 또는 측정된 움직임을 나타내도록 결정되면, 재이용 제어 블록(452)에 의해, 수신기(200)의 궤적(trajectory)이 불변(invariant)(반복)임이 결정될 수 있고, 현재 이용된 모션-보상된 상관 시퀀스(422)는 현재 MCCS 블록(460)을 통해 재이용될 수 있다.
모든 예시에서 필수는 아니지만 일부 예시에서, 입력 움직임 신호(361)가, 수신기 움직임과 연관된 저장된 모션-보상된 상관 시퀀스(422)가 존재하는 수신기(200)의 추정된 또는 측정된 움직임과 동일하거나 이에 대응하는 수신기(200)의 추정된 또는 측정된 움직임을 나타내는 것으로 결정되면, MCCS 재이용 제어 블록(452)에 의해, 저장된 모션-보상된 상관 시퀀스(422)가 존재하는 수신기 궤적이 있고, 및 저장된 모션-보상된 상관 시퀀스(422)가 어드레싱 가능한 메모리(430)에서 액세스되어 MCCS 액세스 블록(462)을 통해 이용되는 것으로 결정된다. 액세스된 저장된 모션-보상된 상관 시퀀스(422)는 이전에 이용된 및/또는 이전에 생성된 모션-보상된 상관 시퀀스(422)일 수 있다.
MCCS 재이용 제어 블록(452)은 현재/이전/저장된 모션-보상된 상관 시퀀스(422)를 이용하는 것이 바람직하지 않거나 가능하지 않다고 결정할 수 있다. 예를 들어, MCCS 재이용 제어 블록(452)은 재이용 현재 MCCS 블록(460)을 이용하지 않고 MCCS 액세스 블록(462)을 이용하지 않기로 결정할 수 있다.
MCCS 재이용 제어 블록(452)이 여전히 모션-보상된 상관을 이용하는 것이 바람직하다고 결정하면, MCCS 재이용 제어 블록(452)은 MCCS 생성 블록(464)을 통해 새로운 모션-보상된 상관 시퀀스(422)의 생성을 발생시킨다. 새롭게 생성된 모션-보상된 상관 시퀀스(422)는 모션-보상된 상관에 이용되며, 또한 앞서 설명된 바와 같이, 미래의 액세스(future access)를 위하여, 모션-보상된 상관 시퀀스 저장 시스템(420)에 의해 저장될 수 있다.
그러나, MCCS 재이용 제어 블록(452)이 조건이 모션-보상된 상관에 적합하지 않다고 결정하면, 모션-보상된 상관은 MCCS 중단 블록(466)에서 중단되고, 상관은 개방 루프 제어(350)를 통해 수신기(200)의 추정된 또는 측정된 움직임으로부터 결정된 모션-보상된 페이저 시퀀스(332)의 이용 없이 수신된 디지털 신호(222)와 상관 코드(341) 사이에서 수행된다.
도 7b는 블록(482)에서, 제1 시간 동안 수신기(200)의 제1 추정된 또는 측정된 움직임에 의존하는 제1 모션-보상된 상관 시퀀스(422)와, 제1 시간 동안 수신기(200)에 의해 수신된 제1 디지털 신호(222)의 상관을 발생시키거나 수행하는 단계; 및
블록(484)에서, 제1 모션-보상된 상관 시퀀스와, 제1 시간과 중첩되지 않는 제2 시간 동안 수신기(200)에 의해 수신된 제2 디지털 신호(222)의 상관을 발생시키거나 수행하는 단계를 포함하는 방법(480)을 도시한다.
제2 시간 동안 수신기(200)의 제2 추정된 또는 측정된 움직임은 어드레싱 가능한 메모리(430)로부터 제1 모션-보상된 상관 시퀀스(222)를 액세스하는데 사용될 수 있다.
다른 예시에서, 방법(480)은, 블록(486)에서, 액세스된 제1 모션-보상된 상관 시퀀스(도 7a에서의 블록(460) 또는 블록(462))와, 제1 시간 및 제2 시간과 중첩되지 않는 제3 시간 동안 수신기(200)에 의해 수신된 제3 디지털 신호(222)의 상관을 발생시키거나 수행하는 단계를 추가적으로 포함할 수 있다. 방법(480)은 어드레싱 가능한 메모리로부터 제1 모션-보상된 상관 시퀀스(도 7a에서의 블록(462))를 액세스하도록 제3 시간 동안 수신기(200)의 제3 추정된 또는 측정된 움직임의 이용을 발생시키거나 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
다른 예시에서, 방법(480)은, 블록(488)에서, 제1 시간 및 제2 시간과 중첩되지 않는 제3 시간 동안 수신기(200)에 의해 수신된 제3 디지털 신호(222)와, 제3 시간 동안 수신기(200)의 추정된 또는 측정된 움직임에 의존하고 제1 모션-보상된 상관 시퀀스(422)와 다른 제2 모션-보상된 상관 시퀀스(422)(도 7a에서의 블록(462) 또는 블록(464))의 상관을 발생시키거나 수행하는 단계를 포함할 수 있다. 방법(480)은 제3 시간 동안 수신기의 추정된 또는 측정된 움직임에 의존하는 제2 모션-보상된 상관 시퀀스(422)의 생성을 발생시키거나 수행하는 단계를 포함할 수 있다(도 7a에서의 블록(464)).
방법(480)은 수신기(200)의 제1 추정된 또는 측정된 움직임과 제3 추정된 또는 측정된 움직임을 비교하는 비교 테스트를 발생시키거나 수행하는 단계를 포함할 수 있다. 제1 움직임 및 제3 움직임이 비교 테스트를 통과한 것으로 결정될 때, 방법(480)은 제3 시간 동안 수신기에서 수신된 제3 디지털 신호를, 제1 모션-보상 시퀀스와 상관시키는 것을 발생시키거나 수행할 수 있다. 제1 움직임 및 제3 움직임이 비교 테스트를 통과하지 못한 것으로 결정될 때, 방법(480)은 제3 시간 동안 수신기에서 수신된 제3 디지털 신호를, 제2 모션-보상 시퀀스와 상관시키는 것을 발생시커나 수행할 수 있다.
방법(480)은 제4 디지털 신호(222)가 수신되는 제4 시간 동안 수신기의 제1 추정된 또는 측정된 움직임 및 제1 추정된 또는 측정된 움직임을 비교하는 비교 테스트를 발생시키거나 수행하는 단계를 포함할 수 있다(도 7b에 도시되지 않음). 제1 움직임 및 제4 움직임이 비교 테스트를 통과하지 못하면, 방법(480)은 제4 움직임에 의존하는 모션-보상된 상관 시퀀스 또는 상관 코드(341)와 제4 디지털 신호를 상관시키는 단계를 발생시키거나 수행할 수 있다. 제1 움직임 및 제4 움직임이 비교 테스트를 통과한 것으로 결정될 때, 방법(480)은 제1 모션-보상된 상관 시퀀스와 제4 디지털 신호를 상관시키는 단계를 발생시키거나 수행할 수 있다.
제1 모션-보상된 상관 시퀀스(422)가 제1 모션-보상된 상관 코드(322), 즉 제1 모션-보상된 페이저 신호에 의해 보상된 상관 코드(341)인 경우, 제2 모션-보상된 상관 시퀀스(422)는 제2 서로 다른 모션-보상된 페이저 신호(second, different motion-compensated phasor signal)에 의해 보상된 동일한 상관 코드(341)일 수 있다.
제1 모션-보상된 상관 시퀀스(422)가 제1 모션-보상된 페이저 시퀀스(332)인 경우, 제2 모션-보상된 상관 시퀀스(422)는 제2 서로 다른 모션-보상된 페이저 시퀀스이다. 그러나, 제1 모션-보상된 페이저 시퀀스(332) 및 제2 모션-보상된 페이저 시퀀스(332)는 동일한 상관 코드(341)를 보상하여 서로 다른 모션-보상된 상관 코드(322)를 생성하는데 사용될 수 있다.
이러한 방식으로, 연장된 시간의 기간 동안 기존의 모션-보상된 상관 시퀀스(422)를 재이용하는 것이 가능할 수 있다. 지상 무선 송신기(terrestrial radio transmitters) 또는 정지 궤도 위성(geostationary satellites)과 같은 정적 신호 소스(static signal sources)의 경우, 시간의 기간은 제한되지 않을 수 있다. GNSS 위성과 같이 움직이는 송신기의 경우, 신호의 도플러 시프트가 MCCS에 기록된 것과 관련하여 변하기 때문에, 시간이 지남에 따라 재이용성(reusability)은 감소될 것이다. 이 경우, 시퀀스는 아마도 10 초 이상 동안 재이용 가능할 수 있다. 상관 코드(341)가 1ms의 길이를 가지면, 이는 상관 코드(341)의 10,000기간(periods)보다 더 긴 지속 시간이다.
재이용을 위한 모션-보상된 상관 시퀀스(422)의 저장은 모션-보상된 상관을 수행하기 위해 요구되는 계산 부하(computational load)를 상당히 감소시킬 수 있다는 것을 이해할 것이다.
도 7a와 관련하여 설명된 바와 같이, 모션-보상된 상관 시퀀스 재이용 시스템(450)은 모션-보상된 상관을 수행할지 여부를 지능적으로 결정할 수 있고, 모션-보상된 상관을 수행하는 것이라면, 새로운 모션-보상된 상관 시퀀스(422)를 생성하는 것인지 또는 모션-보상된 상관 시퀀스(422)를 재이용해야 하는지를 결정하고, 모션-보상된 상관 시퀀스(422)를 재이용해야 한다면, 현재 이용된 모션-보상된 상관 시퀀스(422)를 재이용해야 하는지 또는 저장된 모션-보상된 상관 시퀀스(422)를 재이용해야 하는지를 결정할 수 있다. 모션-보상된 상관 시퀀스(422)의 재이용은 종종 수신기(200)가 연속적으로 또는 간헐적으로 동일한 모션에 관련되는 경우에 특히 유리하다. 예를 들어, 보행자가 특정 방향 및 특정 걸음걸이(particular gait)를 가지고 걷고 있다면, 이를 검출하여 모션-보상된 상관 시퀀스(422)를 재이용할지 여부를 결정하기 위한 움직임 신호(361)로서 이용될 수 있다. 특히 보행자 보행 모션의 발꿈치 딛기(heel strike)와 같은, 모션 데이터의 잘-정의된 트리거는 모션-보상된 상관 시퀀스의 재이용 가능한 섹션(reusable sections)의 시작을 표시(mark)하고 섹션이 재이용 될 수 있는 미래의 순간을 검출하는데 사용될 수 있다. 다른 측면들은 컴퍼스 헤딩(compass heading), 방향(orientation), 속도(speed) 등과 같은 유사성에 대해 테스트될(tested) 수 있다. 따라서, 사람이 동일한 궤도, 즉, 동일한 베어링(bearing)과 보행 속도를 유지하면서 동일한 방향으로 보행하는 동안 모션-보상된 상관 시퀀스(422)를 재이용하는 것이 가능할 것이다. 베어링, 걸음 거리(stride length), 걸음걸이 또는 걸음 속도(stride rate)의 변화의 검출은 재이용 현재 MCCS 블록(460)을 사용하는 것으로부터 하나 또는 다른 블록(462, 464, 466)을 사용하는 것으로 전환할 수 있는 재이용 시스템(450)에서 인터럽트(interrupt)를 발생시킬 수 있다.
도 8은, 모두 앞서 설명된 바와 같은, 모션-보상된 상관 시퀀스(MCCS) 저장 시스템(420), 모션-보상된 상관 시퀀스(MCCS) 재이용 시스템(450) 및 모션-보상된 상관 시퀀스(MCCS) 생성기(320)를 포함하는 모션-보상된 상관 시퀀스(MCCS) 시스템(500)을 포함하는 모션-보상된 상관기(300)를 도시한다. 시스템(500)은 재이용 시스템(450)을 사용하여 모션-보상된 상관을 수행할지 여부를 결정하고, 모션-보상된 상관을 수행한다면, 새로운 모션-보상된 상관 시퀀스(422)를 생성할지 여부 또는 모션-보상된 상관 시퀀스(422)를 재이용할지 여부를 결정한다. 저장된 모션-보상된 상관 시퀀스를 재이용하면, 재이용 시스템(450)은 시스템(500)에 의해 수신된 움직임 신호(361)를 어드레싱 가능한 메모리(430)에 대한 판독 액세스를 수행하는 저장 시스템(420)에 제공하여 모션-보상된 상관 시퀀스(422)를 획득한다. 메모리(430)로부터 판독된 모션-보상된 상관 시퀀스(422)는 상관기(310)에 대한 모션-보상된 상관 코드(322)를 생성하기 위한 모션-보상된 페이저 시퀀스인 경우, 모션-보상된 상관 시퀀스 생성기(320)에 제공되거나, 모션-보상된 상관 코드(322)인 경우 상관기(310)에 직접적으로 제공된다. 새로운 모션-보상된 상관 시퀀스(422)가 생성될 필요가 있을 때, 재이용 시스템(450)은 모션-보상된 상관 시퀀스 생성기(320)를 제어하여 모션-보상된 상관 시퀀스(422)를 생성하고 그 시퀀스를 디지털 신호(222)의 상관을 위해 사용한다. 그 다음 생성된 모션-보상된 상관 시퀀스(422)는 어드레싱 가능한 메모리(430)에 저장하기 위해 저장 시스템(420)에 제공될 수 있다.
도 9는 상술된 바와 같이 모션-보상된 상관에 대해 사용될 수 있는 상관 코드(341)를 제공하는 상관 코드 생성기(340)의 일 예시를 도시한다. 상관 코드(341)는 후술하는 바와 같이 롱 상관 코드(long correlation code)이다. 숏 코드 생성기(short code generator)(470)는 상관 코드(341')를 생성한다. 롱 코드 생성기(472)는 상관 코드(341')를 여러 번 연접하여(concatenates) 롱 상관 코드(341)를 생성한다. 롱 상관 코드는 다중 상관 코드(341')의 연접(concatenation)을 일시적으로 저장하기에 충분한 사이즈(size)의 버퍼 메모리(buffer memory)(474)에 저장될 수 있다. 도 10은 상술한 바와 같이 모션-보상된 상관을 위해 사용될 수 있는 수신된 디지털 신호(222)를 일시적으로 저장하는 롱 디지털 신호 버퍼(480)의 일 예시를 도시한다. 이것은 롱 상관 코드(341)만큼의 지속 시간을 갖는 수신된 디지털 신호(222)를 일시적으로 저장하기에 충분한 사이즈의 버퍼 메모리(474)이다.
디지털 신호(222)는 롱 디지털 신호(long digital signal)이고, 상관 코드(341)는 롱 상관 코드이고, 모션-보상된 상관 코드(322)는 롱 모션-보상된 상관 코드(long motion-compensated correlation code)이다.
롱 디지털 신호(222), 롱 상관 코드(341) 및 롱 모션-보상된 상관 코드(322)는 동일한 길이를 갖는다. 각각은 상관 코드 단어의 길이보다 긴 지속 시간을 가지며, 예를 들어 GPS의 경우 1ms보다 크거나 갈릴레오(GALILEO)의 경우 4ms보다 크다. 예를 들어, 지속 시간은 N*1 ms 또는 M*4 ms일 수 있으며, 여기서 N, M은 1보다 큰 자연수이다. 일부 실시예에서, 예를 들어, 수신기 모션 측정의 신뢰도에 의존하여, 지속 시간을 변경하는 것이 가능할 수 있다. 일부 실시예에서, N 또는 M을 증가 및/또는 감소시키는 것이 가능할 수 있다. 일부 실시예에서, 지속 시간 N*1 ms 또는 M*4 ms 사이에서 선택하는 것이 가능할 수 있다. 더 긴 지속 시간은 더 나은 이득을 제공하는 상관 시간을 증가시킨다.
롱 상관 코드(341)는 동일한 제1 상관 코드(341')의 다수의 연접(concatenation)이다.
제1 상관 코드(341')는, 예를 들어 고정된 기간 T 및 미리 결정된 교차-상관 특성을 갖는 골드 코드, 바커 코드 또는 이와 유사한 것일 수 있는 표준 또는 참조 코드일 수 있다.
롱 모션-보상된 상관 시퀀스(422)는 수퍼상관 시퀀스(supercorrelation sequence)로 지칭될 수 있다. 수퍼상관 시퀀스는 롱 모션-보상된 페이저 시퀀스 또는 롱 모션-보상된 상관 코드(페이저 조정됨)일 수 있다.
도 11은 선택적으로 모션-보상된 상관 시퀀스(MCCS) 저장 시스템(420)을 포함하고, 선택적으로 모션-보상된 상관 시퀀스(MCCS) 재이용 시스템(450)을 포함하고, 다수의 모션-보상된 상관 시퀀스(MCCS) 생성기(320)를 포함하는 모션-보상된 상관 시퀀스(MCCS) 시스템(500)을 포함하는 모션-보상된 상관기(300)의 일 예시를 도시한다.
다수의 모션-보상된 상관 코드 생성기(320)의 각각은 수신기(200)의 추정된 또는 측정된 움직임에 의존하는 동일한 롱 모션-보상된 페이저 시퀀스(332)를 사용하여, 상관 전에, 보상된 롱 상관 코드(341)인 롱 모션-보상된 상관 코드(322)를 생성한다.
다수의 모션-보상된 상관 코드 생성기(320) 중 제1 모션-보상된 상관 코드 생성기는, 초기로 시프트된 시간(time shifted to be early) 및 수신기(200)의 추정된 또는 측정된 현재 움직임에 의존하는 동일한 롱 모션-보상된 페이저 시퀀스(332)를 이용하여, 상관 전에, 보상된 롱 상관 코드(341)인 초기 롱 모션-보상된 상관 코드(early long motion-compensated correlation code)(322)를 생성한다.
다수의 모션-보상된 상관 코드 생성기(320) 중 제2 모션-보상된 상관 코드 생성기는, 수신기(200)의 추정된 또는 측정된 현재 움직임에 의존하는 동일한 롱 모션-보상된 페이저 시퀀스(332)를 이용하여, 상관 전에, 보상된 롱 상관 코드(341)인 현재 (프롬프트) 롱 모션-보상된 상관 코드(present (prompt) long motion-compensated correlation code)(322)를 생성한다.
다수의 모션-보상된 상관 코드 생성기(320) 중 제3 모션-보상된 상관 코드 생성기는, 나중으로 시프트된 시간(time shifted late) 및 수신기(200)의 추정된 또는 측정된 현재 움직임에 의존하는 동일한 롱 모션-보상된 페이저 시퀀스(332)를 이용하여, 상관 전에, 보상된 롱 상관 코드(341)인 후기 롱 모션-보상된 상관 코드(late long motion-compensated correlation code)(322)를 생성한다.
초기 롱 모션-보상된 상관 코드, 현재 (프롬프트) 롱 모션-보상된 상관 코드 및 후기 롱 모션-보상된 상관 코드의 각각은 동일한 롱 디지털 신호(222)와 개별적으로 상관된다.
모션-보상된 상관기(300)는 수신된 디지털 신호(222)가 GNSS 위성에 의해 송신되는 글로벌 네비게이션 위성 시스템(GNSS; global navigation satellite system)에서의 사용에 적합하다. 모션-보상된 상관기(300)는 GNSS 수신기(200)의 부분일 수 있다.
모든 예시에서 필수는 아니지만 일부 예시에서, 디지털 신호(222)를 생성하기 위해 아날로그-디지털 변환 이전에 수신된 신호의 다운-변환(down-conversion)이 발생하고, 다른 예시에서는 그렇지 않다. 모든 예시에서 필수는 아니지만 일부 예시에서, 디지털 신호(222)를 생성하기 위해 아날로그-디지털 변환 이전에 수신된 신호의 다운-변환이 일어나는 경우, 다운-변환은 수신기(200)의 측정된 움직임에 독립적이고, 수신된 신호의 수신기(200)의 측정된 움직임에 의존하여 제어되지 않는다.
모든 예시에서 필수는 아니지만 일부 예시에서, 변조 제거 블록(modulation removal block)(510)은 모션-보상된 상관기를 이용하여 코히런트하게(coherently) 통합된 신호에 변조된 임의의 데이터를 제거할 수 있다. 이것의 예시는 수신된 GNSS 디지털 신호(222')로부터 네비게이션 비트(navigation bits from)를 제거하여 모션-보상된 상관기(300)에 의해 처리된 디지털 신호(222)를 생성하는 것이다.
이 예시에서, 롱 상관 코드(341)를 생성하도록 연접된 상관 코드는 치핑 코드(의사 랜덤 잡음 코드(pseudorandom noise code))이다. 예를 들어, 골드 코드일 수 있다.
각 GNSS 위성은 일부 실시예에서 서로 다른 롱 상관 코드(341)를 이용할 수 있다. 다수의 모션-보상된 상관기(300)가 제공될 수 있고, 서로 다른 위성에 할당될 수 있다. 그 다음, 모션-보상된 상관기(300)는 할당된 GNSS 위성에 대한 모션-보상된 상관을 수행한다.
다시 도 5를 참조하면, 속도 v는 할당된 위성을 향한 수신기(200)의 라인 오브 사이트 속도(line of sight velocity)일 수 있다. 그 다음, 모션-보상된 상관기(300)는 라인 오브 사이트(line of sight)를 따라 그 위성으로부터 수신된 디지털 신호(222)에 대한 선택적 증가된 이득을 갖는다.
일부 예시에서, 할당된 위성의 움직임은 속도(v)로서 수신기(200)와 할당된 위성 사이의 라인 오브 사이트 상대 속도(line of sight relative velocity)를 사용함으로써 보상될 수 있다. 다른 예시에서, 할당된 위성의 움직임은 도 12에 도시된 바와 같이 폐쇄 제어 루프를 사용함으로써 보상될 수 있다. 수신기(200)에 의해 제공된 디지털 신호(222)를 롱 모션 보상된 상관 코드(322)와 상관시키는 단계는, 코드-위상 정렬(code-phase alignment) 및/또는 반송파-위상 정렬(carrier-phase alignment)(620)의 유지(maintenance)를 위하여, 하나 이상의 폐쇄 제어 루프(610, 620)를 추가적으로 이용한다.
제어 시스템(254)은 모션-상관된 상관의 결과(312)를 사용하여 폐쇄-루프 제어 신호(610) 및/또는 폐쇄 루프 제어 신호(620)를 제공한다.
폐쇄-루프 제어 신호(610)는 위상 조정 모듈(600)을 제어하여 반송파 위상 정렬을 유지하도록 모션-보상된 상관 코드(322)의 위상을 조정한다.
폐쇄-루프 제어 신호(620)는 위성이 코드 위상 정렬을 유지하도록 다수의 모션-보상된 상관 코드 생성기(320)의 각각을 제어한다. 도 13은 어떻게 모션-보상된 상관 코드 생성기(320)가 폐쇄 루프 제어 신호(620)를 통해 코드-위상 정렬을 유지할 수 있는지의 일 예시를 도시한다. 수치 제어된 발진기(numerical controlled oscillator)(632)는 제어 신호(620)를 수신하고, 롱 상관 코드(341)를 버퍼(buffers)하는 시프트 레지스터(shift register)634) 및 숏 코드 생성기(470)을 이용하여 롱 상관 코드 생성기(340)를 제어하고, 특정 위성을 위해 사용된 다수의 모션-보상된 상관 코드 생성기(320)에 대한 롱 코드 생성기(472) 및 롱 코드 버퍼(474)로서 동시에 작동한다.
도 14a 및 도 14b는 특정 시간 지속 시간(time duration) 동안 수신기(200)의 움직임을 나타내는 움직임 신호(361)를 생성하기 위한 수신기-모션 모듈(receiver-motion module)(360)의 상이한 예시들을 도시한다. 도 14a에 도시된 수신기-모션 모듈(360)은 수신기(200)의 측정된 움직임을 나타내는 움직임 신호(361)를 생성한다. 도 14b에 도시된 수신기-모션 모듈(360)은 수신기(200)의 추정된 움직임을 나타내는 움직임 신호(361)를 생성한다.
움직임 신호(361)는 하나 이상의 파라미터의 세트에 의해 정의된 파라미터화된 신호일 수 있다.
예를 들어, 수신기-모션 모듈(360)은 이동 수단(vehicle) 또는 보행자의 속도를 결정하는데 사용될 수 있다.
도 14a에 도시된 바와 같이 수신기 움직임을 측정하는 수신기-모션 모듈(360)은 보행자 데드 레커닝 시스템(pedestrian dead reckoning system), 관성 측정 시스템(inertial measurement system), 시각 추적 시스템(visual tracking system), 또는 무선 위치 확인 시스템(radio positioning system)과 같은 수신기(200)의 모션을 추적하는 로컬 네비게이션 또는 위치 확인 시스템(local navigation or positioning system)을 가질 수 있다.
관성 측정 시스템은 일반적으로 다축 가속도계(multi-axis accelerometers) 및 자이로스코프(gyroscopes)와 같은 관성 센서의 가속도 측정을 통합하여 속도를 계산한다.
보행자 데드 레커닝 시스템은 예시 발꿈치 딛기로부터의 스텝(tep from for the example a heel strike), 추정 스텝/걸음 거리(estimation step/stride length), 헤딩 추정, 2D 위치 결정을 검출할 수 있다.
무선 위치 확인 시스템은, 예를 들어, Wi-Fi 위치 확인 및/또는 블루투스 위치 확인을 사용할 수 있다.
도 14b에 도시된, 수신기 움직임을 추정하는 수신기-모션 모듈(360)은 특정 시간에 특정 위치와 같은 수신기(200)의 컨텍스트(context)를 검출하고 동일한 컨텍스트에 대한 수신기 속도의 과거 이력에 대한 수신기 속도를 결정하는 컨텍스트 검출 시스템(context detection system)을 가질 수 있다. 러닝 알고리즘(learning algorithm)은 수신기 속도가 예측 가능할 때 재발생하는 컨텍스트를 식별하고 수신기 속도를 추정하기 위해 컨텍스트를 검출하는데 사용될 수 있다.
도 15는 데이터 구조(432)를 저장하는 휴대용 메모리 디바이스(portable memory device)와 같은 기록 매체(record medium)(700)의 일 예시를 도시한다. 데이터 구조(432)는 (롱) 상관 코드(341)와 (롱) 모션-보상된 페이저 시퀀스(332)의 조합이거나 (롱) 모션-보상된 페이저 시퀀스(332)인 모션-보상된 상관 시퀀스(422)를 포함한다. 기록 매체(700) 및 데이터 구조(432)는 모션-보상된 상관 시퀀스(422)의 전송을 가능하게 한다. 모션-의존성 인덱스를 이용한 판독 액세스를 위해 어드레싱 가능한 데이터 구조로서 구성될 수 있다.
모든 예시에서 필수는 아니지만 일부 예시에서, 롱 모션-보상된 상관 시퀀스(422)는 롱 상관 코드(341) 및 롱 모션-보상된 페이저 시퀀스(332)의 조합이고, 롱 상관 코드(341)는 동일한 표준 상관 코드(standard correlation code)의 다수의 연접이다.
제어기(800)는 이전에 설명된 방법들, 이전에 설명된 블록들 및/또는 모션-보상된 상관기(300)의 전부 또는 일부 중 하나 이상을 수행하는데 사용될 수 있다.
제어기(800)의 구현은 제어기 회로(controller circuitry)와 같을 수 있다. 제어기(800)는 하드웨어만으로 구현될 수 있으며, 펌웨어를 포함하는 소프트웨어의 특정 측면을 가질 수 있거나 하드웨어 및 소프트웨어(펌웨어 포함)의 조합일 수 있다.
도 16a에 도시된 바와 같이, 제어기(800)는, 예를 들어 범용 또는 특수 목적 프로세서(810)에서 실행 가능한 컴퓨터 프로그램 명령어(710)를 사용함으로써 하드웨어 기능을 가능하게 하는 명령어를 사용하여 구현될 수 있으며, 이는 이러한 프로세서(810)에 의해 실행될 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(디스크, 메모리 등)에 저장될 수 있다.
프로세서(810)는 메모리(820)로부터 판독하고 메모리(820)에 기록하도록 구성된다. 프로세서(810)는 데이터 및/또는 명령이 프로세서(810)에 의해 출력되는 출력 인터페이스(output interface) 및 데이터 및/또는 명령이 프로세서(810)에 입력되는 입력 인터페이스를 포함할 수 있다.
메모리(820)는 프로세서(810)에 로딩될 때 모션-보상된 상관기(300)의 전부 또는 일부의 작동을 제어하는 컴퓨터 프로그램 명령어(컴퓨터 프로그램 코드(computer program code))를 포함하는 컴퓨터 프로그램(computer program)(710)을 저장한다. 컴퓨터 프로그램(710)의, 컴퓨터 프로그램 명령어는 도 3 내지 도 18에 도시된 방법을 수행하는 장치를 가능하게 하는 로직(logic) 및 루틴(routines)을 제공한다. 프로세서(810)는 메모리(820)를 판독함으로써 컴퓨터 프로그램(710)을 로딩하고 실행할 수 있다.
따라서, 제어기를 포함하는 장치는, 적어도 하나의 프로세서(810); 및 컴퓨터 프로그램 코드(computer program code)(710)를 포함하는 적어도 하나의 메모리(memory)(820)를 포함하고, 적어도 하나의 메모리(820) 및 컴퓨터 프로그램 코드(710)는, 적어도 하나의 프로세서(810)와 함께, 장치가 다음 단계를 적어도 수행하도록 구성된다:
(i)모션-보상된 상관 코드(322)와 수신기(200)에 의해 제공된 디지털 신호(222)의 상관을 발생시키는 단계, 모션-보상된 상관 코드(322)는 수신기(200)의 추정된 또는 측정된 움직임에 의존하는 하나 이상의 페이저(332)를 이용하여 상관 전에 보상된 상관 코드(341)임.
(ii)제1 시간에, 어드레싱 가능한 메모리(430)에 모션-보상된 상관 시퀀스(422)를 저장하는 것을 발생시키거나 수행하는 단계;
이후 시간(later time)에, 저장된 모션-보상된 상관 시퀀스(422)를 획득하기 위하여 메모리(430)를 어드레싱(addressing)하는 것을 발생시키거나 수행하는 단계; 및
획득된 모션-보상된 상관 시퀀스(422)를 이용하여 상관 코드(341)와 디지털 신호(222)의 모션-보상된 상관을 발생시키거나 수행하는 단계;
및/또는
(iii) 제1 시간 동안 수신기(200)에 의해 수신된 제1 디지털 신호(222)와, 제1 시간 동안 수신기(200)의 제1 추정된 또는 측정된 움직임에 의존하는 제1 모션-보상된 상관 시퀀스(422)의 상관을 발생시키거나 수행하는 단계; 및
제1 모션-보상된 상관 시퀀스(422)와, 제1 시간과 중첩되지 않는 제2 시간 동안 수신기(200)에 의해 수신된 제2 디지털 신호(222)의 상관을 발생시키거나 수행하는 단계;
및/또는
(iv) 롱 디지털 신호(long digital signal)와 롱 상관 코드(long correlation code)의 상관을 발생시키거나 수행하는 단계, 롱 디지털 신호 및 롱 상관 코드는 동일한 길이고, 롱 상관 코드는 동일한 제1 상관 코드의 연접이고, 롱 상관 코드는 수신기의 추정된 또는 측정된 움직임에 의존하는 하나 이상의 페이저를 이용하여 상관 전에 모션-보상됨.
도 16b에 도시된 바와 같이, 컴퓨터 프로그램(710)은 임의의 적합한 전달 메커니즘(delivery mechanism)(700)을 통해 장치(800)에 도달할 수 있다. 전달 메카니즘(700)은, 예를 들어, 비-일시적인 컴퓨터-판독 가능 저장 매체, 컴퓨터 프로그램 제품, 메모리 디바이스, 콤팩트 디스크 판독-전용 메모리(CD-ROM; compact disc read-only memory) 또는 디지털 다기능 디스크(DVD; digital versatile disc) 또는 고체형 메모리(solid state memory)와 같은 기록 매체, 컴퓨터 프로그램(710)을 유형적으로 구체화하는 제조 물품일 수 있다. 전달 메커니즘은 컴퓨터 프로그램(710)을 신뢰성 있게 전송(transfer)하도록 구성된 신호일 수 있다. 장치(800)는 컴퓨터 데이터 신호로서 컴퓨터 프로그램(710)을 전파하거나 송신할 수 있다.
비록 메모리(820)가 단일 구성 요소/회로로서 도시되었지만, 일부 또는 전부가 통합/제거 가능하고 및/또는 영구적/반영구적/동적/캐싱된(cached) 저장을 제공할 수 있는 하나 이상의 개별 구성 요소/회로로서 구현될 수 있다.
프로세서(810)가 단일 구성 요소/회로로서 도시되었지만, 일부 또는 전부가 통합/제거될 수 있는 하나 이상의 개별 구성 요소/회로로서 구현될 수 있다. 프로세서(810)는 단일 코어 또는 멀티 코어 프로세서(single core or multi-core processor)일 수 있다.
'컴퓨터-판독 가능 저장 매체', '컴퓨터 프로그램 제품', '유형적으로 구현된 컴퓨터 프로그램(tangibly embodied computer program)' 등 또는 '제어기', '컴퓨터', '프로세서' 등에 대해 언급하는 것은 단일/다중 프로세서 아키텍처(single /multi- processor architectures) 및 순차적인(폰 노이만)/병렬 아키텍처(sequential (Von Neumann)/parallel architectures)와 같은 다른 아키텍처를 갖는 컴퓨터뿐만 아니라 필드-프로그래머블 게이트 어레이(FPGA; field-programmable gate arrays), 응용 주문형 회로(ASIC; application specific circuits), 신호 처리 디바이스 및 다른 처리 회로와 같은 특수 회로를 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 컴퓨터 프로그램, 명령어, 코드 등을 언급하는 것은, 예를 들어, 프로세서에 대한 명령어, 또는 고정 기능 디바이스, 게이트 어레이 또는 프로그래머블 로직 디바이스 등에 대한 구성 셋팅이든, 하드웨어 디바이스의 프로그램 가능한 컨텐츠와 같은 프로그램 가능한 프로세서 또는 펌웨어를 위한 소프트웨어를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 17에 도시된 바와 같이, 칩셋(chip set)(840)은 제어기(800)의 기능성을 제공하도록 구성될 수 있으며, 예를 들어, 모션-보상된 상관기(300)의 전부 또는 일부를 제공할 수 있다.
도 3 내지 도 18에 도시된 블록들은 컴퓨터 프로그램(710)에서 코드의 섹션 및/또는 방법에서의 단계들을 나타낼 수 있다. 블록들에 대한 특정 순서의 설명은 블록들에 대한 요구되거나 선호되는 순서를 반드시 내포하지는 않으며, 블록의 순서 및 배열은 변경될 수 있다. 또한, 일부 블록을 생략할 수도 있다.
이전에 설명된 방법들 중 하나 이상을 수행하기 위해 요구되는 장치 또는 시스템의 구성 요소들, 이전에 설명된 블록들 및 또는 모션-보상된 상관기(300)의 전부 또는 일부는 나란히 놓을(collocated) 필요가 없으며, 데이터는 하나 이상의 통신 링크(communication links)를 통해 구성 요소 간에 공유될 수 있다.
도 18a는 원격 디바이스(remote device)(1000) 및 원격 처리 시스템(2000)을 포함하는 시스템의 일 예시를 도시한다. 원격 디바이스(1000)는 수신기(200) 및 수신기 모션 모듈(receiver motion module)(360)을 포함한다. 수신기 모션 모듈(360)은 움직임 신호(361)로서 수신기 모션 센서 데이터를 제공하는 수신기 모션 센서(receiver motion sensors)를 포함한다. 원격 디바이스(1000)는 제어기(800)를 포함하는 원격 처리 시스템(2000)으로부터 물리적으로 멀리 떨어져있다(distant). 원격 디바이스(1000) 및 원격 디바이스(2000)는 통신 링크(들)(1500)를 통해 통신한다. 통신 링크(들)(1500)은 예를 들어, 무선 통신(예컨대, WiFi, BLE, 셀룰러 텔레포니(Cellular Telephony), 위성 통신), 케이블 통신(예컨대, 이더넷, 유선 전화, 광섬유 케이블), 구성 요소 사이에서 전송될 수 있는 물리적 저장 매체(예컨대, 고체형 메모리, CD-ROM) 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
디지털 신호(222)는 통신 링크(들)(1500)를 통해 원격 처리 시스템(2000)에 원격 디바이스(1000)에 의해 제공된다. 수신기 모션 센서 데이터는 통신 링크(들)(1500)를 통해 원격 처리 시스템(2000)에 원격 디바이스(1000)에 의해 움직임 신호(361)로서 제공된다.
원격 처리 시스템(2000)의 제어기(800)는 상관기(310) 및 모션-보상된 상관 시퀀스 생성기(320)를 포함하는 모션-보상된 상관기(300)를 포함한다.
모션-보상된 상관 시퀀스 생성기(320)는 모션 신호(361)의 처리로부터 모션-보상된 상관 시퀀스(322)를 생성하고, 상관기(310)는 모션-보상된 상관 시퀀스(322)를 사용하여 디지털 신호(222)의 모션-보상된 상관을 수행하여 상관 결과(312)를 생성한다.
모션-보상된 상관 시퀀스 생성기(320)는, 선택적으로 모션-보상된 상관 시퀀스(MCCS) 시스템(500)의 일부일 수 있고, 모션-보상된 상관 시퀀스(322)는 재이용을 위해 원격 처리 시스템(2000)의 어드레싱 가능한 메모리(430)에 모션-보상된 상관 시퀀스 저장 시스템(420)에 의해 선택적으로 저장될 수 있다.
모든 예시에서 필수는 아니지만 일부 예시에서, 상관 결과(312)는 통신 링크(들)(1500)를 통해 원격 디바이스(1000)로 리턴된다.
모든 예시에서 필수는 아니지만 일부 예시에서, 모션-보상된 상관 시퀀스(322)는 통신 링크(들)(1500)를 통해 원격 디바이스(1000)로 리턴된다.
모든 예시에서 필수는 아니지만 일부 예시에서, 제어기(800)는 통신 링크(들)(1500)를 통해 원격 디바이스(1000)으로 전송되는 더 높은 값의 출력(801)(예컨대, GNSS 의사 거리(GNSS pseudoranges) 또는 GNSS 신호로부터의 위치 픽스(position fixes))을 얻기(derive) 위해 상관 결과(312)의 추가적인 후-처리를 수행한다.
도 18b는 원격 디바이스(1000) 및 원격 처리 시스템(2000)을 포함하는 시스템의 다른 예시를 도시한다. 원격 디바이스(1000)는 수신기(200) 및 수신기 모션 모듈(360)을 포함한다. 수신기 모션 모듈(360)은 움직임 신호(361)로서 수신기 모션 센서 데이터를 제공하는 수신기 모션 센서를 포함한다. 원격 디바이스(1000)는 제어기(800)를 포함하는 원격 처리 시스템(2000)으로부터 물리적으로 멀리 떨어져 있다. 원격 디바이스(1000) 및 원격 디바이스(2000)는 통신 링크(들)(1500)를 통해 통신한다. 통신 링크(들)(1500)은 예를 들어, 무선 통신(예컨대, WiFi, BLE, 셀룰러 텔레포니(Cellular Telephony), 위성 통신), 케이블 통신(예컨대, 이더넷, 유선 전화, 광섬유 케이블), 구성 요소 사이에서 전송될 수 있는 물리적 저장 매체(예컨대, 고체형 메모리, CD-ROM) 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
수신기 모션 센서 데이터는 통신 링크(들)(1500)를 통해 원격 처리 시스템(2000)에 원격 디바이스(1000)에 의해 움직임 신호(361)로서 제공된다.
모션-보상된 상관기(300)의 일부(상관기(310))는 원격 디바이스(1000)에 있고, 일부(모션-보상된 상관 시퀀스 생성기(320))는 원격 처리 시스템(2000)에 있다.
원격 처리 시스템(2000)의 모션-보상된 상관 시퀀스 생성기(320)는 수신된 움직임 신호(361)의 처리로부터 모션-보상된 상관 시퀀스(322)를 생성한다. 모션-보상된 상관 시퀀스(322)는 통신 링크(들)(1500)를 통해 원격 처리 시스템(2000)으로부터 원격 디바이스(100)로 전송된다.
디지털 신호(222)는 원격 디바이스(1000)에 의해 통신 링크(들)(1500)를 통해 원격 처리 시스템(2000)으로 제공되지 않는다. 대신에 원격 디바이스(1000)에서의 상관기(310)에 제공된다. 상관기(310)는 전송된 모션-보상된 상관 시퀀스(322)를 이용하여 디지털 신호(222)의 모션-보상된 상관을 수행하여 상관 결과(312)를 생성한다.
원격 디바이스(1000)에서, 모션-보상된 상관 시퀀스(322)는 재이용을 위해 원격 처리 시스템(1000)의 어드레싱 가능한 메모리(430)에 모션-보상된 상관 시퀀스 저장 시스템(420)에 의해 선택적으로 저장될 수 있다.
상술한 예시들의 변형에서, 수신기 모션 모듈(360)은 수신기 모션 센서 데이터를 처리하여 움직임 신호(361)로서 제공되는 측정된 또는 추정된 수신기 모션 값을 얻도록 구성될 수 있다. 이 처리된 움직임 신호(361)는 원격 처리 시스템(2000)이 수신기 모션 센서 데이터로부터 수신기 모션을 계산할 필요성을 제거함으로써, 원시 수신기 모션 센서 데이터(raw receiver motion sensor data) 대신에 원격 처리 시스템(2000)에 전달될 수 있다.
상술한 예시들의 변형에서, 수신기 모션 모듈(360)은 원격 디바이스(1000)에 위치할 수 없지만, 예를 들어 원격 처리 시스템(2000) 또는 다른 곳에 위치될 수 있다.
도 18c는 원격 디바이스(1000) 및 원격 처리 시스템(2000)을 포함하는 시스템의 다른 예시를 도시한다. 이 시스템은 도 18a에 도시된 시스템과 유사하지만, 상관 결과(312)(및/또는 더 높은 값의 출력(801))은 원격 디바이스(1000)에 제공되지 않는다. 상관 결과(312)(및/또는 더 높은 값의 출력(801))는 원격 처리 시스템(2000)에서 활용/저장되거나, 추가의 이용/처리/저장을 위해 통신 링크(들)(2500)를 통해 원격 제3 자 클라이언트(remote third-party clients)(3000)에 제공된다.
상기 예시들은 복수의 원격 디바이스(1000) 및/또는 복수의 원격 처리 시스템(2000) 및/또는 복수의 원격 제3 자 클라이언트(3000)를 포함하도록 추가로 수정될 수 있으며, 이들은 모두 복수의 통신 링크(1500/2500)에 의해 연결된다.
이전에 설명되고 예시된 수신기(200) 및 모션-보상된 상관기(300)는, 예를 들어 GNSS 시스템, 무선 시스템(예컨대, OFDM, DVB-T, LTE), 소나 시스템(sonar systems), 레이저 시스템, 지진 시스템(seismic systems) 등에 사용될 수 있다.
청구항에 나타난 바와 같이 '발생시키거나 수행하는'이라는 용어는 발생시키지만 수행하지 않거나, 수행하지만 발생시키지 않거나, 발생시키고 수행하는 것을 의미할 수 있다. 엔티티(entity)가 액션을 발생시키면, 엔티티의 제거가 그 액션을 발생시키지 않는다는 것을 의미할 수 있다. 엔티티가 액션을 수행하면, 엔티티는 그 액션을 수행한다.
도면에서 아이템의 상호 연결은 작동 커플링(operational coupling)을 나타내며, 개재 요소(intervening elements)의 임의의 수 또는 조합이 존재할 수 있다(개재 요소를 포함하지 않음).
구조적 특징이 설명된 경우, 그 기능 또는 그 기능이 명시적으로 또는 묵시적으로 설명되었든 간에 구조적 특징의 하나 이상의 기능을 수행하기 위한 수단으로 대체될 수 있다.
본원에서 '하드웨어 모듈'은 최종 제조업체 또는 사용자에 의해 추가될 특정 부품/구성 요소를 제외하는 물리적 유닛 또는 장치를 의미한다. 모션-보상된 상관기(300)는 하드웨어 모듈일 수 있다. 모션-보상된 상관 시퀀스 생성기(320)는 하드웨어 모듈일 수 있거나 하드웨어 모듈의 일부일 수 있다. 모션-보상된 페이저 생성기(330)는 하드웨어 모듈일 수 있거나 하드웨어 모듈의 일부일 수 있다. 상관 코드 생성기(340)는 하드웨어 모듈일 수 있거나 하드웨어 모듈의 일부일 수 있다. 수신기-모션 모듈(360)은 하드웨어 모듈일 수 있거나 하드웨어 모듈의 일부일 수 있다. 상관기(310)는 하드웨어 모듈일 수 있거나 하드웨어 모듈의 일부일 수 있다. 모션-보상된 상관 시퀀스 저장 시스템(420)은 하드웨어 모듈일 수 있거나 하드웨어 모듈의 일부일 수 있다. (MCCS) 재이용 시스템(450)은 하드웨어 모듈일 수 있거나 하드웨어 모듈의 일부일 수 있다. 모션-보상된 상관 시퀀스(MCCS) 시스템(500)은 하드웨어 모듈일 수 있거나 하드웨어 모듈의 일부일 수 있다.
'포함하다'라는 용어는 이 문서에서 한정적인(exclusive) 의미가 아니라 포괄적인 의미로 사용된다. 그것은 Y를 포함하는 X에 대한 임의의 언급이며, X는 단지 하나의 Y를 포함할 수 있거나 하나 이상의 Y를 포함할 수 있음을 나타낸다. 한정적인 의미로 '포함하다'를 사용하려는 경우, "하나만 포함하는..."을 언급하거나 "구성된"을 사용하여 컨텍스트에서 명확하게 할 것이다.
이 간략한 설명에서, 다양한 예시가 참조되었다. 예시와 관련된 특징이나 기능에 대한 설명은 해당 특징 또는 기능이 해당 예시에 있음을 나타낸다. 텍스트에서 '예시' 또는 '예를 들어' 또는 '할 수 있다'라는 용어의 사용은, 명시적으로 언급되었는지의 여부를 불문하고, 적어도 설명된 예시에 그러한 특징 또는 기능이 존재한다는 것을 나타내며, 그리고 그것들은 일부 또는 모든 다른 예시들에 존재할 수 있지만 꼭 그런 것은 아닐 수도 있다. 따라서, '예시', '예를 들어' 또는 '할 수 있다'는 예시의 클래스(class)의 특정 인스턴스(particular instance)를 나타낸다. 인스턴스의 속성은 해당 인스턴스의 속성이거나 클래스의 속성이거나 클래스에서의 인스턴스의 전부는 아니지만 일부를 포함하는 클래스의 하위 클래스의 속성일 수 있다. 따라서, 일 예시를 참조하여 설명되었지만 또 다른 예시를 참조하지 않고 설명된 특징들은 가능하면 다른 예시에서 사용될 수 있지만 반드시 다른 예시에서 사용될 필요는 없음을 암시적으로 개시된다.
본 발명의 실시예들이 다양한 예시를 참조하여 전술한 단락들에서 설명되었지만, 제시된 예시들에 대한 수정들이 청구된 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 이루어질 수 있다는 것을 이해해야 한다.
앞의 설명에서 설명한 기능은 명시적으로 설명된 조합 이외의 조합으로 사용될 수 있다.
비록 기능이 특정 특징을 참조하여 설명되었지만, 이러한 기능들은 설명되든 그렇지 않는 간에 다른 특징들에 의해 수행 가능할 수 있다.
특징들이 특정 실시예를 참조하여 설명되었지만, 이러한 특징들은 다른 실시예에서 설명되든 그렇지 않든 간에 존재할 수도 있다.
특히 중요한 것으로 여겨지는 본 발명의 특징들에 주의를 끌기 위해 상기 명세서에서 노력하고 있지만, 본 출원인은 임의의 특허 가능한 특징 또는 특별한 강조가 있었는지 간에 도면에 도시된 및/또는 참조된 특징들의 조합에 대한 보호를 청구함이 이해되어야 한다.
다중-경로 조건이 만연하지 않는 곳에서도, 잡음은 예를 들어 수신기에서의 클럭 드리프트(clock drift), 주파수에서의 도플러 시프트(Doppler shifts)를 발생(causing)시키는 수신기의 움직임, 및 송신기와 수신기 간의 타이밍 오정렬(timing misalignment), 전자기 간섭(electromagnetic interference) 및 의도적인 재밍(intentional jamming)과 같이 다른 소스로부터 발생할 수있다.
또한, 신호는 환경, 예를 들어 전파 채널의 방해물에 의해 감쇄되어, 수신 신호의 신호 대 잡음비를 저하시킬 수 있다.
디지털 신호 및 상관 코드의 상관을 개선하는 것이 바람직할 것이다.
본 발명자는 모션-보상된 상관을 수행함으로써 수신된 디지털 신호와 상관 코드의 상관을 현저하게 향상시킬 수 있음을 알게 되었다. 예를 들어, 수신기의 이동의 방향을 따라 모션-보상된 상관을 수행함으로써, 수신된 디지털 신호와 상관 코드 간의 상관은 수신기의 이동의 방향을 따라 수신된 디지털 신호와 상관 코드의 상관을 향해 현저하게 바이어스(biased)된다. 따라서, 특정 방향으로 수신기의 움직임을 보상함으로써, 그 특정 방향으로부터 수신된 신호의 이득은 그 방향으로부터 수신되지 않은 신호들(즉, 송신기를 향하지 않는 방향들로부터 수신기에 도달하는 반사된 신호들)의 이득이 감소되는 동안 향상된다. 따라서 수신기로부터 송신기로의 라인 오브 사이트 벡터(line of sight vector)를 따라 특히 모션-보상된 상관을 수행함으로써, 모션-보상의 방향과 정렬된 수신된 신호의 신호 대 잡음 비가 증가되고, 신호 도달 시간의 측정의 정확도 개선된다. 송신기의 임의의 모션을 보상하는 것을 포함하여, 도플러 시프트의 영향을 줄이거나 제거하기 위해 모션-보상된 상관을 수행함으로써 가능하다.
본 발명자는 모션-보상된 상관을 수행하는데 사용될 수 있는 모션-보상된 상관 시퀀스(motion-compensated correlation sequence)의 새로운 유형(수퍼상관기(supercorrelator)라고 불림)을 생성하였다. 모션-보상된 상관 시퀀스는 저장될 수 있고, 재이용(re-used)될 수 있다.
모션-보상된 상관을 이용하는 또 다른 이점은 상관 이득을 개선하기 위해 더 긴 상관 기간(longer correlation periods)을 사용할 수 있다는 것이다. 더 긴 상관 기간의 이용은 상관 이득이 현저하게 향상되므로, 수신기가 훨씬 더 민감(sensitive) 해진다.
모션-보상된 상관의 또 다른 이점은 수신기가 움직이는 동안 긴 코히런트 통합(long coherent integrations)을 수행하는 능력이다.
이 문서에는 다음과 같은 정의(definitions)가 사용될 것이다.
상관 코드는 특정 자기 상관 성질을 갖는 것으로 알려진 심볼의 특정 시퀀스(certain sequence of symbols)이다.
상관 시퀀스는 상관 동안 디지털 신호와 상관되는 심볼의 시퀀스이다. 심볼은 하나 이상의 비트의 정수를 나타낸다. 상관 시퀀스는 실수의 시퀀스 또는 복소수의 시퀀스의 형태로 나타낼 수 있다.
모션-보상된 상관은 모션-보상된 상관 시퀀스를 사용하는 상관이다.
모션-보상된 상관 시퀀스는 수신기의 움직임(추정된 또는 측정된)에 의존하는 위상-보상된 상관 시퀀스이다.
본 문서에서는 모션-보상된 상관 시퀀스는 모션-보상된 페이저 시퀀스(motion-compensated phasor sequence) 또는 모션-보상된 상관 코드(motion-compensated correlation code)를 지칭하는데 사용된다. 실제로, 모션 보상된 상관 시퀀스는 모션-보상된 페이저 시퀀스를 사용하여 구성된다.
모션-보상된 페이저 시퀀스는 수신기의 움직임(추정된 또는 측정된)에 의존하는 위상-보상된 페이저의 시퀀스이다.
모션-보상된 상관 코드는 수신기의 움직임(추정된 또는 측정된)에 의존하는 위상-보상된 페이저의 시퀀스에 의해 보상된 상관 코드이다. 모션-보상된 상관 코드는, 예를 들어, 상관 코드와 모션-보상된 페이저 시퀀스의 조합에 의해 형성될 수 있다.
또한, 위상 보상은 선택적으로 상관 시퀀스와 연관된 시간 기간 동안 로컬 발진기(local oscillator)의 불안정성에 의해 야기되는 임의의 에러를 고려할 수 있다. 위상 보상은 선택적으로 예를 들어 위성-기반 송신기의 경우 송신기의 모션을 고려할 수도 있다.
모션 보상은 직접 측정, 모델링/예측/추정 동작(modelling/predicting/estimating behaviour), 또는 가능한 속도의 범위에 대한 최적화 프로세스와 같은 간접적인 방법을 통해 제공될 수 있다.
코히런트 통합은 입력 시퀀스의 위상 관계를 전체적으로 보존하는 방식으로 심볼의 시퀀스를 합산함으로써, 시퀀스의 섹션이 진폭 및 위상 모두에서 건설적으로 부가될 수 있도록 할 수 있다.
도 1은 디지털 신호(digital signal)(222) 및 상관 코드(correlation code)(341)를 상관시키기 위한 시스템(100)의 일 예시를 도시한다. 시스템(100)은 수신기 시스템(receiver system)(수신기)(200) 및 처리 시스템(processing system)(250)을 포함한다.
수신기(200)는 신호(201)를 수신하여 아날로그 신호(212)를 생성하는 안테나 또는 안테나들(202)을 포함한다. 모든 예시에서 필수는 아니지만 이 예시에서, 아날로그 신호(212)는 전치-증폭기(pre-amplifier)(204)에 의해 증폭되지만, 이 단계는 선택적이다. 다음으로, 아날로그 신호(212)는, 모든 예시에서 필수는 아니지만 이 예시에서, 다운-컨버터(down-converter)(210)에 의해 더 낮은 주파수 아날로그 신호로 다운-변환(down-converted)된다. 그러나, 이 단계는 선택적이다. 아날로그 신호(212)는 디지털 신호(222)를 생성하기 위하여 아날로그-디지털 컨버터(220)에 의해 아날로그 형태로부터 디지털 형태로 변환된다. 이것은 수신된 디지털 신호이다. 수신된 디지털 신호(222)는 처리 시스템(250)에 제공된다.
처리 시스템(250)은 상관 시스템(252)을 포함하고, 모든 예시에서 필수는 아니지만 이 예시에서, 제어 시스템(254)을 포함한다. 상관 시스템(252)은 수신된 디지털 신호(222)를 상관 코드(341)와 상관시킨다. 만약 존재한다면, 제어 시스템(254)는 상관 시스템(252)을 제어하는데 사용될 수 있다.
도 2는 디지털 신호(222) 및 상관 코드(341)를 상관시키기 위한 처리 시스템(250)의 일 예시를 도시한다. 이 예시는 모션-보상된 상관 시퀀스에 기초한 모션-보상된 상관을 이용하지 않으며, 모션-보상된 상관 시퀀스를 이용하지 않기 때문에 모션-보상되지 않은 상관과 모션-보상된 상관 시퀀스를 이용한 모션-보상된 상관 사이의 차이를 설명하도록 의도된다.
초기에 위상-조정 모듈(phase-adjustment module)(260)은 수신된 디지털 신호(222)의 위상을 조정한다. 이 위상 조정은 동 위상 디지털 신호(in-phase digital signal)(I) 및 직각 위상 디지털 신호(quadrature phase digital signal)(Q)를 생성한다. 이러한 복소 디지털 신호는 위상-조정된 디지털 신호를 상관 코드(341)와 상관시키는 상관 모듈(correlation module)(262)에 제공된다. 상관 모듈(262)의 결과는 상관 시스템(252)으로부터 제어 시스템(control system)(254)으로 출력된다. 제어 시스템(254)은 상관의 결과를 사용하여, 폐쇄 루프 위상 조정 신호(closed loop phase adjustment signal)(271)를 위상 조정 모듈(260)에 제공하고 폐쇄 루프 코드 조정 신호(closed loop code adjustment signal)(273)를 상관 코드(341)를 생성하는데 이용되는 코드 생성 모듈(code generation module)(272)에 제공한다.
코드-위상 정렬(code-phase alignment)은 예를 들어 지연 고정 루프(delay locked loop)의 일부를 형성할 수 있는 폐쇄 루프 코드 조정 신호(273)를 이용하여 상관 코드(341)를 조정함으로써 달성될 수 있다. 반송파 위상 정렬(Carrier-phase alignment)은 위상 고정 루프의 일부일 수 있는 폐쇄 루프 위상 조정 신호(271)를 통해 수신된 디지털 신호의 위상을 조정함으로써 달성될 수 있다.
신호 대 잡음 레벨이 충분히 높고 폐쇄 제어 루프(closed control loops)의 고정(lock)이 유지되는 동안, 폐쇄 제어 루프는 안테나(202)와 수신된 디지털 신호(222)의 소스 사이의 상대적인 움직임으로부터 발생하는 도플러 시프트를 자동으로 보상한다(compensate). 그러나, "고정"은, 예를 들어, 수집 단계(acquisition phase) 동안 부재하거나, 낮은 신호 대 잡음 레벨로 인해 또는 일시적인 신호 손실로 인해 손실될 수 있다.
본 발명자들은 도 1에 도시된 시스템에서의 이용에 적합한 도 3에 도시된 새로운 처리 시스템(250)을 개발하였다.
새로운 처리 시스템은 모션-보상된 상관 시퀀스에 기초하여 모션-보상된 상관을 이용함으로써 수신된 디지털 신호(222) 및 상관 코드(341)의 개선된 상관을 제공한다.
도 2의 처리 시스템(250)과 대조적으로, 도 3의 처리 시스템(250)은 개방 루프 제어(open loop control)(350)를 사용하여 수신된 디지털 신호(222)를 상관시키기 위하여 상관기(310)에서 사용된 모션-보상된 상관 코드(322)를 생성한다.
도 3에 도시된 처리 시스템(250)은, 예를 들어 도 2에 도시된 처리 시스템(250)의 영구적인 교체일 수 있거나, 도 2에 도시된 처리 시스템(250)의 대안으로서 일시적으로 이용될 수 있다.
도 3의 처리 시스템(250)의 개방 루프 제어(350)는 수신기(200)의 추정된 또는 측정된 움직임(assumed or measured movement)(361)에 기초하고, 임의의 상관의 결과로부터 피드백(루프를 폐쇄함)에 기초하지 않는다.
수신된 디지털 신호(222) 및 상관 코드(341)의 모션-보상된 상관을 위한 처리 시스템(250)은 다수의 상이한 애플리케이션에 사용될 수 있다. 예를 들어, 시간 및/또는 주파수 동기화 및/또는 채널 추정 및/또는 채널 분리에 이용될 수 있다.
사용된 상관 코드(341)는 애플리케이션-특정적일 수 있다. 예를 들어, 처리 시스템(250)이 CDMA 이동 통신 수신기(CDMA mobile telecommunications receiver)와 같은 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 통신 시스템(direct sequence spread spectrum communication system)의 일부인 경우, 상관 코드(치핑 코드)는 의사-랜덤 잡음 코드(pseudo-random noise code)이다. 예를 들어, 수신기(200)가 글로벌 네비게이션 위성 시스템(GNSS; global navigation satellite system)에 대한 수신기인 경우, 상관 코드는 의사-랜덤 잡음 코드, 예를 들어 골드 코드이다. 예를 들어, 수신기(200)가 통신 시스템에 대한 수신기인 경우, 상관 코드는 직교 주파수 분할 멀티플렉싱(OFDM; orthogonal frequency division multiplexing), 롱텀 에볼루션(LTE; long term evolution) 및 디지털 비디오 방송(DVB; digital video broadcasting) 표준에서 사용되는 것과 같은 트레이닝 또는 파일럿 심볼 시퀀스(training or pilot symbol sequence)일 수 있다.
일부 예시에서, 상관 코드(341)는 코드 분할 다중 액세스(code division multiple access)를 통해 통신 채널을 서로 다른 코드 분할 채널들로 분리하는 디지털 신호(222)의 송신기의 아이덴티티(identity)에 의존할 수 있다.
일부 예시에서, 디지털 신호(222)는 데이터, 예를 들어 GNSS 시스템에서의 네비게이션 바이트들로 변조된다. 그러나, 다른 예시에서, 디지털 신호(222)는 예를 들어 그것이 트레이닝 또는 파일럿 시퀀스일 때와 같은 데이터로 변조되지 않는다.
도 3은 디지털 신호(222) 및 상관 코드(341)의 모션-보상된 상관을 위한 시스템(100)의 처리 시스템(250)에서의 이용에 적합한 상관 시스템(252)의 일 예시를 도시한다. 모션-보상된 상관 시스템(252)은 상관기(310) 및 모션-보상된 상관 시퀀스 생성기(320)를 포함하는 모션-보상된 상관기(motion-compensated correlator)(300)를 제공한다.
모션-보상된 상관기(300)의 일부를 형성할 수 있거나 형성하지 않을 수 있는 수신기-모션 모듈(360)은 수신기(200)의 움직임을 나타내는 움직임 신호(movement signal)(361)를 모션-보상된 상관 시퀀스 생성기(320)에 제공한다.
모션-보상된 상관 시퀀스 생성기(320)는 움직임 신호(361)를 수신하고 모션-보상된 페이저 시퀀스(332)를 생성하는 모션-보상된 페이저 생성기(330)를 포함한다.
모션-보상된 상관 시퀀스 생성기(320)는 상관 코드(341)를 생성하는 상관 코드 생성기(340)를 추가로 포함한다.
모션-보상된 상관 시퀀스 생성기(320)는 모션-보상된 상관 코드(322)를 생성하기 위해 모션-보상된 페이저 시퀀스(332)와 상관 코드(341)를 결합하는 결합기(combiner)(믹서(mixer))(336)를 추가로 포함한다.
모션-보상된 상관 코드(322)는 모션-보상된 상관 시퀀스 생성기(320)에 의해, 모션-보상된 상관 코드(322)를 수신된 디지털 신호(222)와 상관시켜 상관 출력(312)을 생성하는 상관기(310)에 제공된다.
모션-보상된 상관기(300)는 모션-보상된 상관 시퀀스 생성기(320)를 통해 수신기-모션 모듈(360)로부터 상관기(310)로의 개방 루프(350)를 포함한다. 상관 출력(312)으로부터의 모션-보상된 상관 시퀀스 생성기(320)으로의 피드백(feedback)이 없으므로, 이는 개방 루프 시스템(open loop system)이다.
따라서, 상관기(310)는, 수신기(200)에 의해 제공된 디지털 신호(222)를 모션-보상된 상관 코드(322)와 상관시키는 단계 - 모션-보상된 상관 코드(322)는 수신기(200)의 추정된 또는 측정된 움직임에 의존하는 하나 이상의 페이저를 사용한 상관 전에 보상되는 상관 코드(341)임 -를 수행하는 것으로 이해될 것이다. 상관 코드(341)는 상관 코드(341)를 모션-보상된 페이저 시퀀스(332)와 결합함으로써 상관 전에 수신기(200)의 움직임에 대해 보상된다. 모션-보상된 페이저 시퀀스(332)는 수신기(200)가 디지털 신호(222)를 수신하는 시간 동안 수신기(200)의 추정된 또는 측정된 움직임에 의존한다.
따라서, 모션-보상된 상관 시퀀스 생성기(320)는 수신기(200)에 의해 제공된 디지털 신호(222)와 모션-보상된 상관 코드(322)의 상관을 발생시키는 것으로 이해될 것이고, 모션-보상된 상관 코드(322)는 수신기의 추정된 또는 측정된 움직임에 의존하는 하나 이상의 페이저를 사용하여 상관 전에 보상된 상관 코드(341)이다.
모션-보상된 상관을 제어하기 위한 개방 루프(350)의 사용은 이점을 가지며, 예를 들어 제어가 선행 상관의 결과에 기초하지 않기 때문에 빠르다. 모션-보상된 상관을 수행하기 위한 개방 루프 제어의 사용은 상관기(310)가 낮은 신호 대 잡음비가 있는 상황에서 작동할 수 있게 한다.
도 3에서 수신기-모션 모듈(360), 모션-보상된 상관 시퀀스 생성기(320) 및 상관기(310)는 모션-보상된 상관기(300)의 일부로서 도시되지만, 다른 예시에서는 단지 상관기(310)는 모션-보상된 상관기(300)의 일부가 아닌 모션-보상된 상관 시스템 생성기(320)에 의해 모션-보상된 상관기(300)에 제공되는 모션-보상된 상관 코드(322)를 구비한 상관 시스템의 일부일 수 있다. 다른 예시에서, 단지 상관기(310) 및 모션-보상된 상관 시퀀스 생성기(320)는 모션-보상된 상관기(300)에 움직임 신호(361)를 제공하는 수신기-모션 모듈(360)을 구비한 모션-보상된 상관기(300)의 일부일 수 있다.
이 예시에서, 모션-보상된 상관 시퀀스 생성기(320)는 모션-보상된 페이저 발생기(330), 상관 코드 생성기(340) 및 결합기(믹서)(336)를 포함하는 단일 엔티티(single entity)로서 도시되어 있지만, 이들은 모션-보상된 상관 시퀀스 생성기(320)와 별개인 구성 요소이거나, 모션-보상된 상관 시퀀스 생성기(320) 내에 예시된 것 이외의 다른 구성 요소로서 결합될 수 있는 것으로 이해해야 한다.
당업자는 이러한 상관 코드(341)가 우수한 상호-상관 결과(cross-correlation results)를 위해 신중하게 설계되었을지라도 상관 전에 상관 코드(341)를 수정함으로써 반-직관적인 접근법(counter-intuitive approach)을 채택한다는 점에서 도 3에 도시된 모션-보상된 상관기(300)가 이전에 수행된 것으로부터의 유의미하고 현저한 이탈(significant and remarkable departure)이라는 점을 알 수 있다.
도 3에 도시된 모션-보상된 상관기(300)는 영구적으로 기능할 수도 있고 일시적으로 기능할 수도 있다. 예를 들어, 그것은 GNSS 수신기에서의 위성 획득 단계(satellite acquisition phase) 동안 및/또는 신호 손실이 있을 때 및/또는 예를 들어 낮은 신호 대 잡음 레벨이 있을 때 기능할 수 있다. 모션-보상된 상관기(300)는 디지털 신호(222)의 위상 코히런스(phase coherence)를 보존할 수 있어, 더 긴 코히런트 통합 시간을 허용한다.
도 4는 도 3에 도시된 모션-보상된 상관기(300)의 일 예시를 도시한다. 이 도면은 모션-보상된 상관 시퀀스 생성기(320), 및 상관기(310)의 잠재적인 서브-구성 요소(potential sub-components)를 도시한다.
이 예시에서, 모션-보상된 페이저 생성기(330)는 동 위상 성분(in-phase component) I 및 직각 위상 성분(quadrature phase component) Q를 포함하는 모션-보상된 페이저 시퀀스(332)를 생성한다. 두 동 위상 성분 I 및 직각 위상 성분 Q는 코드 생성기(340)에 의해 생성된 동일한 상관 코드(341)와 혼합되어(313) 동 위상 성분 I 및 직각 위상 성분 Q을 모션-보상된 상관 코드(322)로서 생성한다. 상관기(320)는 수신된 디지털 신호(222)와 모션-보상된 상관 코드(332)의 동 위상 성분을 혼합하고(312), 결과에 대해 통합 및 덤프(integration and dump)(314)를 수행하여 동 위상 상관 결과(312)를 생성한다. 상관기(310)는 직각 위상 모션-보상된 상관 코드(322)를 동일한 수신된 디지털 신호(222)와 혼합하고(312), 결과에 대해 적분 및 덤프(314)를 수행하여 직각 위상 상관 결과(312)를 생성한다.
모션-보상된 페이저 시퀀스(332)가 생성될 때, 동 위상 및 직각 위상 신호의 생성은 모션-보상된 상관 코드 생성기(motion-compensated correlation code generator)(320) 내에서 발생한다는 것을 주목하는 것이 중요하다. 모션-보상된 페이저 시퀀스(332)와 상관 코드(341)의 조합(혼합)은 상관 출력(312)을 생성하기 위해 수신된 디지털 신호(222)와 상관되는 모션-보상된 상관 코드(322)를 생성한다.
상관기(310) 내에서 수행된 통합은 모션-보상된 페이저 시퀀스(332)를 생성하는데 이용되는 움직임 신호(361)와 상관된 수신된 디지털 신호(222)에 대해 포지티브 이득(positive gain)을 생성한다. 모션-보상된 페이저 시퀀스(332)를 생성하는데 이용된 움직임 신호(361)와 상관되지 않은 수신된 디지털 신호(222)는 모션-보상된 상관 코드(322)와의 열악한 상관을 갖는다. 따라서, 움직임 신호(361)의 움직임과 정렬되지 않는 방향으로 수신되는 수신된 디지털 신호(222)에 비교하여 모션-보상된 위상 시퀀스(332)(증가된 이득)를 생성하는데 사용되는 움직임 신호(361)의 움직임과 정렬된 방향으로 수신되는 수신된 디지털 신호(222)에 모션-보상된 상관기(300)에 의해 적용된 차동 이득(differential gain)이 있다. 따라서, 모션-보상된 상관기(300)는 다중-경로 환경에서 상관 성능을 현저히 향상시킨다는 것을 이해할 것이다.
도 5는 모션-보상된 페이저 생성기(330)에 의해 수행되는 방법(400)의 일 예시를 개략적으로 도시한다. 블록(402)에서, 속도가 결정된다. 이 속도는 수신기-모션 모듈(360)에 의해 제공되는 움직임 신호(361)로부터 모션-보상된 페이저 생성기(330)에 의해 결정될 수 있거나, 또는 수신기-모션 모듈(360)에 의해 제공될 수 있다. 속도는 상관될 디지털 신호(222)를 수신할 때 수신기(200)의 속도일 수 있다. 속도는 송신기에 대한 라인 오브 사이트(line of sight) 또는 강한 신호가 예상되는 방향과 같은 특정 방향을 따라 정렬될 수 있다. 블록(404)에서, 도플러 주파수 시프트를 결정하기 위해 속도 v를 이용하여 도플러 주파수 시프트가 계산된다. 블록(406)에서, 도플러 주파수 시프트는 시간에 대해 통합되어(integrated), 위상 보정 값 ΔΦ(t)을 결정한다. 블록(408)에서 공식 exp(iΔΦ(t))에 따라 페이저 X(t)가 결정된다.
수신기(200)에 의해 제공된 디지털 신호(222)의 샘플링 시간에 대응하는 각각의 시간 기간(tn) 동안 방법(400)을 수행함으로써, 페이저 {X(tn)}의 시퀀스를 생성하는 것이 가능하다. 각각의 페이저는 디지털 신호(222)의 샘플과 동일한 지속 시간(duration)을 가지며, 디지털 신호(222)의 샘플 및 상관 코드(341)의 샘플이 있기 때문에 모션-보상된 페이저 시퀀스(332)에 동일한 수의 페이저 X(tn)가 있다. 상관 코드(341)는 디지털 신호(222) 및 모션-보상된 페이저 시퀀스(332)의 지속 시간을 매칭하도록 연접된(concatenated) 일련의 순차적 상관 코드 단어(sequential correlation code words)일 수 있다. 각각의 페이저 X(t)는 상관 코드(341)의 대응하는 샘플에 적용되는 시간 t에서의 수신기의 움직임에 기초한 위상 보상을 나타낸다. 이러한 방식으로, 상관 코드(341)가 모션-보상된 페이저 시퀀스(332)와 결합될 때, 상관 코드(341)는 모션-보상된다.
페이저 X(t)는 위상 공간에서의 변환이며, 이는 복소수 값이며, 그 실수 값을 통한 모션-보상된 페이저 시퀀스(332)의 동 위상 성분 및 그 가상 값(imaginary value)을 통한 모션-보상된 페이저 시퀀스(332)의 직각 위상 성분을 생성한다. 페이저 X(t)는 순환 페이저(cyclic phasor)이며, 실제 축으로부터의 시계 방향 회전 또는 가상 축으로부터 반 시계 방향 회전과 같은 다수의 서로 다른 방식으로 표현될 수 있다. 이 예시에서, 페이저 X(t)는 모션-보상된 페이저 시퀀스(332) 내에서 일정한 진폭을 갖지만, 다른 예시에서, 페이저는 단지 회전 대신 진폭의 회전 및 변화 모두를 나타낼 수 있다. 그러나, 예시된 것과 같은 다른 예시에서, 페이저는 회전만을 위한 것이다.
도 6a 및 도 6b는 기록 작동(도 6a) 및 판독 작동(도 6b) 동안의 모션-보상된 상관 시퀀스 저장 시스템(motion-compensated correlation sequence storage system)(420)의 일 예시를 도시하고, 도 6c는 모션-보상된 상관 시퀀스 저장 시스템(420)에 의해 수행된 방법(470)을 도시한다. 모션-보상된 상관 시퀀스 저장 시스템(420)은 어드레싱 가능한 메모리(addressable memory)(430)에 기록하고 이로부터 판독하도록 구성된 저장 제어 모듈(426)을 포함한다. 어드레싱 가능한 메모리(430)는, 일부 예시에서 모션-보상된 상관 시퀀스 저장 시스템(420)의 일부일 수 있고, 다른 예시에서 모션-보상된 상관 시퀀스 저장 시스템(420)으로부터 분리될 수 있다.
도 6a에서, 저장 제어 시스템(426)은 움직임 신호(361) 및 모션-보상된 상관 시퀀스(422)를 수신한다. 저장 제어 시스템(426)은 데이터 구조(432)에서 움직임 신호(361)에 의해 인덱싱되는 어드레싱 가능한 메모리(430)에 모션-보상된 상관 시퀀스(422)를 저장한다. 즉, 움직임 신호(361)에 의존하는 인덱스는 어드레싱 메모리(430)로부터 모션-보상된 상관 시퀀스(422)를 액세스 및 검색하는데 사용될 수 있다.
도 6a는 저장 제어 시스템(426)이 모션-보상된 상관 시퀀스(422)를 메모리에 기록하여, 저장된 모션-보상된 상관 시퀀스(422)와 관련된 모션 인덱스에 대응하는 모션 정보(361)에 의존하는 인덱스를 통해 나중에 어느 시간에라도 액세스될 수 있도록 하는 기록 작동을 도시하는 것으로 이해될 것이다.
도 6b는 저장 제어 시스템(426)에 의해 수행된 판독 액세스(read access)의 일 예시를 도시한다. 이 예시에서, 저장 제어 시스템(426)은 움직임 신호(361)를 수신하고, 이것을 사용하여 어드레싱 가능한 메모리(430)에 전송되는 인덱스(436)를 생성한다. 어드레싱 가능한 메모리(430)가 수신된 인덱스와 관련된 데이터 구조(422)를 저장하면, 응답 신호(reply signal)(438)를 통해 모션-보상된 상관 시퀀스(422)를 저장 제어 시스템(426)으로 리턴(returns)한다. 저장 제어 시스템(426)은 리턴된 모션-보상된 상관 시퀀스를 사용하여 모션-보상된 상관 코드(322)를 제공하는 모션-보상된 상관 시퀀스 생성기(320)에 리턴된 모션-보상된 상관 시퀀스(422)를 제공한다.
일부 경우에서, 모션-보상된 상관 시퀀스는 모션-보상된 페이저 시퀀스(332)일 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
일부 예시에서, 모션-보상된 상관 시퀀스는 모션-보상된 상관 코드(322)일 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
도 6c는, 제1 시간에, 블록(472)에서, 방법(470)이 모션-보상된 상관 시퀀스를 어드레싱 가능한 메모리(430)에 저장하는 방법(470)의 일 예시를 도시한다. 그리고, 이후 시간에, 블록(474)에서, 방법(470)은 저장된 모션-보상된 상관 시퀀스를 획득하기 위하여 메모리의 어드레싱(addressing)을 발생시키고; 그리고 블록(476)에서, 방법(470)은 획득된 모션-보상된 상관 시퀀스(422)를 이용하여 상관 코드 및 디지털 신호의 모션-보상된 상관을 발생시킨다.
모션-보상된 상관 시퀀스(422)는 수신기(200)의 움직임(추정된 또는 측정된)에 의존하여 위상-보상된 상관 시퀀스이다. 모션-보상된 상관 시퀀스(422)는 수신기(200)의 움직임(추정된 또는 측정된)에 의존하여 위상-보상된 페이저의 시퀀스를 포함하는 모션-보상된 페이저 시퀀스(332)일 수 있다. 모션-보상된 상관 시퀀스(422)는 수신기(200)의 움직임(추정된 또는 측정된)에 의존하여 위상-보상된 페이저의 시퀀스에 의해 보상된 상관 코드(341)인 모션-보상된 상관 코드(322)일 수 있다.
이러한 예시에서, 모션-보상된 상관 시퀀스(422)는 메모리(430)에서의 데이터 구조(432) 내에 저장된다. 일부 예시에서, 데이터 구조(432)는 모션-보상된 상관 시퀀스 생성기(320)에 의해 생성될 수 있고, 도 6a에 도시된 예시에 따른 저장을 위한 모션-보상된 상관 시퀀스 저장 시스템(420)에 제공될 수 있다. 그러나, 모션-보상된 상관 저장 시스템(420)이 서로 다른 메커니즘을 통해 데이터 구조(432)를 획득하는 것이 가능하다. 예를 들어, 데이터 구조(432)는 개별적으로 제공되거나 저장 제어 시스템(426) 또는 메모리(430) 내에 미리 저장될 수 있다.
데이터 구조(432)는 도 6b와 관련하여 설명된 바와 같이 모션-의존성 인덱스(motion-dependent index)를 이용하여 판독 액세스(read access)되는 어드레싱 가능한 데이터 구조이다. 데이터 구조(432)가 모션-보상된 상관 코드(322)인 모션-보상된 상관 시퀀스(422)를 포함하는 경우, 모션-보상된 상관 코드(322)는, 예를 들어, 정의된 교차-상관 특성(defined cross-correlation characteristics)을 갖는 골드 코드 또는 바커 코드(Barker code)와 같은, 정의된 프로세스에 의해 생성된 기준 또는 표준 상관 코드(reference or standard correlation code)에 기초할 수 있다. 기준 또는 표준 상관 코드는 모션-보상된 상관 코드(322)를 생성하기 위해 모션-보상된 페이저 시퀀스(332)와 결합되어 있다.
도 7a는 모션-보상된 상관 시퀀스(MCCS; motion-compensated correlation sequence) 재이용 시스템(450)의 일 예시를 도시한다.
MCCS 재이용 시스템(MCCS re-use system)(450)은 현재 이용 중인 모션-보상된 상관 시퀀스(422)가 수신된 디지털 신호(222)의 모션-보상된 상관을 위해 재이용되어야 하는지(재이용 현재 MCCS 블록(re-use current MCCS block)(460)), 및/또는 이전에 사용된/저장된 모션-보상된 상관 시퀀스(422)가 수신된 디지털 신호(222)의 모션-보상된 상관을 위해 재이용/이용되어야 하는지(MCCS 액세스 블록(MCCS access block)(462)) 및/또는 새로운 모션-보상된 상관 시퀀스(422)가 수신된 디지털 신호(222)의 모션-보상된 상관에 대해 생성되어야 하는지(MCCS 생성 블록(MCCS generation block)(464)) 및/또는 수신된 디지털 신호(222)의 모션-보상된 상관이 중단(suspended)되어야 하는지(MCCS 중단 블록(MCCS suspend block)(466))를 결정하는데 사용되는 움직임 신호(361)를 입력으로서 수신한다.
MCCS 재이용 시스템(450)은 상관될 디지털 신호(222)를 수신하는 동안 수신기(200)의 움직임을 나타내는 움직임 신호(361)를 이용하여 수신된 디지털 신호(222)에 대해 수행되어야 하는 모션-상관을 결정한다.
이 예시에서, MCCS 재이용 시스템(450)은 재이용 현재 MCCS 블록(460), MCCS 액세스 블록(462), MCCS 생성 블록(464) 및 MCCS 중단 블록(466)을 포함하며, 일부 예사에서는, MCCS 재이용 시스템(450)은 모어스 블록(mores blocks)을 포함한다. 일부 예시에서, MCCS 재이용 시스템(450)은 블록(460, 462, 464, 466)의 서브-세트만을 포함하며, 이는 하나 이상의 블록(460, 462, 464, 466)의 임의의 서브-세트일 수 있다.
MCCS 재사용 시스템(450)은 MCCS 재사용 제어 블록(452)에서 움직임 신호(361)를 처리하여 블록(460, 462, 464, 466) 중 어느 것이 사용되어야 하는지를 결정하기 위한 하나 이상의 테스트를 수행한다. 예를 들어, MCCS 재사용 제어 블록(452)은 블록(460, 462, 464, 466) 중 어느 것이 사용되어야 하는지를 결정하기 위해 수신기-움직임 분석 테스트(receiver-movement analysis test)를 수행할 수 있다. 예를 들어, 재사용 제어 블록(452)은 블록(460, 462, 464, 466) 중 어느 것이 사용되어야 하는지를 결정하기 위하여 입력 움직임 신호(input movement signal)(361)에 의해 표현된 수신기(200)의 움직임을 모션-보상된 상관 시퀀스(422)와 관련된 수신기의 이전 움직임과 비교하는 수신기-움직임 비교 테스트(comparison test)를 수행할 수 있다.
모든 예시에서 필수는 아니지만 일부 예시에서, 입력 움직임 신호(361)가 수신기(200)의 직전 선행 움직임(immediately preceding movement)과 동일하거나 대응하는 수신기(200)의 추정된 또는 측정된 움직임을 나타내도록 결정되면, 재이용 제어 블록(452)에 의해, 수신기(200)의 궤적(trajectory)이 불변(invariant)(반복)임이 결정될 수 있고, 현재 이용된 모션-보상된 상관 시퀀스(422)는 현재 MCCS 블록(460)을 통해 재이용될 수 있다.
모든 예시에서 필수는 아니지만 일부 예시에서, 입력 움직임 신호(361)가, 수신기 움직임과 연관된 저장된 모션-보상된 상관 시퀀스(422)가 존재하는 수신기(200)의 추정된 또는 측정된 움직임과 동일하거나 이에 대응하는 수신기(200)의 추정된 또는 측정된 움직임을 나타내는 것으로 결정되면, MCCS 재이용 제어 블록(452)에 의해, 저장된 모션-보상된 상관 시퀀스(422)가 존재하는 수신기 궤적이 있고, 및 저장된 모션-보상된 상관 시퀀스(422)가 어드레싱 가능한 메모리(430)에서 액세스되어 MCCS 액세스 블록(462)을 통해 이용되는 것으로 결정된다. 액세스된 저장된 모션-보상된 상관 시퀀스(422)는 이전에 이용된 및/또는 이전에 생성된 모션-보상된 상관 시퀀스(422)일 수 있다.
MCCS 재이용 제어 블록(452)은 현재/이전/저장된 모션-보상된 상관 시퀀스(422)를 이용하는 것이 바람직하지 않거나 가능하지 않다고 결정할 수 있다. 예를 들어, MCCS 재이용 제어 블록(452)은 재이용 현재 MCCS 블록(460)을 이용하지 않고 MCCS 액세스 블록(462)을 이용하지 않기로 결정할 수 있다.
MCCS 재이용 제어 블록(452)이 여전히 모션-보상된 상관을 이용하는 것이 바람직하다고 결정하면, MCCS 재이용 제어 블록(452)은 MCCS 생성 블록(464)을 통해 새로운 모션-보상된 상관 시퀀스(422)의 생성을 발생시킨다. 새롭게 생성된 모션-보상된 상관 시퀀스(422)는 모션-보상된 상관에 이용되며, 또한 앞서 설명된 바와 같이, 미래의 액세스(future access)를 위하여, 모션-보상된 상관 시퀀스 저장 시스템(420)에 의해 저장될 수 있다.
그러나, MCCS 재이용 제어 블록(452)이 조건이 모션-보상된 상관에 적합하지 않다고 결정하면, 모션-보상된 상관은 MCCS 중단 블록(466)에서 중단되고, 상관은 개방 루프 제어(350)를 통해 수신기(200)의 추정된 또는 측정된 움직임으로부터 결정된 모션-보상된 페이저 시퀀스(332)의 이용 없이 수신된 디지털 신호(222)와 상관 코드(341) 사이에서 수행된다.
도 7b는 블록(482)에서, 제1 시간 동안 수신기(200)의 제1 추정된 또는 측정된 움직임에 의존하는 제1 모션-보상된 상관 시퀀스(422)와, 제1 시간 동안 수신기(200)에 의해 수신된 제1 디지털 신호(222)의 상관을 발생시키거나 수행하는 단계; 및
블록(484)에서, 제1 모션-보상된 상관 시퀀스와, 제1 시간과 중첩되지 않는 제2 시간 동안 수신기(200)에 의해 수신된 제2 디지털 신호(222)의 상관을 발생시키거나 수행하는 단계를 포함하는 방법(480)을 도시한다.
제2 시간 동안 수신기(200)의 제2 추정된 또는 측정된 움직임은 어드레싱 가능한 메모리(430)로부터 제1 모션-보상된 상관 시퀀스(222)를 액세스하는데 사용될 수 있다.
다른 예시에서, 방법(480)은, 블록(486)에서, 액세스된 제1 모션-보상된 상관 시퀀스(도 7a에서의 블록(460) 또는 블록(462))와, 제1 시간 및 제2 시간과 중첩되지 않는 제3 시간 동안 수신기(200)에 의해 수신된 제3 디지털 신호(222)의 상관을 발생시키거나 수행하는 단계를 추가적으로 포함할 수 있다. 방법(480)은 어드레싱 가능한 메모리로부터 제1 모션-보상된 상관 시퀀스(도 7a에서의 블록(462))를 액세스하도록 제3 시간 동안 수신기(200)의 제3 추정된 또는 측정된 움직임의 이용을 발생시키거나 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
다른 예시에서, 방법(480)은, 블록(488)에서, 제1 시간 및 제2 시간과 중첩되지 않는 제3 시간 동안 수신기(200)에 의해 수신된 제3 디지털 신호(222)와, 제3 시간 동안 수신기(200)의 추정된 또는 측정된 움직임에 의존하고 제1 모션-보상된 상관 시퀀스(422)와 다른 제2 모션-보상된 상관 시퀀스(422)(도 7a에서의 블록(462) 또는 블록(464))의 상관을 발생시키거나 수행하는 단계를 포함할 수 있다. 방법(480)은 제3 시간 동안 수신기의 추정된 또는 측정된 움직임에 의존하는 제2 모션-보상된 상관 시퀀스(422)의 생성을 발생시키거나 수행하는 단계를 포함할 수 있다(도 7a에서의 블록(464)).
방법(480)은 수신기(200)의 제1 추정된 또는 측정된 움직임과 제3 추정된 또는 측정된 움직임을 비교하는 비교 테스트를 발생시키거나 수행하는 단계를 포함할 수 있다. 제1 움직임 및 제3 움직임이 비교 테스트를 통과한 것으로 결정될 때, 방법(480)은 제3 시간 동안 수신기에서 수신된 제3 디지털 신호를, 제1 모션-보상 시퀀스와 상관시키는 것을 발생시키거나 수행할 수 있다. 제1 움직임 및 제3 움직임이 비교 테스트를 통과하지 못한 것으로 결정될 때, 방법(480)은 제3 시간 동안 수신기에서 수신된 제3 디지털 신호를, 제2 모션-보상 시퀀스와 상관시키는 것을 발생시커나 수행할 수 있다.
방법(480)은 제4 디지털 신호(222)가 수신되는 제4 시간 동안 수신기의 제1 추정된 또는 측정된 움직임 및 제1 추정된 또는 측정된 움직임을 비교하는 비교 테스트를 발생시키거나 수행하는 단계를 포함할 수 있다(도 7b에 도시되지 않음). 제1 움직임 및 제4 움직임이 비교 테스트를 통과하지 못하면, 방법(480)은 제4 움직임에 의존하는 모션-보상된 상관 시퀀스 또는 상관 코드(341)와 제4 디지털 신호를 상관시키는 단계를 발생시키거나 수행할 수 있다. 제1 움직임 및 제4 움직임이 비교 테스트를 통과한 것으로 결정될 때, 방법(480)은 제1 모션-보상된 상관 시퀀스와 제4 디지털 신호를 상관시키는 단계를 발생시키거나 수행할 수 있다.
제1 모션-보상된 상관 시퀀스(422)가 제1 모션-보상된 상관 코드(322), 즉 제1 모션-보상된 페이저 신호에 의해 보상된 상관 코드(341)인 경우, 제2 모션-보상된 상관 시퀀스(422)는 제2 서로 다른 모션-보상된 페이저 신호(second, different motion-compensated phasor signal)에 의해 보상된 동일한 상관 코드(341)일 수 있다.
제1 모션-보상된 상관 시퀀스(422)가 제1 모션-보상된 페이저 시퀀스(332)인 경우, 제2 모션-보상된 상관 시퀀스(422)는 제2 서로 다른 모션-보상된 페이저 시퀀스이다. 그러나, 제1 모션-보상된 페이저 시퀀스(332) 및 제2 모션-보상된 페이저 시퀀스(332)는 동일한 상관 코드(341)를 보상하여 서로 다른 모션-보상된 상관 코드(322)를 생성하는데 사용될 수 있다.
이러한 방식으로, 연장된 시간의 기간 동안 기존의 모션-보상된 상관 시퀀스(422)를 재이용하는 것이 가능할 수 있다. 지상 무선 송신기(terrestrial radio transmitters) 또는 정지 궤도 위성(geostationary satellites)과 같은 정적 신호 소스(static signal sources)의 경우, 시간의 기간은 제한되지 않을 수 있다. GNSS 위성과 같이 움직이는 송신기의 경우, 신호의 도플러 시프트가 MCCS에 기록된 것과 관련하여 변하기 때문에, 시간이 지남에 따라 재이용성(reusability)은 감소될 것이다. 이 경우, 시퀀스는 아마도 10 초 이상 동안 재이용 가능할 수 있다. 상관 코드(341)가 1ms의 길이를 가지면, 이는 상관 코드(341)의 10,000기간(periods)보다 더 긴 지속 시간이다.
재이용을 위한 모션-보상된 상관 시퀀스(422)의 저장은 모션-보상된 상관을 수행하기 위해 요구되는 계산 부하(computational load)를 상당히 감소시킬 수 있다는 것을 이해할 것이다.
도 7a와 관련하여 설명된 바와 같이, 모션-보상된 상관 시퀀스 재이용 시스템(450)은 모션-보상된 상관을 수행할지 여부를 지능적으로 결정할 수 있고, 모션-보상된 상관을 수행하는 것이라면, 새로운 모션-보상된 상관 시퀀스(422)를 생성하는 것인지 또는 모션-보상된 상관 시퀀스(422)를 재이용해야 하는지를 결정하고, 모션-보상된 상관 시퀀스(422)를 재이용해야 한다면, 현재 이용된 모션-보상된 상관 시퀀스(422)를 재이용해야 하는지 또는 저장된 모션-보상된 상관 시퀀스(422)를 재이용해야 하는지를 결정할 수 있다. 모션-보상된 상관 시퀀스(422)의 재이용은 종종 수신기(200)가 연속적으로 또는 간헐적으로 동일한 모션에 관련되는 경우에 특히 유리하다. 예를 들어, 보행자가 특정 방향 및 특정 걸음걸이(particular gait)를 가지고 걷고 있다면, 이를 검출하여 모션-보상된 상관 시퀀스(422)를 재이용할지 여부를 결정하기 위한 움직임 신호(361)로서 이용될 수 있다. 특히 보행자 보행 모션의 발꿈치 딛기(heel strike)와 같은, 모션 데이터의 잘-정의된 트리거는 모션-보상된 상관 시퀀스의 재이용 가능한 섹션(reusable sections)의 시작을 표시(mark)하고 섹션이 재이용 될 수 있는 미래의 순간을 검출하는데 사용될 수 있다. 다른 측면들은 컴퍼스 헤딩(compass heading), 방향(orientation), 속도(speed) 등과 같은 유사성에 대해 테스트될(tested) 수 있다. 따라서, 사람이 동일한 궤도, 즉, 동일한 베어링(bearing)과 보행 속도를 유지하면서 동일한 방향으로 보행하는 동안 모션-보상된 상관 시퀀스(422)를 재이용하는 것이 가능할 것이다. 베어링, 걸음 거리(stride length), 걸음걸이 또는 걸음 속도(stride rate)의 변화의 검출은 재이용 현재 MCCS 블록(460)을 사용하는 것으로부터 하나 또는 다른 블록(462, 464, 466)을 사용하는 것으로 전환할 수 있는 재이용 시스템(450)에서 인터럽트(interrupt)를 발생시킬 수 있다.
도 8은, 모두 앞서 설명된 바와 같은, 모션-보상된 상관 시퀀스(MCCS) 저장 시스템(420), 모션-보상된 상관 시퀀스(MCCS) 재이용 시스템(450) 및 모션-보상된 상관 시퀀스(MCCS) 생성기(320)를 포함하는 모션-보상된 상관 시퀀스(MCCS) 시스템(500)을 포함하는 모션-보상된 상관기(300)를 도시한다. 시스템(500)은 재이용 시스템(450)을 사용하여 모션-보상된 상관을 수행할지 여부를 결정하고, 모션-보상된 상관을 수행한다면, 새로운 모션-보상된 상관 시퀀스(422)를 생성할지 여부 또는 모션-보상된 상관 시퀀스(422)를 재이용할지 여부를 결정한다. 저장된 모션-보상된 상관 시퀀스를 재이용하면, 재이용 시스템(450)은 시스템(500)에 의해 수신된 움직임 신호(361)를 어드레싱 가능한 메모리(430)에 대한 판독 액세스를 수행하는 저장 시스템(420)에 제공하여 모션-보상된 상관 시퀀스(422)를 획득한다. 메모리(430)로부터 판독된 모션-보상된 상관 시퀀스(422)는 상관기(310)에 대한 모션-보상된 상관 코드(322)를 생성하기 위한 모션-보상된 페이저 시퀀스인 경우, 모션-보상된 상관 시퀀스 생성기(320)에 제공되거나, 모션-보상된 상관 코드(322)인 경우 상관기(310)에 직접적으로 제공된다. 새로운 모션-보상된 상관 시퀀스(422)가 생성될 필요가 있을 때, 재이용 시스템(450)은 모션-보상된 상관 시퀀스 생성기(320)를 제어하여 모션-보상된 상관 시퀀스(422)를 생성하고 그 시퀀스를 디지털 신호(222)의 상관을 위해 사용한다. 그 다음 생성된 모션-보상된 상관 시퀀스(422)는 어드레싱 가능한 메모리(430)에 저장하기 위해 저장 시스템(420)에 제공될 수 있다.
도 9는 상술된 바와 같이 모션-보상된 상관에 대해 사용될 수 있는 상관 코드(341)를 제공하는 상관 코드 생성기(340)의 일 예시를 도시한다. 상관 코드(341)는 후술하는 바와 같이 롱 상관 코드(long correlation code)이다. 숏 코드 생성기(short code generator)(470)는 상관 코드(341')를 생성한다. 롱 코드 생성기(472)는 상관 코드(341')를 여러 번 연접하여(concatenates) 롱 상관 코드(341)를 생성한다. 롱 상관 코드는 다중 상관 코드(341')의 연접(concatenation)을 일시적으로 저장하기에 충분한 사이즈(size)의 버퍼 메모리(buffer memory)(474)에 저장될 수 있다. 도 10은 상술한 바와 같이 모션-보상된 상관을 위해 사용될 수 있는 수신된 디지털 신호(222)를 일시적으로 저장하는 롱 디지털 신호 버퍼(480)의 일 예시를 도시한다. 이것은 롱 상관 코드(341)만큼의 지속 시간을 갖는 수신된 디지털 신호(222)를 일시적으로 저장하기에 충분한 사이즈의 버퍼 메모리(474)이다.
디지털 신호(222)는 롱 디지털 신호(long digital signal)이고, 상관 코드(341)는 롱 상관 코드이고, 모션-보상된 상관 코드(322)는 롱 모션-보상된 상관 코드(long motion-compensated correlation code)이다.
롱 디지털 신호(222), 롱 상관 코드(341) 및 롱 모션-보상된 상관 코드(322)는 동일한 길이를 갖는다. 각각은 상관 코드 단어의 길이보다 긴 지속 시간을 가지며, 예를 들어 GPS의 경우 1ms보다 크거나 갈릴레오(GALILEO)의 경우 4ms보다 크다. 예를 들어, 지속 시간은 N*1 ms 또는 M*4 ms일 수 있으며, 여기서 N, M은 1보다 큰 자연수이다. 일부 실시예에서, 예를 들어, 수신기 모션 측정의 신뢰도에 의존하여, 지속 시간을 변경하는 것이 가능할 수 있다. 일부 실시예에서, N 또는 M을 증가 및/또는 감소시키는 것이 가능할 수 있다. 일부 실시예에서, 지속 시간 N*1 ms 또는 M*4 ms 사이에서 선택하는 것이 가능할 수 있다. 더 긴 지속 시간은 더 나은 이득을 제공하는 상관 시간을 증가시킨다.
롱 상관 코드(341)는 동일한 제1 상관 코드(341')의 다수의 연접(concatenation)이다.
제1 상관 코드(341')는, 예를 들어 고정된 기간 T 및 미리 결정된 교차-상관 특성을 갖는 골드 코드, 바커 코드 또는 이와 유사한 것일 수 있는 표준 또는 참조 코드일 수 있다.
롱 모션-보상된 상관 시퀀스(422)는 수퍼상관 시퀀스(supercorrelation sequence)로 지칭될 수 있다. 수퍼상관 시퀀스는 롱 모션-보상된 페이저 시퀀스 또는 롱 모션-보상된 상관 코드(페이저 조정됨)일 수 있다.
도 11은 선택적으로 모션-보상된 상관 시퀀스(MCCS) 저장 시스템(420)을 포함하고, 선택적으로 모션-보상된 상관 시퀀스(MCCS) 재이용 시스템(450)을 포함하고, 다수의 모션-보상된 상관 시퀀스(MCCS) 생성기(320)를 포함하는 모션-보상된 상관 시퀀스(MCCS) 시스템(500)을 포함하는 모션-보상된 상관기(300)의 일 예시를 도시한다.
다수의 모션-보상된 상관 코드 생성기(320)의 각각은 수신기(200)의 추정된 또는 측정된 움직임에 의존하는 동일한 롱 모션-보상된 페이저 시퀀스(332)를 사용하여, 상관 전에, 보상된 롱 상관 코드(341)인 롱 모션-보상된 상관 코드(322)를 생성한다.
다수의 모션-보상된 상관 코드 생성기(320) 중 제1 모션-보상된 상관 코드 생성기는, 초기로 시프트된 시간(time shifted to be early) 및 수신기(200)의 추정된 또는 측정된 현재 움직임에 의존하는 동일한 롱 모션-보상된 페이저 시퀀스(332)를 이용하여, 상관 전에, 보상된 롱 상관 코드(341)인 초기 롱 모션-보상된 상관 코드(early long motion-compensated correlation code)(322)를 생성한다.
다수의 모션-보상된 상관 코드 생성기(320) 중 제2 모션-보상된 상관 코드 생성기는, 수신기(200)의 추정된 또는 측정된 현재 움직임에 의존하는 동일한 롱 모션-보상된 페이저 시퀀스(332)를 이용하여, 상관 전에, 보상된 롱 상관 코드(341)인 현재 (프롬프트) 롱 모션-보상된 상관 코드(present (prompt) long motion-compensated correlation code)(322)를 생성한다.
다수의 모션-보상된 상관 코드 생성기(320) 중 제3 모션-보상된 상관 코드 생성기는, 나중으로 시프트된 시간(time shifted late) 및 수신기(200)의 추정된 또는 측정된 현재 움직임에 의존하는 동일한 롱 모션-보상된 페이저 시퀀스(332)를 이용하여, 상관 전에, 보상된 롱 상관 코드(341)인 후기 롱 모션-보상된 상관 코드(late long motion-compensated correlation code)(322)를 생성한다.
초기 롱 모션-보상된 상관 코드, 현재 (프롬프트) 롱 모션-보상된 상관 코드 및 후기 롱 모션-보상된 상관 코드의 각각은 동일한 롱 디지털 신호(222)와 개별적으로 상관된다.
모션-보상된 상관기(300)는 수신된 디지털 신호(222)가 GNSS 위성에 의해 송신되는 글로벌 네비게이션 위성 시스템(GNSS; global navigation satellite system)에서의 사용에 적합하다. 모션-보상된 상관기(300)는 GNSS 수신기(200)의 부분일 수 있다.
모든 예시에서 필수는 아니지만 일부 예시에서, 디지털 신호(222)를 생성하기 위해 아날로그-디지털 변환 이전에 수신된 신호의 다운-변환(down-conversion)이 발생하고, 다른 예시에서는 그렇지 않다. 모든 예시에서 필수는 아니지만 일부 예시에서, 디지털 신호(222)를 생성하기 위해 아날로그-디지털 변환 이전에 수신된 신호의 다운-변환이 일어나는 경우, 다운-변환은 수신기(200)의 측정된 움직임에 독립적이고, 수신된 신호의 수신기(200)의 측정된 움직임에 의존하여 제어되지 않는다.
모든 예시에서 필수는 아니지만 일부 예시에서, 변조 제거 블록(modulation removal block)(510)은 모션-보상된 상관기를 이용하여 코히런트하게(coherently) 통합된 신호에 변조된 임의의 데이터를 제거할 수 있다. 이것의 예시는 수신된 GNSS 디지털 신호(222')로부터 네비게이션 비트(navigation bits from)를 제거하여 모션-보상된 상관기(300)에 의해 처리된 디지털 신호(222)를 생성하는 것이다.
이 예시에서, 롱 상관 코드(341)를 생성하도록 연접된 상관 코드는 치핑 코드(의사 랜덤 잡음 코드(pseudorandom noise code))이다. 예를 들어, 골드 코드일 수 있다.
각 GNSS 위성은 일부 실시예에서 서로 다른 롱 상관 코드(341)를 이용할 수 있다. 다수의 모션-보상된 상관기(300)가 제공될 수 있고, 서로 다른 위성에 할당될 수 있다. 그 다음, 모션-보상된 상관기(300)는 할당된 GNSS 위성에 대한 모션-보상된 상관을 수행한다.
다시 도 5를 참조하면, 속도 v는 할당된 위성을 향한 수신기(200)의 라인 오브 사이트 속도(line of sight velocity)일 수 있다. 그 다음, 모션-보상된 상관기(300)는 라인 오브 사이트(line of sight)를 따라 그 위성으로부터 수신된 디지털 신호(222)에 대한 선택적 증가된 이득을 갖는다.
일부 예시에서, 할당된 위성의 움직임은 속도(v)로서 수신기(200)와 할당된 위성 사이의 라인 오브 사이트 상대 속도(line of sight relative velocity)를 사용함으로써 보상될 수 있다. 다른 예시에서, 할당된 위성의 움직임은 도 12에 도시된 바와 같이 폐쇄 제어 루프를 사용함으로써 보상될 수 있다. 수신기(200)에 의해 제공된 디지털 신호(222)를 롱 모션 보상된 상관 코드(322)와 상관시키는 단계는, 코드-위상 정렬(code-phase alignment) 및/또는 반송파-위상 정렬(carrier-phase alignment)(620)의 유지(maintenance)를 위하여, 하나 이상의 폐쇄 제어 루프(610, 620)를 추가적으로 이용한다.
제어 시스템(254)은 모션-상관된 상관의 결과(312)를 사용하여 폐쇄-루프 제어 신호(610) 및/또는 폐쇄 루프 제어 신호(620)를 제공한다.
폐쇄-루프 제어 신호(610)는 위상 조정 모듈(600)을 제어하여 반송파 위상 정렬을 유지하도록 모션-보상된 상관 코드(322)의 위상을 조정한다.
폐쇄-루프 제어 신호(620)는 위성이 코드 위상 정렬을 유지하도록 다수의 모션-보상된 상관 코드 생성기(320)의 각각을 제어한다. 도 13은 어떻게 모션-보상된 상관 코드 생성기(320)가 폐쇄 루프 제어 신호(620)를 통해 코드-위상 정렬을 유지할 수 있는지의 일 예시를 도시한다. 수치 제어된 발진기(numerical controlled oscillator)(632)는 제어 신호(620)를 수신하고, 롱 상관 코드(341)를 버퍼(buffers)하는 시프트 레지스터(shift register)634) 및 숏 코드 생성기(470)을 이용하여 롱 상관 코드 생성기(340)를 제어하고, 특정 위성을 위해 사용된 다수의 모션-보상된 상관 코드 생성기(320)에 대한 롱 코드 생성기(472) 및 롱 코드 버퍼(474)로서 동시에 작동한다.
도 14a 및 도 14b는 특정 시간 지속 시간(time duration) 동안 수신기(200)의 움직임을 나타내는 움직임 신호(361)를 생성하기 위한 수신기-모션 모듈(receiver-motion module)(360)의 상이한 예시들을 도시한다. 도 14a에 도시된 수신기-모션 모듈(360)은 수신기(200)의 측정된 움직임을 나타내는 움직임 신호(361)를 생성한다. 도 14b에 도시된 수신기-모션 모듈(360)은 수신기(200)의 추정된 움직임을 나타내는 움직임 신호(361)를 생성한다.
움직임 신호(361)는 하나 이상의 파라미터의 세트에 의해 정의된 파라미터화된 신호일 수 있다.
예를 들어, 수신기-모션 모듈(360)은 이동 수단(vehicle) 또는 보행자의 속도를 결정하는데 사용될 수 있다.
도 14a에 도시된 바와 같이 수신기 움직임을 측정하는 수신기-모션 모듈(360)은 보행자 데드 레커닝 시스템(pedestrian dead reckoning system), 관성 측정 시스템(inertial measurement system), 시각 추적 시스템(visual tracking system), 또는 무선 위치 확인 시스템(radio positioning system)과 같은 수신기(200)의 모션을 추적하는 로컬 네비게이션 또는 위치 확인 시스템(local navigation or positioning system)을 가질 수 있다.
관성 측정 시스템은 일반적으로 다축 가속도계(multi-axis accelerometers) 및 자이로스코프(gyroscopes)와 같은 관성 센서의 가속도 측정을 통합하여 속도를 계산한다.
보행자 데드 레커닝 시스템은 예시 발꿈치 딛기로부터의 스텝(tep from for the example a heel strike), 추정 스텝/걸음 거리(estimation step/stride length), 헤딩 추정, 2D 위치 결정을 검출할 수 있다.
무선 위치 확인 시스템은, 예를 들어, Wi-Fi 위치 확인 및/또는 블루투스 위치 확인을 사용할 수 있다.
도 14b에 도시된, 수신기 움직임을 추정하는 수신기-모션 모듈(360)은 특정 시간에 특정 위치와 같은 수신기(200)의 컨텍스트(context)를 검출하고 동일한 컨텍스트에 대한 수신기 속도의 과거 이력에 대한 수신기 속도를 결정하는 컨텍스트 검출 시스템(context detection system)을 가질 수 있다. 러닝 알고리즘(learning algorithm)은 수신기 속도가 예측 가능할 때 재발생하는 컨텍스트를 식별하고 수신기 속도를 추정하기 위해 컨텍스트를 검출하는데 사용될 수 있다.
도 15는 데이터 구조(432)를 저장하는 휴대용 메모리 디바이스(portable memory device)와 같은 기록 매체(record medium)(700)의 일 예시를 도시한다. 데이터 구조(432)는 (롱) 상관 코드(341)와 (롱) 모션-보상된 페이저 시퀀스(332)의 조합이거나 (롱) 모션-보상된 페이저 시퀀스(332)인 모션-보상된 상관 시퀀스(422)를 포함한다. 기록 매체(700) 및 데이터 구조(432)는 모션-보상된 상관 시퀀스(422)의 전송을 가능하게 한다. 모션-의존성 인덱스를 이용한 판독 액세스를 위해 어드레싱 가능한 데이터 구조로서 구성될 수 있다.
모든 예시에서 필수는 아니지만 일부 예시에서, 롱 모션-보상된 상관 시퀀스(422)는 롱 상관 코드(341) 및 롱 모션-보상된 페이저 시퀀스(332)의 조합이고, 롱 상관 코드(341)는 동일한 표준 상관 코드(standard correlation code)의 다수의 연접이다.
제어기(800)는 이전에 설명된 방법들, 이전에 설명된 블록들 및/또는 모션-보상된 상관기(300)의 전부 또는 일부 중 하나 이상을 수행하는데 사용될 수 있다.
제어기(800)의 구현은 제어기 회로(controller circuitry)와 같을 수 있다. 제어기(800)는 하드웨어만으로 구현될 수 있으며, 펌웨어를 포함하는 소프트웨어의 특정 측면을 가질 수 있거나 하드웨어 및 소프트웨어(펌웨어 포함)의 조합일 수 있다.
도 16a에 도시된 바와 같이, 제어기(800)는, 예를 들어 범용 또는 특수 목적 프로세서(810)에서 실행 가능한 컴퓨터 프로그램 명령어(710)를 사용함으로써 하드웨어 기능을 가능하게 하는 명령어를 사용하여 구현될 수 있으며, 이는 이러한 프로세서(810)에 의해 실행될 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(디스크, 메모리 등)에 저장될 수 있다.
프로세서(810)는 메모리(820)로부터 판독하고 메모리(820)에 기록하도록 구성된다. 프로세서(810)는 데이터 및/또는 명령이 프로세서(810)에 의해 출력되는 출력 인터페이스(output interface) 및 데이터 및/또는 명령이 프로세서(810)에 입력되는 입력 인터페이스를 포함할 수 있다.
메모리(820)는 프로세서(810)에 로딩될 때 모션-보상된 상관기(300)의 전부 또는 일부의 작동을 제어하는 컴퓨터 프로그램 명령어(컴퓨터 프로그램 코드(computer program code))를 포함하는 컴퓨터 프로그램(computer program)(710)을 저장한다. 컴퓨터 프로그램(710)의, 컴퓨터 프로그램 명령어는 도 3 내지 도 18에 도시된 방법을 수행하는 장치를 가능하게 하는 로직(logic) 및 루틴(routines)을 제공한다. 프로세서(810)는 메모리(820)를 판독함으로써 컴퓨터 프로그램(710)을 로딩하고 실행할 수 있다.
따라서, 제어기를 포함하는 장치는, 적어도 하나의 프로세서(810); 및 컴퓨터 프로그램 코드(computer program code)(710)를 포함하는 적어도 하나의 메모리(memory)(820)를 포함하고, 적어도 하나의 메모리(820) 및 컴퓨터 프로그램 코드(710)는, 적어도 하나의 프로세서(810)와 함께, 장치가 다음 단계를 적어도 수행하도록 구성된다:
(i)모션-보상된 상관 코드(322)와 수신기(200)에 의해 제공된 디지털 신호(222)의 상관을 발생시키는 단계, 모션-보상된 상관 코드(322)는 수신기(200)의 추정된 또는 측정된 움직임에 의존하는 하나 이상의 페이저(332)를 이용하여 상관 전에 보상된 상관 코드(341)임.
(ii)제1 시간에, 어드레싱 가능한 메모리(430)에 모션-보상된 상관 시퀀스(422)를 저장하는 것을 발생시키거나 수행하는 단계;
이후 시간(later time)에, 저장된 모션-보상된 상관 시퀀스(422)를 획득하기 위하여 메모리(430)를 어드레싱(addressing)하는 것을 발생시키거나 수행하는 단계; 및
획득된 모션-보상된 상관 시퀀스(422)를 이용하여 상관 코드(341)와 디지털 신호(222)의 모션-보상된 상관을 발생시키거나 수행하는 단계;
및/또는
(iii) 제1 시간 동안 수신기(200)에 의해 수신된 제1 디지털 신호(222)와, 제1 시간 동안 수신기(200)의 제1 추정된 또는 측정된 움직임에 의존하는 제1 모션-보상된 상관 시퀀스(422)의 상관을 발생시키거나 수행하는 단계; 및
제1 모션-보상된 상관 시퀀스(422)와, 제1 시간과 중첩되지 않는 제2 시간 동안 수신기(200)에 의해 수신된 제2 디지털 신호(222)의 상관을 발생시키거나 수행하는 단계;
및/또는
(iv) 롱 디지털 신호(long digital signal)와 롱 상관 코드(long correlation code)의 상관을 발생시키거나 수행하는 단계, 롱 디지털 신호 및 롱 상관 코드는 동일한 길이고, 롱 상관 코드는 동일한 제1 상관 코드의 연접이고, 롱 상관 코드는 수신기의 추정된 또는 측정된 움직임에 의존하는 하나 이상의 페이저를 이용하여 상관 전에 모션-보상됨.
도 16b에 도시된 바와 같이, 컴퓨터 프로그램(710)은 임의의 적합한 전달 메커니즘(delivery mechanism)(700)을 통해 장치(800)에 도달할 수 있다. 전달 메카니즘(700)은, 예를 들어, 비-일시적인 컴퓨터-판독 가능 저장 매체, 컴퓨터 프로그램 제품, 메모리 디바이스, 콤팩트 디스크 판독-전용 메모리(CD-ROM; compact disc read-only memory) 또는 디지털 다기능 디스크(DVD; digital versatile disc) 또는 고체형 메모리(solid state memory)와 같은 기록 매체, 컴퓨터 프로그램(710)을 유형적으로 구체화하는 제조 물품일 수 있다. 전달 메커니즘은 컴퓨터 프로그램(710)을 신뢰성 있게 전송(transfer)하도록 구성된 신호일 수 있다. 장치(800)는 컴퓨터 데이터 신호로서 컴퓨터 프로그램(710)을 전파하거나 송신할 수 있다.
비록 메모리(820)가 단일 구성 요소/회로로서 도시되었지만, 일부 또는 전부가 통합/제거 가능하고 및/또는 영구적/반영구적/동적/캐싱된(cached) 저장을 제공할 수 있는 하나 이상의 개별 구성 요소/회로로서 구현될 수 있다.
프로세서(810)가 단일 구성 요소/회로로서 도시되었지만, 일부 또는 전부가 통합/제거될 수 있는 하나 이상의 개별 구성 요소/회로로서 구현될 수 있다. 프로세서(810)는 단일 코어 또는 멀티 코어 프로세서(single core or multi-core processor)일 수 있다.
'컴퓨터-판독 가능 저장 매체', '컴퓨터 프로그램 제품', '유형적으로 구현된 컴퓨터 프로그램(tangibly embodied computer program)' 등 또는 '제어기', '컴퓨터', '프로세서' 등에 대해 언급하는 것은 단일/다중 프로세서 아키텍처(single /multi- processor architectures) 및 순차적인(폰 노이만)/병렬 아키텍처(sequential (Von Neumann)/parallel architectures)와 같은 다른 아키텍처를 갖는 컴퓨터뿐만 아니라 필드-프로그래머블 게이트 어레이(FPGA; field-programmable gate arrays), 응용 주문형 회로(ASIC; application specific circuits), 신호 처리 디바이스 및 다른 처리 회로와 같은 특수 회로를 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 컴퓨터 프로그램, 명령어, 코드 등을 언급하는 것은, 예를 들어, 프로세서에 대한 명령어, 또는 고정 기능 디바이스, 게이트 어레이 또는 프로그래머블 로직 디바이스 등에 대한 구성 셋팅이든, 하드웨어 디바이스의 프로그램 가능한 컨텐츠와 같은 프로그램 가능한 프로세서 또는 펌웨어를 위한 소프트웨어를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 17에 도시된 바와 같이, 칩셋(chip set)(840)은 제어기(800)의 기능성을 제공하도록 구성될 수 있으며, 예를 들어, 모션-보상된 상관기(300)의 전부 또는 일부를 제공할 수 있다.
도 3 내지 도 18에 도시된 블록들은 컴퓨터 프로그램(710)에서 코드의 섹션 및/또는 방법에서의 단계들을 나타낼 수 있다. 블록들에 대한 특정 순서의 설명은 블록들에 대한 요구되거나 선호되는 순서를 반드시 내포하지는 않으며, 블록의 순서 및 배열은 변경될 수 있다. 또한, 일부 블록을 생략할 수도 있다.
이전에 설명된 방법들 중 하나 이상을 수행하기 위해 요구되는 장치 또는 시스템의 구성 요소들, 이전에 설명된 블록들 및 또는 모션-보상된 상관기(300)의 전부 또는 일부는 나란히 놓을(collocated) 필요가 없으며, 데이터는 하나 이상의 통신 링크(communication links)를 통해 구성 요소 간에 공유될 수 있다.
도 18a는 원격 디바이스(remote device)(1000) 및 원격 처리 시스템(2000)을 포함하는 시스템의 일 예시를 도시한다. 원격 디바이스(1000)는 수신기(200) 및 수신기 모션 모듈(receiver motion module)(360)을 포함한다. 수신기 모션 모듈(360)은 움직임 신호(361)로서 수신기 모션 센서 데이터를 제공하는 수신기 모션 센서(receiver motion sensors)를 포함한다. 원격 디바이스(1000)는 제어기(800)를 포함하는 원격 처리 시스템(2000)으로부터 물리적으로 멀리 떨어져있다(distant). 원격 디바이스(1000) 및 원격 디바이스(2000)는 통신 링크(들)(1500)를 통해 통신한다. 통신 링크(들)(1500)은 예를 들어, 무선 통신(예컨대, WiFi, BLE, 셀룰러 텔레포니(Cellular Telephony), 위성 통신), 케이블 통신(예컨대, 이더넷, 유선 전화, 광섬유 케이블), 구성 요소 사이에서 전송될 수 있는 물리적 저장 매체(예컨대, 고체형 메모리, CD-ROM) 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
디지털 신호(222)는 통신 링크(들)(1500)를 통해 원격 처리 시스템(2000)에 원격 디바이스(1000)에 의해 제공된다. 수신기 모션 센서 데이터는 통신 링크(들)(1500)를 통해 원격 처리 시스템(2000)에 원격 디바이스(1000)에 의해 움직임 신호(361)로서 제공된다.
원격 처리 시스템(2000)의 제어기(800)는 상관기(310) 및 모션-보상된 상관 시퀀스 생성기(320)를 포함하는 모션-보상된 상관기(300)를 포함한다.
모션-보상된 상관 시퀀스 생성기(320)는 모션 신호(361)의 처리로부터 모션-보상된 상관 시퀀스(322)를 생성하고, 상관기(310)는 모션-보상된 상관 시퀀스(322)를 사용하여 디지털 신호(222)의 모션-보상된 상관을 수행하여 상관 결과(312)를 생성한다.
모션-보상된 상관 시퀀스 생성기(320)는, 선택적으로 모션-보상된 상관 시퀀스(MCCS) 시스템(500)의 일부일 수 있고, 모션-보상된 상관 시퀀스(322)는 재이용을 위해 원격 처리 시스템(2000)의 어드레싱 가능한 메모리(430)에 모션-보상된 상관 시퀀스 저장 시스템(420)에 의해 선택적으로 저장될 수 있다.
모든 예시에서 필수는 아니지만 일부 예시에서, 상관 결과(312)는 통신 링크(들)(1500)를 통해 원격 디바이스(1000)로 리턴된다.
모든 예시에서 필수는 아니지만 일부 예시에서, 모션-보상된 상관 시퀀스(322)는 통신 링크(들)(1500)를 통해 원격 디바이스(1000)로 리턴된다.
모든 예시에서 필수는 아니지만 일부 예시에서, 제어기(800)는 통신 링크(들)(1500)를 통해 원격 디바이스(1000)으로 전송되는 더 높은 값의 출력(801)(예컨대, GNSS 의사 거리(GNSS pseudoranges) 또는 GNSS 신호로부터의 위치 픽스(position fixes))을 얻기(derive) 위해 상관 결과(312)의 추가적인 후-처리를 수행한다.
도 18b는 원격 디바이스(1000) 및 원격 처리 시스템(2000)을 포함하는 시스템의 다른 예시를 도시한다. 원격 디바이스(1000)는 수신기(200) 및 수신기 모션 모듈(360)을 포함한다. 수신기 모션 모듈(360)은 움직임 신호(361)로서 수신기 모션 센서 데이터를 제공하는 수신기 모션 센서를 포함한다. 원격 디바이스(1000)는 제어기(800)를 포함하는 원격 처리 시스템(2000)으로부터 물리적으로 멀리 떨어져 있다. 원격 디바이스(1000) 및 원격 디바이스(2000)는 통신 링크(들)(1500)를 통해 통신한다. 통신 링크(들)(1500)은 예를 들어, 무선 통신(예컨대, WiFi, BLE, 셀룰러 텔레포니(Cellular Telephony), 위성 통신), 케이블 통신(예컨대, 이더넷, 유선 전화, 광섬유 케이블), 구성 요소 사이에서 전송될 수 있는 물리적 저장 매체(예컨대, 고체형 메모리, CD-ROM) 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
수신기 모션 센서 데이터는 통신 링크(들)(1500)를 통해 원격 처리 시스템(2000)에 원격 디바이스(1000)에 의해 움직임 신호(361)로서 제공된다.
모션-보상된 상관기(300)의 일부(상관기(310))는 원격 디바이스(1000)에 있고, 일부(모션-보상된 상관 시퀀스 생성기(320))는 원격 처리 시스템(2000)에 있다.
원격 처리 시스템(2000)의 모션-보상된 상관 시퀀스 생성기(320)는 수신된 움직임 신호(361)의 처리로부터 모션-보상된 상관 시퀀스(322)를 생성한다. 모션-보상된 상관 시퀀스(322)는 통신 링크(들)(1500)를 통해 원격 처리 시스템(2000)으로부터 원격 디바이스(100)로 전송된다.
디지털 신호(222)는 원격 디바이스(1000)에 의해 통신 링크(들)(1500)를 통해 원격 처리 시스템(2000)으로 제공되지 않는다. 대신에 원격 디바이스(1000)에서의 상관기(310)에 제공된다. 상관기(310)는 전송된 모션-보상된 상관 시퀀스(322)를 이용하여 디지털 신호(222)의 모션-보상된 상관을 수행하여 상관 결과(312)를 생성한다.
원격 디바이스(1000)에서, 모션-보상된 상관 시퀀스(322)는 재이용을 위해 원격 처리 시스템(1000)의 어드레싱 가능한 메모리(430)에 모션-보상된 상관 시퀀스 저장 시스템(420)에 의해 선택적으로 저장될 수 있다.
상술한 예시들의 변형에서, 수신기 모션 모듈(360)은 수신기 모션 센서 데이터를 처리하여 움직임 신호(361)로서 제공되는 측정된 또는 추정된 수신기 모션 값을 얻도록 구성될 수 있다. 이 처리된 움직임 신호(361)는 원격 처리 시스템(2000)이 수신기 모션 센서 데이터로부터 수신기 모션을 계산할 필요성을 제거함으로써, 원시 수신기 모션 센서 데이터(raw receiver motion sensor data) 대신에 원격 처리 시스템(2000)에 전달될 수 있다.
상술한 예시들의 변형에서, 수신기 모션 모듈(360)은 원격 디바이스(1000)에 위치할 수 없지만, 예를 들어 원격 처리 시스템(2000) 또는 다른 곳에 위치될 수 있다.
도 18c는 원격 디바이스(1000) 및 원격 처리 시스템(2000)을 포함하는 시스템의 다른 예시를 도시한다. 이 시스템은 도 18a에 도시된 시스템과 유사하지만, 상관 결과(312)(및/또는 더 높은 값의 출력(801))은 원격 디바이스(1000)에 제공되지 않는다. 상관 결과(312)(및/또는 더 높은 값의 출력(801))는 원격 처리 시스템(2000)에서 활용/저장되거나, 추가의 이용/처리/저장을 위해 통신 링크(들)(2500)를 통해 원격 제3 자 클라이언트(remote third-party clients)(3000)에 제공된다.
상기 예시들은 복수의 원격 디바이스(1000) 및/또는 복수의 원격 처리 시스템(2000) 및/또는 복수의 원격 제3 자 클라이언트(3000)를 포함하도록 추가로 수정될 수 있으며, 이들은 모두 복수의 통신 링크(1500/2500)에 의해 연결된다.
이전에 설명되고 예시된 수신기(200) 및 모션-보상된 상관기(300)는, 예를 들어 GNSS 시스템, 무선 시스템(예컨대, OFDM, DVB-T, LTE), 소나 시스템(sonar systems), 레이저 시스템, 지진 시스템(seismic systems) 등에 사용될 수 있다.
청구항에 나타난 바와 같이 '발생시키거나 수행하는'이라는 용어는 발생시키지만 수행하지 않거나, 수행하지만 발생시키지 않거나, 발생시키고 수행하는 것을 의미할 수 있다. 엔티티(entity)가 액션을 발생시키면, 엔티티의 제거가 그 액션을 발생시키지 않는다는 것을 의미할 수 있다. 엔티티가 액션을 수행하면, 엔티티는 그 액션을 수행한다.
도면에서 아이템의 상호 연결은 작동 커플링(operational coupling)을 나타내며, 개재 요소(intervening elements)의 임의의 수 또는 조합이 존재할 수 있다(개재 요소를 포함하지 않음).
구조적 특징이 설명된 경우, 그 기능 또는 그 기능이 명시적으로 또는 묵시적으로 설명되었든 간에 구조적 특징의 하나 이상의 기능을 수행하기 위한 수단으로 대체될 수 있다.
본원에서 '하드웨어 모듈'은 최종 제조업체 또는 사용자에 의해 추가될 특정 부품/구성 요소를 제외하는 물리적 유닛 또는 장치를 의미한다. 모션-보상된 상관기(300)는 하드웨어 모듈일 수 있다. 모션-보상된 상관 시퀀스 생성기(320)는 하드웨어 모듈일 수 있거나 하드웨어 모듈의 일부일 수 있다. 모션-보상된 페이저 생성기(330)는 하드웨어 모듈일 수 있거나 하드웨어 모듈의 일부일 수 있다. 상관 코드 생성기(340)는 하드웨어 모듈일 수 있거나 하드웨어 모듈의 일부일 수 있다. 수신기-모션 모듈(360)은 하드웨어 모듈일 수 있거나 하드웨어 모듈의 일부일 수 있다. 상관기(310)는 하드웨어 모듈일 수 있거나 하드웨어 모듈의 일부일 수 있다. 모션-보상된 상관 시퀀스 저장 시스템(420)은 하드웨어 모듈일 수 있거나 하드웨어 모듈의 일부일 수 있다. (MCCS) 재이용 시스템(450)은 하드웨어 모듈일 수 있거나 하드웨어 모듈의 일부일 수 있다. 모션-보상된 상관 시퀀스(MCCS) 시스템(500)은 하드웨어 모듈일 수 있거나 하드웨어 모듈의 일부일 수 있다.
'포함하다'라는 용어는 이 문서에서 한정적인(exclusive) 의미가 아니라 포괄적인 의미로 사용된다. 그것은 Y를 포함하는 X에 대한 임의의 언급이며, X는 단지 하나의 Y를 포함할 수 있거나 하나 이상의 Y를 포함할 수 있음을 나타낸다. 한정적인 의미로 '포함하다'를 사용하려는 경우, "하나만 포함하는..."을 언급하거나 "구성된"을 사용하여 컨텍스트에서 명확하게 할 것이다.
이 간략한 설명에서, 다양한 예시가 참조되었다. 예시와 관련된 특징이나 기능에 대한 설명은 해당 특징 또는 기능이 해당 예시에 있음을 나타낸다. 텍스트에서 '예시' 또는 '예를 들어' 또는 '할 수 있다'라는 용어의 사용은, 명시적으로 언급되었는지의 여부를 불문하고, 적어도 설명된 예시에 그러한 특징 또는 기능이 존재한다는 것을 나타내며, 그리고 그것들은 일부 또는 모든 다른 예시들에 존재할 수 있지만 꼭 그런 것은 아닐 수도 있다. 따라서, '예시', '예를 들어' 또는 '할 수 있다'는 예시의 클래스(class)의 특정 인스턴스(particular instance)를 나타낸다. 인스턴스의 속성은 해당 인스턴스의 속성이거나 클래스의 속성이거나 클래스에서의 인스턴스의 전부는 아니지만 일부를 포함하는 클래스의 하위 클래스의 속성일 수 있다. 따라서, 일 예시를 참조하여 설명되었지만 또 다른 예시를 참조하지 않고 설명된 특징들은 가능하면 다른 예시에서 사용될 수 있지만 반드시 다른 예시에서 사용될 필요는 없음을 암시적으로 개시된다.
본 발명의 실시예들이 다양한 예시를 참조하여 전술한 단락들에서 설명되었지만, 제시된 예시들에 대한 수정들이 청구된 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 이루어질 수 있다는 것을 이해해야 한다.
앞의 설명에서 설명한 기능은 명시적으로 설명된 조합 이외의 조합으로 사용될 수 있다.
비록 기능이 특정 특징을 참조하여 설명되었지만, 이러한 기능들은 설명되든 그렇지 않는 간에 다른 특징들에 의해 수행 가능할 수 있다.
특징들이 특정 실시예를 참조하여 설명되었지만, 이러한 특징들은 다른 실시예에서 설명되든 그렇지 않든 간에 존재할 수도 있다.
특히 중요한 것으로 여겨지는 본 발명의 특징들에 주의를 끌기 위해 상기 명세서에서 노력하고 있지만, 본 출원인은 임의의 특허 가능한 특징 또는 특별한 강조가 있었는지 간에 도면에 도시된 및/또는 참조된 특징들의 조합에 대한 보호를 청구함이 이해되어야 한다.
Claims (50)
- 디지털 신호와 상관 코드를 상관시키는 방법에 있어서,
제1 지속 시간 동안 수신기에서, 원격 소스로부터 제1 방향 방향으로 신호를 수신하는 단계 - 상기 제1 방향은 상기 원격 소스로부터 상기 수신기로의 라인 오브 사이트 방향임 -, 및
상기 수신된 신호를 디지털 신호로 변환하고, 모션-보상된 상관 코드와 상기 디지털 신호의 상관을 발생시키는 단계
를 포함하고,
상기 모션-보상된 상관 코드는,
상기 제1 방향으로의 상기 수신기의 추정된 또는 측정된 움직임에 의존하는 하나 이상의 페이저를 이용하여 상관 전에 보상된 상관 코드이고,
상기 수신기의 추정된 또는 측정된 움직임은,
상기 원격 소스로부터 상기 수신기로의 상기 라인 오브 사이트 방향이 아닌 제2 방향으로 수신된 신호와 비교하여 상기 제1 방향으로 수신된 신호에 대한 우선 이득을 제공하기 위하여, 상기 제1 지속 시간 동안 추정된 또는 측정된 움직임인
디지털 신호와 상관 코드를 상관시키는 방법. - 제1항에 있어서,
개방 루프 제어가 상기 모션-보상된 상관 코드를 결정하는데 이용되는
디지털 신호와 상관 코드를 상관시키는 방법. - 제1항에 있어서,
상기 모션-보상된 상관 코드는,
상기 수신기의 추정된 또는 측정된 움직임에 의존하는 개방 루프 제어 입력에 의존하여 페이저의 개방 루프 제어를 통해 상관 전에 모션-보상된 상관 코드인
디지털 신호와 상관 코드를 상관시키는 방법. - 제1항에 있어서,
상기 수신기에 의해 제공된 상기 디지털 신호를 상기 모션-보상된 상관 코드와 상관시키는 단계는,
코드-위상 정렬 및/또는 반송파-위상 정렬의 유지를 위하여, 하나 이상의 폐쇄 제어 루프를 추가적으로 이용하는
디지털 신호와 상관 코드를 상관시키는 방법. - 제1항에 있어서,
미래의 액세스를 위하여, 상기 모션-보상된 상관 시퀀스를 제1 움직임에 기초하여 인덱싱된 로컬 또는 원격 어드레싱 가능한 메모리에 저장하는 단계
를 더 포함하는 디지털 신호와 상관 코드를 상관시키는 방법. - 제1항에 있어서,
제1 시간에, 어드레싱 가능한 메모리에 모션-보상된 상관 시퀀스를 저장하는 것을 발생시키거나 수행하는 단계;
이후 시간에, 상기 저장된 모션-보상된 상관 시퀀스를 획득하기 위하여 상기 메모리를 어드레싱하는 것을 발생시키거나 수행하는 단계; 및
상기 획득된 모션-보상된 상관 시퀀스를 이용하여 상관 코드와 디지털 신호의 모션-보상된 상관을 발생시키거나 수행하는 단계
를 포함하는 디지털 신호와 상관 코드를 상관시키는 방법. - 제5항에 있어서,
상기 모션-보상된 상관 시퀀스의 저장 전에, 상기 디지털 신호가 수신기에 의해 수신될 때,
시간 동안 수신기의 추정된 또는 측정된 움직임에 의존하는 상기 모션-보상된 상관 시퀀스의 생성을 발생시키거나 수행하는 단계
를 더 포함하는 디지털 신호와 상관 코드를 상관시키는 방법. - 제1항에 있어서,
상기 제1 시간 동안 수신기에 의해 수신된 제1 디지털 신호와, 상기 제1 시간 동안 수신기의 제1 추정된 또는 측정된 움직임에 의존하는 제1 모션-보상된 상관 시퀀스의 상관을 발생시키거나 수행하는 단계; 및
상기 제1 모션-보상된 상관 시퀀스와, 상기 제1 시간과 중첩되지 않는 제2 시간 동안 상기 수신기에 의해 수신된 제2 디지털 신호의 상관을 발생시키거나 수행하는 단계
를 포함하는 디지털 신호와 상관 코드를 상관시키는 방법. - 제8항에 있어서,
어드레싱 가능한 메모리로부터 상기 제1 모션-보상된 상관 시퀀스를 액세스하기 위하여 상기 제2 시간 동안 수신기의 제2 추정된 또는 측정된 움직임의 이용을 발생시키거나 수행하는 단계
를 더 포함하는 디지털 신호와 상관 코드를 상관시키는 방법. - 제8항에 있어서,
상기 제2 시간 동안 수신기에 의해 수신된 상기 제2 디지털 신호와 상기 제1 모션-보상된 상관 시퀀스의 상관을 발생시키기 위하여,
상기 제2 시간 동안 상기 수신기의 제2 추정된 또는 측정된 움직임의 이용을 발생시키거나 수행하는 단계
를 더 포함하는 디지털 신호와 상관 코드를 상관시키는 방법. - 제1항에 있어서,
상기 제1 시간 동안 수신기의 제1 추정된 또는 측정된 움직임에 의존하는 제1 모션-보상된 상관 시퀀스와, 상기 제1 시간 동안 수신기에 의해 수신된 제1 디지털 신호의 상관을 발생시키거나 수행하는 단계; 및
상기 제1 시간과 중첩되지 않는 제2 시간 동안, 상기 수신기에 의해 수신된 제2 디지털 신호와, 상기 제1 모션-보상된 상관 시퀀스와 다르고 상기 제2 시간 동안 상기 수신기의 추정된 또는 측정된 움직임에 의존하는 제2 모션-보상된 상관 시퀀스의 상관을 발생시키거나 수행하는 단계
를 포함하는 디지털 신호와 상관 코드를 상관시키는 방법. - 제11항에 있어서,
상기 제2 시간 동안 수신기의 추정된 또는 측정된 움직임에 의존하는 상기 제2 모션-보상된 상관 시퀀스의 생성을 발생시키거나 수행하는 단계
를 더 포함하는 디지털 신호와 상관 코드를 상관시키는 방법. - 제1항에 있어서,
상기 제1 시간 동안 수신기의 제1 추정된 또는 측정된 움직임에 의존하는 제1 모션-보상된 상관 시퀀스와, 상기 제1 시간 동안 수신기에 의해 수신된 제1 디지털 신호의 상관을 발생시키거나 수행하는 단계; 및
상기 수신기의 추정된 또는 측정된 움직임에 의존하는 하나 이상의 페이저를 이용하는 보상 없이, 상기 상관 코드와, 상기 제1 시간과 중첩되지 않는 제2 시간 동안 상기 수신기에 의해 수신된 제2 디지털 신호의 상관을 발생시키거나 수행하는 단계
를 포함하는 디지털 신호와 상관 코드를 상관시키는 방법. - 제8항에 있어서,
제1 움직임 및 제2 움직임을 비교하는 비교 테스트를 발생시키거나 수행하는 단계
를 더 포함하고,
상기 제1 움직임 및 상기 제2 움직임이 비교 테스트를 통과한 것으로 결정될 때, 상기 제2 디지털 신호를 상기 제1 모션-보상 시퀀스와 상관시키는
디지털 신호와 상관 코드를 상관시키는 방법. - 제14항에 있어서,
상기 제1 움직임 및 상기 제2 움직임이 비교 테스트를 통과하지 못한 것으로 결정될 때, 제2 모션-보상된 상관 시퀀스 또는 상기 상관 코드를 상기 제2 디지털 신호와 상관시키는
디지털 신호와 상관 코드를 상관시키는 방법. - 제1항에 있어서,
제1 모션-보상된 상관 코드와 상기 제1 시간 동안 수신기에 의해 수신된 제1 디지털 신호의 상관을 발생시키거나 수행하는 단계 - 상기 제1 모션-보상된 상관 코드는 상기 제1 지속 시간 동안 상기 수신기의 추정된 또는 측정된 제1 움직임에 의존하는 제1 모션-보상된 페이저 시퀀스를 이용하여 상관 전에 보상된 상관 코드임 -; 및
제2 지속 시간 동안 수신기의 추정된 또는 측정된 제2 움직임이 상기 수신기의 제1 움직임에 대응하지 않음을 결정하고, 상기 제1 모션-보상된 상관 코드와 다른 제2 모션-보상된 상관 코드와 제2 시간 동안 수신기에 의해 수신된 제2 디지털 신호를 상관시키는 단계를 발생시키거나 수행하는 단계 - 상기 제2 모션-보상된 상관 코드는 상기 제2 지속 시간 동안 상기 수신기의 상기 추정된 또는 측정된 제2 움직임에 의존하는 제2 모션-보상된 페이저 시퀀스를 이용하여 상관 전에 보상되는 상관 코드임 -
을 더 포함하는 디지털 신호와 상관 코드를 상관시키는 방법. - 제1항에 있어서,
상기 디지털 신호는 롱 디지털 신호이고,
상기 상관 코드는 롱 상관 코드이고,
상기 모션-보상된 상관 코드는 롱 모션-보상된 상관 코드이고,
상기 롱 디지털 신호, 상기 롱 상관 코드 및 상기 롱 모션-보상된 상관 코드는 동일한 길이를 갖고,
상기 롱 상관 코드는 동일한 제1 상관 코드의 다수의 연접인
디지털 신호와 상관 코드를 상관시키는 방법. - 제1항에 있어서,
상기 디지털 신호는 롱 디지털 신호이고,
상기 상관 코드는 롱 상관 코드이고,
상기 모션-보상된 상관 코드는 롱 모션-보상된 상관 코드이고,
각각은 레거시 GPS 민간 신호(legacy GPS civilian signals)에 대해 1 밀리초이고, 갈릴레오에 대해 4 밀리초인, 이용된 상기 상관 코드의 길이보다 긴 지속 시간을 갖는
디지털 신호와 상관 코드를 상관시키는 방법. - 제1항에 있어서,
상기 디지털 신호를 생성하기 위한 아날로그-디지털 변환 이전에, 수신된 신호의 다운-변환
을 더 포함하고,
상기 다운-변환은,
상기 수신된 신호의 수신기의 측정된 이동에 의존하여 제어되지 않는
디지털 신호와 상관 코드를 상관시키는 방법. - 제1항에 있어서,
다수의 모션-보상된 상관 코드 생성기
를 더 포함하고,
각각의 모션-보상된 상관 코드 생성기는,
상기 수신기의 추정된 또는 측정된 움직임에 의존하는 동일한 모션-보상된 페이저 시퀀스를 이용하여 상관 전에 보상된 상관 코드인 모션-보상된 상관 코드를 생성하고,
상기 다수의 모션-보상된 상관 코드 생성기 중 제1 모션-보상된 상관 코드 생성기는,
초기 모션-보상된 상관 코드를 생성하고,
상기 다수의 모션-보상된 상관 코드 생성기 중 제2 모션-보상된 상관 코드 생성기는,
프롬프트 모션-보상된 상관 코드를 생성하고,
상기 다수의 모션-보상된 상관 코드 생성기 중 제3 모션-보상된 상관 코드 생성기는,
후기 모션-보상된 상관 코드를 생성하고,
상기 초기 모션-보상된 상관 코드, 프롬프트 모션-보상된 상관 코드 및 후기 모션-보상된 상관 코드의 각각은,
동일한 디지털 신호와 개별적으로 상관되는
디지털 신호와 상관 코드를 상관시키는 방법. - 장치에 있어서,
적어도 하나의 프로세서; 및
컴퓨터 프로그램 코드를 포함하는 적어도 하나의 메모리
를 포함하고,
상기 적어도 하나의 메모리 및 상기 컴퓨터 프로그램 코드는,
적어도 하나의 프로세서와 함께 상기 장치가 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 따른 방법을 적어도 수행하도록 하는
장치. - 제21항에 있어서,
칩 셋, 주문형 집적 회로 또는 수신기로서 구성되는
장치. - 프로세서에서 실행될 때 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항의 상기 방법을 수행하는, 컴퓨터 판독가능 기록매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
- 제23항의 상기 컴퓨터 프로그램을, 머신-판독 가능한 포맷으로 저장하는 기록 매체.
- 위치 확인 시스템에 있어서,
로컬 신호를 제공하도록 구성되는 로컬 신호 생성기;
원격 소스로부터 제1 방향으로 신호를 수신하도록 구성된 수신기 - 상기 제1 방향은 상기 원격 소스로부터 상기 수신기로의 라인 오브 사이트 방향임 -;
상기 수신기의 측정된 또는 추정된 움직임을 제공하도록 구성된 모션 모듈;
상기 수신된 신호와 상기 로컬 신호를 상관시킴으로써 상관 신호를 제공하도록 구성된 상관 유닛; 및
상기 원격 소스로부터 상기 수신기로의 상기 라인 오브 사이트 방향이 아닌 제2 방향으로 수신된 신호와 비교하여 상기 제1 방향으로 수신된 신호에 대한 우선 이득을 제공하기 위하여, 상기 제1 방향으로의 상기 측정된 또는 추정된 움직임에 기초하여 상기 로컬 신호, 상기 수신된 신호 및 상기 상관 신호 중 적어도 하나의 모션 보상을 제공하도록 구성된 모션 보상 유닛
을 포함하는 위치 확인 시스템. - 제25항에 있어서,
상기 모션 모듈은,
상기 제1 방향으로 네비게이션 디바이스의 측정된 움직임을 제공하도록 구성된 관성 센서
를 포함하는 위치 확인 시스템. - 제25항 또는 제26항에 있어서,
상기 수신기는 GNSS 수신기이고,
상기 원격 소스는 GNSS 위성인
위치 확인 시스템. - 제25항 또는 제26항에 있어서,
상기 수신기의 측정된 또는 추정된 위치 및 상기 원격 소스의 측정된 또는 추정된 위치에 기초하여 상기 제1 방향을 결정하도록 구성된 프로세서
를 포함하는 위치 확인 시스템. - 제25항 또는 제26항에 있어서,
상기 모션 보상 유닛은,
상기 제1 방향으로의 상기 측정된 및 추정된 움직임으로부터 얻어진 복수의 벡터에 기초하여, 상기 로컬 신호, 상기 수신된 신호 및 상기 상관 신호 중 적어도 하나의 모션 보상을 제공하도록 구성되는
위치 확인 시스템. - 제29항에 있어서,
상기 복수의 벡터는,
시간의 함수로서 상기 제1 방향으로의 상기 수신기의 상기 측정된 또는 추정된 움직임으로부터 얻어진
위치 확인 시스템. - 제25항 또는 제26항에 있어서,
제1 시간에서, 상기 로컬 신호, 상기 수신된 신호 및 상기 상관 신호 중 적어도 하나에 대해 제공된 상기 모션 보상에 관한 파라미터 또는 파라미터의 세트를 저장하도록 구성된 메모리
를 포함하고,
제2 시간에서,
상기 모션 보상 유닛은,
상기 저장된 파라미터 또는 파라미터의 세트에 기초하여, 상기 로컬 신호, 상기 수신된 신호 및 상기 상관 신호 중 적어도 하나의 모션 보상을 제공하도록 구성되는
위치 확인 시스템. - 제31항에 있어서,
상기 제2 시간에서,
상기 모션 보상 유닛은,
상기 제1 시간에서의 상기 수신기의 상기 측정된 또는 추정된 움직임과 상기 제2 시간에서의 상기 수신기의 측정된 또는 추정된 움직임을 비교하도록 구성되고,
상기 비교에 기초하여, 상기 저장된 파라미터 또는 파라미터의 세트에 기초한, 상기 로컬 신호, 상기 수신된 신호 및 상기 상관 신호 중 적어도 하나의 모션 보상을 제공하는
위치 확인 시스템. - 위치 확인 시스템에서 수행되는 방법에 있어서,
로컬 신호를 제공하는 단계;
수신기에서 원격 소스로부터 제1 방향으로 신호를 수신하는 단계 - 상기 제1 방향은 상기 원격 소스로부터 상기 수신기로의 라인 오브 사이트 방향임 -;
상기 수신기의 움직임을 측정하거나 추정하는 단계;
상기 수신된 신호와 상기 로컬 신호를 상관시킴으로써 상관 신호를 제공하는 단계; 및
상기 원격 소스로부터 상기 수신기로의 상기 라인 오브 사이트 방향이 아닌 제2 방향으로 수신된 신호와 비교하여 상기 제1 방향으로 수신된 신호에 대한 우선 이득을 제공하기 위하여, 상기 제1 방향으로의 상기 측정된 또는 추정된 움직임에 기초하여 상기 로컬 신호, 상기 수신된 신호 및 상기 상관 신호 중 적어도 하나의 모션 보상을 제공하는 단계;
를 포함하는 방법. - 위치 확인 시스템에서 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 프로세서가 단계들을 수행하도록 하는 실행 가능한 명령어들을 저장하는 컴퓨터 판독가능 기록매체에 저장된 컴퓨터 프로그램에 있어서,
로컬 신호를 제공하는 단계;
수신기에서 원격 소스로부터 제1 방향으로 신호를 수신하는 단계 - 상기 제1 방향은 상기 원격 소스로부터 상기 수신기로의 라인 오브 사이트 방향임 -;
상기 수신기의 움직임을 측정하거나 추정하는 단계;
상기 수신된 신호와 상기 로컬 신호를 상관시킴으로써 상관 신호를 제공하는 단계; 및
상기 원격 소스로부터 상기 수신기로의 상기 라인 오브 사이트 방향이 아닌 제2 방향으로 수신된 신호와 비교하여 상기 제1 방향으로 수신된 신호에 대한 우선 이득을 제공하기 위하여, 상기 제1 방향으로의 상기 측정된 또는 추정된 움직임에 기초하여 상기 로컬 신호, 상기 수신된 신호 및 상기 상관 신호 중 적어도 하나의 모션 보상을 제공하는 단계
를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품. - 삭제
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