KR19990087590A

KR19990087590A - 통신링크를 이용한 향상된 지피에스 수신기

Info

Publication number: KR19990087590A
Application number: KR1019980707032A
Authority: KR
Inventors: 노만 에프. 크래스너
Original assignee: 포이즈너 스테펀; 스냅트랙, 인코포레이티드
Priority date: 1996-03-08
Filing date: 1997-03-07
Publication date: 1999-12-27
Also published as: HK1105459A1; EP1798564A3; KR100663899B1; EP1798564B1; EP1798564A2

Abstract

본 발명은 GPS 신호를 획득하는데 이용되는 GPS 수신기의 국부발진기(56)를 조정하기 위한 정밀 캐리어 주파수 신호를 구비한다. 정밀 캐리어 주파수 신호가, GPS 신호를 획득하는데 이용되는 국부발진기의 출력이 정밀 캐리어 주파수로부터 발생된 기준신호에 의해 변조되도록 국부발진기를 조정하는데 사용된다. GPS 수신기는 이 정밀 캐리어 주파수 신호를 잠금(53)하고, 기준신호를 발생시킨다. 본 발명의 다른 측면에 있어서, 위성 책력 데이타가 통신링크를 경유하여 기지국(12)으로부터 원격 GPS 수신기 유닛(20)으로 전송된다. 원격 GPS 수신기 유닛은 원격 GPS 수신기 유닛을 고려하여 위성을 위한 대략적인 도플러 데이타를 결정하기 위해 이 위성 책력 데이터를 이용한다.

Description

통신링크를 이용한 향상된 지피에스 수신기

일반적으로, GPS 수신기는 다수의 GPS(또는 NAVSTAR) 위성으로부터 동시에 전송되는 신호의 상대적인 도달 시간을 계산함으로써 그들의 위치를 결정한다. 이러한 위성은 그 메시지의 일부로서, 소위 "에퍼머리스(ephemeris)" 데이타로 불리는 시계 타이밍상에 의존하는 데이타뿐 아니라 위성 위치 데이타를 전송한다. GPS 신호를 획득하기 위한 탐색과, 다수의 위성을 위한 에퍼머리스 데이타의 독출 및, 이 데이타로부터 수신기의 위치를 계산하는 처리는 시간을 소모하는 것으로, 때때로 수분의 시간을 요구한다. 많은 경우에서, 이런 긴 처리시간은 받아들여질 수 없고, 초소형 휴대용 응용에 있어서 배터리 수명을 극히 제한한다.

현재 GPS 수신기의 다른 제한은 그들의 동작이 다수의 위성이 장애물 없이 확실히 보여지는 상태에 따라 제한되고, 여기서 이러한 신호를 수신하기 위하여 양질의 안테나가 적절히 위치되어야 한다는 것이다. 이와 같이, 일반적으로 그것들은 휴대용의 몸체 탑재된 응용과, 큰 가지나 빌딩 차단물이 있는 지역 및, 내부 설치 응용에는 사용할 수 없다.

GPS 수신 시스템의 중요한 두 기능은: (1) 다양한 GPS 위성에 대한 의사범위의 계산과, (2) 이러한 의사범위와 위성 타이밍 및 에퍼머리스 데이타를 사용하여 수신플랫폼의 위치를 계산하는 것이다. 의사범위는 간단히 지역 시계와 각 위성으로부터 수신된 신호 사이에서 측정된 시간 지연이다. 위성 에퍼머리스 및 타이밍 데이타는 이것이 획득되고 트랙(track)되면 GPS 신호로부터 추출된다. 상술한 바와 같이, 일반적으로 이러한 정보의 수집은 비교적으로 긴 시간(30초에서 수 분)을 취하고, 낮은 에러율을 달성하기 위한 양호한 수신신호 레벨에 따라 달성되어야 한다.

실질적으로, 모든 알려진 GPS 수신기는 의사범위를 계산하기 위해 상광법(correlation method)을 이용한다. 이러한 상관법은, 때때로 하드웨어 상관기(hardware correlator)와 함께 실시간으로 수행된다. GPS 신호는 의사랜덤(PN) 시퀀스로 불리는 고비율의 반복성 신호를 포함한다. 민간 응용에 이용할 수 있는 코드는 C/A 코드로 불리고, 1.023MHz의 이진 위상-역률 또는 "치핑(chipping)"률과 1ms의 코드 주기를 위한 1023칩의 반복성 주기를 갖는다. 코드 시퀀스는 골드 코드(Gold code)로서 알려진 군에 속한다. 각 GPS 위성은 일정한 골드 코드를 갖는 신호를 방송한다.

베이스밴드에 대한 다운컨버션(down conversion) 처리에 따르는 주어진 GPS 위성으로부터 수신되는 신호에 대해, 상관 수신기는 그 지역 메모리 내에 포함된 적절한 골드 코드의 저장된 복제물에 의해 수신된 신호를 곱하고, 이때 신호의 존재의 지시를 얻기 위해 제조물을 통합하거나 저역통과 필터링시킨다. 이 처리는 "상관" 동작으로 불린다. 수신된 신호에 대한 이 저장된 복사물의 상대적인 시간을 연속적으로 조정하고 상관 출력을 관찰함으로써, 수신기는 수신된 신호와 지역 시계 사이의 시간 지연을 결정할 수 있다. 상기 출력의 존재의 초기 결정은 "획득(acquisition)"으로 불린다. 획득이 발생되면, 처리는 높은 상관 출력을 유지하기 위하여 적은 양에서 지역 기준의 시간이 조정되는 "트랙킹" 단계로 들어간다. 트랙킹 단계동안 상관 출력은 의사랜덤 코드가 제거되거나 일반적인 용어로 "디스프레드(despread)"됨에 따라 GPS 신호로서 나타내어지게 된다. 이 신호는 GPS 파형상에 중첩된 50bps 2진 PSK(binary phase shift keyed) 데이타신호에 상응하는 대역폭을 갖는 협대역이다.

이 상관 획득 처리는, 특히 수신된 신호가 약하면 시간 소비적이다. 획득시간을 개선하기 위하여, 많은 GPS 수신기가 상관 피크를 위한 병렬 탐색을 허용하는 다수의 상관기(전형적으로 12개 까지)를 이용한다.

획득시간을 향상시키기 위한 다른 접근이 미국 특허 제4,445,118호에 개시되어 있다. 이 접근은 GPS 신호 획득을 돕기 위하여, 제어 기지국으로부터 원격 GPS 수신기 유닛으로의 도플러 정보(Doppler information)의 전송을 이용한다. 이러한 접근이 획득시간을 향상시키는 반면, 도플러 정보는 GPS 위성이 비교적 고속으로 지구 주위를 회전함에 따라 단지 짧은 시간 주기 동안에만 정확하다. 따라서, 원격유닛이 정확한 도플러 정보를 사용하도록, 도플러 정보의 보다 향상된 전송이 필요하게 된다.

또한, 원격 GPS 수신기 유닛에 의해 위치결정의 정확성을 개선하기 위한 접근이, Taylor 특허로서 언급된 미국 특허 제4,445,118호에 개시되어 있다. Taylor 특허에 있어서, 안정된 주파수 기준이 원격 GPS 수신기 유닛에서의 저품질의 국부발진기에서 기인되는 에러원을 제거하기 위해 기지국으로부터 원격 GPS 수신기 유닛으로 전송된다. 이 방법은 GPS 신호 주파수에 매우 근접한 주파수 상태에 있어야만 하는 특정 FSK(frequency shift keyed) 신호를 이용한다. Taylor 특허의 도 4에 나타낸 바와 같이, 특정 FSK 신호는 1575MHz GPS 신호 이하인 약20MHz이다. 더욱이, Taylor 특허에 개시된 접근은 수신기의 국부발진기(L.O.52로 도시됨)내의 소정 에러가 GPS 채널과 기준 채널 모두에서 나타나게 되어, 상쇄되는 공통 모드 배제 메커니즘(common mode rejection mechanism)을 사용한다. 여기에는 이러한 에러를 검출하거나 측정하는 시도는 없다. 이 접근은 종종 호모다인(homedyne) 동작으로서 언급된다. 이러한 접근이 몇몇 장점을 제공하는 반면, 주파수가 긴밀히 매치 되는 것을 포함하여 두 채널이 긴밀히 매치 되는 것을 요구한다. 더욱이, 이러한 접근은 양쪽 모두의 주파수가 고정되게 유지되는 것을 요구하므로, 주파수 호핑(hopping) 기술이 이 접근과 양립할 수 없게 된다.

본 출원은 Norman F. Krasner에 의해 1996년 3월 8일에 출원된 미국 특허출원 제08/612,582호의 부분연속 출원이다.

또한, 본 출원은 출원번호 제60/005,318호로 1995년 10월 9일에 출원된 발명의 명칭이 GPS 시스템용 저전력, 의사범위 측정장치 및 방법(Low Power, Sensitive Pseudorange Measurement Apparatus and Methord for Global Positioning Satellites Systems)이고, 동일 발명자인 Norman F. Krasner에 의한 가특허출원서의 출원일과 관련하여 그 유용성을 청구하는 것이다.

본 발명은 위성의 위치정보를 결정할 수 있는 수신기에 관한 것으로, 특히 GPS(global positioning satellite) 시스템에 적용할 수 있는 수신기에 관한 것이다.

도 1a는 본 발명의 방법을 이용하는 원격 또는 이동 GPS 수신시스템의 중요 구성요소의 블록도로서, 기지국과 원격유닛간에 존재할 수 있는 데이타 링크를 나타낸 도면,

도 1b는 다른 GPS 이동유닛의 블록도,

도 1c는 또 다른 GPS 이동유닛의 블록도,

도 2a 및 도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 수신기의 RF 및 IF부를 위한 2가지 예,

도 3은 본 발명의 방법에 따른 프로그래머블 DSP 프로세서에 의해 수행되는 중요 동작(예컨대, 소프트웨어 동작)의 플로우차트,

도 4a 내지 도 4e는 본 발명 방법에 따른 처리의 다양한 단계에서 신호처리파형을 나타낸 도면,

도 5a는 본 발명의 1실시예의 기지국 시스템을 나타낸 도면,

도 5b는 본 발명의 다른 실시예의 기지국 시스템을 나타낸 도면,

도 6a는 본 발명의 1측면에 따른 국부발진기 조정을 갖춘 GPS 이동유닛을 나타낸 도면,

도 6b 및 도 6c는 국부발진기 조정을 갖춘 다른 실시예의 GPS 이동유닛의 다른 예를 나타낸 도면,

도 7은 본 발명의 1실시예에 따른 이동유닛을 위한 전력관리방법을 나타낸 플로우차트,

도 8은 이동유닛에 제공되는 위성 책력 데이타로부터 보이는 위성을 위한 도플러 정보를 추출하기 위한 방법을 나타낸 도면이다.

본 발명의 1측면에 있어서, 이동 GPS 수신기는 정밀 캐리어 주파수 신호를 제공하는 소스로부터 정밀 캐리어 주파수 신호를 수신한다. 수신기는 이 주파수 신호를 잠그고, GPS 신호를 획득하는데 이용되는 국부발진기를 조정(예컨대, 안정화 또는 교정)하는데 이용되는 기준신호를 제공한다. 1실시예에 있어서, 이러한 측면을 실시하는 장치는 GPS 신호를 수신하는 제1안테나와, 이 제1안테나와 결합되는 다운컨버터를 포함한다. 다운컨버터는 다운컨버터로 제1기준신호를 제공하는 국부발진기와 결합된다. 또한, 장치는 정밀 캐리어 주파수 신호를 제공하는 소스으로부터 정밀 캐리어 주파수 신호를 수신하기 위한 제2안테나와, 이 제2안테나와 결합되는 자동 주파수 제어(AFC) 회로를 포함한다. AFC 회로는 제1안테나를 통해 수신된 GPS 신호의 획득에 이용되는 제1기준신호를 조정하기 위하여 국부발진기로 제2기준신호를 제공한다. 정밀 캐리어 주파수 신호의 주파수는 전송중에 변할 수 있다.

본 발명의 1실시예는, 위성 책력 데이타를 포함한 GPS 위성 정보를 데이타 통신링크를 경유하여 기지국으로부터 원격유닛 또는 이동 GPS 유닛으로 전송함으로써 원격 GPS 수신기의 위치를 결정하기 위한 방법을 제공한다. 이 때, 위성 책력 데이타는 원격유닛을 고려하여 위성을 위한 도플러 데이타를 결정하는데 이용된다. 원격유닛은 위성에 대한 의사범위를 계속해서 계산하도록 이러한 도플러 데이타와 보이는 위성으로부터 수신된 GPS 신호를 이용한다. 다음에, 계산된 의사범위가 원격유닛의 위치가 계산되는 기지국으로 전송된다. 또한, 이런 방법을 수행할 수 있는 장치의 다양한 실시예가 기술되어진다.

본 발명은 매우 낮은 전력 손실과 매우 낮은 수신된 신호레벨에 따라 동작함에도 불구하고 위치정보의 정확한 측정값을 제공하는 능력을 갖는 원격 하드웨어에 의해 이동 또는 원격 대상물의 위치를 계하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 즉, 전력 소비가 감소되는 반면 수신 감도 및 정확성이 증가된다. 또한, 이는 원격유닛에서 안정된 주파수 통신신호를 수신함과 더불어 이용함으로써 가능해 진다. 이는 도 1에 나타낸 바와 같이, 원격유닛 또는 GPS 이동유닛(20)과 분리되어 위치된 기지국(10)으로부터의 위성 책력 정보뿐 아니라 원격 수신 기능의 실행에 의해 가능해 진다.

의사범위는 많은 다른 경우에 있어서 원격유닛의 지리적 위치를 계산하는데 이용될 수 있음을 주목해야 한다. 세 가지 예가 있다:

1. 방법 1: 기지국(10)으로부터 원격유닛(20)으로 위성 데이타 메시지를 재 전송함으로써, 원격유닛(20)이 이러한 정보를 의사범위 측정값과 결합시켜 그 위치를 계산할 수 있다. 여기서, 예컨대 미국 특허번호 제5,365,450호를 참조한다. 전형적으로, 원격유닛(20)은 원격유닛(20)내에서 위치의 계산을 수행한다.

2. 방법 2: 원격유닛(20)은 해당 기술분야에서 통상적으로 실시되는 일반적인 방법으로 GPS 신호의 수신으로부터 위성 에퍼머리스 데이타를 수집할 수 있다. 전형적으로, 한 시간에서 두 시간동안 유효한 이 데이타는 전형적으로 원격유닛에서 위치계산을 완료하기 위해 의사범위 측정값과 결합될 수 있다.

3. 방법 3: 원격유닛(20)은 위치계산을 완료하도록 이러한 정보를 위성 에퍼머리스 데이타와 결합할 수 있는 기지국(10)으로 통신링크(16)를 거쳐 의사범위를 전송한다. 여기서, 예컨대 미국 특허 제5,225,842호를 참조한다.

접근(또는 방법) 1과 3에 있어서, 기지국(10)과 원격유닛(20)은 관심있는 모든 위성의 공통 관점을 갖고, GPS 의사랜덤 코드의 반복률에 연관된 시간 앰비규어티(ambiguity)를 해결하기 위하여 상호간이 충분히 가까이 위치되는 것으로 가정된다. 이는 광속 시간의 1/2인 PN 반복성 주기(1ms) 또는 약 150km에 의해 기지국(10) 및 원격유닛(20) 사이의 범위를 충족시키게 되어진다.

본 발명을 설명하기 위하여, 방법 3이 위치계산을 완료하는데 이용되는 것으로 가정된다. 그러나, 이것은 본 명세서의 검토에 따라, 본 발명의 다양한 측면 및 실시예가 상기 세 방법중 어느것 뿐 아니라 다른 접근에 따라 이용되는 해당 분야에서의 기술에 의해 충족되어 진다.

예컨대, 방법 1의 변형에 있어서, 위성 에퍼머리스를 나타내는 데이타와 같은 위성 데이타 정보는 기지국에 의해 이동유닛으로 전송될 수 있고, 이 위성 데이타 정보는 의사범위와 결합되며, 원격유닛을 위한 위도 및 경도(그리고 많은 경우에서는 고도)를 제공하기 위해 버퍼된 GPS 신호로부터 본 발명에 따라 계산된다. 원격유닛으로부터 수신된 위치정보가 경도 및 위도로 제한될 수 있거나, 원격유닛의 경도와, 위도, 고도, 속도 및, 방위각을 포함하는 광범위한 정보일 수 있다.

더욱이, 본 발명의 국부발진기 교정 및/또는 전력 관리 측면은 방법 1의 변형을 이용할 수 있다.

더욱이, 본 발명의 측면에 따라 위성 책력 정보는 원격유닛(20)에 의해 전송됨과 더불어 원격유닛(20)에 의해 이용될 수 있다.

방법 3하에서, 도 1a에 나타낸 바와 같이, 기지국(10)은 데이타 통신링크(16)를 거쳐 전송된 메시지에 의하여 측정을 수행하도록 원격유닛(20)을 명령한다. 또한, 원격유닛(20)을 명령하는 기지국(10)으로부터의 메시지는, 전형적으로 보이는 특정 위성의 확인 또는 다른 초기화 데이타를 특정화할 수 있다. 또한, 기지국(10)은 이 메시지(또는 미리 전송된)내에 위성 데이타 정보의 형태인 위성 책력 정보를 보낼 수 있다. 전형적으로, 이러한 위성 책력 정보는 GPS 배치(constellation)에 있어서 모든 위성의 시간에 대한 대략적인 위치의 설명을 포함한다. 미국 특허번호 제4,445,118호에는 위성 책력 데이타에 포함될 수 있는 몇몇 데이타가 기술되어있다. 이 메시지는 원격유닛(20)의 부분인 분리된 모뎀(22)에 의해 수신되고, 저전력 마이크로프로세서(26)와 결합되는 메모리(30)에 저장된다. 다음에, 위성 책력 정보는 보이는 위성을 위한 도플러 정보를 추출하도록 사용될 수 있다. 이하 이러한 추출에 대해 기술한다. 책력 데이타는 한 달까지의 주기동안 유효할 수 있다. 마이크로프로세서(26)는 원격유닛 처리소자(32-48)와 모뎀(22) 사이의 데이타 정보 전송을 취급하고, 이어지는 논의에 의해 명백히 알 수 있는 바와 같이, 원격수신기(20)내의 전력 관리 기능을 제어한다. 일반적으로, 마이크로프로세서(26)는 의사범위 및/또는 다른 GPS 계산이 수행되는 때 또는 2가지 전원이 이용 가능할 때를 제외하고는 대부분 또는 모든 원격유닛(20)의 하드웨어를 저전력 또는 전력 다운 상태로 설정한다. 그러나, 모뎀의 수신부는 기지국(10)이 원격유닛의 위치를 결정하기 위해 원격유닛으로 명령을 보내는지를 결정하도록 적어도 주기적으로 턴온(최대 전력으로)된다.

원격유닛을 고려하여 위성을 위한 도플러 정보를 추출하기 위해 이러한 위성 책력 정보의 사용은 상기 도플러 정보를 위해 탐색하는 원격유닛(20)을 위한 요구를 제거함으로써 그 처리시간은 계수 10을 초과하여 감소한다. 또한, 도플러 정보의 이용은 좀더 빨리 GPS 신호의 샘플을 처리하도록 GPS 이동유닛(20)을 허용하고, 이는 프로세서(32)가 위치정보를 계산하기 위해 최대 전력을 수신해야만 하는 시간의 양을 감소시키는 경향이 있다. 이는 단독으로 원격유닛(20)에 의해 소모되는 전력을 감소시키고, 감도를 향상시키는데 기여한다. 또한, GPS 메시지내의 데이타의 에퍼크를 포함하는 부가적인 정보가 원격유닛(20)으로 보내질 수 있다.

수신된 데이타 링크 신호는 정밀 캐리어 주파수를 이용할 수 있다. 도 6에 나타낸 바와 같이, 원격 수신기(20)는 캐리어를 잠금으로써 그 자신의 기준 발진기를 더욱 조정하도록 이하에 기술된 자동 주파수 제어(AFC) 루프를 채용할 수 있다 (예컨대, GPS 신호를 획득하는데 사용되는 GPS L.O의 출력 주파수를 교정함으로써). 20dB의 잡음률에 대해 수신된 신호와 함께, 10ms의 메시지 전송시간은 정상적으로 10Hz 또는 이보다 나은 정확성으로 AFC를 경유하여 주파수 측정을 허용한다. 이것은 전형적으로 본 발명의 요구를 충족시키는 이상이다. 또한, 이 형태는 통상적이거나 본 발명의 빠른 콘벌루션 방법을 사용하여 수행된 위치계산의 정확성을 향상시키게 한다. 이 형태는 이하 상세히 설명된다.

본 발명의 1실시예에 있어서, 통신링크(16)는 양방향 페이저 시스템과 같이 협대역폭 라디오 주파수 통신매체를 상업적으로 이용한다. 이 시스템은 원격유닛(20)과 기지국(10) 사이에서 전송되는 데이타의 양이 비교적으로 적은 실시예에 사용될 수 있다. 도플러(위성 책력 데이타 대신) 및 다른 데이타(예컨대, 보이는 위성의 확인 등과 같은)의 전송을 위해 요구되는 데이타의 양은 비교적으로 작고, 마찬가지로 위치정보(예컨대, 의사범위)에 대해 요구되는 데이타의 양은 비교적으로 작다. 결과적으로, 협대역 시스템이 본 실시예에 대해 적절하다. 위성 책력 데이타는 GPS 콘스텔레이션내의 모든 위성의 대략적인 위치를 기술하는데 필요한 데이타의 양이 협대역폭 통신 시스템에서 효과적으로 전송될 수 있도록 압축될 수 있다. 짧은 시간 주기에 걸쳐 다량의 데이타 전송을 요구하는 이러한 시스템은 더 높은 대역폭 비율 라디오 주파수 통신 매체를 필요로 한다. 이러한 더 높은 대역폭 시스템은 압축되지 않은 위성 책력 데이타가 전송되는 이러한 실시예에서 요구되어 진다.

책력 정보는 긴 시간 주기(예컨대, 전형적으로 월) 동안 양호한 정확성을 가지기 때문에, 심지어 압축되지 않은 위성 책력 정보가 전송될 때에도 협대역 시스템을 사용하는 것이 효과적임을 알 수 있다. 따라서, 이 정보는 한 달에 한 번 전송될 수 있고, 그 다음 GPS 이동유닛(예컨대, 플래시 EEPROM 메모리)에 저장되어, 한 달동안 사용되어진다; 전형적으로, 이 경우에 있어서, 이 정보는 위성 책력 데이타의 수신 데이타를 가리키는 타임 스탬프(time stamp)와 함께 기록된다. 이때, 원격유닛은 그 위치정보를 제공하는 명령을 수신할 때 위성 책력 데이타가 손상되었는지와 기지국에 의해 제공된 책력 데이타의 전송을 수신하거나 수신하지 않을 것인지를 결정한다. 데이타가 손상되지 않았으면(예컨대, 그 타임 스탬프에 의해 가리켜지는 바와 같이 책력 데이타가 한 달 또는 소정의 다른 시간주기보다 작은), 이 데이타가 저장으로부터 사용될 수 있고, "플래시" 위성 책력 데이타의 수신은 필요하지 않으며, 상기 데이타의 자동 전송은 무시된다. 한편, 기지국은 위성 책력 정보가 전송된 원격 유닛의 리스트를 보유함으로써 위성 책력 데이타를 전송할 것인지와, 상기 각 원격유닛의 위성 책력 데이타의 마지막 전송을 가리키는 타임 스탬프를 결정한다. 그 다음, 기지국은 특정 원격유닛에 저장된 마지막 위성 책력 데이타의 손상에 기초한 위치 고정 명령과 함께 위성 책력 데이타를 전송할 것이지를 결정할 수 있다. 특정 원격유닛에서 책력 데이타가 손상(예컨대, 이것이 한 달 이하)되지 않으면, 책력 데이타 없이 위치 고정 명령은 기지국에서 원격유닛으로 전송된다. 책력 데이타가 손상되면, 현재 위성 책력 데이타가 원격유닛으로 전송된다.

원격유닛(20)이 위성 책력 정보(또는, 이것이 위성 책력 데이타의 지역적으로 저장된 버전을 사용할 수 있게 결정한다.)와 함께 GPS 처리를 위한 명령(예컨대, 기지국(10)으로부터)을 수신하면, 마이크로프로세서(26)는 배터리와 전력 레귤레이터 및 전력 스위치회로(36)(그리고, 제어된 전력선(21a, 21b 21c, 21d))를 매개로 RF - IF 컨버터(42)와 아날로그 - 디지탈 컨버터(44) 및 디지탈 스냅샷 메모리(46)를 활성화시킴으로써 이러한 구성요소에 최대 전력을 제공한다. 이 경우, 안테나(40)에 의해 수신된 GPS 위성으로부터의 신호는 IF 주파수로 다운컨버트 되어, 여기서 디지탈화가 연속적으로 진행된다. 전형적으로, 1초에 대해 100ms(심지어, 더욱 긴)의 기간에 대응하는 상기 데이타의 세트는 그 다음 스냅샷 메모리(46)내에 저장된다. 저장된 데이타의 양은, 보존되는 전력이 더 좋은 감도를 얻는 것만큼 중요하지 않은 경우 더 많은 데이타가 메모리(46;더 나은 감도를 얻기 위해)내에 저장되도록 하고, 전력의 보존이 감도보다 더 중요할 때의 경우에는 더 적은 데이타가 저장되도록 마이크로프로세서(26)에 의해 제어될 수 있다. 전형적으로, 감도는 GPS 신호가 부분적으로 방해되어질 때 더욱 중요하고, 전력 보존은 풍부한 전력공급(예컨데, 자동차 배터리)이 이용 가능할 때 덜 중요하다. 이 데이타를 저장하기 위한 이 메모리(46)의 어드레싱은 필드 프로그래머블 게이트 배열 집적회로(48)에 의해 제어된다. GPS 신호의 다운컨버션은 이하에 상세히 설명되는 국부발진신호(39)를 컨버터(42)로 제공하는 주파수 합성기(38)를 이용하여 달성된다.

모든 이 시간(스냅샷 메모리(46)가 보이는 위성으로부터의 디지탈화된 GPS 신호로 채워지는 동안)동안 DSP 마이크로프로세서(32)는 저 전력 상태로 유지됨을 주목해야 한다. RF - IF 컨버터(42)와 아날로그 - 디지탈 컨버터(44)는 전형적으로 의사범위 계산에 요구되는 데이타를 수집 및 저장하기에 충분한 짧은 시간주기동안만 턴온된다. 데이타 수집이 완료된 후, 이러한 컨버터 회로는 턴오프되거나, 그렇지 않으면 전력이 제어된 전력선(21b, 21c; 메모리(46)가 계속적으로 최대 전력을 수신하는 동안)을 경유하여 감소됨에 따라 실제적인 의사범위 계산동안 부가적인 전력 손실에 기여하지 않는다. 1실시예에 있어서, 의사범위 계산은, 예컨대 텍사스 인스트루먼트(Texas Instrument)로부터의 TMS320C30 집적회로에 의해 예시된 바와 같이 일반 목적 프로그래머블 디지탈신호처리IC(32;DSP)를 사용하여 수행된다. 이 DSP(32)는 마이크로프로세서(26)와 상기 계산이 수행되기 전에 제어된 전력선(21e)을 경유하는 회로(36)에 의해 활성 전력 상태에 놓여진다.

이 DSP(32)는 특정화된 주문형 디지탈 신호처리 IC와 비교하여 일반 목적 및 프로그래머블에 있어서, 몇몇 원격 GPS 유닛에 사용되는 다른 것과 다르다. 더욱이, DSP(32)는 국부적으로 발생된 기준과 수신된 신호 사이의 다수의 상관 동작을 신속히 수행함으로써 의사범위의 매우 빠른 계산을 허용하는 고속 퓨리에 변환(FFT) 알고리즘의 사용을 가능하게 한다. 전형적으로, 2046 상기 상관은 수신된 각 GPS 신호의 에퍼크(epochs)를 위한 검색을 완료하는데 요구된다. 고속 퓨리에 변환 알고리즘은 상기 모든 위치의 동시 및 병렬 검색을 허용함에 따라 요구되는 계산을 위한 속도는 종래 접근에 넘어 10 내지 100의 인자에 의해 처리된다.

본 발명의 1실시예에 있어서, DSP(32)가 보이는 위성 각각을 위해 그 의사범위의 계산을 완료하면, 이는 상호연결 버스(33)를 경유하여 마이크로프로세서(26)로 그 정보가 전송된다. 이때, 마이크로프로세서(26)는 적절한 제어신호를 배터리 및 전원 레귤레이터 회로(36)로 전송함으로써 DSP(32) 및 메모리(46)가 다시 저전력 상태로 들어가도록 한다. 그 다음, 마이크로프로세서(26)는 마지막 위치 계산을 위해 모뎀(22)을 이용하여 의사범위 데이타를 링크(16)를 거쳐 기지국(10)으로 전송한다. 의사범위 데이타에 더하여, 버퍼(46)내의 초기 데이타 수집으로부터 데이타의 전송시간까지 시간의 경과를 가리키는 타임 태그(time tag)가 데이타 링크(16)를 경유하여 기지국(10)으로 전송된다. 이 타임 태그는 위치 계산을 계산하는 기지국의 능력을 향상시키므로, 데이타 수집시간에서 GPS 위성의 계산을 허락한다. 한편, 상기 방법 1에 따라서 DSP(32)는 원격유닛의 위치(예컨대, 위도와, 경도 또는 위도 및, 경도와 고도)를 계산할 수 있고, 마찬가지로 이 데이타를 모뎀(22)을 경유하여 기지국(10)으로 중계하는 마이크로프로세서(26)로 전송할 수 있다. 이 경우에 있어서, 위치계산은 DSP가 위성 데이타 메시지의 수신으로부터 버퍼 데이타 수집이 시작되는 시간까지의 경과된 시간을 유지함으로써 용이하게된다. 이것은 위치 계산을 계산하는 원격유닛의 능력을 향상시킴으로써, 데이타 수집시간에서 GPS 위성 위치의 계산을 허용한다.

도 1a에 나타낸 바와 같이, 1실시예에서의 모뎀(22)은 데이타 링크(16)를 거쳐 메시지의 전송 및 수신을 위하여 분리 안테나(24)를 이용한다. 이는 모뎀(22)이 안테나(24)에 택일적으로 결합되는 통신 수신기 및 통신 전송기를 포함을 알 수 있다. 마찬가지로, 기지국(10)은 데이타 링크 메시지를 전송 및 수신하는데 분리 안테나(14)를 사용할 수 있으므로, 기지국(10)에서 GPS 안테나(12)를 경유하여 GPS 신호의 연속 수신을 허용한다.

전형적인 예에 있어서, DSP(32)내에서의 위치계산은 디지탈 스냅샷 메모리(46)내에 저장된 데이타의 양과 DSP 또는 몇몇 DSP의 속도에 의존하여 수 초 미만을 요구하는 것이 기대된다.

상기 논의로부터, 기지국(10)으로부터의 위치 계산 명령이 빈번하지 않으면, 원격유닛(20)이 작은 시간동안에만 고전력 소모 회로를 활성화시킬 필요가 있는 것이 확실해진다. 적어도 많은 상황에 있어서, 상기 명령은 원격 설비가 단지 대략 1% 또는 그 이하의 시간에 대하여 고전력 손실 상태로 활성화되는 것을 초래하는 것이 예상된다.

이는 다른 가능한 시간인 100시간 동안 배터리 동작을 허락한다. 전력 관리 동작의 수행을 위해 필요한 프로그램 명령은 EEPROM(28) 또는 다른 적당한 저장매체에 저장된다. 이 전력 관리 전략은 다른 전력 이용 가능성 상황에 적용될 수 있다. 예컨대, 주전력이 이용 가능할 때 위치의 결정이 연속되는 기초상에서 야기될 수 있다.

상기한 바와 같이, 디지탈 스냅샷 메모리(46)는 비교적 긴 시간 주기에 대응하여 레코드(record)를 포획한다. 빠른 콘벌루션 방법을 이용하는 데이타의 이러한 큰 블록의 효과적인 처리는 수신된 저레벨(예컨대, 빌딩이나 나무 등의 부분적인 장애물에 기인하여 수신이 불량할 때)에서 신호를 처리하는 본 발명의 능력에 기여한다. 보이는 GPS 위성을 위한 모든 의사범위는 이러한 동일 버퍼된 데이타를 사용하여 계산된다. 이는 신호 진폭이 급속히 변하는 상황(도시의 장애물 상태와 같은)에서 연속적으로 트랙킹하는 GPS 수신기에 관하여 개선된 수행을 제공한다.

마이크로프로세서(26) 및 그 주변기기(램(30) 및 EEPROM(28))를 필요없게 하고, 더 복잡한 FPGA(장 프로그래머블 게이트 배열(49))내에 포함된 부가 회로에 따라 그 기능성을 대치하는 약간 다른 수단이 도 1b에 나타내진다. 도 1b에 도시된 원격유닛의 구조와 동작이 Norman F.Krasner에 의해 1996년 3월 8일 출원된 미국 특허출원 제08/612,669호에 보다 상세히 설명되어 있고, 여기서 참조한다. 도 1b의 원격유닛은 선택적으로 전력을 온시키거나, 도 7에 나타낸 바와 같은 전력 관리방법에 따른 다른 구성요소로 전력을 감소시키기 위한 DSP(32a)를 이용한다.

도 1c는 도 1a 및 도 1b에 도시된 GPS 이동유닛과 동일한 구성요소를 포함하는 GPS 이동유닛의 본 발명에 따른 다른 실시예를 나타낸 것이다.

도 1c는 전력 보존을 위한 감도를 트레드-오프하도록 GPS 이동유닛을 허용하는 본 발명의 형태를 나타낸 것이다. 여기에 기술된 바와 같이, GPS 이동유닛의 감도는 메모리(46)내에 저장된 버퍼된 GPS 신호의 양을 증가시킴으로써 증가될 수 있다. 이는 더 많은 GPS 신호를 획득 및 디지탈화하고, 이 데이타를 메모리(46)에 기록함으로써 이루어진다. 이 증가된 버퍼링이 더 많은 전력 소비의 원인이 되는 반면, GPS 이동유닛의 감도를 향상시킨다. 도 1c에 기술된 원격유닛의 구조와 동작이 상기 언급된 1996년 3월 8일 출원된 미국 특허출원 제 08/612,669호에 보다 상세히 기술된다.

이동 GPS 유닛을 위한 RF - IF 주파수 컨버터 및 디지탈화 시스템의 대표적인 예가 도 2a 및 도 2b에 되시된다. 도 2a 및 도 2b에 도시된 이러한 예의 구조 및 동작은 상기 언급된 1996년 3월 8일 출원된 미국특허 출원 제08/612,669호에서 보다 상세히 기술된다.

DSP(32) 내에서 수행되는 GPS 신호처리의 상세한 설명은 도 3의 흐름도 및 도 4a와, 4b, 4c, 4d, 및 4e의 그림의 도움으로 이해될 수 있다. 기술된 신호 처리를 수행하기 위한 기계 코드 또는 다른 적당한 코드는 EPROM(34)에 저장된다는 것은 이러한 기술 분야에서의 기술로 명백하다. 또한, 다른 불휘발성 저장장치가 사용될 수 있다. 다음은 도 2a의 I/Q 샘플링이 채용되고, 스냅샷 메모리(46)가 2.048MHz에서 디지탈화된 데이타의 두 채널을 포함하는 것을 가정한다. 처리의 목적은 국부적으로 발생되는 파형 형상에 대해 수신된 파형 형상의 타이밍을 결정하는데 있다. 더욱이, 고감도를 달성하기 위하여 이러한 파형의 매우 긴 부분, 전형적으로 100ms 에서 1s가 처리된다. 또한, 이 신호 처리에 사용되는 도플러 정보는 저장되거나 또는 최근에 전송된 위성 책력 데이타(또는, 위치 명령에 따라 직접적으로 원격유닛으로 전송되는 도플러 정보일 수 있으므로, 원격유닛내의 도플러 획득이 요구되지 않는다)로부터 획득된 도플러 정보임을 알 수 있다. 위성 책력 데이타로부터 도플러 정보의 추출은 도 8과 연결되어 여기에 보다 더 기술된다. 도 3 및 도 4a-4e에 도시된 신호처리에 관한 보다 상세한 것은 상기 언급된 1996년 3월 8일 출원된 미국 특허출원 제08/612,669호에 기술된다.

상기 기술되어 있고, 도 3 및 도 4a-4e에 도시된 신호처리의 요약이 제공된다. 하나 또는 그 이상의 보이는 GPS 위성으로부터 수신된 GPS 신호는 원격 GPS 유닛상의 안테나를 사용하여 원격 GPS 유닛에서 수신된다. 이러한 신호는 디지탈화되고 원격 GPS 유닛내의 버퍼내에 저장된다. 이러한 신호의 기록 후에, 1실시예에 있어서, 프로세서는 전처리와 빠른 콘벌루션 및 후처리 동작을 수행한다. 이러한 처리 동작은 다음을 포함한다:

a) 그 지속기간이 GPS 신호 내에 포함된 의사랜덤(PN) 코드의 프레임 주기의 배수와 동등한 일련의 블록에 저장된 데이타를 파괴하고,

b) 각 블록을 위해, 하나의 PN 프레임과 동등한 지속기간을 갖는 데이타의 연속적인 스브블록에 긴밀하게 더해짐으로써 의사랜덤 코드 주기의 지속기간과 동등한 길이를 갖는 데이타의 압축된 블록을 생성하는 전처리 과정을 수행하고; 이 부가 과정은 각 서브블록의 대응하는 샘플 수가 상호 더해지는 것을 의미한다.

c) 각 압축된 블록을 위해, 데이타 블록 내에 포함된 수신된 PN 코드와 국부적으로 발생된 PN 기준신호(예컨대, 처리되는 GPS 위성의 의사랜덤 시퀀스) 사이의 상태 타이밍을 결정하는 빠른 콘벌루션 기술을 이용하는 매치된 필터링 동작을 수행하고,

d) 상기 매치된 필더링 동작으로부터 야기된 제품상에서 크기-제곱된 동작을 수행함으로써 의사범위를 결정하고, 모든 블록을 위한 크기-제곱된 데이타를 피크를 생산하기 위해 크기-제곱된 데이타의 블록과 함께 더함으로써 데이타의 단일 블록으로 조합함으로써 이것을 후처리하고,

그리고, e) 디지탈 보간법을 사용하여 고정밀로 데이타의 상기 단일 블록의 피크의 위치를 발견하며, 여기서 상기 위치는 데이타 블록의 시작에서부터 상기 피크까지의 거리이고, 이 위치는 처리되는 의사랜덤 시퀀스에 대응하는 GPS 위성으로의 의사랜덤을 표시한다.

전형적으로, 버퍼된 GPS 신호를 처리하는데 사용되는 빠른 콘벌루션 기술은 고속 퓨리에 변환(FFT)이고, 이 콘벌루션의 결과는 제1결과를 생산하고, 그 다음 그 결과를 복구하기 위해 제1결과의 역변환을 수행하는 의사랜덤 시퀀스의 순방향 변환의 미리 저장된 표시와 압축된 블록의 순방향 변형의 산출물을 계산함으로써 생산된다. 또한, 도플러가 시간 지연을 유발하고, 국부발진기가 시간 에러를 유발하는 영향은 순방향과 역방향 고속 퓨리에 변환 동작 사이에서 위상 대 샘플 수가 블록에 요구되는 지연 보상에 대응하여 조절되는 복소수 지수함수에 의해 압축된 블록의 순방향 FFT의 곱셈을 삽입함으로써 데이타의 각 블록 상에서 보상되어진다.

상기 실시예에 있어서, 각 위성으로부터의 GPS 신호의 처리는 병렬보다는 연속적인 오버타임을 야기시킨다. 다른 실시예에 있어서, 모든 보이는 위성으로부터의 GPS 신호는 병렬 형태로 시간내에 함께 처리된다.

기지국(10)이 관심 있는 모든 위성의 공통 관점을 갖고, C/A PN 코드의 반복성 주기와 연관된 앰비규어티를 회피하기 위하여 범위내에서 원격유닛(20)에 충분히 가까운 것이 예상된다. 90마일의 범위는 이 표준을 만족하게 된다. 또한, 기지국(10)은 보이는 모든 위성이 고정밀로 연속적으로 트랙하도록 GPS 수신기와 양호한 지리적인 위치를 갖는 것이 가정된다.

기지국(10)의 여러 기술된 실시예가 이동 GPS 유닛을 위한 위도 및 경도와 같은 위치정보를 계산하기 위한 기지국에서의 컴퓨터 등과 같은 데이타 처리 구성요소의 사용을 보여주는 반면, 각 기지국(10)이 이동 GPS 유닛으로부터의 의사범위 등과 같은 수신된 정보를 경도 및 위도의 계산을 실제적으로 수행하는 중앙위치 또는 몇몇 중앙위치로 단지 중계할 수 있다는 것이 고려된다. 이러한 방법에 있어서, 이와 같은 중계하는 기지국의 비용 및 복잡성은 데이타 처리유닛 및 각 중계하는 기지국으로부터 그와 연관된 구성요소를 제거함으로서 감소될 수 있다. 중심위치는 수신기(예컨대, 원격통신 수신기)와 데이타 처리유닛 및 연관된 구성요소를 포함할 수 있다. 더욱이, 소정 실시예에 있어서 기지국은 가상일 수 있는 바, 도플러 정보 또는 위성 책력 데이타를 원격유닛으로 전송하는 것에 의해 전송 셀 내에서 기지국을 에뮬레이팅(emulating)하는 위성일 수 있다.

도 5a와 도 5b는 본 발명에 따른 기지국의 2가지 실시예를 보여준다. 도 5a에 도시된 기지국에 있어서, GPS 수신기(501)는 GPS 안테나(501a)를 통해 GPS 신호를 수신한다. 전형적으로, 통상적인 GPS 수신기일 수 있는 GPS 수신기(501)는 GPS 신호에 대하여 시간이 조절된 시간이 조절된 기준신호를 제공하고, 또한 GPS 위성의 배치 내에서 모든 위성을 위한 위성 책력 데이타를 제공할 수 있으며, 보이는 위성에 대하여 도플러 정보를 제공할 수 있다. 이 GPS 수신기(501)는 시간 기준신호(510)를 수신하는 통제된 국부발진기(505)와 결합될 수 있고, 위상은 이 기준으로 잠근다. 이 훈련(disciplined)된 국부발진기(505)는 변조기(506)로 공급되는 출력을 갖는다. 또한, 변조기(506)는 위성 책력 데이타(또는 다른 GPS 이동유닛을 고려하여 각 위성을 위한 도플러 데이타 정보 신호) 및/또는 다른 위성 데이타 정보 신호(511)를 수신한다. 변조기(506)는 변조된 신호(513)를 송신기(503)로 제공하기 위하여 통제된 국부발진기(505)로부터 수신된 국부발진신호상의 위성 책력 데이타 및/또는 다른 위성 데이타 정보(또는, 다른 도플러)를 변조한다. 송신기(503)는 송신기의 안테나(503a)를 경유하는 GPS 이동유닛으로의 위성 책력 정보와 같은 위성 데이타 정보의 전송을 일으키기 위하여 데이타 처리유닛이 송신기(503)의 동작을 제어하도록 커넥터(514)를 경유하여 데이타 처리유닛(502)과 결합된다. 이 방법에 있어서, GPS 이동유닛은 GPS 수신기(501)가 소스인 위성 책력 정보를 수신할 수 있고, 도 6에 도시된 바와 같이 GPS 이동유닛 내의 국부발진기를 조정하는데 사용할 수 있는 고정밀 국부발진기 캐리어 신호를 수신할 수 있다. 기지국이 원격유닛으로의 위치 고정 명령의 각 전송과 함께, 현재 위성 책력 데이타를 자동적으로 전송 할 수 있는 것으로 로려된다. 한편, 상기한 바와 같이, 기지국은 위성 책력 데이타의 원격유닛의 저장된 버전이 손상되었는지를 결정하고, 원격유닛의 저장된 버전이 손상되었을 때만 현재 책력 데이타를 전송한다. 고대역폭 통신 시스템이 통신링크(예컨대, 셀룰러 전화 시스템)로 이용되면, 전자의 접근이 선호되어진다. 협대역폭 통신 시스템이 사용되면 후자의 접근이 선호되어진다.

또한, 도 5a에 도시된 기지국은 원격유닛 또는 GPS 이동유닛으로부터 통신 안테나(504a)를 경유하여 수신된 통신신호와 결합되는 수신기(504)를 포함한다. 통상적인 양식에 있어서, 단일 안테나가 전송기 및 수신기 모두에 이용될 수 있듯이, 안테나(504a)가 송신기의 안테나(503)와 동일할 수 있는 것으로 사료된다. 수신기(504)는 통상적인 컴퓨터 시스템인 데이타 처리유닛(502)과 결합될 수 있다. 또한, 처리유닛(502)은 GPS 수신기(511)로부터 도플러 및/또는 다른 위성 데이타 정보를 수신하기 위하여 커넥터(502)를 포함할 수 있다. 이 정보는 수신기(504)를 경유하여 이동유닛으로부터 수신된 의사범위 정보나 다른 정보를 처리하는데 사용할 수 있다. 데이타 처리유닛(502)은 통상의 CRT일 수 있는 디스플레이 장치(508)와 결합될 수 있다. 또한, 데이타 처리유닛(502)은 디스플레이(508)에 사용되는 GIS(지리 정보 시스템) 소프트웨어(예컨대, Strategic Mapping, Inc. of Santa Clara, California의 Atlas GIS)를 포함하는 대용량 저장장치(507)와 결합된다. 디스플레이 지도를 사용하여, 이동 GPS 유닛의 위치가 디스플레이 지도와 결부되어 디스플레이상에서 나타내어질 수 있다.

도 5b에 도시된 다른 기지국은, 도 5a에 도시된 많은 동일한 구성요소를 포함한다. 그러나, 위성 책력 데이타 또는 GPS 수신기로부터의 도플러 및/또는 다른 위성 데이타 정보를 얻기보다는, 도 5b의 기지국은 위성 책력 데이타나 통상적인 방법으로 원격통신 링크 또는 라디오 링크로부터 얻어지는 도플러 및/또는 다른 위성정보(552)의 소스를 포함한다. 예컨대, 이 정보는 인터넷상의 서버 사이트로부터 얻어질 수 있다. 도플러 및/또는 위성 정보는 커넥터(553)를 거쳐 변조기(506)로 운반된다. 도 5b에 보여지는 변조기(506)의 다른 입력은 세슘 표준 국부발진기와 같은 기준 품질 국부발진기로부터의 발진기 출력 신호이다. 기준 국부발진기(551)는 도플러 및/또는 다른 위성 데이타를 변조하고, 송신기(503)를 경유하여 이동 GPS 유닛으로 전송되는 정밀 캐리어 주파수를 제공한다.

앞서의 논의가 위성 데이타 전송 및 주파수 기준 정보의 모든 기능을 통합하는 기지국을 보여줌에도 불구하고, 대부분의 실용적인 경우에 있어서, 이것은 셀룰러 또는 페이징 시스템과 같은 상업적인 원격통신 시스템을 이용하여 부분적으로 실행될 수 있다. 예컨대, 대부분의 디지탈 셀룰러 시스템은 그들의 신호 전송에 있어서, 매우 안정된 국부발진기를 사용한다. 이 경우에 있어서, 기지국은 단지 블록(501 또는 552)내에서와 같은 위성 데이타를 수집하는 것을 필요로 하고, 이 데이타를 통상의 무선 모뎀을 이용하여 상기 셀룰러 시스템을 거쳐 보낸다. 정확한 주파수 기준 전송을 포함하는 실제의 변조 기능은, 그 다음 셀 사이트 송신기에 의해 수행된다. 이 접근은 일반적인 RF회로와 함께 매우 낮은 비용의 기지국으로 귀결된다. 비슷하게, 원격지와 기지국의 링크 상에서 셀룰러 시스템은 블록(504)의 수신과 복조 기능을 제공하고, 기지국은 단지 정상적인 유선을 거쳐 상기 데이타를 수신하는 모뎀을 이용할 필요가 있다.

캐리어 주파수가 매우 안정적인 한 전송 주파수 및 데이타신호의 포맷이 중요하지 않다는 것이 본 발명의 중요한 특성이다. 또한, 이 캐리어 주파수는 다수의 사용자에게 서비스를 제공하기 위해 다수의 주파수 채널을 이용하는 셀룰러 시스템에서 일반적으로 이루어지는 것과 같이 하나의 전송에서 다음으로 변화될 수 있는 것을 주지할 수 있다. 몇몇 경우에 있어서, 캐리어 주파수는 또한 하나의 콜(call) 내에서 변화될 수 있다. 예컨대, 주파수 호핑은 몇몇 디지탈 셀룰러 시스템에서 이용된다. 다시, 본 발명은 원격유닛이 안정되게 전송되는 주파수를 주파수 잠금할 수 있는 한 상기 신호 전달을 이용할 수 있다.

도 6a는 도 1a에 도시된 안테나(24)와 유사한 통신 채널 안테나(601)를 통해 수신된 정밀 캐리어 주파수 신호를 이용하는 본 발명의 GPS 이동유닛의 실시예를 보여준다. 안테나(601)는 도 1a의 모뎀(22)과 유사한 모뎀(602)과 결합되고, 이 모뎀(602)은 본 발명의 1실시예에 따라 여기에 기술된 기지국(셀룰러 전화 셀 사이트 송신기를 포함하거나 고려할 수 있는)에 의해 보내지는 정밀 캐리어 주파수 신호를 잠금하는 자동 주파수 제어회로(603)와 결합된다. 자동 주파수 제어회로(603)는 전형적으로 정밀 캐리어 주파수로의 주파수 내에서 잠겨진 출력(604)을 제공한다. 이 신호(604)는 비교기(605)에 의해 커넥터(608)를 경유하는 GPS 국부발진기(606)의 출력과 비교된다. 비교기(605)에 의해 수행된 비교의 결과는 교정 신호로서 GPS 국부발진기(606)로 제공되는 에러 교정 신호(610)이다. 이 방법에 있어서, 주파수 합성기(609)는 커넥터(612)를 거쳐 GPS 다운컨버터(614)로 높은 품질의 조정된 지역 발진 신호를 제공한다. GPS 국부발진기(606) 및 주파수 합성기(609)가 함께 GPS 안테나(613)를 통해 수신된 GPS 신호를 획득하기 위해 다운컨버터로 입력되는 GPS 시계 신호를 제공하는 국부발진기로 고려될 수 있는 것으로 사료된다. 여기서 사용되는 "조정된", "조정하다" 또는 "조정"은 국부발진기를 측정 및 보정하는 시스템(국부발진기 내의 에러 측정으로부터 획득된 기준신호를 사용함으로써) 또는 국부발진기 신호를 안정화하는 시스템(예컨대, 통신 수신기로부터 GPS 신호를 다운컨버트/획득하는데 사용되는 GPS 시계 신호를 발생시키는 주파수 합성 회로로의 국부발진기 신호를 피딩함으로써)에 적용된다. 커넥터(612)를 거쳐 제공된 신호가 도 1a상의 커넥터(39)에 의해 컨버터(42)로 제공된 국부발진기 신호와 동일한 것으로 사료된다; 또한, 컨버터(42)가 GPS 신호를 수신하기 위한 GPS 안테나(613)와 결합되는 GPS 다운컨버터(614)와 비슷하다.

다른 실시예에 있어서, 통신 수신기내의 AFC 유닛에 의해 제공된 신호(604)는 주파수 합성기(609)를 위한 기준으로 소용되는 적절한 주파수에서의 LO이다. 이 경우에 있어서, GPS 국부발진기가 요구되지 않고(이 이유를 위해, 도 6a에 부가적으로 보여지는), 이 신호(604)는 신호(607)를 대신하여 GPS 국부발진기로부터 합성기(609)로 직접적으로 공급된다. 이 방법에 있어서, 정밀한 안정된 국부발진기 시계 신호가 GPS 다운컨버터에 구비되어 다운컨버터가 GPS 안테나를 통해 수신되는 GPS 신호를 획득하도록 한다.

또 다른 실시예에 있어서, 비교기(605)에 의해 수행된 비교결과는 도 1a에 도시된 DSP 칩(32)과 유사한 DSP 구성요소(620)에 대한 에러 교정으로서 커넥터(610a)를 경유하여 출력될 수 있다. 이 경우에 있어서, 주파수 합성기(609)에 간접적으로 구비되는 에러 교정신호(610)는 없다. 자동 주파수 제어 회로는 위상잠금 루프 또는 주파수잠금 루프 또는 블록 위상 평가기를 포함하는 다수의 통상 기술을 이용하여 충족될 수 있다.

도 6b는 본 발명의 이동유닛내에서 GPS 신호를 획득(예컨대, 다운컨버터)하는데 사용되는 GPS 국부발진기를 조정하기 위한 이동 GPS 유닛의 다른 실시예를 보여준다. 접근은 통신 수신기의 수신회로로부터 안정된 주파수를 획득하는 것이다. 디지탈 셀룰러 및 PCS 신호와 같은 많은 통신 신호는 0.1ppm과 같은 양호한 캐리어 주파수 안정을 갖는다. 상기 신호를 위한 수신기가, 수신기 신호 캐리어에 적용된 위상잠금 처리를, 그들 동작의 부분으로서 제공하므로, 캐리어에 부과된 디지탈 데이타의 복조를 허용하는 상기 캐리어가 제거될 수 있다. 통상적으로, 위상잠금 처리는 GPS 수신기의 국부발진기를 분리하여 안정화하는데 이용될 수 있는 안정된 국부발진기를 처리하는 부분으로서 생산되므로, 이 수신기상에서 비싼 구성요소를 제거한다.

통신 수신기(640)에 의해 수신된 통신 신호는 그 채널이 절환되는 것에 의존하는 다수의 가능한 캐리어 주파수중 하나를 가질 수 있다. 수신기의 제1단계(컨버터 642)는, 예컨대 140MHz의 단일 IF 주파수로 입력 신호를 다운컨버터한다. 이 다운컨버션은 다운컨버터(642)로 입력되는 발진기 신호를 제공하는 발진기 VCO1 (643)에 의해 제어된다. VCO1의 출력은 입력을 발진기 VCO1(643) 및 VCO2(647)에 제공하는 주파수 합성기(644)에 의해 차례로 제어된다. 믹서(646)는 발진기(647)로부터의 발진기 신호입력에 의해 제어되는 제2단계 RF - IF 다운컨버터를 형성한다. 통신 수신기의 계속되는 단계(Costas 루프 복조기(648) 및 온도 보상된 전압 제어 발진기(645:TCVCXO))는 도입되는 신호의 캐리어 주파수를 위상잠금하는 국부발진기 신호를 구축하는 것을 목적으로 하는 위상잠금 회로이다. 위상-변조된 신호를 위하여, 이 회로를 수행하는 이 기술 분야에서 공지된 공통 회로가 코스타스(Costas) 루프이다 (예컨대, Gardner, Phaselock Techniques, 2nd Edition, John Wiley & Sons, 1979참조). 도 6b에 있어서, Costas 루프는 주파수 교정 전압을 TCVCXO(645)의 출력이 위상화되도록 일으키고 주파수가 IF 신호의 캐리어 주파수와 함께 정렬되는 기준 주파수 발생기(645;TCVCXO)로 제공한다.

VCO 출력(645a;TCVCXO(645)로부터)은, 그 다음 기준주파수로서 GPS 수신기 부분(650)의 GPS 다운컨버터(652)와 함께 사용되는 주파수 합성기(645)로 공급되어질 수 있다. 이 방법에 있어서, 주파수 합성기는 수신된 통신 신호와 동일한 주파수 안정성을 갖는 GPS 시스템에 사용되기 위한 국부발진기(VCO3(653) 및 VCO4(655))를 위한 입력을 생산하다. 발진기(653)는 RF - IF 다운컨버션의 제1단계를 제어하고, 발진기(655)는 RF - IF 다운컨버션의 제2단계를 제어한다. 믹서(656)는 다운컨버터(652)로부터 제1중간주파수를 수신하고, 제2중간주파수를 디지탈화 회로(블록(657)내에서 버퍼 및 GPS 프로세서와 함께 도시된)로 공급하는 제2단계 RF - IF 다운컨버터를 형성한다.

상기 접근은 통신신호의 주파수가 하나의 수신 시간으로부터 다음 수신 시간까지 변화될 수 있더라도, 만일 신호가 다른 주파수 채널로 할당되면 적용될 수 있는 것을 주목해야 한다.

상기 접근의 다른 예가 도 6c에 도시된다. 여기서, 다이렉트 디지탈 합성기(DDS;677) 집적회로가 디지탈 회로로서 또한 실행되는 코스타스 루프(679)로부터 디지탈 터닝 워드(digital turning word)를 제공한다. 또한, 이 터닝 워드는 그 국부발진기를 안정화하기 위하여 그 다음 GPS 수신기의 부분인 주파수 합성기(689)로 공급될 수 있다. 이 경우에 있어서, 주파수 합성기는 그 주파수의 정밀 조정을 허용하기 위하여 고유한 DDS인 DDS(689b)를 또한 사용할 수 있다.

상기 접근의 다른 혼성 조합, 예컨대 GPS 시스템으로 공급되는 DDS LO 출력이 아닌 통신 수신기내의 DDS가 있다. 일반적인 접근은 통신 수신기 내의 주파수 잠금 또는 위상잠금 회로가 이 시스템에 의해 제공된 국부발진기를 안정화하기 위한 GPS 수신기 상에서 주파수 합성 회로로 공급되는 터닝 전압 또는 국부발진기 신호를 생산하는 것이다.

수신기(640 및 670)내의 위상잠금 회로는 아날로그 수단 대신의 디지탈신호처리 수단을 경유하여 전체적 또는 부분적으로 택일적으로 수행될 수 있는 것을 주목해야한다. 이 경우에 있어서, 이 회로로의 입력은 A/D 컨버터를 경유하여 디지탈화 될 수 있고, 이러한 블록의 회로 기능은 배선에 의한 또는 프로그래머블(예컨대, 프로그래머블 DSP) 디지탈신호처리 엘러먼트를 사용하여 구축될 수 있다.

도 7은 본 발명의 1실시예에 따른 전력 관리의 특정한 연속을 도시한 것이다. 전력을 감소시키기 위하여 해당 기술 분야에서 공지된 다양한 방법이 있음이 고려된다. 이것은 특정 구성요소에 전압을 완전히 내리거나, 다른 것은 나두고 구성요소의 어떤 회로를 끄는 것 뿐 아니라 동시성의 클럭(clocked)된 구성요소로 제공되는 시계의 속도를 늦추는 것을 포함한다. 예컨대, 위상잠금 루프 및 발진기 회로가 발진 및 안정화 시간을 요구하므로, 설계자가 이러한 구성요소를 완전히(또는 조금도) 전압 강하시키지 않도록 결정할 수 있는 것이 사료된다. 도 7에 보이는 실시예는 시스템의 다양한 구성요소가 초기화되고, 감소된 전압 상태에 위치하는 과정(701)에서 시작한다. 주기적으로 또는 예정된 시간주기 다음, 모뎀(22)내의 통신 수신기는 명령이 기지국(10)으로부터 보내졌는지를 결정하는 최대 전력으로 복귀한다. 이것은 과정(703)에서 일어난다. 과정(705)에 있어서, 베이스유닛으로부터 위치정보를 위한 요청이 수신되면, 모뎀(22)은 과정(707)에서 전력 관리 회로를 경고한다. 이 때에, 모뎀(22)내의 통신 수신기는 예정된 시간주기동안 꺼지거나, 나중에 다시 주기적으로 커지도록 꺼질 수 있다; 이것은 과정(709)으로서 보여진다. 통신 수신기가, 이때에 그것을 끄는 것 보다 최대 전력 상태에서 유지될 수 있는 것으로 고려된다. 그 다음, 과정(711)에 있어서, 전력 관리 회로는 이동유닛의 GPS 수신기 부분을 컨버터(42)및 아날로그 - 디지탈 컨버터(44)를 전압 상승시킴으로써 최대 전력으로 되돌리고; 주파수 발진기(38)가 전압 강하되면, 이 구성요소는 이때에 전압 상승되어 최대 전압으로 되돌려지고, 몇몇 시간을 안정화 하도록 허용한다. 그 다음, 과정(713)에 있어서, 구성요소(38,42,44)를 포함하는 GPS 수신기는 GPS 신호를 수신한다. 이 GPS 신호는 GPS 수신기가 과정(711)에서 최대 전력으로 되돌려질 때, 또한 최대 전력으로 되돌려지는 메모리(46)에서 버퍼된다. 스냅샷 정보의 수집이 완료된 후, GPS 수신기는 과정(717)에서 감소된 전력 상태로 되돌려 진다; 최대 전력에서 메모리(46)를 유지하는 동안, 이는 전형적으로 컨버터(42,44)를 위한 감소하는 전력을 구성한다. 그 다음, 과정(719)에 있어서, 처리 시스템은 최대 전력으로 되돌려 진다; 1실시예에 있어서, 이것은 DSP 칩(32)으로 최대 전력을 제공하는 것을 포함한다; 그러나, DSP 칩(32)이 도 1c에 도시된 경우에 있어서와 같이 전력 관리기능을 제공하면 DSP 칩(32a)은 전형적으로 과정(707)에서 최대 전력으로 되돌려 진다. 마이크로프로세서(26)가 전력 관리기능을 수행하는 도 1a에 도시된 실시예에 있어서, DSP칩과 같은 처리 시스템은 과정(719)에서 최대 전력으로 되돌려질 수 있다. 과정(721)에 있어서, GPS 신호는 도 3에 보여지는 바와 같이 본 발명의 방법에 따라 처리된다. 그 다음, GPS 신호의 처리를 완료한 후, 처리 시스템은 과정(23; 처리 시스템이, 또한 상기 언급된 바와 같이 전력 관리를 제어하지 않으면)에 도시된 바와 같이 감소된 전력 상태로 위치된다. 그 다음, 과정(725)에 있어서, 모뎀(22)내의 통신 송신기가 과정(727)에서 처리된 GPS 신호를 기지국(10)으로 되돌려 전송하도록 최대 전력으로 되돌려 진다. 의사범위 정보 또는 경도 및 위도 정보와 같은 처리된 GPS 신호의 전송을 완료한 후, 통신 송신기는 과정(729)에서 감소된 전력 상태로 되돌려 지고, 전력 관리 시스템은 과정(731)에서 소정 시간주기와 같은 시간주기의 지연을 기다린다. 이 지연에 있어서, 모뎀(22)내의 통신 수신기는 요청이 기지국으로부터 보내지는가를 결정하기 위해 최대 전력으로 되돌려 진다.

도 8은 본 발명에 따라 원격유닛으로 전송되는 위성 책력 데이타로부터 보이는 위성을 위한 도플러 정보를 획득하기 위한 방법을 보여준다. 과정(801)에 있어서, 원격유닛은 위성 책력 데이타를 수신하고, 이 데이타를 원격유닛(에컨대, 플래시 EEPROM 내에 저장하는)내에 저장한다. 선택적으로 원격유닛은, 여기에 기술된 바와 같이 나중에 책력 데이타의 손상을 결정하도록 하기 위한 전류 데이타 및 시간 과 함께 데이타를 스탬프할 수 있다.

과정(803)에 있어서, 원격유닛은 하루의 대략적인 시간과 그 대략적인 위치를 결정한다. 위성 책력 데이타와 함께 대략적인 시간 및 위치를 이용하여, 과정(805)에 있어서 원격유닛은 모든 보이는 위성의 도플러를 결정한다. 또한, 기지국으로부터의 위치 고정 명령을 수신할 때, 원격유닛은 보이는 위성의 확인을 또한 수신할 수 있고, 이 확인을 사용하여 책력 데이타와 과정(803)에서 결정된 대략적인 시간 및 위치로부터 도플러를 계산한다. 책력 데이타가 GPS 위성으로부터 수신된 신호내에 특정한 형태로 제공됨에도 불구하고, 이러한 형태에 있어서 통신링크를 거쳐 이 정보가 공급되는 것은 필요하지 않다. 예컨대, 이 데이타는 다양하게 전송되는 양의 정확성을 감소시킴으로써 압축될 수 있다. 정확성에 있어서, 감소는 도플러 정확성을 감소시키나, 이러한 감소는 GPS 수신기의 허용되는 에러내에서 아직 존재할 수 있다. 한편, 책력 데이타의 다른 표시는, 예컨대 위성 위치데이타를 구형의 조파와 같은 곡선의 세트로 맞추는 것이 선호될 수 있다. 이 접근은 GPS 수신기가 공급된 책력 데이타로부터 좀더 쉽게 계산하도록 허용할 수 있다.

대략적인 도플러는 적당한 간격(예컨대, 1초)에 의해 분리된 시간에서 원격유닛으로부터 관심 있는 위성까지의 범위를 계산으로써 계산될 수 있다. 이것은 공급되는 책력 데이타 및 대략적인 사용자 위치(예컨대, 셀룰러 전화 시스템의 셀 사이트의 고정된 위치에 의존하여)를 사용하여 이루어진다. 이러한 범위에서 차는 s/s(또는 ns/s와 같은 다른 적당한 단위 세트)로 표현되는 도플러를 초래하는 빛의 속도에 의해 나누어질 수 있는 범위율이다.

본 발명의 방법 및 장치가 GPS 위성을 참조하여 기술되었음에도 불구하고, 의사 위성 또는 위성 및 의사 위성의 조합을 이용하는 위치 시스템에 적용할 수 있는 것으로 사료된다. 의사 위성은 일반적으로 GPS 시간과 동시에 일어나는 L-대역 캐리어 신호상에서 변조된 PN 코드(GPS 신호와 비슷한)를 방송하는 지면을 기초로 하는 송신기이다. 각 송신기는 특정 PN코드를 할당할 수 있으므로, 원격 수신기에 의해 확인을 허용한다. 의사 위성은 궤도를 도는 위성으로부터의 GPS 신호가 터널이나 광산 빌딩 또는 다른 둘러싸인 지역 같은 곳에서 이용할 수 없게 되는 경우에 유용하다. 여기서 사용되는 바와 같이, 용어 "위성"은 의사 위성 또는 의사 위성의 등가물을 포함하는 것을 의도하고, 여기서 사용되는 바와 같이 용어 GPS 신호는 의사 위성 또는 의사 위성의 등가물로부터의 GPS 같은 신호를 포함하는 것을 의도한다.

앞서의 논의에 있어서, 본 발명은 미국 GPS 시스템에 적용된 것을 언급하여 서술하였다. 그러나, 이러한 방법은 동일하게 비슷한 위성 위치 시스템, 특히 러시아의 글로나스(Glonass) 시스템에 적용할 수 있는 것이 명백하다. 글로나스 시스템은 다른 위성으로부터의 방사가 다른 의사랜덤 코드를 이용하기보다는 약간 다른 캐리어 주파수를 이용함으로써 상호 구별된다는 것에서 GPS 시스템과 근본적으로 구별된다. 이 경우에 있어서, 실질적으로 앞서 기술된 모든 회로 및 알고리즘이 새로운 위성의 방사를 처리할 때 다른 지수함수 배율기가 데이타를 처리하기 위해 사용되는 예외와 함께 적용된다. 이 동작은 어떤 부가적인 처리 동작없이, 도 3의 박스(108)의 도플러 교정 동작과 조합될 수 있다. 이 경우에 있어서, 단지 하나의 PN코드만이 요구되므로 블록(106)은 소멸된다. 여기서, 용어 "GPS"는 러시아 글로나스 시스템을 포함하는 다른 위성 위치 시스템을 포함하여 사용한다.

도 1a,와 1b 및 1c가 디지탈 신호(예컨대, 도 1a내의 46, 32, 34, 26, 30, 28)를 처리하는 다양한 논리 블록을 도시하고 있지만, 몇몇 또는 모든 이러한 블록은 상기 회로의 DSP 부분의 프로그래머블 성질을 여전히 유지하면서 단일 집적회로상에 함께 집적될 수 있는 것으로 사료된다. 상기 수단은 매우 낮은 전력 및 비용이 민감한 적용에 중요할 수 있다.

도플러 정보를 끌어내기 위해 원격유닛에서 위성 책력 데이타의 사용을 포함하고, GPS 신호를 획득하기 위해 사용되는 GPS 국부발진기의 출력을 조정하는 정밀 캐리어 주파수 신호의 사용을 포함하는 본 발명의 다양한 태양이 1996년 3월 23일 Norman F. Krasner에 의해 출원되고, 여기에 참조하는 미국 특허출원 제08/652,833호에 기술된 바와 같은 구조를 갖는 GPS 이동유닛에 사용될 수 있는 것으로 사료된다.

도 3의 하나 또는 다수의 동작은 DSP 프로세서의 프로그래머블한 본질을 유지하면서, 총체적인 처리 속도를 증가시키기 위하여 배선된 로직에 의해 수행될 수 있는 것으로 사료된다. 예컨대, 블록(108)의 도플러 교정 능력은 디지탈 스냅샷 메모리(46)와 DSP IC(32) 사이에 위치될 수 있는 전용 하드웨어에 의해 수행된다. 도 3의 모든 다른 소프트웨어 기능은 상기 경우에서 DSP 프로세서에 의해 수행되어진다. 또한 몇몇 DSP는 보다 큰 처리 전력을 제공하는 하나의 원격유닛내에서 함께 사용될 수 있다. GPS 데이타신호의 프레임의 다중 세트를 수집하고, 프레임의 각 세트의 수집 사이에서 시간을 세면서 도 3에 도시된 바와 같이 각 세트를 처리하는 것이 가능한 것으로 고려된다.

앞서의 명세서에 있어서, 본 발명은 특정 예를 참조하여 기술되었다. 그러나, 본 발명은 발명의 요지를 이탈하지 않는 범위내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.

Claims

원격유닛을 고려하여 다수의 위성을 위한 위성 책력 정보를 원격유닛에서 수신하는 처리와;

상기 위성 책력 정보로부터 추출된 도플러 정보를 사용하는 것에 의해 상기 위성을 위한 위치정보를 상기 원격유닛에서 계산하는 처리를 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 원격유닛의 위치결정방법.
제1항에 있어서, 상기 위성 책력 정보를 기지국으로부터 상기 원격유닛으로 전송하는 처리를 더 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 원격유닛의 위치결정방법.
제2항에 있어서, 상기 위성 책력 정보가 상기 기지국에서 기준 저장 매체로부터 얻어지는 것을 특징으로 하는 원격유닛의 위치를 결정하는 원격유닛의 위치결정방법.
제2항에 있어서, 상기 위치정보가 상기 위성을 포함하는 원격유닛을 고려하여 다수의 위성에 대한 의사범위를 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 원격유닛의 위치결정방법.
제2항에 있어서, 상기 위치정보가 상기 원격유닛의 위치를 가리키는 위도 및 경도를 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 원격유닛의 위치결정방법.
제4항에 있어서, 상기 의사범위를 상기 원격유닛으로부터 상기 기지국으로 전송하는 처리를 더 구비하여 이루어지고, 상기 기지국이 상기 원격유닛의 위치를 가리키는 위도와 경도를 계산하는 것을 특징으로 하는 원격유닛의 위치결정방법.
제4항에 있어서, 상기 위성의 위성 데이타 정보를 상기 원격유닛으로 전송하는 처리를 더 구비하여 이루어지고, 상기 위성 데이타 정보가 상기 위성을 위한 에퍼머리스를 나타내는 데이타로 이루어진 것을 특징으로 하는 원격유닛의 위치결정방법.
제5항에 있어서, 상기 위성의 위성 데이타 정보를 상기 원격유닛으로 전송하는 처리를 더 구비하여 이루어지고, 상기 위성 데이타 정보가 상기 위성을 위한 에퍼머리스를 나타내는 데이타로 이루어진 것을 특징으로 하는 원격유닛의 위치결정방법.
이동유닛의 위치를 제공하기 위해 GPS 신호의 데이타 표현을 이용하는 이동유닛에 있어서,

이동유닛을 고려하여 다수의 위성을 위한 위성 책력 정보를 수신하도록 통신링크를 통해 결합하기 위해 동작하는 상기 이동유닛내의 수신기와;

상기 위성 책력 정보로부터 추출된 도플러 정보를 이용함으로써 상기 위성을 위한 상기 위성 책력 정보를 수신함과 더불어 위치정보를 계산하도록 상기 수신기에 결합되는 상기 이동유닛내의 처리유닛을 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 이동유닛.
이동 GPS 유닛을 고려하여 다수의 위성을 위한 위성 책력 정보를 결정하는 단계와;

도플러 정보의 결정을 위해 상기 위성 책력 정보를 상기 이동 GPS 유닛에 전송하는 단계를 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 이동 GPS 유닛에 통신링크를 제공하기 위한 기지국을 이용하는 방법.
제10항에 있어서, 상기 도플러 정보가 상기 위성으로부터 상기 기지국으로 GPS 신호의 도플러 이동을 표시하도록 된 것을 특징으로 하는 방법.
제11항에 있어서, 상기 도플러 정보가 상기 위성으로부터 상기 이동 GPS 유닛으로 GPS 신호의 도플러 이동을 대략적으로 표시하도록 된 것을 특징으로 하는 방법.
제10항에 있어서, 상기 도플러 정보가 상기 기지국에서의 GPS 수신기로부터 얻어지고, 상기 도플러 정보가 상기 위성으로부터 상기 기지국으로 GPS 신호의 도플러 이동을 표시하도록 된 것을 특징으로 하는 방법.
제13항에 있어서, 상기 도플러 정보가 상기 위성 이동 GPS 유닛으로부터의 GPS 신호의 도플러 이동을 대략적으로 표시하도록 된 것을 특징으로 하는 방법.
제14항에 있어서, 상기 이동 GPS 유닛으로부터 위치정보를 수신하는 단계를 더 구비하여 이루어지고, 상기 위치정보가 상기 기지국에서 수신되어 상기 기지국이 상기 이동 GPS 유닛의 위치를 가리키는 위도 및 경도를 얻도록 된 것을 특징으로 하는 방법.
제15항에 있어서, 상기 위치정보가 상기 이동 GPS 유닛을 고려하여 상기 다수의 위성에 대한 의사범위를 구비하고, 상기 기지국이 상기 의사범위로부터 상기 위도 및 경도를 계산하도록 된 것을 특징으로 하는 방법.
제15항에 있어서, 상기 위치정보가 상기 위도 및 경도를 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 방법.
제10항에 있어서, 상기 위성의 위성 테이터 정보를 상기 이동 GPS 유닛으로 전송하는 단계를 더 구비하여 이루어지고, 상기 위성 데이타 정보가 상기 위성을 위한 에퍼머리스를 나타내는 데이타를 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 처리유닛이 상기 위성으로부터의 GPS 신호의 도플러 이동을 위해 보상되도록 상기 도플러 정보를 이용하는 것을 특징으로 하는 원격유닛의 위치결정방법.
제9항에 있어서, 상기 처리유닛이 상기 위성으로 부터의 GPS 신호의 도플러 이동을 위해 보상되도록 상기 도플러 정보를 이용하는 것을 특징으로 하는 이동유닛.
제20항에 있어서, 상기 통신링크가 라디오 주파수 통신 매체를 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 이동유닛.
제20항에 있어서, 상기 처리유닛에 결합되는 상기 위치정보를 전송하기 위한 송신기를 더 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 이동유닛.
제22항에 있어서, 상기 위치정보가 상기 이동유닛을 고려하여 상기 다수 위성에 대한 의사범위를 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 이동유닛.
제22항에 있어서, 상기 위치정보가 상기 이동유닛의 위치를 가리키는 위도 및 경도를 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 이동유닛.
제20항에 있어서, 상기 처리유닛이 디지탈신호처리 집적회로(DSP)를 구비하여 이루어지고, 상기 DSP는 상기 GPS 신호 및 상기 도플러 정보를 빠른 콘벌루션 알고리즘을 이용하여 처리하도록 된 것을 특징으로 하는 이동유닛.
제25항에 있어서, 상기 처리유닛과 결합되는 상기 위치정보를 전송하기 위한 송신기를 더 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 이동유닛.
제9항에 있어서, 상기 수신기는 위성 이외의 소스로부터 상기 위성의 위성 데이타 정보를 수신하도록 동작할 수 있고, 상기 위성 데이타 정보가 상기 위성을 위한 에퍼머리스를 나타내는 데이타를 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 이동유닛.
이동 GPS 유닛에 통신링크를 제공하기 위한 기지국에 있어서,

상기 기지국이,

상기 이동 GPS 유닛을 고려하여 다수의 위성을 위한 위성 책력 정보의 소스와:

도플러 정보를 결정하기 위하여 상기 통신링크를 통해 상기 위성 책력 정보를 상기 이동 GPS 유닛으로 전송하는, 상기 위성 책력 정보의 소스에 결합되는 송신기를 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 기지국
제28항에 있어서, 상기 위성 책력 정보의 상기 소스가 상기 기지국에 결합된 저장유닛인 것을 특징으로 하는 기지국.
제28항에 있어서, 상기 이동 GPS 유닛으로부터 위치정보를 수신하기 위한 수신기와,

상기 수신기에 결합된 프로세서를 더 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 기지국.
제28항에 있어서, 상기 도플러 정보가 상기 위성으로부터 상기 기지국으로 GPS 신호의 도플러 이동을 대략적으로 표시하도록 된 것을 특징으로 하는 기지국.
제30항에 있어서, 상기 위치정보가 상기 기지국에서 수신되어 상기 기지국이 상기 이동 GPS 유닛의 위치를 가리키는 위도와 경도를 얻도록 된 것을 특징으로 하는 기지국.
제32항에 있어서, 상기 위치정보가 상기 이동 GPS 유닛을 고려하여 상기 다수의 위성의 적어도 몇몇에 대한 의사범위를 구비하여 이루어지고, 상기 기지국의 프로세서가 상기 의사범위로부터의 상기 위도 및 경도를 계산하도록 된 것을 특징으로 하는 기지국.
제28항에 있어서, 상기 위성의 위성 데이타 정보를 상기 이동 GPS 유닛으로 전송하고, 상기 송신기가 상기 위성 데이타 정보가 상기 위성을 위한 에퍼머리스를 나타내는 데이타를 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 기지국.
제31항에 있어서, 상기 기지국과 상기 이동 GPS 유닛이 서로 약 150Km 이내인 것을 특징으로 하는 기지국.
정밀 캐리어 주파수 신호를 제공하는 소스로부터 정밀 캐리어 주파수 신호를 수신하는 단계와;

상기 정밀 캐리어 주파수 신호를 자동적으로 잠그고, 기준신호를 제공하는 단계 및;

GPS 신호를 획득하기 위해 사용되는 상기 국부발진기를 상기 기준신호에 따라 조정하는 단계를 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 이동 GPS 수신기에서 국부발진기를 조정하는 방법.
제36항에 있어서, 상기 수신단계가 통신링크를 거쳐 통신되는 위성 데이타 정보를 포함하는 데이타신호로부터 상기 정밀 캐리어 주파수 신호를 추출하는 단계를 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 방법.
제37항에 있어서, 상기 위성 데이타 정보가 이동 GPS 수신기를 고려하여 다수 위성을 위한 위성 책력 정보를 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 방법.
제37항에 있어서, 상기 위성 데이타 정보가 위성을 위한 에퍼머리스를 나타내는 데이타를 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 방법
제37항에 있어서, 상기 통신링크가 양방향 페이저 링크 또는 셀룰러 전화 링크 또는 개인 통신 시스템 또는 특정화된 이동 라이오 또는 무선 패킷 데이타 시스템으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
제37항에 있어서, 상기 통신링크가 라디오 주파수 통신 매체인 것을 특징으로 하는 방법.
제36항에 있어서, 상기 자동 주파수 제어 로직이 위상잠금 루프 또는 주파수잠금 루프 또는 블록 위상 평가기 중 하나를 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 방법.
제42항에 있어서, 상기 기준신호가 상기 국부발진기를 조정하기 위하여 상기 국부발진기에 의해 제공되는 주파수와 비교되는 기준주파수를 제공하는 것을 특징으로 하는 방법.
GPS 신호를 수신하기 위한 제1안테나와;

이 제1안테나에 결합되고, 이 제1안테나에 의해 상기 GPS 신호를 제공받는 다운컨버터;

이 다운컨버터에 결합되고, 제1주파수로부터 제2주파수로 상기 GPS 신호를 전환하기 위해 제1기준신호를 상기 다운컨버터로 제공하는 국부발진기;

상기 정밀 캐리어 주파수 신호를 제공하는 소스로부터 정밀 캐리어 주파수 신호를 수신하기 위한 제2안테나 및;

상기 제2안테나와 연결되고, 상기 GPS 신호를 획득하기 위해 이용되는 상기 국부발진기의 상기 제1기준신호를 조정하도록 제2기준신호를 상기 국부발진기에 제공하는 자동 주파수 제어(AFC) 회로를 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 이동 GPS 수신기.
제44항에 있어서, 상기 AFC 회로 및 상기 국부발진기에 결합되고, 상기 국부발진기로부터의 상기 제1기준신호의 주파수를 조정하기 위해 상기 제1기준신호와 상기 제2기준신호를 비교하는 비교기를 더 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 이동 GPS 수신기.
제45항에 있어서, 상기 AFC 회로가 상기 제2안테나에 결합된 수신기와 결합된 위상잠금 루프를 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 이동 GPS 수신기.
제44항에 있어서, 상기 제2안테나와 결합되고, 상기 제2안테나로부터의 상기 정밀 캐리어 주파수 신호를 수신하기 위한 수신기를 더 구비하여 구성되고, 상기 수신기가 상기 제2안테나를 통해 통신된 위성 데이타 정보를 포함하는 데이타신호와 함께 상기 정밀 캐리어 주파수 신호를 수신하는 것을 특징으로 하는 이동 GPS 수신기.
제47항에 있어서, 상기 위성 데이타 정보가 상기 GPS 수신기를 고려하여 위성의 도플러 정보를 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 이동 GPS 수신기.
제48항에 있어서, 상기 위성 데이타 정보가 상기 이동 GPS 수신기를 고려하여 다수 위성의 확인과 상기 이동 GPS 수신기를 고려하여 상기 다수 위성의 각 위성을 위한 대응하는 다수 도플러 정보를 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 이동 GPS 수신기.
제47항에 있어서, 상기 위성 데이타 정보가 위성을 위한 에퍼머리스를 나타내는 데이타를 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 이동 GPS 수신기.
정밀 주파수를 갖춘 제1기준신호를 발생시키는 단계와;

정밀 캐리어 주파수 신호를 제공하도록 데이타신호와 함께 상기 제1기준신호를 변조하는 단계 및;

GPS 신호를 획득하기 위해 이용되는 상기 이동 GPS 수신기내의 국부발진기를 조정하기 위해 이용되는 상기 정밀 캐리어 주파수 신호를 상기 이동 GPS 수신기로 전송하는 단계를 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 이동 GPS 수신기 내의 국부발진기를 조정하기 위해 기지국을 이용하는 것을 특징으로 하는 방법.
제51항에 있어서, 상기 데이타신호가 상기 이동 GPS 수신기를 고려하여 다수의 위성을 위한 위성 책력 정보를 구비하는 위성 데이타 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제51항에 있어서, 상기 데이타신호가 위성을 위한 에퍼머리스를 나타내는 데이타를 구비하는 위성 데이타 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
이동 GPS 수신기 내에서 국부발진기를 조정하도록 이동 GPS 수신기에서 이용하기 위한 조정 신호를 제공하기 위한 기지국에 있어서,

상기 기지국이,

정밀 주파수를 갖춘 제1기준신호를 위한 제1소스와;

위성 데이타 정보의 상기 제1소스와 제2소스에 결합되고, 정밀 캐리어 주파수 신호를 제공하는 변조기 및;

이 변조기와 연결되고, 상기 GPS 신호를 획득하기 위해 사용되는 상기 국부발진기를 조정하기 위해 사용되는 상기 정밀 캐리어 주파수 신호를 상기 이동 GPS 수신기로 전송하는 송신기를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 기지국.
제54항에 있어서, 상기 정밀 캐리어 주파수 신호가 상기 GPS 신호의 주파수와 실질적으로 다른 제1주파수를 갖춘 것을 특징으로 하는 기지국.
제54항에 있어서, 상기 위성 데이타 정보가 상기 이동 GPS 수신기를 고려하여 위성을 위한 에퍼머리스를 나타내는 데이타를 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 기지국.
제54항에 있어서, 상기 송신기에 결합되고, 상기 이동 GPS 수신기로 전송되도록 상기 송신기를 지시하는 프로세서를 더 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 기지국.
제57항에 있어서, 상기 프로세서가 상기 이동 GPS 수신기를 고려하여 다수 위성을 결정하고, 상기 다수 위성의 각 위성을 위한 상기 위성 데이타 정보를 얻으며, 상기 프로세서가 상기 다수 위성과 상기 위성 데이타 정보의 확인을 상기 이동 GPS 수신기로 전송하도록 상기 전송기를 지시하는 것을 특징으로 하는 기지국.
제58항에 있어서, 상기 위성 데이타 정보가 상기 다수의 위성을 위한 도플러 정보를 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 기지국.
제58항에 있어서, 상기 위성 데이타 정보가 상기 다수 위성을 위한 에퍼머리스를 나타내는 데이타를 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 기지국.
상기 정밀 캐리어 주파수 신호를 제공하는 소스로부터 정밀 캐리어 주파수를 수신하는 단계와;

상기 정밀 캐리어 주파수 신호를 자동적으로 잠금과 더불어 기준신호를 제공하는 단계 및;

GPS 신호를 획득하도록 국부발진기 신호를 제공하는 상기 기준신호를 이용하는 단계를 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 이동 GPS 수신기에서 국부발진기 신호를 획득하는 방법.
제61항에 있어서, 상기 수신단계가 통신링크를 거쳐 통신되는 위성 데이타 정보를 포함하는 데이타신호로부터 상기 정밀 캐리어 주파수 신호를 추출하는 단계를 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 방법.
제62항에 있어서, 상기 위성 데이타 정보가 상기 이동 GPS 수신기를 고려하여 다수의 위성을 위한 위성 책력 정보를 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 방법.
제62항에 있어서, 상기 위성 데이타 정보가 위성을 위한 에퍼머리스를 나타내는 데이타를 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 방법.
제62항에 있어서, 상기 통신링크가 양방향 페이저 링크 또는 셀룰러 전화 링크 또는 개인 통신 시스템 또는 특정화된 이동 라디오 또는 무선 패킷 데이타 시스템으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
제62항에 있어서, 상기 통신링크가 라디오 주파수 통신 매체인 것을 특징으로 하는 방법.
제61항에 있어서, 상기 기준신호를 사용하는 상기 단계가 상기 기준신호를 주파수 합성기에 제공함과 더불어 상기 기준신호와 상기 주파수 합성기로부터 상기 국부발진기 신호를 발생시키는 단계를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
제61항에 있어서, GPS 안테나를 통해 수신된 GPS 신호를 다운컨버팅하는 단계를 더 구비하여 이루어지고, 상기 다운컨버팅 단계가 상기 GPS 신호를 다운 컨버트하기 위해 상기 국부발진기 신호를 이용하는 것을 특징으로 하는 방법.
제61항에 있어서, 상기 기준신호를 이용하는 단계가 GPS 안테나를 통해 수신된 GPS 신호를 다운컨버팅하는 단계를 구비하여 이루어지고, 상기 다운컨버팅 단계가 상기 GPS 신호를 다운컨버트하기 위해 상기 국부발진기 신호를 이용하는 것을 특징으로 하는 방법.
GPS 신호를 수신하기 위한 제1안테나와;

이 제1안테나와 결합되고, 제1주파수로부터 제2주파수로 상기 GPS 신호를 전환시키도록 국부발진기 신호를 수신하기 위한 입력을 갖추며, 상기 제1안테나에 의해 상기 GPS 신호를 제공받는 다운컨버터;

상기 정밀 캐리어 주파수 신호를 제공하는 소스로부터 정밀 캐리어 주파수 신호를 수신하기 위한 제2안테나 및;

이 제2안테나와 결합되고, 상기 GPS 신호를 획득하기 위해 이용되는 상기 국부발진기 신호를 제공하기 위해 상기 다운컨버터에 결합된 자동 주파수 제어(AFC) 회로를 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 이동 GPS 수신기
제70항에 있어서, 상기 AFC 회로 및 주파수 합성기를 더 구비하여 구성되고, 상기 다운컨버터가 상기 주파수 합성기를 통해 상기 국부발진기 신호를 수신하는 것을 특징으로 하는 이동 GPS 수신기.