KR20010031090A - 코드시프트 검색공간이 감소된 셀룰러 이동전화시스템용전지구 측위시스템수신기 - Google Patents

코드시프트 검색공간이 감소된 셀룰러 이동전화시스템용전지구 측위시스템수신기 Download PDF

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Abstract

셀룰러 전화네트워크의 기지국에 위치하고 있는 전지구 측위시스템(GPS)이 기지국의 위치를 결정하고 GPS 천체위치를 획득하며, 이용이 가능하다면 타이밍 정보도 획득한다. 서버는 획득된 정보를 사용하여 GPS 수신기에 사용될 보조정보를 계산한다. 기지국은 기지국의 서비스 영역 내에서 동작하는 셀룰러전화기 내에 있는 GPS 수신기로 상기 보조정보를 송신한다. 상기 셀룰러전화기의 GPS 수신기는 보조정보를 사용하여 셀룰러전화기의 위치를 결정하고 셀룰러전화기와 기지국을 통해 셀룰러 전화네트워크로 위치정보를 송신한다.

Description

코드시프트 검색공간이 감소된 셀룰러 이동전화시스템용 전지구 측위시스템 수신기{REDUCED GLOBAL POSITIONING SYSTEM RECEIVER CODE SHIFT SEARCH SPACE FOR A CELLULAR TELEPHONE SYSTEM}
셀룰러전화시스템 내에서 동작하는 셀룰러전화기의 지리적 위치를 결정할 수 있도록 갖추어진 셀룰러전화시스템이 가까운 장래에 필요할 것이다. 이러한 필요에 의해, 셀룰러전화기의 위치를 결정하는 전지구 측위시스템(GPS: Global Positioning System) 수신기를 갖춘 셀룰러전화기가 제안되었다. 그러나, GPS 수신기는 비싸고, 셀룰러전화기의 크기를 증가시키며, 셀룰러전화기에 이용되는 제한된 전지 전력을 감소시키는 문제가 있다. 더군다나, 장애(obstruction), 페이딩(fading), 반사와 같은 것에 의해 GPS 위성 송신이 약해지는 빌딩 또는 다른 영역 내에서는, GPS 수신기는 그 기능을 제대로 발휘할 수 없다.
GPS 위성신호의 복조를 통해 얻어지는 통상의 보조정보(auxiliary information)를 획득하는데 사용되는 GPS 수신기의 특정 기능을 제거함으로서 GPS 수신기는 일반적으로 더 작고 더 싸며, 더욱 에너지 효율이 좋게 제작될 수 있다는 점이 공지되어 있다. GPS 위성신호를 복조하는 것을 대신하여, 필요한 보조정보를 가진 GPS 수신기를 제공하는데에 다른 수단이 사용된다. 이러한 보조정보는 GPS 수신기의 관점에서의 현재 GPS 위성의 리스트(list), 리스트된 GPS 위성의 도플러 시프트, 및 리스트된 GPS 위성 각각의 천체위치(ephemeris)와 같은 다양한 정보를 포함한다. GPS 수신기가 GPS 위성신호를 복조할 필요를 제거함으로서, 장애로 인해 약화된 신호의 수신이 가능하게 하는 더 긴 시간주기에 걸쳐 GPS 수신기가 GPS 위성신호를 통합할 수 있도록 해준다.
그러나, GPS 수신기의 보조정보를 계산하기 위해서는 GPS 수신기의 개략적인 위치를 알고 있어야 한다. 더군다나, GPS 수신기의 실제적인 위치가 보조정보 계산에 사용된 위치와 근접될수록 GPS 수신기에 의해 수행되는 위치검색은 줄어든다. 예를 들어, GPS 수신기의 실제 위치의 반경 1백 마일(mile) 내의 위치로 계산된 보조정보가 GPS 수신기에 주어진다면, GPS 수신기는 GPS 위성에 대한 실제 거리를 측정할 필요가 없으며, 대신에, 상기 거리 각각에 대해 밀리초(millisecond)의 비율로만 측정하면 된다. 이것은 필수적인 거리측정을, 하나의 밀리초 코드 주기(cycle)에 대한 상대적 코드시프트 위치를 찾는 것으로 단순화 한다. 그러나, 이와 같이 하기 위해서는, GPS 수신기는 아직도 모든 GPS 위성에 대해 모두 1023의 코드시프트 위치검색을 해야 한다.
코드시프트 검색은 동시에 모든 코드시프트 위치가 검색되도록 고속푸리에 변환 및 고속 역푸리에 변환 상관기(correlator)의 조합으로 실행될 수 있다. 주기적 시퀀스의 코스시프트 위치를 찾는 이러한 기술은 일반적인 디지털 신호처리 교과서(일례로 Oppenheim ＆ Shafer의 Digital Signal Processing)에 나타나 있다. 이러한 방법은 직접 상관을 실행하는 것보다 계산상 더욱 효과적임에도 불구하고, 계산적으로 집중적인 추가기능을 요구하고 제한된 전지전력원을 소모한다. 더군다나, GPS 위성 거리를 탐색하는 것을 돕기위해 이동장치(mobile unit)로 정보를 옮기는 상황에서, 이러한 방법은 불가능한 많은 코드시프트 위치에 대한 탐색으로 계산 주기를 소모함으로써 계산상 비효과적이다.
모든 1023 시프트코드 위치를 탐색하는 다른 방법은 동시에 다중 코드시프트 위치를 검색하는 전용 하드웨어를 만드는 것이 있다. 그러나, 현재까지 전용 하드웨어 방안은 코드시프트 위치의 비율 이상으로 동시에 검색할 수가 없어서, 다중 검색 및 매우 긴 시간지연을 요구한다.
그러므로, GPS 수신기에 의해 실행되는데 필요한 코드시프트 검색공간을 감소시켜 GPS 수신기가 위치를 결정하는데 요구되는 기능과 시간을 감소시키는 방법 및 장치를 발명할 필요가 있다. 더군다나. 상기 위치를 결정하는 보조정보를 얻는 GPS 수신기에 대한 방법 및 장치가 필요하게 된다.
본 발명은 일반적으로 전지구 측위시스템 수신기에서 코드시프트 검색공간을 감소시키는 방법 및 장치에 대한 것으로, 특히, 셀룰러전화시스템 내에서 동작하는 셀룰러 이동국과 연결되어 있는 전지구 측위시스템 수신기에서 코드시프트 검색공간을 감소시키는 것에 대한 것이다.
첨부한 도면을 참고한 본 발명의 상세한 설명으로부터 본 발명에 따른 방법 및 장치를 완전하게 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예의 기능 블럭선도,
도 2는 다수의 GPS 위성과, 코드시프트 위치를 예측하기 위한 일례를 나타내는 공지 및 미지(known and unknown)의 위치를 표시하는 도면,
도 3은 셀룰러전화기 내에 있는 기능감소형 GPS수신기로의 시간기준의 이동을 나타내는 도면,
도 4는 본 발명을 실현하는 바람직한 방법에 대한 흐름도.
본 발명은 기지국 또는 원격지에 위치하고 통신링크로 기지국과 연결된 전기능(full functionality) 전지구 측위시스템(GPS) 수신기로 이루어진다. 전기능 GPS 수신기는 GPS 천체위치와 타이밍 정보를 획득하여, 이 정보를 서버(server)로 전송한다. 한편, 서버는 기지국에 GPS 수신기가 있어야 할 필요성을 제거하는 셀룰러전화 네트워크를 통한 데이터 서비스로부터 천체위치 데이터를 얻을 수 있다. 이 때, 기지국의 서비스 영역 내에서 동작하는 셀룰러전화기 내에 있고 셀룰러전화기에 연결된 기능감소형(reduced functionality) 이동 GPS 수신기에 의해, 서버는 상기 정보를 처리하여 사용할 보조정보를 계산한다. 원격장치의 요구 또는 주기적인 방송메시지로서, 기지국은 보조정보를 셀룰러전화 GPS 수신기로 송신한다. 셀룰러전화기에서 GPS 수신기는 GPS 위성으로부터 들어오는 신호 내의 모든 적절한 코드의 코드시프트 위치를 검색하기 위해 상기 보조정보를 사용한다. 셀룰러전화기의 지리적 위치를 나타내는 가상 거리(pseudo range)는 이와 같이 측정된 코드시프트 위치로부터 계산된다. 이 때, 셀룰러 전화기는 셀룰러전화 네트워크로 가상거리를 송신하고, 셀룰러전화 네트워크는 셀룰러 전화기의 지리적 위치를 계산한다. 한편, 셀룰러전화기는 제공된 천체위치 데이터로부터 유도된 GPS 위성위치를 사용하여, 자신의 지리적위치를 결정하고, 지리적 위치좌표를 셀룰러전화 네트워크로 송신한다.
본 발명의 바람직한 실시예의 블럭선도를 나타내는 도 1을 참조로 하여 설명한다. 셀룰러전화 네트워크(110)의 셀 사이트(cell cite)(120)에 위치하고 있는 셀룰러전화 기지국(100)은 셀룰러전화기(140)를 서비스한다. 셀 사이트(120)은 제1 섹터(130), 제2 섹터(132) 및 제3 섹터(134)로 나누어지며, 도 1에서는 제1 섹터(130) 내에 셀룰러전화기(140)가 위치하도록 하였다. 셀룰러전화기(140)는 다수의 GPS 위성(160)으로부터 GPS 위성송신을 수신하는 기능감소형(reduced functionality) GPS 수신기(150)도 포함한다. 기능감소형 GPS 수신기(150)는 GPS 위성(160) 신호를 복조하고 보조정보를 결정하는 기능을 가지지 않는다. 대신에, 위치를 결정하는데 필수적이며, 검색될 도플러주파수 시프트의 범위도 감소시키는 보조정보는 다른 소스(source)로부터 기능감소형 GPS 수신기로 제공된다. 본 발명에서는 안테나 패턴(antenna pattern) 서비스 영역(coverage area) 내의 공지의 위치에 보조정보가 제공되는데, 상기 서비스 영역은, 코드시프트 위치가 검색되는 시점에서의 GPS 위성(160) 위치와 조합될 때, 코드시프트 위치의 범위를 감소시켜 1023에서 1023의 일부로 검색되게 한다. 상기 부분은 셀룰러전화기(140)의 위치와 공지의 위치 사이의 거리에 비례한다. 상기 부분은 공지의 위치로부터 셀룰러 전화기(140)로 마일 거리 순서로 되어, 186 마일로 나누어지는데, 186 마일은 GPS 위성(160) 신호의 1 밀리초의 전파시간(flight time)에 해당된다. 상기 부분은 정확한 시간기준에 의해 추가로 결정된다.
바람직한 실시예에서, 기지의 위치는 기지국(100)의 위치 또는 셀룰러전화기가 위치하고 있는 섹터(130)의 중심(200) 중 하나에 있다. 만일 기지국(100)에 의해 시간기준이 이동된다면, 모든 코드시프트 검색은 1023의 일부로 감소된다. 한편, 기지국(100)에 의해 시간기준이 이동되지 않는다면, 가능한 모든 1023의 코드시프트 위치는 제1 GPS 위성(160)에 대해 검색되고, 1023의 일부 코드시프트 위치만 나머지 GPS 위성(160)에 대해 검색된다.
앞서 설명한 바와 같이, 기지국(100)의 서비스 영역 내에서 공지의 위치는 보조정보를 계산하는데 사용된다. 상기 위치는 기지국(100) 또는 보조정보를 계산하는 서버(170)에 있는 GPS 수신기(180)를 사용하는 방법에 의해 결정될 수 있다. 기지국(100)은 GPS 위성(160)의 현재상태에 관련된 GPS 천체위치정보를 획득하며 주기적으로 갱신한다. 바람직한 실시예에서, GPS 천체위치 정보는 셀룰러전화 네트워크(110)를 통해 데이터 서비스(190)로부터 기지국(100)에 의해 획득된다. 이와 달리, 상기 정보는 기지국(100) 또는 서버(170)에 위치하고 있는 GPS 수신기(180)에 의해 수신된 GPS 위성(160) 송신으로부터 직접 획득될 수도 있다. 장래에는, 광대역 증가시스템(WASS: Wide Area Augmentation System)이라는 시스템에 관련된 부속 GPS(ancillary GPS)의 사용이 가능하게 될 것이고, 기지국(100) 또는 서버(170)에 있는 GPS 수신기(180)도 미분 정정정보(differential correction information)를 획득할 수 있다. 미분정정정보는 GPS 수신기가 고정밀도로 위치를 계산할 수 있도록 한다.
기지국(100) 또는 원격위치 중 하나에 있는 서버(170)는 GPS 수신기(180) 또는 데이터 서비스(190) 중 하나로부터 얻은 정보를 사용하여, 기지국과 연속해서 통신하고 셀룰러전화기(140) 내에 위치한 기능감소형 GPS 수신기(150)로 송신되는 보조정보를 계산한다. 보조정보는 기지국(100)의 관점에서의 GPS 위성(160)의 리스트, 리스트된 GPS 위성(160) 각각에 대한 도플러 집합(Doppler correction), 및 기지국(100) 위치에 대한 전지구 시간좌표화된 시간(universal time coordinated time)을 근거로 한 리스트된 GPS 위성(160) 각각에 대한 코드시프트 위치를 포함한다.
만일 셀 사이트(120)가 다중섹터로 나누어지고, 기지국(100)이 셀룰러전화기(140)가 동작하는 섹터, 예컨대 여기서는 제1 섹터(130) 내에서 동작한다면, 서버(170)는 섹터(130)의 중심 위치(200)를 근거로 한 보조정보를 계산한다. 중심위치(200)를 근거로 한 보조정보의 계산은, 셀룰러전화기(140)가 기지국(100)보다 중심위치(200)에 근접할 가능성이 크기 때문에, 보조정보의 정밀도를 증가시킨다. 중심위치(200)에 대한 지리적 좌표는 섹터(130)의 실제적 중심에 있을 필요는 없고, 이동전하기가 있을 가능성이 가장 높은 위치, 예컨대 상기 섹터와 더불어 쇼핑몰(shopping mall), 상가(office complex), 공항, 또는 스포츠 센터에 위치할 수 있다. 그러나, 셀 사이트(120)가 다중섹터로 나누어지지 않거나 기지국(100)이 셀룰러전화기(140)가 동작하는 섹터를 결정할 수 없는 경우에는, 보조정보는 기지국(100)의 지리적 위치를 근거로 계산된다.
다른 실시예에서는, 상거래 영역(Busuness Transaction Area) 또는 대도시 서비스 영역(Metropolitan Service Area)의 지리적 중심위치가 기지국(100)의 지리적 위치 대신에 사용된다. 모든 셀룰러 이동서비스 영역은 셀룰러전화기(140)에 의해 읽혀지는 시스템 ID(SID)로 식별된다. 셀룰러전화기(140)는 이러한 위치를 보유하는 보조정보의 저장 및 현재 SID와 관련된 정보의 참조를 할 수 있거나, 또는 상기 보조정보가 서버(170)에 저장되어 셀룰러전화기가 보조정보를 공급하는 서버(170)로 상기 SID를 공급할 수도 있다.
서버(170)가 보조정보를 계산한 후, 기지국(100)은 보조정보를 셀룰러전화기(140)에 있는 기능감소형 GPS 수신기(150)로 보낸다. 보조정보는 다양한 경로로 기능감소형 GPS 수신기(150)로 송신될 수 있다. 예를 들어, 범유럽 셀룰러 이동통신 시스템(GSM) 프로토콜을 사용하는 셀룰러 전화 네트워크에서, 단기 메시징 서비스 메시지(short messaging service message), 트래픽 채널(traffic channel)을 통해 보내진 패킷 데이터 메시지(packet data message), 또는 제어채널을 통한 방송메시지를 통하여 송신될 수 있다. 보조정보는 셀룰러전화 네트워크(110)와 셀룰러전화기(140) 사이의 정보송신을 위해 산업계에 통상 공개된 방법과 같은 방법으로 송신된다. 셀룰러전화기(140) 내에 위치하고 있는 송수신기(141)는 기지국(100)으로부터의 송신을 수신하고, 역시 셀룰러전화기(140) 내에 위치하고 있는 제어기(142)는 상기 정보를 보조정보로서 식별하고 기능감소형 GPS 수신기(150)에 상기 보조정보를 제공한다. 더군다나, 상기 보조정보는 특정 셀룰러전화기 또는 방송채널을 통한 다수의 셀룰러전화기로 요구에 의해 송신될 수 있다.
상당히 감소된 코드시프트 검색공간을 얻기 위해서는 50 마이크로초 내 또는 타이밍 좌표신호가 GPS 시스템에 의해 사용되는 전지구 시간좌표화된 시간보다 작을 정도로 정밀한 것이 바람직하다. 그러므로, 타이밍 정보는 셀룰러전화 네트워크(100)의 프로토콜에 따라 다양한 방법으로 셀룰러전화기(140)를 통해 기능감소형 GPS 수신기(150)로 송신된다. 예를 들어, GSM 또는 IS-136(Digital AMPS)와 같은 디지털 프로토콜 시스템에서, 타이밍 정보는 특정시간에 특별한 프레임 동기수(frame synchronization number)가 발생될 상태 또는 발생된 상태에 있는 메시지를 통해 통신한다. 아날로그 어드밴스드 모빌 폰 시스템(AMPS: Advanced Mobile Phone System)에서, 예각 펄스(sharp pluse)로 이루어지는 시간 틱(time tick)이 각 GPS 위성(160)에 대한 코드시프트 위치를 결정하는 기준시간을 표시하는데 사용된다.
셀룰러전화기(140) 내에 있는 기능감소형 GPS 수신기(150)는 각각의 GPS 위성(160)에 대한 코드시프트 위치를 측정하기 위해 보조정보를 사용한다. 오랜 적분시간에 대해, 예컨대 1초에, 실제 코드시프트 위치는 상기 주기동안 초당 3 칩(chip)까지 변한다. 이러한 변화는 상관 코드의 타이밍을 슬리핑(slipping)시킴으로서 보상되어, 위치 결과에서 코드시프트 위치값을 사용하기 전에 상기 변화를 중단한다. 상기 코드시프트 위치는, 예컨대 미터(meter)로 측정되는 델타 거리(delta range)로 각 GPS 위성(160)으로 번역된다. 상기 델타 거리는 공지의 위치에서 천체위치로부터 얻어진 각 GPS 위성(160) 위성에 대해 계산된 코드시프트 위치로부터 측정된 코드시프트 위치를 감산함으로서 계산된다. 이러한 델타 거리의 벡터는 공지의 위치로부터 각 GPS 위성(160)으로의 단위 벡터 코사인 행렬(matrix of unit vector cosines)의 역이 곱해진, 공지의 위치로부터 델타 x, 델타 y, 델타 z를 생성한다.
도 2를 추가로 참조하여, 코드시프트 위치를 예측하는 일례로서, 다수의 GPS 위성(220a-n), 공지의 위치(230) 및 미지의 위치(240)를 설명한다. 아래에 설명될 계산은 서버(170)에 의해 실행되고, 예측 코드시프트 위치는 보조정보의 일부로서 기능감소형 GPS 수신기(150)로 송신된다. 이와 달리, 상기 계산은 기능감소형 GPS 수신기(150)에 의해 실행될 수도 있다. 보조정보에서 리스트된 GPS 위성220a-n각각은 3차원 좌표 세트(Xa-n, Ya-n, Za-n)를 가진다. 공지의 위치(230)도 3차원 좌표세트(X, Y, Z)를 가진다. 공지의 위치(230)으로부터 각 GPS 위성(220a-n)으로의 거리 Ra-n은 다음과 같이 표시된다.
각각의 GPS 위성(220a-n)으로부터의 신호전파시간 Ta-n은 다음과 같이 표시된다.
Ta-n= Ra-n/ (광속)
각각의 GPS 위성(220a-n)에 대한 예측 코드시프트 위치(Ca-n)는 다음과 같이 표시된다.
Ca-n= [(Ta-n/ 1000)] * 1023의 일부분
여기서 Ta-n은 밀리초로 신호전파시간을 표현하기 위해 1000으로 나누어지고 (Ta-n/ 1000)의 일부분은 예측된 코드시프트 위치가 코드시프트 위치의 가능 거리인 0에서 1023 내에 있도록 사용된다.
시간기준의 불확실성과 셀룰러전화기(140)의 위치에 해당하는 미지의 위치(240)가 공지의 위치(230)로부터 약간의 거리에 위치하고 있다는 사실 모두에 기인하여, 예측된 코드시프트 위치 주변의 검색공간 Ca-n에 약간의 오프셋 값(offset number)이 가감되게 확장되어 코드시프트 검색공간을 생성한다. 오프셋 값은 서비스 영역의 크기와 시간기준의 불확실성을 기초로 하며, 여기서 서비스 영역이 커지고 불확실성이 커질수록, 우세한 인자(predominant factor)가 되는 시간기준에서 불확실성을 갖는 오프셋이 커진다.
기능감소형 GPS 수신기(150)는 제1 위성(220a)에 대한 코드시프트 검색공간을 검색하여 제1 위성(220a)에 대한 실제 코드시프트 위치 C'a를 결정한다. 에러는 시간기준의 정밀도에 지배적인 영향을 받으며 미지의 위치(240)와 공지의 위치(230) 사이의 거리에 영향을 받지 않기 때문에. 예측된 코드시프트 위치 Ca와 측정된 코드시프트 위치 Cb-n사이의 차이는 나머지 예측된 코드시프트 위치 Cb-n에 더해진다. 이것은 더욱 정밀한 예측을 하도록 하므로, 코드시프트 검색공간일 더 작아진다. 오프셋이 더해진 후에 남아있는 예측된 코드시프트 위치 Cb-n의 결과는 1023보다 크다면, 예측된 코드시프트 위치가 코드시프트 위치의 가능 거리인 0에서 1023 내에 있도록 1023은 예측된 코드시프트 위치 Cb-n의 결과로부터 감산된다.
시간기준을 이용할 수 없다면, GPS 위성(220a)에 대한 초기 코드시프트 검색은 모든 1023 가능 코드시프트 위치를 둘러싸는 검색을 필요로 한다. 그러나, 초기검색 후에, 나머지 GPS 위성(220b-n)에 대한 코드시프트 검색 처리는 시간기준을 이용할 경우에 사용된 처리와 동일하다. 따라서, 예측된 코드시프트 위치 Ca와 측정된 코드시프트 위치 C'a사이의 차이는 나머지 예측된 코드시프트 위치 Cb-n에 더해져서 더욱 정밀한 예측이 이루어지고, 따라서 코드시프트 검색공간은 더 작아진다. 만일 오프셋이 더해진 후에 남아있는 예측된 코드시프트 위치 Cb-n의 결과가 1023보다 크다면, 예측된 코드시프트 위치가 코드시프트 위치의 가능 거리인 0에서 1023 내에 있도록 1023은 예측된 코드시프트 위치 Cb-n의 결과로부터 감산된다.
벡터 CD는 측정된 코드시프트 우치 C'a-n과 예측된 코드시프트 위치 Ca-n사이의 차이로부터 생성된다. 이러한 값은 초당 미터(meters per second)로 나타낸 광속을 곱해서 미터로 종종 표현된다. 측정시간에 공지의 위치(230)로부터 각 GPS 위성 위치로 단위벡터 코사인 역행렬을 벡터 CD에 곱함으로써, 공지의 위치(230)에 더해져서 미지의 위치(240)을 결정하는 X, Y, Z에 대한 정정벡터 정정(correction vector corrections)을 산출한다.
이와 달리, 예측된 코드시프트 위치 Ca-n를 계산하는 대신에, 공지의 위치(230)에 있는 GPS 위성 수신기(180)는 직접 상기 값을 측정하는데 사용될 수 있다. 그러나 GPS 수신기의 사용은 각 기지국에 GPS 수신기가 있을 것을 요구한다.
도 3에서는, 셀룰러전화기(140) 내에 위치하고 있는 기능감소형 GPS 수신기(150)에 대한 시간기준의 전달에 대해 나타내고 있다. 측정된 시간에서 제1 GPS 위성(220a)에서 공지의 위치(230) 까지의 거리 Ra는 도 2에서 설명한 방법으로 계산되고, 예측된 코드시프트 위치(Ca)도 도 2에서 설명한 방법으로 계산된다. 상관기 코드발생기의 기본 타이밍이 GPS 시스템과 적절히 동기되기만 하면, 동일한 코드시프트 위치(Ca)가 상관기에서 구해질 수 있다. 동기화를 위해서, 기지국(100)에 있는 GPS 수신기(180)의 기본 타이밍은 예측된 것으로서 Ca코드시프트 위치를 생성하도록 설정된다. 기본 타이밍 발생기의 기준점(Tp)이 기지국(100) 프레임 동기 이벤트(Tx)의 시간과 비교하여 선택된다. Tp와 Tx사이의 시간차는 기지국(100)에 전달되고, 기지국(100)은 이 차이를 셀룰러전화기(140)를 통해 기능감소형 GPS 수신기(150)에 전달한다. 기능감소형 GPS 수신기(150)는, 프레임 동기 이벤트의 수신과 동일한 양에 의한 자신의 내부 타이밍 기본 발생기 오프셋을 설정하는데에 상기 차이를 사용한다.
일반적으로 알려진 많은 방법을 사용하여, 하드웨어 또는 소프트웨어 중 하나를 사용하여 상관이 실행된다. 셀룰러전화기(140)는 전형적으로 서비스하는 기지국(100)에서 10 마일 또는 그 이내에 위치하고 있어서 중심위치(200)에 가깝기 때문에, 보조정보로서 기능감소형 GPS 수신기(150)로 보내진 코드시프트 위치는 셀룰러전화기(140)의 위치에 대한 실제 코드시프트 위치와 매우 근접해 있다. 그러므로, 기능감소형 GPS 수신기(150)가 검색해야할 코드시프트 검색공간은 크게 감소된다.
동시검색엔진(상관기)을 가진 표준 GPS 하드웨어를 사용하여, 기능감소형 GPS 수신기(150)은 보조정보에 리스트된 제1 GPS 위성(160)의 코드시프트 위치를 검색한다. 검색될 제1 GPS 위성의 신호강도는 매우 약할 수도 있으므로, 처리이득(processing gain)을 얻기위해 긴 상관시간을 사용한다. 예를 들어, 1초의 상관은 20 데시벨(decibel) 처리이득을 얻는다. 매우 약한 신호강도 레벨이라도, 50 마이크로초 내의 정밀한 시간기준을 가지고 250 코드시프트 위치를 동시에 검색하는 하드웨어 상관기는, GPS 위성(160)에 대한 정확한 코드시프트 위치를 찾기에 충분한 예측된 코드시프트 위치의 어느 한편에서의 150 코드시프트 위치에 대한 1초 길이의 병렬상관을 생성한다.
이와 달리, 만일 기능감소형 GPS 수신기(150)에 시간기준이 제공되지 않는다면, 제1 GPS 위성(220a)에 대한 가능한 모든 1023 코드시프트 위치에 대해서 검색이 실행되어 실제 코드시프트 위치가 결정되고, 제1 GPS 위성(220a)에 대한 예측된 코드시프트 위치를 기초로 한 내부 시간기준이 계산된다. 따라서 나머지 GPS 위성(220b-n) 코드시프트 위치에 대한 연속적인 검색은 감소된다.
모든 코드시프트 위치가 식별되었을 때, 기능감소형 GPS 수신기(150)는 셀룰러이동전화(140)를 통해 가상거리 결과를 셀룰러 전화네트워크(110)로 송신하고, 그 결과, 서버(170)는 셀룰러이동전화(140)의 지리적 위치를 결정한다. 이와 달리, 기능감소형 GPS 수신기(150)는 가상거리를 사용하여 지리적 위치를 계산하고 셀룰러전화기(140)와 기지국(100)을 통해 셀룰러 전화시스템(110)으로 지리적 좌표를 되돌려 송신할 수 있다.
가상거리 또는 지리적좌표는 다양한 경로로 셀룰러 전화네트워크(110)로 송신될 수 있다. 예를 들어, GSM 프로토콜을 사용하는 셀룰러 전화네트워크에서, 정보는 단기 메시징 서비스(SMS)를 통해 보내질 수 있다. 상기 정보는 셀룰러전화기(140)와 셀룰러 전화네트워크(110) 사이의 정보를 송신하기 위해 산업계에서 일반적으로 알려진 방법과 일치하는 방법으로 보내진다. 제어기(142)는 가상거리 또는 지리적 좌표로서 정보를 식별하고 이 정보를 기지국(100)으로의 송신을 하는 송수신기(141)로 제공한다.
제2 실시예에서, 셀룰러전화기(140)는 기지국(100)의 캐리어 주파수(carrier frequency)로 클럭주파수를 동조시키는 자동주파수 제어피드백(control feedback)(210)을 추가로 갖추고 있다. 이것은 충분한 정밀도를 가진 도플러 정정을 가능하게 하여, GPS 위성(160) 신호를 상관하는데 단지 몇 번의 도플러 정정 시도가 필요하게 한다.
도 4에서는 본 발명을 실행하는 바람직한 방법의 흐름도를 나타낸다. 셀룰러 전화네트워크의 기지국의 위치가 결정된다(단계 300). 기지국에 위치한 서버는 GPS 천체위치를 얻고 이용할 수 있다면 타이밍 정보도 얻는다(단계 305). 서버는 데이터 서비스로부터 또는 이와 달리 기지국에 위치하고 있는 GPS 수신기 중 하나로부터 천체위치 정보를 얻는다.
서버는 보조정보를 계산하고(단계 310), 기지국 타이밍을 교정한다(단계 315). 서버는 개개의 셀룰러전화기로 보조 및 타이밍정보를 송신하거나 방송채널을 통해 모든 셀룰러전화기로 상기정보를 방송한다(단계 320). 이 때, 셀룰러전화기는 상기 정보를 셀룰러전화기 내에 있는 기능감소형 GPS 수신기로 전달한다.
송신된 데이터를 사용하여, 셀룰러전화기 내에 있는 GPS 수신기는 제1 GPS 위성의 코드시프트 검색공간을 검색하여(단계 330) 실제 코드시프트 위치를 결정한다. 제1 코드시프트 위치가 지정되면, GPS 수신기는 자신의 타이밍을 재교정하고(단계 335), 나머지 GPS 위성에 대한 예측된 코드시프트 위치를 에서의 오류를 정정한다(단계 340). 이 때, GPS 수신기는 나머지 코드시프트 위치를 검색하고(단계350), 셀룰러전화기와 기지국을 통해 셀룰러전화 네트워크로 위치정보를 송신한다(단계 360).
본 발명에 따른 방법 및 장치의 실시예가 첨부한 도면과 상기한 발명의 상세한 설명 부분에 설명되었지만, 본 발명은 상기한 실시예로 제한되는 것은 아니며, 다음의 청구항의 범위 내에서 다양한 재구성, 수정 및 대치할 수 있을 것이다.

Claims (17)

  1. 셀룰러 전화네트워크 내에서 동작하는 기능감소형 전지구 측위 수신기에서의 코드시프트 검색을 감소시키는 장치에 있어서,
    전지구 측위 시스템 천체위치 정보를 획득하는 수단,
    공지의 정보와 상기 천체위치 정보를 근거로 보조정보를 계산하는 서버, 및
    기능감소형 이동 전지구 측위 수신기로 상기 보조정보를 전달하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 기능감소형 전지구 측위 수신기에서의 코드시프트 검색 감소 장치,
  2. 제1항에서, 상기 공지의 위치는 대도시 서비스 영역의 지리적 중심인 것을 특징으로 하는 기능감소형 전지구 측위 수신기에서의 코드시프트 검색 감소 장치.
  3. 제1항에서, 상기 기능감소형 전지구 측위 수신기가 위치하는 셀 사이트를 서비스하는 기지국을 더 포함하고,
    상기 공지의 위치는 기지국의 위치인 것을 특징으로 하는 기능감소형 전지구 측위 수신기에서의 코드시프트 검색 감소 장치.
  4. 제3항에서, 전지구 측위 시스템 천체위치 정보를 획득하는 상기 수단은
    기지국에 위치하고 있는 전기능형(full functionality) 전지구 측위 수신기인 것을 특징으로 하는 기능감소형 전지구 측위 수신기에서의 코드시프트 검색 감소 장치.
  5. 제3항에서, 전지구 측위 시스템 천체위치 정보를 획득하는 상기 수단은
    데이터 서비스인 것을 특징으로 하는 기능감소형 전지구 측위 수신기에서의 코드시프트 검색 감소 장치.
  6. 제3항에서, 상기 보조정보를 전송하는 수단은 셀룰러전화기인 것을 특징으로 하는 기능감소형 전지구 측위 수신기에서의 코드시프트 검색 감소 장치.
  7. 제6항에서, 상기 보조정보는 상기 셀룰러전화기의 제어채널을 통해 전송되는 것을 특징으로 하는 기능감소형 전지구 측위 수신기에서의 코드시프트 검색 감소 장치.
  8. 제6항에서, 상기 보조정보는 상기 셀룰러전화의 트래픽채널을 통해 전송되는 것을 특징으로 하는 기능감소형 전지구 측위 수신기에서의 코드시프트 검색 감소 장치.
  9. 제6항에서, 상기 보조정보는 상기 셀룰러전화의 단기 메시징 서비스 메시지(short messaging service message)를 통해 전송되는 것을 특징으로 하는 기능감소형 전지구 측위 수신기에서의 코드시프트 검색 감소 장치.
  10. 제3항에서, 상기 서버는 상기 전지구 측위 수신기가 위치하고 있는 셀 사이트의 섹터의 중심위치를 근거로 상기 보조정보를 계산하는 것을 특징으로 하는 기능감소형 전지구 측위 수신기에서의 코드시프트 검색 감소 장치.
  11. 셀룰러전화기의 지리적 위치 결정하는 장치에 있어서,
    보조정보를 포함하는 셀룰러 전화네트워크로부터의 전송을 수신하도록 셀룰러전화기 내에 있는 송수신기와,
    상기 보조정보를 처리하고 정보가 표시하는 위치를 계산하는 기능의 셀룰러전화기 내에 위치하고 있는 기능감소형 전지구 측위 수신기를 포함하는 것을 특징으로 하는 셀룰러전화기의 지리적 위치 결정장치.
  12. 제11항에서, 상기 기능감소형 전지구 측위 수신기는 가상 거리를 계산하여 상기 가상거리를 상기 셀룰러 전화네트워크로 송신하는 것을 특징으로 하는 셀룰러전화기의 지리적 위치 결정장치.
  13. 제11항에서, 상기 기능감소형 전지구 측위 수신기는 지리적 좌표를 계산하여 상기 좌표를 상기 셀룰러 전화네트워크로 송신하는 것을 특징으로 하는 셀룰러전화기의 지리적 위치 결정장치.
  14. 셀룰러 전화네트워크 내에서 동작하는 기능감소형 전지구 측위시스템 수신기에서의 코드시프트 검색공간을 감소시키는 방법에 있어서,
    상기 전지구 측위시스템 수신기가 위치하는 셀룰러 전화네트워크의 셀 사이트를 서비스하는 기지국의 위치를 결정하는 단계,
    전지구 측위시스템 천체위치 정보를 획득하는 단계,
    상기 전지구 측위시스템에 의해 코드시프트 검색을 실행하는데 사용하기 위해 상기 천체위치 정보로부터 보조정보를 계산하는 단계, 및
    상기 보조정보를 상기 전지구 측위시스템 수신기로 전송하는 단계를 포함한는 것을 특징으로 하는 기능감소형 전지구 측위시스템 수신기에서의 코드시프트 검색공간 감소방법.
  15. 제14항에서, 천체위치 정보를 획득하는 상기 단계는 타이밍 정보를 획득하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기능감소형 전지구 측위시스템 수신기에서의 코드시프트 검색공간 감소방법.
  16. 제14항에서, 상기 셀룰러 전화네트워크에 의해 계산된 상기 보조정보는
    상기 기지국의 관점에서의 위성 리스트,
    상기 기지국의 관점에서의 각 위성에 대한 도플러 정정,
    상기 기지국의 관점에서의 각 위성에 대한 코드시프트 위치, 및
    상기 기지국의 관점에서의 각 위성에 대한 코드시프트 위치 중에서
    적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 기능감소형 전지구 측위시스템 수신기에서의 코드시프트 검색공간 감소방법.
  17. 제14항에서, 상기 전지구 측위시스템 수신기가 동작 중인 셀 사이트의 섹터를 결정하는 단계를 더 포함하고,
    상기 셀룰러 전화네트워크에 의한 보조정보의 계산 단계는 상기 섹터의 중심위치를 기초로 하는 것을 특징으로 하는 기능감소형 전지구 측위시스템 수신기에서의 코드시프트 검색공간 감소방법.
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