KR20010113884A - Ｇｐｓ 수신기 및 이의 동작 방법 및 이를 포함하는 이동장치 - Google Patents

Ｇｐｓ 수신기 및 이의 동작 방법 및 이를 포함하는 이동장치 Download PDF

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Abstract

GPS 수신기(1) 및 이를 포함하는 특히 이동 셀룰러 전화(30)의 형태로 된 이동 장치가 개시된다. GPS 수긴기(1)는 외부에 전송된 GPS 신호를 수신하는 GPS 신호 안테나(10)와, 상기 안테나에 접속되어 상기 수신된 GPS 신호를 샘플링하는 아날로그 대 디지털 컨버터(11)와, 상기 GPS 신호 샘플을 저장하기 위한 메모리(12)와, 상기 메모리(12) 내에 저장된 GPS 신호 샘플로부터 의사 거리 정보를 검출하는 디지털 GPS 신호 프로세서(13,14)를 포함한다. 수신기(1)는 수신된 GPS 신호는 샘플링되며 메모리(12) 내에 저장되지만 의사 거리 정보를 검출하는 신호 프로세서(13,14)는 동작하지 않는 휴면 동작 모드 및 신호 프로세서(13,14)가 의사 거리 정보를 검출하기 위해 동작하는 활성 동작 모드를 갖는다. 또한, 수신기(1)는 수신기(1)가 휴면 동작 모드로 동작하는 동안 만들어진 외부로부터 수신기로 수신된 명령에 응답하여 휴면 모드에서 활성 모드로의 동작을 변경한다.

Description

ＧＰＳ 수신기 및 이의 동작 방법 및 이를 포함하는 이동 장치{GPS RECEIVER AND MOBILE UNIT INCORPORATING THE SAME}
요즘, GPS라 하면 주로 미 국방성에 의해 개발되고 동작되는 모든 기상, 공간 기반 네비게이션 시스템(an weather, spaced based navigation system), Navigation System with Time and Ranging (NAVSTAR) GPS가 연상이 되지만, GPS에 기초가 되는 일반적인 원리는 보편적이며 단지 NAVSTAR에만 한정되는 것은 아니다. 따라서, 이후부터 GPS는 상이한 위치에 있는 다수의 무선 전송기, 이 무선 전송기의 전송의 도착 시간 및/또는 도착 시간 차를 근거로 하여 그의 위치를 결정하는 수신기를 포함하는 임의의 글로벌 위치추적 시스템(any global positioning system)을 지칭한다.
잘 알려진 바와 같이, 디지털 GPS 신호 프로세서를 가지는 GPS 수신기는 위성 의사랜덤 잡음(pseudorandom noise)(PRN)의 조기의(early)(E), 즉각의(prompt)(P), 만기의(late)(L) 복제 코드가 연속적으로 생성되며 수신기에 의해 수신된 입력 위성 PRN 코드에 비교되는 의사랜덤 잡음 코드 추적 루프를 구현할 수 있다. 반송파 위상 동기(carrier phase lock)를 가정하면, 선형 코드 스위프(a linear code sweep)가 국부적으로 생성된 복제 코드와 같은 위상에 있는 수입 PRN 코드를 유발하며 이로써 그것이 검파된다면 코드 획득을 유발한다. 일단 코드가 획득되면, 의사 거리 정보가 검출될 수 있으며, 통상적인 네비게이션 알고리즘을 사용하여 수신기의 위치가 계산된다. 최근에, 위의 조기-만기 상관관계 방법에 대한 대안으로서, PRN 코드를 획득하기 위해 특히 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transforms)(FFT)을 포함하는 고속 컨벌루션 방법(fast convolutionmethods)을 사용한다. 그러한 컨벌루션 방법은 특히 고속 PRN 코드 획득이 요구되는 경우에 적합하며 또한 본 명세서에서 참조로 인용되는 미국 특허 5,781,156에 기술된다.
그러나 전술한 기술이 코드 획득을 위해 사용된다할지라도, 신호 회득 동안 또는 위치 계산 프로세스 동안 전력 소비가 대략 1 와트 정도로 상당할 수 있다. 이러한 문제는 특히 그의 성질 상 제한된 용량을 갖는 포켓용, 배터리 전력 GPS 수신기와 관련되며, 마찬가지로 그러한 수신기를 내장하는 이동 전화와도 관련된다. 또한, 이동 전화의 경우에는, 미학적인 이유 및 인간 공학적 이유로 인한 이동 전화의 소형화 추세로 인해 문제가 더 복잡해진다.
이동 셀룰러 전화에서 GPS 기능성을 통합하는 중요한 이유는 그것이 셀룰러 전화 네트워크의 오퍼레이터(operators)가 특히 비상 서비스를 비상 호출하는 동안 호출이 수행되는 위치를 결정하도록 하게 하는 수단으로 제안되었기 때문이다. 실제, 미국에서는 Federal Communications Commission(Fcc)이 그렇게 할 수 있는 오퍼레이터를 필요로 하는 제 1 조정 당국이 되었다. 비상 호출의 경우에, 위치 정보가 가능한 한 빨리 그러나 GPS 수신기가 최신의 에퍼메리스(ephemeris) 데이터로 액세스 하지 않는 "콜드 스타트(cold start)"로부터, 더 좋지 않게는 GPS 수신기가 최신의 력(曆)(almanac)을 가지지 않으며, 먼저 갱신하기 위한 시간(time to first fix(TTFF)이 30 초와 5 분 사이의 어느 시간이 될 수 있는 "팩토리 콜드 스타트(factory cold strat)"로부터 가용되는 것이 바람직하다. 물론, 콜드 스타트의 문제는 GPS가 계속적으로 위치 갱신(position fix)을 제공하기 위해 동작한다면 제거될 수 있지만, 이는 전술한 전력 소비와 관련된 이유로 인해 바람직하지 않다. 또한 유저는 단순히 그들의 전화기를 꺼버릴 수 있으나 나중에 파워 업(power up) 된 후에 즉시 비상 호출을 하기를 원한다.
발명의 개요
본 발명의 목적은 수신된 GPS 신호로부터 의사 거리 정보를 즉각적이며 효율적인 전력 소비로 검출할 수 있는 GPS 수신기를 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 목적은 이러한 GPS 수신기를 내장하는 이동 셀룰러 전화와 같은 이동 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 제 1 측면에 따르면, 상술된 종류의 GPS 수신기는 수신기(30)가 외부로부터 이 수신기(30)로 수신되고 수신기(30)가 휴면 모드로 동작할 때에 만들어진 명령에 응답하여 휴면 모드를 활성 모드로 변경하도록 구성된다는 특징을 가지고 있다.
그러한 GPS 수신기는 적당한 신호를 수신하자 마자 의사 거리 정보를 검출하기 위해 메모리 내에 저장된 신호 샘플의 프로세싱을 즉시 시작하여 그의 현 위치도 결정하기 시작한다. 또한, 외부에 전송된 GPS 신호를 수신하고 샘플링하고 저장하는 단계가 의사 거리 정보를 검출하기 위한 신호 프로세서의 동작에 비해 적은 전력이 소비되는 프로세스이기 때문에, GPS 수신기의 전체 전력 소비량은 비교적 낮게 유지된다.
가장 최신의 GPS 신호 샘플이 메모리 내에 휴면 모드에서 저장되는 것을 보장하기 위해, 수신된 GPS 신호는 연속적으로 샘플링되고 메모리 내에 저장된다.
이와 달리, 휴면 모드에서, 수신된 GPS 신호가 주기적으로 샘플링되며 메모리 내에 저장될 수 있다. 이는 수신기의 전력 소비를 줄이며, 의사 거리 정보를 검출하기 위해 즉시 저장된 신호 샘플의 프로세싱이 시작되도록 할 수 있다.
사용하는 동안에는, 메모리 내에 저장된 GPS 신호 샘플의 가장 최근의 세트가 수신기의 위치를 계산하기 위해 필요한 의사 거리 정보를 포함함이 보장되지 않는다. 마지막 샘플이 취해지는 시간에는 GPS 신호는 빈약한 신호 수신 상황 하에서 수신되고/또는 필요한 의사 거리를 검출하기 위해 보여지는 GPS 위성이 불충분하다. 가령, 이러한 상황은 높은 빌딩이나 무성한 잎(foliage)으로 둘러싸인 GPS 수신기에 의해 야기된다.
수신된 GPS 신호가 주기적으로 샘플링되며 메모리 내에 저장될 때의 이러한 문제의 효과를 완화시키기 위해, 메모리 저장 장치는 하나가 시간적으로 다른 것으로부터 분리된 적어도 두 개의 분리된 GPS 신호 샘플의 세트를 포함할 수 있다. 그렇게 함으로써, 샘플 세트 중 적어도 하나가 충분한 수의 보여지는 위성을 갖는 충분하게 강한 GPS 신호가 될 수 있을 확률이 보다 높아진다. 간단히 말해, GPS 신호를 재샘플링할 필요없이 의사 거리 정보를 검출할 수 있는 확률이 증가된다는 것이다.
또한, 상이한 시간에 신호 샘플을 취함으로써 결정된 위치를 이중 체크할 수 있으며 또한 신호 샘플이 타임-스탬프(time-stamp)된다면 GPS 수신기의 운동을 식별하고 측정할 수 있다.
휴면 모드로의 동작은 GPS 수신기의 파워 업에 응답하여 개시될 수 있으며 또한 수신기가 유저 인터페이스를 포함한다면 유저 인터페이스를 통해 유저로부터 수신된 명령에 응답하여 개시될 수 있다.
또한, GPS 수신기가 유저 인터페이스를 포함하며 이미 휴면 모드로 동작하고 있을 경우에는, 휴면 모드에서 활성 모드로의 변경의 유저 인터페이스를 통해 유저로부터 수신된 명령에 응답하여 이루워진다. 이는 오직 유저가 필요하다면 의사 거리 정보를 검출하도록 하게 한다.
본 발명의 제 2 측면에 따르면, 전송기 및 기지국과 두 경로로 통신하게 되어 있는 수신기 및 제 본 발명의 제 1 측면에 따른 GPS 수신기를 포함하는 이동 장치가 제공된다.
이동 장치는 이동 장치에 의해 기지국으로부터 수신된 명령에 응답하여 휴면 모드에서 활성 모드로 변경하도록 구성된다. 또한, 이동 장치는 위치 정보를 이동 장치로부터 기지국으로 전송하도록 구성된다.
또한, 이동 장치는 두 경로로 무선 통신하게 되어 있으며 하나 또는 여러 지역을 구성하는 대응하는 다수의 중첩 서비스 지역을 규정하기 위해 각각의 지형학적 위치에 위치하는 다수의 기지국의 형태의 셀룰러 무선 전송 시스템과 함께 사용되는 이동 셀룰러 전화가 될 수 있다.
그러한 이동 전화는 셀룰러 전화 네트워크의 오퍼레이터가 호출이 행해지는 이동 장치의 위치를 즉시 결정하도록 하게 한다. 위치 정보는 이동 장치의 위치를 직접적 표현을 포함할 뿐만 아니라 가령 의사 거리 정보가 유도될 수 있는 정보를 포함할 수 있다는 것을 주의하라.
또한, 활성 모드의 활성화 이전에 말하자면 비상 호출에 응답하여 PS 신호를 샘플링함으로써, GPS 신호의 신호 간섭 및 침몰(drowning)의 위험이 감소된다. 그러한 신호 간섭 및 침몰은 인코드된 음성 또는 다른 데이터를 기지국으로 전송하는 이동 장치에 의해 또는 아마 기지국 응답을 수신하는 이동 장치의 수신기에 의해 유발된다.
휴면 모드로의 동작은 이동 전화가 비상 호출이 수행되고 있다는 것을 인식하자 마자 개시될 수 있으며, 다음에 비상 서비스 오퍼레이터에 의해 행해지는 요청의 발생 시에 활성 모드로 변경된다. 이는 전력 소비량을 감소시킬 것이며 필요하다면 샘플링된 데이터가 여전히 가용될 수 있다는 것을 보장한다.
이와 달리, 휴면 모드로 동작하고 있을 때에는 휴면 모드에서 활성 모드로의 변경은 비상 호출이 행해지고 있다는 것을 이동 전화가 인식함에 응답하여 발생할 수 있다. 이는 위치 정보가 보다 신속하게, 가능하게는 이동 셀룰러 전화를 비상 서비스 오퍼레이터에 접속하기 이전에도 가용될 수 있도록 하게 한다.
비상 호출이 행해지고 있다는 것을 이동 전화가 인식하는 것은 유저가 가령 키보드를 타이핑하거나 이와 달리 음성 인식을 이용함으로써 비상 호출 전화 번호의 처음의 디지털 또는 더 많은 디지털을 입력할 때를 인식하는 것을 포함할 수 있다.
휴면 모드의 동작은 또한 가령 포켓 또는 서류 가방으로부터 이동될 수 있는 이동 전화를 나타내는 셀룰러 무선 전송 시스템의 기지국으로부터 수신된 신호의강도의 변화에서도 응답하며, 가령 이동 전화에 위치한 가속도계에 의해 검파될 때의 이동 전화의 검파된 운동에도 응답하며, 또는 가령 키 패드를 보호하는 슬라이딩 커버를 갖는 이동 전화의 경우에는 커버를 뒤로 끌므로써(retracting) 또는 "플립 탑" 이동 전화의 경우에는 커버를 플립함(flipping)으로써, 이동 전화 상의 커버의 뒤로 끌음 또는 커버의 플립에도 응답한다.
본 발명의 제 3 측면에 따르면, 다음과 같은 단계를 포함하는 상술된 종류의 GPS 수신기를 동작하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 (i) 휴면 동작 모드에서, 의사 거리 정보를 검출하는 신호 프로세서가 동작하지 않는 동안 메모리 내의 수신된 GPS 신호를 샘플링하고 저장하는 단계와, (ii) 외부에서 GPS 수신기로 수신된 명령에 응답하여, 휴면 모드를 의사 거리 정보를 검출하는 신호 프로세서가 동작하는 활성 동작 모드로 변경하는 단계를 포함한다.
휴면 모드에서, 수신된 GPS 신호는 연속적으로 아니면 주기적으로 샘플링되거나 메모리 내에 저장된다. 그들이 주기적으로 메모리 내에 저장되는 경우, 메모리 저장은 시간 상 서로 분리된 적어도 두 개의 GPS 신호 샘플의 세트를 포함할 수 있다. 또한, GPS 수신기가 유저 인터페이스를 더 포함하는 경우, 휴면 모드에 활성 모드로의 전이는 유저로부터 유저 인터페이스를 통해 수신된 명령에 응답하여 발생할 수 있다.
본 발명의 이러한 측면 및 다른 측면은 첨부 도면을 참조하여 예시적으로 나중에 기술될 실시예를 참조하여 자명하게 설명될 것이다.
도면에서, 다른 실시예에서의 대응하는 특징부는 동일한 참조 부호를 사용하여 식별된다.
본 발명은 외부에 전송된 GPS 신호를 수신하는 GPS 신호 안테나 및 이 안테나에 접속되어 수신된 GPS 신호를 샘플링하는 아날로그 대 디지털 변환기 및 GPS 신호 샘플을 저장하는 메모리 및 이 메모리에 저장된 GPS 신호 샘플로부터 의사 거리(pseudorange) 정보를 검출하는 디지털 GPS 신호 프로세서를 포함하는 GPS 수신기에 관한 것이며, 상기 수신기는 수신된 GPS 신호가 샘플링되며 메모리에 저장되나 신호 프로세서는 의사 거리 정보를 검출하기 위해 동작하지 않는 휴면(dormant) 동작 모드 및 신호 프로세서가 의사 거리 정보를 검출하기 위해 동작하는 활성(active) 동작 모드를 갖는다.
또한 본 발명은 그러한 GPS 수신기를 내장하는 이동 장치(a mobile unit)에 관한 것이며, 특히 비상 호출 사건이 발생되는 경우 그것이 등록된 기지국에 그의 위치에 대응하는 정보를 제공하도록 되어 있는 이동 셀룰러 전화에 관한 것이지만, 여기에만 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명에 따른 GPS 수신기를 도시한 도면,
도 2는 도 1의 GPS 수신기의 수신기 채널 및 수신기 프로세서를 보다 세부적으로 도시한 도면,
도 3은 도 1의 GPS 수신기를 내장하는 "플립 탑" 이동 셀룰러 전화를 도시한 도면,
도 4는 도 3의 이동 셀룰러 전화의 외형을 묘사한 도면.
도 1은 본 발명에 따른 GPS 수긴기(1)의 구조를 도시한 도면이다. NAVSTAR SPS GPS 신호는 안테나(10)에 의해 수신되며, 대역외 RF 간섭 및 전증폭(preamplification) 및 중간 주파수(IF)로의 다운 컨버전(down conversion) 및 아날로그 대 디지털 컨버전을 최소화하기 위해 통상적으로 수동 대역 필터링에 의해 전처리기(a pre-processor)(11)에서 전처리된다. 결과적인 디지털화된 IF 신호는 변조된 상태로 유지되며, 가용한 위성으로부터 모든 정보를 여전히 포함하며, 선입 선출(first in-first out)(FIFO) 메모리(12)로 공급된다. 메로리로부터, 샘플은 이후에 언제라도 일련의 평행 수신기 채널(13)의 각각으로 공급될 수 있다. 의사 거리 정보를 획득하기 위해 위성 신호는 각각의 디지털 수신기 채널에서 수신기 프로세서(14)의 도움과 함께 획득되어 추적된다. 이러한 획득 및 추적 방법은 잘 알려져 있는데 가령 Chapter 4(GPS satellite signal characteristics) & Chapter 5(GPS satellite signal acquisition and tracking) of GPS Principles and Applications(Editor,Kaplan) ISBN 0-89006-793-7 Artech House를 참조하라. 획득된 의사 정보 거리 및 전송의 도착 시간을 이용하여, 네비게이션 프로세서(15)는 통상적인 알고리즘을 사용하여 수신기의 위치를 계산하고 그 위치는 디스플레이(16) 상에서 유저에게 디스플레이된다.
도 2는 수신기 프로세서와 함께 작업하는 수신기 채널을 세부적으로 도시한 도면이다. 메모리(12) 내에 저장된 신호 샘플로부터 의사 거리 정보를 검출하기 위해, 반송파(a carrier wave)는 제거되어야 하며, 이는 반송파 생성기(21)를 사용하여 동 위상(in-phase)(I) 및 직각 위상(quadrature phase)(Q) 복제 반송파 파 신호를 생성하는 수신기에 의해 수행된다. 반송파 파 이상 동기 루프(PLL)는 보통은 수신된 반송파 파의 주파수를 정확하게 복제하기 위해 사용된다. 코드 위상 동기를 획득하기 위해, PRN 시퀀스의 조기(E), 즉각(P), 만기(L) 복제 코드는 코드 생성기(22)에 의해 연속적으로 생성된다. 다음에, 복제 코드는 통상적으로 적분기(23) 내에서 실질적으로 PRN 코드 전체에 대한 적분에 의해 세 개의 동 위상 상관관계 성분(IE,IL,IP) 및 세 개의 직각 위상 상관관계 성분(QE,QL,QP)을 생성하기 위해 I 및 Q 신호와 상관관계된다. 수신기 프로세서(14) 내에서, 코드 위상 판별기는 상관관계 성분의 함수 및 코드 위상 판별기에 적용된 임계값 테스트로 적합하다. 코드 위상 판별기가 하이(high)이면 위상 정합이 선언되며, 그렇지 않다면 코드 생성기는 위상 시프트를 갖는 다음 일련의 복제를 생성한다. 이로써, 선형 위상 스위프는 국부적으로 생성된 복제의 코드와 같은 위상에 있는 수입 PRN 코드를 생성하며 이로써 코드 획득이 이루워진다.
전처리기(11) 및 디지플 수신기 채널(13)은 통상적으로 전방 단부 아날로그 회로의 형태로 구현될 수 있으며, 수신기 프로세서(14) 및 네비게이션 프로세서(15)는 범용 마이크로프로세서 또는 GPS 주문형 반도체(ASIC)에 내장된 마이크로프로세서 형태로 구현된다.
일 실시예에서, 수신된 L1 C/A GPS 신호의 다운컨버전은 1575.42 MHz의 반송파 방송 주파수에서 5MHz의 영역 내의 IF로의 다운컨버전이다. IF 신호가 4 비트 양자화로 25MHz의 레이트로 샘플링되며 8 메가바이트 FIFO 메모리(12) 내에 저장된다. 이는 대략 640 L1 C/A Gold 코드 반복과 동일한 GPS 신호가 될 만한 0.64 초의 샘플을 저장하는 것이 가능하게 한다. 통상적으로, 이는 심지어 빈약한 상황에서도 GPS 신호를 획득하기에 충분하다. 양호한 수신 상황에서는, GPS 신호 샘플의 더 작은 스냅샷(snapshot)으로부터 샘플을 저장하는데 있어서 더 작은 메모리면 충분할 것이며, 이와 반대로 더 큰 메모리는 더 약한 코드 신호가 획득되도록 할 것이다. 더 낮은 IF, 샘플링 레이트 및 양자화 레벨은 메모리가 보다 효율적으로 사용되는 것이 가능하게 하나 필수불가결하게는 다음 상관관계의 질을 떨어뜨린다.
GPS 수신기(1)는 두 가지 동작 모드를 갖는다. 첫째로 휴면 모드는 파워 업이 되자마자 자동적으로 실행되며 매 5 초마다 0.64 초 GPS 신호 추출이 수신되며, 전처리되며, 샘플링되며, 메모리(12) 내에 저장된다. 휴면 모드에서, 디지털 수신기 채널(13), 수신기 프로세서(14), 네비게이션 프로세서(15)는 파워 다운된다. 즉 어떤 대역 프로세싱도 수행되지 않는다. 둘째로, GPS 수신기는 전처리, 샘플링, GPS 신호의 메모리(12) 저장 내의 샘플 저장이 중지되며 의사 거리 정보를 검출하기 위해 메모리 내에 저장된 샘플이 디지털 수신기 채널(13) 및 수신기 프로세서(14)에서 프로세스되는 활성 동작 모드를 갖는다. 의사 정보를 검출하자마자, 네비게이션 프로세서(15)는 디스플레이(16) 상에서 유저에게 디스플레이될 수신기의 위치를 계산한다. 유저는 GPS 수신기의 키패드(도시되지 않음) 상의 버튼을 누름으로써 현 위치를 디스플레이하기위해 휴면 모드에서 활성 모드로의 전이에 영향을 줄 수 있다.
전술한 바와 같이, 전처리, 수신기 채널 및 수신기 프로세서는 통상적으로 범용 마이크로프로세서 또는 GPS 주문형 반도체 내에 내장된 마이크로프로세서와 함께 결합된 전방 단부 아날로그 형태로 구현될 수 있다. 하기에 기술된 실시예를 포함하는 본 발명에 따른 GPS 수신기 동작의 방법의 구현은 적당한 아날로그 회로 설계 및/또는 마이크로프로세서 프로그래밍에 의해 성취될 수 있다. 물론, 그러한 설계 및 프로그래밍은 잘 알려져 있고 큰 부담 없이 GPS 및 CDMA 통신 기술의 당업자에 의해 성취될 수 있다.
본 발명에 따른 "플립 탑" 이동 셀룰러 전화(30)가 도 3에서 도시된다. 전화는 중안 프로세싱 장치(32) 및 메모리(33)를 갖는 통신 프로세서(31)를 포함한다. 통신 프로세서는 전송기/수신기(35)를 경유하여 안테나(34)에 접속되며, 그것 중 하나는 전화 이어 피스(telephone ear piece)로 사용되며 다른 하나는 유저 명시로 사용되는 스피커(36) 및 마이크로폰(37) 및 키패드(38), 디스플레이(39)에 접속된다. 이동 셀룰러 전화는 배터리(도시되지 않음)에 전력이 공급되며 또한 도 1에서 도시된 종류의 GPS 수신기(1)를 내장한다.
플립 탑 전화(30)는 도 4에서 그의 외형이 도시된다. 플립 커버(41)가 키패드(38) 및 디스플레이(39)가 실장된 이동 전화의 바디(43)에 경첩(42)에 의해 부착된다. 또한 안테나 및 플립 커버 내의 구멍(44) 및 이동 전화의 바디 내의 구멍(45)은 외부에서 볼 수 있으며, 위의 구멍(44,45)은 플립 커버(36) 내에 위치한 이어 피스 스피커로부터의 음파의 통과 및 이동 전화의 바디 내에 위치한 마이크로폰으로의 음파의 통과를 각기 허용한다.
이동 셀룰러 전화(30)는 두 경로 무선 통신으로 적합하며 하나 또는 그 이상의 영역을 구성하는 대응하는 다수의 중첩하는 서비스 지역을 규정하기 위해 각각의 지형학적 위치에서 위치하는 다수의 기지국 형태의 셀룰러 무선 전송 시스템(도시되지 않음)과 함께 사용되기에 적합하다. 물론, 그러한 셀룰러 무선 통신 시스템 및 그들의 신호 프로토콜은 잘 알려져 있어서 보다 상세하게 설명할 필요가 없다.
이동 전화가 파워 업되면, 이동 셀룰러 전화(30)의 GPS 수신기(1)는 휴면 모드로 동작하며 주기적으로 GPS 신호를 샘플링한다. 이 상황은 유저가 비상 서비스 오퍼레이터(US 버전은 911 공중 안전 응답 지점 PSAP(public safety answer point)임)에 비상 호출을 할때까지 유지된다. 비상 서비스 오퍼레이터로부터, 그의 위치에 대한 정보에 대한 자동화된 요청이 이동 셀룰러 전화에 보내지며, 이 요청을 받자마자 GPS 수신기(1)는 휴면 모드에서 활성 모드로 변경되며 이로써 GPS 수신기의 위치가 결정된다. 이 위치는 통신 프로세서(31)에 제공되며 이동 셀룰러 전화가 등록된 셀룰러 무선 전송 시스템(도시되지 않음)의 기지국을 통해 오퍼레이터에게 전송되며, 그 후에 적당한 비상 서비스가 이루워진다. 이와 달리, 의사 거리 정보는 기지국 및 이로부터 유도되며 이동 셀룰러 전화로부터 떨어진 위치에 제공될 수 있다.
위의 실시예에서, 휴면 모드에서 활성 모드로의 전이는 기지국으로부터의 요청에 응답하여 이루워진다. 이와 달리, 유저가 비상 서비스 번호(영국에서는 999, 미국에서는 911)를 입력함으로써, 이동 전화는 그 자체로 비상 호출이 수행되고 있다는 것을 아마 적당한 전화 번호의 처음 몇몇 디지털로부터 인식할 수 있으며 이로써 휴면 모드를 활성 모드로 실행시킨다.
또한, 파워 업되자마자 휴면 모드로 동작을 시작하는 것의 대안으로서, 휴면 모드로의 시작이 전화가 사용되기를 준비함을 나타내는 플립 커버의 플립에 의해 응답하여 이루어질 수 있다.
미국 특허 5.841.396은 본 발명과 관련된 통상적인 종류의 GPS 수신기를 개시한다. 그것은 GPS 신호를 수신하는 GPS 안테나, 수신된 GPS 신호를 IF로 다운컨버팅하는 RF 대 IF 컨버터, IF 신호를 디지털화하는 아날로그 대 디지털 컨버터, 디지털화된 샘플을 저장하는 "디지털 스냅샷 메모리", 이동 장치의 위치를 결정하기 위해 디지털화된 샘플을 프로세싱하는 디지털 신호 프로세싱(DSP) 마이크로프로세서를 포함한다. 칼럼 6의 라인 49 내지 64에서, 명령을 받자마자, RF 대 IF 신호 컨버터, 아날로그 대 디지털 컨버터, "디지털 스냅샷 메모리"가 100ms 및 1s 사이의 GPS 신호에 대응하여 데이터의 세트를 메모리에 저장하기 위해 활성화된다고 기술한다. 또한, 칼럼 7의 라인 11 내지 22에서는, 이것은 DSP 프로세서가 낮은 전력 소비 상태로 유지되면서 실행되고, 다음에 DSP 프로세서는 신호를 프로세싱하기 위해 활성화되는데 이 시간에는 RF 대 IF 컨버터 및 아날로그 대 디지털 컨버터의 전력 소비량은 전력 소비량을 최소화하기 위해 감소될 수 있다. 본 발명은 그의 RF 대 IF 컨버터 및 아날로그 대 디지털 컨버터 및 "디지털 스냅샷 메모리"가 가령 기지국으로부터의 명령을 받자마자 활성화되고 DSP 프로세서는 그 후에 이어서 바로 활성화된다는 점에서 이동 장치에서의 차별성을 갖는다. DSP의 활성화는 RF 대 IF 컨버터 및 아날로그 대 디지털 컨버터 및 "디지털 스냅샷 메모리"가 활성화될 때에 수신된 명령에 응답하여 이루워지지 않는다.
본 명세서를 기록할 때, 출원인(applicant)은 FCC가 위치 갱신을 얻기 위한 최대 시간 한계를 규정하였음을 인식하지 않았으나, 911 PSAP 및 이동 전화 벤더들이 일반적인 합의는 그것이 대략 5 초에서 설정될 것이라는 것이다.
이것이 성취될 수 있는 한가지 방법은 기지국 어시스턴스(basestation assistance) 를 이용하는 것이다. 이러한 기지국 어시스턴스는 GPS 수신기에서 사용되는 국부 발진기를 캘리브레이팅하는 정밀 반송파 주파수 참조 신호와, 보여지는 위성에 대한 대략적인 주파수 시프트를 계산하기 위해 최신의 위성 에퍼메리스 및 력(曆)을 기지국에 의해 수신기에 제공하는 것을 포함한다. 이러한 기지국 어시스턴스는 본 명세서에서 참조로 인용되는 미국 특허 5.841,396 및 5,874,914에서 개시된다.
본 발명이 조기-마이너스-만기 상관관계(early-minus-late correlation) 기술을 참조하여 기술되었지만, 고속 푸리에 변환을 포함하는 컨벌루션 방법에도 동일하게 적용될 수 있다. 또한, 기지국 보조도 조기-마이너스-만기 상관관계 방법 및 컨벌루션 방법 모두를 사용하는 상관관계 구조에서도 동일하게 적용될 수 있다.
본 명세서의 독해로부터, 본 기술은 당업자는 본 명세서에서 이미 기술된 특징부 대신 또는 특징부에 추가하여 사용될 수 있는 GPS 수신기의 설계, 제조, 사용 및 GPS 수신기의 구성 성분에서 이미 알려진 다른 특징부를 포함하는 다른 수정이 존재할 수 있음을 잘 알 것이다. 본 명세서에서 청구범위가 특징부의 특정 조합으로 구성되었지만, 본원의 개시의 범주는 그것이 현재 임의의 청구항에서 청구된 것과 동일한 발명과 관련되든 그렇지 않든, 그것이 본 발명이 처리한 동일한 문제 모두 또는 그 중의 어떤 것을 처리하든 그렇지 않든 간에 상관없이, 본 명세서에서 내포적으로 또는 외연적으로 드러난 임의의 신규한 특징부 또는 이들의 신규한 조합을 포함한다. 이로써, 출원인은 새로운 청구항이 본 출원 또는 이로부터 유도된 또 다른 출원 절차 동안 그러한 특징부 및/또는 그러한 특징부의 조합으로 형성될 수 있다.

Claims (25)

  1. GPS 수신기에 있어서,
    외부에 전송된 GPS 신호를 수신하는 GPS 신호 안테나와,
    상기 안테나에 접속되어 상기 수신된 GPS 신호를 샘플링하는 아날로그 대 디지털 컨버터와,
    상기 GPS 신호 샘플을 저장하기 위한 메모리와,
    상기 메모리 내에 저장된 GPS 신호 샘플로부터 의사 거리 정보를 검출하는 디지털 GPS 신호 프로세서를 포함하되,
    상기 수신기는 상기 수신된 GPS 신호가 샘플링되며 상기 메모리 내에 저장되지만 상기 신호 프로세서는 의사 거리 정보를 검출하기 위해 동작하지 않는 휴면 동작 모드와, 상기 신호 프로세서는 의사 거리 정보를 검출하기 위해 동작하는 활성 동작 모드를 갖고,
    상기 수신기는 수신기가 휴면 모드로 동작하고 있을 때 만들어지는 외부로부터 수신기에 수신된 명령에 응답하여 상기 휴면 모드를 상기 활성 모드로 변경하도록 구성되는
    GPS 수신기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 휴면 모드에서, 상기 수신된 신호는 연속적으로 샘플링되며 상기 메모리 내에 저장되는
    GPS 수신기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 휴면 모드에서, 상기 수신된 신호는 주기적으로 샘플링되며 상기 메모리 내에 저장되는
    GPS 수신기.
  4. 제 2 항 또는 3 항에 있어서,
    상기 휴면 모드에서, 상기 메모리는 시간 상 서로 분리된 적어도 두 개의 분리된 GPS 신호 샘플 세트를 포함하는
    GPS 수신기.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 GPS 수신기의 파워 업에 응답하여 상기 휴면 모드로의 동작을 시작하는
    GPS 수신기.
  6. 제 1 항 내지 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    유저 인터페이스를 더 포함하며,
    상기 유저 인터페이스를 통해 유저로부터 수신된 명령에 응답하여 상기 휴면 모드로의 동작을 시작하는
    GPS 수신기.
  7. 제 1 항 내지 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    유저 인터페이스를 더 포함하며,
    상기 유저 인터페이스를 통해 유저로부터 수신된 명령에 응답하여 상기 휴면 모드에서 상기 활성 모드로 동작을 변경하는
    GPS 수신기.
  8. 본 명세서에서 실질적으로 도 3 및 도 4를 참조하여 전술된 GPS 수신기.
  9. 전송기, 기지국과 두 경로를 통신을 하게 되어 있는 수신기, 제 1 항 내지 8 항 중 임의의 한 항에 따른 GPS 수신기를 포함하는 이동 장치(a mobile unit).
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 이동 장치에 의해 기지국으로부터 수신된 명령에 응답하여 휴면 모드에서 할동 모드로 동작을 변경하는
    이동 장치.
  11. 제 9 항 또는 10 항에 있어서,
    상기 이동 장치에서 상기 기지국으로 위치 정보를 전송하는
    이동 장치.
  12. 제 9 항 내지 11 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    두 경로 무선 통신을 하도록 되어 있으며 하나 또는 그 이상의 영역을 구성하는 대응하는 다수의 중첩하는 서비스 지역을 규정하기 위해 각각의 지형학적 위치에서 위치하는 다수의 기지국의 형태로 된 셀룰러 무선 전송 시스템과 함께 사용되는 이동 셀룰러 전화의 형태로 된
    이동 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 이동 전화가 비상 호출이 수행되고 있음을 인식함에 응답하여 휴면 모드로 동작을 시작하는
    이동 장치.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 휴면 모드로 동작하고 있을 때, 상기 이동 전화가 비상 호출이 수행되고 있음을 인식함에 응답하여 상기 휴면 모드에서 상기 활성 모드로 동작을 변경하는
    이동 장치.
  15. 제 13 항 또는 14 항에 있어서,
    상기 이동 전화가 비상 호출이 수행되고 있음을 인식하는 것은 유저가 비상 호출 전화 번호의 하나 또는 그 이상의 디지털을 입력할 때에 발생하는
    이동 장치.
  16. 제 12 항에 있어서,
    상기 셀룰러 무선 통신 시스템의 기지국으로부터 수신된 신호의 강도에서의 변화에 응답하여 상기 휴면 모드로 동작을 시작하는
    이동 장치.
  17. 제 12 항에 있어서,
    상기 이동 전화의 검파된 운동에 응답하여 상기 휴면 모드로의 동작을 시작하는
    이동 장치.
  18. 제 12 항에 있어서,
    뒤로 끌 수 있는(retractable) 커버를 더 포함하며,
    상기 커버의 뒤로 끌음에 응답하여 상기 휴면 모드로의 동작을 시작하는
    이동 장치.
  19. 본 명세서에서 실질적으로 도 4를 참조하여 전술된 이동 장치.
  20. 외부에 전송된 GPS 신호를 수신하는 GPS 신호 안테나와, 상기 안테나에 접속되어 상기 수신된 GPS 신호를 샘플링하는 아날로그 대 디지털 컨버터와, 상기 GPS 신호 샘플을 저장하기 위한 메모리와, 상기 메모리 내에 저장된 GPS 신호 샘플로부터 의사 거리 정보를 검출하는 디지털 GPS 신호 프로세서를 포함하는 GPS 수신기의 동작 방법에 있어서,
    휴면 동작 모드 시에는, 의사 거리 정보를 검출하는 상기 신호 프로세서가 동작하지 않는 동안, 수신된 GPS 신호를 샘플링하며 저장하는 단계를 포함하며,
    외부에서 상기 GPS 수신기로 수신된 명령에 응답하여, 상기 휴면 동작 모드를 의사 거리 정보를 검출하는 신호 프로세서가 동작하는 활성 동작 모드로 동작을 변경하는 단계를 포함하는
    GPS 수신기의 동작 방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 휴면 동작 모드 시, 상기 수신된 GPS 신호는 연속적으로 샘플링되며 상기 메모리에 저장되는
    GPS 수신기의 동작 방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 휴면 동작 모드 시, 상기 수신된 GPS 신호는 주기적으로 샘플링되며 상기 메모리에 저장되는
    GPS 수신기의 동작 방법.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 휴면 동작 모드시, 상기 메모리 저장은 시간 상 서로 분리된 적어도 두 개의 분리된 GPS 신호 샘플 세트를 포함하는
    GPS 수신기의 동작 방법.
  24. 제 20 항 내지 23 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 GPS 수신기는 유저 인터페이스를 더 포함하며,
    상기 휴면 동작 모드에서 활성 동작 모드로의 변경은 상기 유저 인터페이스를 통해 유저로부터 수신된 명령에 응답하여 이루워지는
    GPS 수신기의 동작 방법.
  25. 본 명세서에서 실질적으로 도 3 및 도 4를 참조하여 전술된 GPS 수신기의 동작 방법.
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