KR20040045799A - 고속포착방법 및 통신망 지원 지피에스 수신장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고속 포착 통신망 지원 GPS 수신장치 및 방법에 관한 것으로, 본 발명의 방법은 수신된 GPS 신호와 대응하는 국부 발생 코드신호의 상관 샘플 데이터들을 상관 누적하는 동작을, 찾고자 하는 위성 데이터에 대응하는 타임오프셋에 응답하여 각 채널들마다 다르게 시작한다. 각 채널들에 각각 할당된 제1저장영역에 누적 샘플 데이터들을 GPS 신호의 1비트 주기 동안 소정 샘플타임마다 저장한다. 메모리 저장이 완료된 시점에 동기하여 각 채널들의 누적 샘플 데이터들을 각기 1샘플타임 이내에 고속 푸리에 변환 처리하고 그 결과를 각 채널들에 할당된 제2저장영역들에 저장한다. 마지막 채널의 고속 푸리에 변환 처리의 결과가 완료된 시점에서 각 채널별 고속 푸리에 변환 결과들에 응답하여 수신된 GPS 신호와 대응하는 국부 발생 코드신호의 상관여부를 결정한다. 상관여부의 결정에 응답하여 상기 국부발생 코드신호를 조정한다.

따라서, 본 발명에서는 각 채널들은 고유의 최적화된 타임 오프셋을 가지고 위성신호를 추척함으로써 포착을 고속으로 할 수 있어서, 수신감도를 3dB 정도 향상시킬 수 있다.

Description

고속포착방법 및 통신망 지원 지피에스 수신장치{Method for fast Acquisition and Network-Assisted GPS receiver}

본 발명은 전체적으로 통신망 지원(Network-assisted) GPS(Global Positioning System) 수신기의 고속 포착 방법 및 장치에 관한 것으로, 특히 찾고자하는 위성에 관한 정보를 기지국을 통하여 미리 지원받음으로써 위성 포착을 고속으로 할 수 있는 방법 및 장치에 관한 것이다.

GPS수신기는 보통 다수의 GPS(또는 NAVSTAR) 위성에서 동시에 전송된 신호의 상대적인 도달시간을 계산하여 위치를 결정한다. 위성은 소위 '천체위치' 데이터인 클록 타이밍상의 데이터뿐만 아니라 위성 측위 데이터를 메시지의 일부로서 전송한다. GPS 신호를 탐색하고 포착하는 과정, 복수의 인공위성에 대한 천체위치 데이터를 판독하는 과정 및 이 데이터로 수신기의 위치를 계산하는 과정은 시간을 소모하고, 종종 몇 분을 필요로 한다. 그러므로, 긴처리 시간은 더욱 더 초소형화 휴대 어플리케이션의 배터리 수명을 크게 제한한다.

여러 GPS 위성에서의 의사범위의 계산, 그리고 이 의사거리, 위성 타이밍 및 천체위치 데이터를 이용한 수신플랫폼의 위치계산, 의사범위는 단순히 각각의 위성으로부터의 수신신호와 로컬 클록사이에서 측정된 시간 딜레이이다. 위성 천체와 타이밍 데이터는 위성이 포착되고 추적되면 GPS 신호로부터 추출된다. 상술한 바와 같이 이 정보를 수집하는 것은 상대적으로 긴 시간 30초에서 몇 분이 걸리고 낮은 에러율을 얻기 위해 양호한 수신 신호레벨로 실행되어야 한다.

실제로, 공지된 GPS수신기는 의사거리를 계산하기 위해 상관관계(correlation) 방법을 이용한다. 이러한 상관관계 방법은 하드웨어 상관관계기로 실시간에 수행된다. GPS신호는 슈도랜덤(pseudorandom)(PN)시퀀스로 불리우는 고비율 반복신호를 포함하고 있다. 민간 어플리케이션에 이용 가능한 코드는 C/A(coarse acquisition) 코드라 불리우고, 1.023MHz의 바이너리 역상비 또는 '칩핑'비와 lmsec의 코드주기에 대한 1023칩의 반복주기를 가지고 있다.

상관관계 포착과정은 특히 수신된 신호가 약하면 시간이 많이 걸린다. 포착시간을 향상시키기 위해서 대부분의 GPS수신기는 상관관계 피크에 대하여 병렬조사를 가능하게 하는 복수의 상관관계기, 통상 12개까지 이용한다.

일부 종래 GPS수신기는 수신된 GPS 신호의 도플러 주파수를 결정하기 위해 FFT기술을 사용한다. 그 수신기는 GPS 신호를 데스프레드하고 보통 10KMz-30KMz범위의 대역을 가진 협대역을 제공하기 위해 종래의 상관관계 연산을 이용한다. 그다음, 결과적인 협대역은 반송 주파수를 결정하기 위해 FFT알고리즘을 이용하여 푸리에(Fourier) 분석된다. 동시에 이러한 반송주파수의 결정은 로컬 PN 참조가 수신 신호의 올바른 위상에 조절되었음을 표시하고 반송주파수의 정확한 측정을 제공한다. 그 다음 이 주파수는 수신기의 추적 연산에 이용될 수 있다.

GPS 위성들은 서로 다른 위치에 존재하기 때문에 보내는 GPS 위성 신호 역시 서로 다른 타임오프셋을 가지게 된다.

그러나, 종래의 GPS 수신기에서 12채널을 사용할 경우 모든 채널들에 대해 같은 타임 오프셋(time offset)을 사용하여 GPS 위성 신호를 탐색한다. 즉, GPS 위성으로부터의 신호를 가지고 위치를 계산하기 때문에 초기 탐색시 타임 오프셋을 조절할 수 있는 방법이 없다. 그러므로, 모든 가설을 탐색함으로써 GPS 위성을 찾고 이를 계속 트래킹(tracking)하는 것이다. 따라서, 어떠한 도움없이 위성 신호를 찾으려고 한다면 초기에는 많은 시간이 소모하는 것이다.

그러므로, 이러한 종래의 방식은 GPS 수신기의 성능을 보여 주는 지표인 time-to-first-fix (TTFF)를 저하시킨다.

본 발명의 목적은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 기지국에서 보내 주 는 통신망 지원데이터를 사용하여 GPS 위성 신호를 빨리 포착할 수 있는 통신망 지원(Network-assisted) GPS(Global Positioning System) 수신기의 고속 포착 방법 및 장치를 제공하는 데 있다.

도 1은 본 발명에 관련된 통신망 지원 GPS 시스템의 개념도.

도 2는 일반적인 GPS 신호의 구성도.

도 3은 본 발명에 의한 고속포착 통신망 지원 GPS 수신장치의 블록도.

도 4는 도 3의 저장부의 구성을 설명하기 위한 도면.

도 5는 도 3의 채널상관부의 구성을 설명하기 위한 도면.

도 6은 본 발명에 의한 고속 포착방법을 설명하기 위한 타이밍도.

도 7은 도 6의 각 샘플타임에서의 누적, 샘플저장, FFT동작을 설명하기 위한 타이밍도.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 방법은 수신된 GPS 신호와 대응하는 국부 발생 코드신호의 상관 샘플 데이터들을 상관 누적하는 동작을, 찾고자 하는 위성 데이터에 대응하는 타임오프셋에 응답하여 각 채널들마다 다르게 시작한다. 이어서, 각 채널들에 각각 할당된 제1 메모리 저장영역들에 누적 샘플 데이터들을 GPS 신호의 1비트 주기 동안 소정 샘플타임마다 저장한다. 상기 1비트주기 저장이 완료된 시점에 동기하여 각 채널들의 누적 샘플 데이터들을 각기 1샘플타임 이내에 고속 푸리에 변환 처리하고 그 결과를 각 채널들에 할당된 제2 메모리 저장영역들에 저장한다. 이어서, 마지막 채널의 고속 푸리에 변환 처리의 결과가 완료된 시점에서 상기 각 채널별 고속 푸리에 변환 결과들에 응답하여 상기 수신된 GPS 신호와 대응하는 국부 발생 코드신호의 상관여부를 결정한다. 상기 상관여부의 결정에 응답하여 상기 국부발생 코드신호를 조정한다.

본 발명의 장치는 기지국으로부터 가시범위 이내의 복수의 위성들에 대한 지원신호를 수신하고, 상기 복수의 위성들로부터 GPS 신호를 수신하여 위치를 표시하는 통신망 지원 GPS 수신장치에 있어서, GPS 신호와 통신망 지원신호를 수신하는 고주파 수신부와, 상기 고주파 수신부로부터 제공된 상기 통신망 지원신호를 제공받아 지원 데이터를 복원하는 통신망 신호처리부를 포함한다. 또한, 상기 수신된 GPS 신호와 대응하는 국부 발생 코드신호의 상관 샘플 데이터들을 누적하고 누적샘플 데이터를 출력하는 복수의 채널 상관부들과, 각 채널들에 각각 할당된 제1저장영역들과 제2저장영역들을 포함하는 저장부와, 상기 각 채널들의 누적 샘플 데이터들을 각기 1샘플타임 이내에 고속 푸리에 변환 처리하고 그 결과를 출력하는 고속 푸리에 변환부를 포함한다.

또한, 상기 수신된 지원 데이터를 참조하여 찾고자 하는 위성 데이터에 대응하는 타임오프셋에 응답하여 각 채널들마다 상관누적동작을 다르게 시작하도록 상기 복수의 채널상관부들을 제어하고, 각 채널들에 각각 할당된 제1저장영역들에 누적 샘플 데이터들을 GPS 신호의 1프레임 주기 동안 소정 샘플타임마다 저장하고, 상기 1비트주기 저장이 완료된 시점에 동기하여 각 채널들의 누적 샘플 데이터들을 각기 1샘플타임 이내에 상기 고속 푸리에 변환부를 통하여 고속 푸리에 변환처리하고 그 결과를 각 채널들에 할당된 제2 메모리 저장영역들에 저장하고, 마지막 채널의 고속 푸리에 변환 처리의 결과가 완료된 시점에서 상기 각 채널별 고속 푸리에 변환 결과들에 응답하여 상기 수신된 GPS 신호와 대응하는 국부 발생 코드신호의 상관여부를 결정하고, 상기 상관여부의 결정에 응답하여 상기 각 채널 상관기들의 국부발생 코드신호의 조정을 제어하는 제어부를 포함한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하고자 한다.

도 1은 통신망 지원 GPS 수신장치의 개념구성을 나타낸다. GPS 수신장치(100)는 GPS 위성들(200)로부터 GPS 신호(210)를 수신한다. 또한, GPS 수신장치(100)는 이동전화 통신망의 고정 기지국(300)으로부터 GPS 지원신호(310)를 수신한다. 기지국(300)은 GPS 위성들(200)로부터 GPS 신호(210)를 수신한다.

GPS 위성들(200)은 지상 20,200KM의 상공인 6 오비탈플랜에 위치한 24개의 위성들로 구성될 수 있고, 신호가 지구상의 임의의 위치에서 이들 중 적어도 4개의 위성으로부터 수신될 수 있도록 하기 위해 위성의 궤도는 다수의 평면에 배치된다.

위치 결정 동작은 3개 이상의 위성으로부터 GPS 신호(210)를 수신함으로써 실행된다. 위치를 결정하는 기본적인 방법은 각 위성에 대한 시간차를 알고 있는데 기초한다. 위성에 대한 시간차는 GPS 수신기(100)에 의해 수신될 위성에서 시작된 GPS 신호(210)에 요구된 시간이다. 3개의 위성으로부터 GPS 신호(210)가 동시에 수신되는 경우, '2차원' 위치(위도 및 경도)가 결정될 수 있다. GPS신호(210)가 4개 이상의 위성으로부터 동시에 수신되는 경우, '3차원' 위치(위도, 경도 및 고도)가 결정될 수 있다.

위성으로부터 전송된 GPS 신호의 특징은 기술상 공지되어 있다. 각 위성은 2개의 확산 스펙트럼, L1(1575.42MHz) 및 L2(1227.60MHz) 신호로 불리는 L 대역 반송파 신호를 전송한다. 전리층(ionosphere)에 의해 전송된 신호의 굴절로 인해 발생할 수도 있는 에러를 제거하는데 바람직한 경우 2개의 신호가 요구된다. 각 위성에서 L1 신호는 직교 위상(phase quadrature)에서 2개의 PN(pseudorandom noise) 코드에 의해 BPSK(binary phase shift key) 변조된다. PN(pseudorandom noise) 코드 시퀀스는 어느 숫자가 이미 수신되었는지에 대한 지식이 다음에 수신된 숫자를 예측하는데 도움을 주지 않는 의미에서의 랜덤인 일련의 숫자이다. 각 위성으로부터의 L2 신호는 PN 코드들 중 단지 한 PN코드에 의해 BPSK 변조된다. PN 코드의 사용은 다수의 GPS 신호의 동시 사용이 수신기의 위치를 결정하고 위성의 특정 네비게이션 정보를 제공하는 것을 허용한다. 특정 위성에 의해 전송된 GPS 신호는 상기 특정 위성용의 PN 코드를 발생시키고, 정합시키고, 상관시킴으로서 선택된다. 몇몇 PN 코드들은 공지되며, 발생되고, 또는 GPS 수신기(100)내에 저장된다. 또 다른 PN 코드는 공개적으로 공지되어 있지 않다.

각 위성용으로 제 1 공지된 PN 코드는 C/A(coarse acquisition) 코드이다. 각 위성용으로 제 2 공지된 PN 코드는 P(precision) 코드이다. C/A 코드는 빠른 GPS 신호 포착을 용이하게 하고 P 코드로 넘겨준다. C/A 코드는 상대적으로 짧고 반면에 P 코드는 상대적으로 길다.

GPS 수신기(105)에서, 공지된 C/A 및 P 코드에 대응하는 신호는 위성에서와 동일한 방식으로 발생될 수 있다. 소정 위성으로부터 L1 및 L2 신호는 위상을 정렬시킴으로써, 발생된 코드의 타이밍을 위성으로부터 수신된 것들과 함께 조정함으로써 복조된다. 위상 정렬을 이루기 위해, 발생된 코드 복제는 결과로 생기는 출력 신호가 피크에 도달할 때까지 수신된 GPS 신호와 함께 상관된다. PN 코드 시퀀스 각각의 특정 비트가 위성으로부터 전송되는 시간이 규정되기 때문에 특정 비트의 수신 시간은 위성에 대한 거리 측정에 사용될 수 있다. C/A 및 P 코드가 각 위성에 유일하기 때문에, 특정 GPS 위성은 수신된 GPS 신호들간의 상관 결과와 장소상 발생된 C/A 및 P 코드 복제에 근거하여 규정될 수 있다.

L1 신호의 C/A 코드 성분은 상업적인 사용에 제공된다. 각종 기술은 GPS 수신기내의 C/A 코드를 복제하기 위해 개발되었다.

GPS 네비게이션 성능을 이루기 위한 핵심은 이 GPS 신호의 코드 포착을 달성하기 위해 하나 이상의 GPS 신호의 처리이며, 그 신호들 각각은 C/A 코드를 전송한다.

GPS 위성(200)으로부터 제공된 GPS 신호(210)에 대해서 보다 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

GPS 신호(210)는 GPS 데이터 비트들 및 패러티 비트들을 포함하고, GPS 데이터 비트들은 위치추산력(ephemeris) 및 알마낙(almanac) 정보와 같은, 위성 식별자, 타이밍 정보, 위성 상태 지시기들(satellite health indicators) 및 오비탈 데이터를 포함한다.

도 2는 GPS 데이터 세트(220)의 구성을 나타낸다. GPS 데이터 세트(220)는 전체 37,500 비트들을 가지는 25개의 프레임들을 포함하고, 여기서 각 프레임은 1500 비트들을 포함하고 30초 간격으로 송신된다. 따라서 각 비트는 20ms 간격으로 송신된다. 따라서, GPS 데이터 세트(220)의 25개 프레임들 전부는 12.5분의 기간에 걸쳐 송신된다. GPS 데이터 세트(220)는 데이터 세트기간, 예를 들어 2시간의 고정된 또는 비고정된 기간동안 일반적으로 변하지 않는다. 즉, GPS 데이터 세트(220)의 동일한 기본 25개 프레임들은 데이터 세트 기간동안에 연속적으로 수신된다.

각 프레임은 5개의 서브프레임들을 포함한다. 여기서 각 서브프레임는 300 비트들을 포함한다.

제1서브프레임(SF1)은 GPS 위크 번호(week number), 위성 정확성과 상태, 및위성 클럭 보정 용어들(satellite clock correctionterms)에 대응하는 패러티 비트들을 포함한다.

제2 및 제3서브프레임들(SF2, SF3)은 위치추산력(ephemeris) 파라미터들에 대응하는 패러티 비트들을 포함한다.

제1 및 제3서브프레임들(SF1, SF2, SF3)을 통해 송신된 대부분의 정보는 데이터 세트 기간동안 프레임마다 변하지 않는다.

제4서브프레임(SF4)은 알마낙(almanac) 데이터의 페이지, 특별한 메시지들, 전리층, 타이밍 데이터, 페이지 ID, 위성 배열 및/또는 예약된 데이터에 대응하는 패러티 비트들을 포함한다. 제4서브프레임(SF4)을 통해 송신되는 페이지들은 전체 25 페이지가 있고, 여기서 각 페이지는 25프레임마다 송신된다. 제4서브프레임 (SF4)를 통해 송신되는 25페이지들 각각이 포함하는 대부분의 정보는 데이터 세트 기간동안 변하지 않는다.

제5서브프레임(SF5)는 알마낙(almanac) 데이터, 위성 상태, 위성 ID, 알마낙(almanac)기준 시간 및/또는 알마낙(almanac) 기준 주 번호에 대응하는 패러티 비트들을 포함한다. 제5서브프레임(SF5)를 통해 송신되는 페이지들은 전체 25개이고, 각 페이지는 25프레임마다 송신된다. 제5서브프레임(SF5)를 통해 송신되는 25페이지들 각각이 포함하는 정보의 대부분은 데이터 세트 기간동안 변하지 않는다.

제1 내지 제5서브프레임들(SF1 내지 SF5) 각각은 10단어들(WD1~WD10)을 포함하고, 각 단어는 30 비트들을 포함한다. 각 단어의 30비트들 중 24비트들은 GPS 데이터 비트들이고, 나머지 6비트들은 패러티 비트들이다.

제1단어(WD1)는 일반적으로 원격 측정, 또는 TLM 단어로 불린다. TLM 단어 (WD1)는 서브프레임의 시작을 식별하기 위한 8비트 프리앰블(preamble), TLM 메시지 14 비트들, 예비 2비트들, 패러티 6비트들을 포함한다. 데이터 세트 기간 동안TLM 단어(WD1)는 변하지 않는다.

제2단어(WD2)는 일반적으로 핸드 오버 단어(HOW)로서 불린다. HOW는 위크 카운트의 횟수(TOW : a time of week count) 메시지 16비트들, 예비 2비트들, 서브프레임을 식별하기 위한 3비트들, 보충 패러티 2비트들, 패러티 6비트들을 포함한다.

제3 내지 제10단어들(WD3~WD10)은, 각 단어에 있어서, IODC(Issue of Data for Clock)를 포함하여, GPS 위크 번호, 위성 정확도 및 상태, 위성 클럭 보정 용어들에 대응하는 24 GPS 데이터 비트들과 패러티 6비트들을 포함한다.

상술한 GPS 신호는 고정 기지국(300)에서 수신하고, 각 위성별로 위성번호, GPS 기준시간, 기준 위치, 위성 ID, 클럭 정정 및 알마낙 데이터 등을 포함하는 지원 데이터를 작성하고 이들 지원 데이터를 지원신호(310)로 송신한다.

GPS 수신기(100)에서는 지원신호(310)를 수신하여 해당 위성의 GPS 신호를 탐색한다.

도 3을 참조하면, 본 발명에 의한 고속포착 통신망 지원 GPS 수신장치(100)는 크게 두개의 칩세트, 고주파 수신칩세트(110)과 신호처리칩세트(120)를 포함한다.

고주파 수신칩세트(110)는 위성으로부터 송신된 GPS 신호(210) 또는 기지국으로부터 송신된 CDMA 지원신호(310)를 안테나를 통하여 수신하여 중간주파수변환 및 디지털신호변환 기능을 수행하여 베이스밴드의 지원 데이터신호 또는 GPS 데이터신호를 출력한다.

신호처리칩세트(112)는 CDMA 모뎀(120), 채널재생부(130), 저장부(140), 고속푸리에변환부(150) 및 제어부(160)를 포함한다.

CDMA 모뎀(120)은 고주파 수신칩세트(110)으로부터 출력된 지원 데이터신호를 디코딩하여 기지국으로부터 제공된 위성지원정보를 제어부(160)에 제공한다. 위성지원정보는 각 위성별로 위성번호, GPS 기준시간, 기준 위치, 위성 ID, 클럭 정정 및 알마낙 데이터 등을 포함한다.

채널상관부(130)는 고주파 수신칩세트(110)로부터 출력된 GPS 데이터신호를 입력한다. 채널상관부(130)는 GPS 위성들 중 하나와 결합된 소정의 코드로 인코드되는 국부발생코드신호 사이의 상호 연관량을 결정하는 상관연산기능을 수행한다. 채널상관부(130)는 복수의 채널, 예컨대 12채널을 구성하며, 각 채널당 하나의 위성에 대하여 상관연산을 수행한다. 각 채널 상관연산 결과들은 제어부(160)로 출력되어 저장부(140)의 제1저장영역에 저장된다.

저장부(140)는 SRAM으로 구성되고, 도 4를 참조하면, 상관연산 결과들을 저장하기 위한 제1저장영역(142)과 고속 푸리에 변환결과들을 저장하기 위한 제2저장영역(144)을 포함한다.

고속 푸리에 변환부(150)는 저장부(140)의 제1저장영역(142)에 저장된 상관연산결과를 가져다가 고속 푸리에 변환 연산을 수행하고 그 결과들을 저장부(140)의 제2저장영역(144)에 기록한다.

제어부(160)는 마이크로 프로세서(162), 메모리 콘트롤러(164) 및 주변 제어회로들을 포함한다. 제어부(160)는 수신된 지원 데이터를 참조하여 찾고자 하는 위성 데이터에 대응하는 타임오프셋에 응답하여 각 채널들마다 상관동작을 다르게 시작하도록 채널상관기들을 제어한다. 또한, 각 채널들에 각각 할당된 제1저장영역들에 누적 샘플 데이터들을 GPS 신호의 1비트 주기 동안 소정 샘플타임마다 저장한다. 또한, 저장이 완료된 시점에 동기하여 각 채널들의 누적 샘플 데이터들을 각기 1샘플타임 이내에 고속 푸리에 변환부를 통하여 고속 푸리에 변환처리하고 그 결과를 각 채널들에 할당된 제2저장영역들에 저장한다. 그리고, 마지막 채널의 고속 푸리에 변환 처리의 결과가 완료된 시점에서 상기 각 채널별 고속 푸리에 변환 결과들에 응답하여 상기 수신된 GPS 신호와 대응하는 국부 발생 코드신호의 상관여부를 결정하고, 상기 상관여부의 결정에 응답하여 상기 각 채널 상관기들의 국부발생 코드신호의 조정을 제어한다.

도 5를 참조하면, 12채널의 각 채널상관부(130)는 캐리어 제거기(131), 캐리어 수치제어발진기(132), 코드 상관기(133), 국부 코드발생기(134), 누적기(135)를 포함한다. 캐리어제거기(131)는 캐리어수치제어발진기(NCO)(132)로부터 제공된 국부발진캐리어신호와 샘플데이터를 믹싱하여 샘플데이터에 포함된 캐리어성분을 제거한다.

코드상관기(133)는 국부코드발생기(134)로부터 생성된 국부발진 코드신호와 16샘플신호들을 병렬로 서로 코릴레이션(correlation)한다. 국부코드 발생기(134)는 코드수치제어발진기를 포함한다.

캐리어수치제어발진기(132) 및 국부코드발생기(134)의 코드수치제어발진기는 제어부(160)로부터 제공된 조정제어신호에 의해 신호포착동안 캐리어와 코드 트래킹을 위하여 조정된다.

누적기(135)는 16샘플데이터들을 버퍼타임, 20ms동안 각각 누적하여 16누적 샘플데이터를 상관결과로 출력한다.

이와 같이 구성된 본 발명의 동작을 도 6 및 도 7을 참조하여 설명하면 아래와 같다.

제어부(160)는 CDMA 모뎀(120)을 통해 기지국(300)으로부터 찾고자 하는 위성 data의 비트 경계의 위치가 sync 신호를 기준으로 얼마만큼 타임 오프셋 되어 있는지에 대한 정보를 받아서 매 버퍼타임에서 몇 번째 샘플부터 비트의 경계가 있는지를 채널상관부(130)에 알려준다.

따라서, 각 채널상관부(130)는 찾고자하는 위성의 비트경계에 최적화된 타임오프셋에 따라 상관누적동작개시를 서로 다르게 실행한다.

도 6에 도시한 바와 같이, 채널0에서 가장 먼저 상관누적동작을 개시하고 채널2에서 가장 늦게 상관누적동작을 시작하였다고 가정하면 채널0는 16샘플의 누적이 모두 완료된 시점에서 누적샘플데이터에 대한 FFT를 17번째 샘플타임동안에 수행한다. 이때 나머지 채널 1 내지 채널11에서는 여전히 상관누적동작을 수행한다.

이와 같은 동작에 의해 가장 늦은 채널2에 대한 상관누적동작이 완료된 시점에서 다른 채널들의 FFT가 모두 수행된 상태가 된다. 마지막으로 채널2에 대한 이전 버퍼타임동안 상관누적된 결과의 FFT가 현재 버퍼타임 동안 수행된다. 채널2의 FFT가 종료되면, 마이크로프로세서에서 12채널의 FFT 결과값을 채널2의 현재버퍼기간동안 가장 빨리 진행된 채널0의 현재버퍼기간이 종료되기 직전까지 신호포착여부의 결정을 판정한다. 신호포착시에는 채널상관부의 수치제어발진기들을 현재 조정된 값으로 록킹하고 그렇치 않는 경우에는 수치제어발진기가 위성신호를 트래킹하도록 수치제어발진기를 각 채널의 현재버퍼타임의 종료시에 업데이트한다. 그러므로, 가장 빠른 채널부터 가장 늦은 채널순으로 수치제어발진기의 업데이트 동작이 수행된다. 따라서, 다음 버퍼타임시에는 업데이트된 수치제어발진기에 의해 상관누적동작이 수행된다.

도 7을 참조하면, 채널0에서 상관누적 샘플데이터들을 메모리 콘트롤러(164)를 통하여 제1버퍼기간동안 매 샘플주기로 제1저장영역에 저장한다. 제1저장영역(142)에 상관누적 샘플데이터들이 모두 저장되면, 제2버퍼기간동안 새로운 상관누적동작이 수행되는 동안에 제1저장영역에 저장된 이전 상관누적 샘플데이터들은 FFT부에 의해 곧바로 수행된다. 왜냐하면 16포인트 FFT는 한 채널로부터 16샘플데이터가 필요하기 때문이다. FFT결과는 메모리콘트롤러(164)를 통하여 제2저장영역(144)에 저장된다.

모든 채널에 대한 FFT가 모두 종료된 후에 FFT부는 NCO의 업데이터를 위한 시간을 알리기 위하여 마이크로프로세서에 인터럽트신호를 보낸다. 각 채널에 대한 FFT는 한 샘플주기, 1.25ms동안 수행될 수 있다.

한 샘플타임에서 채널 0과 채널 3 이 마지막 샘플인 샘플 15 데이터를 메모리 콘트롤러를 통해 제1저장영역(162)에 저장을 하고 샘플 0 데이터부터 새롭게 채널0 및 3에서 누적하는 과정을 보여 주고 있다. 샘플데이터는 20MS 버퍼타임동안 샘플 0부터 샘플 15까지 차례대로 반복해서 생성된다. 즉, 한 샘플타임 1.25ms기간 중 1.236ms동안 탭0에서부터 탭15까지 누적하고 누적이 끝나면 나머지 시간동안 채널 0부터 채널 11까지 차례대로 샘플데이터를 메모리콘트롤러를 통해 제1저장영역에 저장하게 된다.

마지막 샘플 15 데이터가 제1저장영역에 저장되면, 다음 버퍼타임의 제1샘플타임에서 이전 버퍼타임에 누적된 샘플데이터들에 대한 FFT를 실시하게 된다. 이때에 소요되는 시간은 1.238ms의 누적시간에 비교하여 매우 작은 시간, 즉 80㎲이며 모든 샘플데이터가 들어온 채널들 즉 채널0과 채널3에 대하여 FFT를 실시하게 된다. 80㎲동안에 FFT부에서는 제1저장영역으로부터 샘플데이터를 가져다가 FFT처리하고 그 처리결과를 다시 메모리 콘트롤러를 통하여 제2저장영역에 기록한다.

상술한 바와 같이 본 발명에서는 TTFF(time-to-first-fix) 를 향상시키기 위한 방법의 하나로서 기지국에서 보내주는 지원데이터를 사용하여 GPS 위성 신호를 빨리 탐색하는 것이다. 즉, 기지국에서 미리 계산한 위성 신호의 타임오프셋을 GPS 수신기가 받아서 GPS 위성 신호를 탐색하고 인도우영역을 미리 줄임으로써 시간을 단축하는 것이다.

따라서 GPS 베이스 밴드내의 모든 채널은 최적화된 타임오프셋을 가지고 위성 신호의 포착동작을 고속으로 할 수 있으므로 NCO의 업데이트도 빠른 시간에 처리할 수 있어서 수신감도도 약 3dB 정도 향상시킬 수 있다.

Claims (6)

1. 기지국으로부터 가시범위 이내의 복수의 위성들에 대한 지원정보를 수신하고, 상기 복수의 위성들로부터 GPS 신호를 수신하여 위치를 표시하는 통신망 지원 GPS 수신장치의 고속포착방법에 있어서,

   수신된 GPS 신호와 대응하는 국부 발생 코드신호의 상관 샘플 데이터들을 상관 누적하는 동작을, 찾고자 하는 위성 데이터에 대응하는 타임오프셋에 응답하여 각 채널들마다 다르게 시작하는 것을 특징으로 하는 통신망 지원 GPS 수신장치의 고속포착방법.
2. 기지국으로부터 가시범위 이내의 복수의 위성들에 대한 지원정보를 수신하고, 상기 복수의 위성들로부터 GPS 신호를 수신하여 위치를 표시하는 통신망 지원 GPS 수신장치의 고속포착방법에 있어서,

   수신된 GPS 신호와 대응하는 국부 발생 코드신호의 상관 샘플 데이터들을 상관 누적하는 동작을, 찾고자 하는 위성 데이터에 대응하는 타임오프셋에 응답하여 각 채널들마다 다르게 시작하는 단계;

   각 채널들에 각각 할당된 제1저장영역들에 누적 샘플 데이터들을 GPS 신호의 1비트 주기 동안 소정 샘플타임마다 저장하는 단계;

   상기 누적 샘플 데이터의 저장이 완료된 시점에 동기하여 각 채널들의 누적 샘플 데이터들을 각기 1샘플타임 이내에 고속 푸리에 변환 처리하고 그 결과를 각채널들에 할당된 제2저장영역들에 저장하는 단계;

   마지막 채널의 고속 푸리에 변환 처리의 결과가 완료된 시점에서 상기 각 채널별 고속 푸리에 변환 결과들에 응답하여 상기 수신된 GPS 신호와 대응하는 국부 발생 코드신호의 상관여부를 결정하는 단계; 및

   상기 상관여부의 결정에 응답하여 상기 국부발생 코드신호를 조정하는 단계를 구비한 것을 특징으로 하는 통신망 지원 GPS 수신장치의 고속포착방법.
3. 제2항에 있어서, 찾고자 하는 위성 데이터에 대응하는 타임오프셋은 상기 기지국으로부터 제공된 지원정보에 의해 획득되는 것을 특징으로 하는 고속포착방법.
4. 기지국으로부터 가시범위 이내의 복수의 위성들에 대한 지원신호를 수신하고, 상기 복수의 위성들로부터 GPS 신호를 수신하여 위치를 표시하는 통신망 지원 GPS 수신장치에 있어서,

   GPS 신호와 통신망 지원신호를 수신하는 고주파 수신부;

   상기 고주파 수신부로부터 제공된 상기 통신망 지원신호를 제공받아 지원 데이터를 복원하는 통신망 신호처리부;

   상기 수신된 GPS 신호와 대응하는 국부 발생 코드신호의 상관 샘플 데이터들을 상관 누적하고 누적샘플 데이터를 출력하는 복수의 채널 상관부들;

   각 채널들에 각각 할당된 제1저장영역과 제2저장영역을 포함하는 저장부;

   상기 각 채널들의 누적 샘플 데이터들을 각기 1샘플타임 이내에 고속 푸리에변환 처리하고 그 결과를 출력하는 고속 푸리에 변환부; 및

   상기 수신된 지원 데이터를 참조하여 찾고자 하는 위성 데이터에 대응하는 타임오프셋에 응답하여 각 채널들마다 상관 누적동작을 다르게 시작하도록 상기 복수의 채널상관부들을 제어하고, 각 채널들에 각각 할당된 제1저장영역에 누적 샘플 데이터들을 GPS 신호의 1비트 주기 동안 소정 샘플타임마다 저장하고, 상기 1비트주기샘플저장이 완료된 시점에 동기하여 각 채널들의 누적 샘플 데이터들을 각기 1샘플타임 이내에 상기 고속 푸리에 변환부를 통하여 고속 푸리에 변환처리하고 그 결과를 각 채널들에 할당된 제2저장영역에 저장하고, 마지막 채널의 고속 푸리에 변환 처리의 결과가 완료된 시점에서 상기 각 채널별 고속 푸리에 변환 결과들에 응답하여 상기 수신된 GPS 신호와 대응하는 국부 발생 코드신호의 상관여부를 결정하고, 상기 상관여부의 결정에 응답하여 상기 각 채널 상관기들의 국부발생 코드신호의 조정을 제어하는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 고속 포착 통신망 지원 GPS 수신장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 통신망 신호처리부, 상기 복수의 채널 상관부들, 저장부, 고속 푸리에 변환부 및 제어부를 원칩상에 구성한 것을 특징으로 하는 고속 포착 통신망 지원 GPS 수신장치.
6. 제4항에 있어서, 상기 제어부는 마이크로 프로세서 및 메모리 콘트롤러를 포함하고, 상기 메모리 콘트롤러는 마이크로프로세서, 복수의 채널상관부들 및 고속푸리에 변환부들 사이의 메모리 사용 트래픽을 제어하는 것을 특징으로 하는 고속 포착 통신망 지원 GPS 수신장치.