KR20050119153A - 다수의 통신 시스템으로부터의 시간 정보에 기반한 가상실시간 클록 - Google Patents

다수의 통신 시스템으로부터의 시간 정보에 기반한 가상실시간 클록 Download PDF

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Abstract

다수의 통신 시스템으로부터의 시간 정보에 기반하여 단말에 "가상" 실시간 클록을 구현하는 방법 및 장치가 제공된다. 적어도 하나의 시스템(예를 들어, GPS)은 가상 실시간 클록에 대한 "절대" 시간 정보를 제공하며, 적어도 하나의 다른 시스템(예를 들어, 셀룰러 시스템)은 "상대" 시간 정보를 제공한다. 가상 실시간 클록은 제 1 시스템으로부터 사용 가능해질 때 절대 시간으로 "타임 스탬프"될 수 있다. (다수의 비동기 송신기로부터 수신될 수 있는) 상대 시간은 제 2 시스템으로부터 수신될 때 가상 실시간 클록의 타임 라인에 매핑될 수 있다. 타임 라인에서 임의의 타임 인스턴트의 절대 시간이 제 1 시스템으로부터의 절대 시간 및 제 2 시스템으로부터의 상대 시간에 기반하여 추정될 수 있다. 2개 이상의 타임 인스턴트에 대한 제 1 시스템으로부터의 절대 시간은 제 2 시스템으로부터의 상대 시간을 조정하는데 사용될 수도 있다.

Description

다수의 통신 시스템으로부터의 시간 정보에 기반한 가상 실시간 클록{VIRTUAL REAL-TIME CLOCK BASED ON TIME INFORMATION FROM MULTIPLE COMMUNICATION SYSTEMS}
본 발명은 일반적으로 통신에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 다수의 통신 시스템으로부터의 시간 정보에 기반한 가상 실시간 클록을 구현하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
무선 단말이 정확한 시각을 아는 것이 흔히 바람직하고, 때로는 필요하다. 정확한 시각을 필요로 하는 어떤 특정 어플리케이션은 궤도를 그리며 지구를 도는 24개의 일정한 간격을 둔 위성들의 배열인 공지된 위성 위치 확인 시스템(GPS)에 기반한 위치 결정이다. 각각의 GPS 위성은 지상의 GPS 수신기들이 임의의 시점에 대하여 수신 신호의 도착 시각을 측정할 수 있게 하는 정보로 인코딩된 신호를 전송한다. 이 상대적인 도착 시각 측정치는 "의사 거리(pseudo-range)"로 변환될 수 있다. GPS 수신기의 위치는 충분한 개수의 위성 및 이들의 위치에 대한 의사 거리 측정치에 기반하여 정확하게 추정될 수 있다.
GPS 위성으로부터의 신호 도착 시각은 필요한 시간 정보를 얻기 위해 GPS 신호 자체를 처리함으로써 결정될 수 있다. GPS에서 완전한 시간 정보는 3개의 다른 시간 성분: 주간 비트(BOW), 에폭(epoch)(비트) 및 서브 코드 프레임(모두 뒤에 상세히 설명함)으로 분할될 수 있다. 각각의 시간 성분은 다른 시간 범위를 커버하고 다른 시간 해상도를 갖는다. 각각의 시간 성분은 수신기에 의한 다른 신호 처리에 기반하여 GPS 신호로부터 취득될 수 있다. 이들 시간 성분을 얻기 위한 처리는 일반적으로 처음에 서브 코드 프레임(미세) 타이밍이 얻어지고, 이어서 에폭(비트) 타이밍이 얻어지고, 마지막으로 BOW(드문드문한) 시간 정보가 얻어지는 식으로 드문드문한 시간 해상도를 높이며 순차적인 순서로 수행된다. GPS 신호로부터 소정의 시간 성분을 얻기 위한 처리 시간은 이와 같이 누적된다(즉, 그 시간 성분에 대한 처리 시간에 더 미세한 모든 시간 성분들에 대한 처리 시간을 더한 것과 같다). GPS 수신기에 이들 시간 성분에 관한 사전 지식이 있다면, GPS 수신기는 성분을 얻기 위한 대응 처리를 건너뛸 수 있다. 이는 의사 거리 측정 및 궁극적으로는 단말에 대한 위치 결정을 얻는데 필요한 시간량을 감소시킨다.
단말은 위치 결정의 결과들 중 하나로서 GPS 시간을 얻을 수 있다. GPS 시간은 "참" 또는 절대 시간으로 볼 수 있고, 상술한 3개의 시간 성분을 모두 포함한다. 이 GPS 시간은 단말의 내부 타이밍을 "타임 스탬프"하는데 사용될 수 있으므로, 특정 타임 인스턴트의 참 또는 절대 시간을 알게 된다. 위치 결정 사이에서 단말은 아이들(idle) 모드로 동작함으로써 가능한 한 많은 회로가 전력 하강하여 배터리 전력을 보존한다. 아이들 모드에서 단말은 일반적으로 내부 클록에 기반하여 동작하는 카운터를 유지한다. 카운터는 사실상 아이들 상태에서 어떤 송신기로부터도 신호를 수신하지 않는 동안 단말에 시간 정보를 제공하는데 사용되는 타이머이다.
단말은 임의의 타임 인스턴트에 새로운 위치 결정을 수행하라는 명령을 받을 수 있다. 카운터는 최종 GPS 시간이 얻어진 타임 인스턴트 이래로 경과한, 단말의 내부 클록에 의해 측정되는 시간량을 추정하기 위한 실시간 클록으로서 사용될 수 있다. 이 임의의 타임 인스턴트의 절대 시간은 최종 GPS 시간에 결과한 시간 추정치를 더함으로써 추정될 수 있다. 이 절대 시간의 정확도는 경과 시간 추정치의 정확도에 좌우된다. 경과 시간이 비교적 고도의 정확도로 추정될 수 있다면, 경과 시간 추정치는 상당히 정확하다. 이 경우, 새로운 위치 결정을 위한 BOW 및 에폭 비트 타이밍의 복원이 불필요할 수 있다. 따라서 훨씬 더 짧은 시간량 내에 새로운 위치 결정이 얻어질 수 있으며, 이는 매우 바람직하다.
공교롭게도, 단말의 내부 클록은 충분히 정확하지 않을 수도 있다. 예를 들어, 단말의 실시간 클록을 구현하는데 사용되는 내부 클록은 100 백만분율(ppm)만큼 큰 에러를 가질 수 있다. 경과 시간 추정치는 동일한 ppm 양만큼 에러가 있으며, 에러의 크기는 경과 시간이 길수록 더 크다. 예를 들어, 50초의 경과 시간에 대한 100 ppm 에러는 5 msec이고, 500초의 경과 시간에 대한 100 ppm 에러는 50 msec이다. 경과 시간 추정치의 큰 에러는 새로운 위치 결정을 위한 에폭 비트 및 (혹은) BOW 타이밍을 복원할 필요를 수반할 수 있으며, 이는 매우 바람직하지 않다.
따라서 더욱 높은 정확도를 가지며 위치 결정과 같은 다양한 어플리케이션에 사용될 수 있는 실시간 클록을 구현하는 방법 및 장치에 대한 필요성이 있다.
도 1은 다수의 통신 시스템으로부터 신호를 수신할 수 있는 무선 단말을 나타내는 도면이다.
도 2는 GPS 및 셀룰러 시스템으로부터의 시간 정보에 기반한 가상 실시간 클록의 구현을 설명하는 도면이다.
도 3은 GPS 및 셀룰러 시스템의 2개의 비동기 기지국으로부터의 시간 정보에 기반한 가상 실시간 클록의 구현을 설명하는 도면이다.
도 4는 GSM 시스템의 프레임 구조를 설명하는 도면이다.
도 5 및 도 6은 다수의 통신 시스템으로부터의 시간 정보에 기반하여 절대 시간의 추정치를 제공하기 위한 프로세스의 두 가지 실시예의 흐름도이다.
도 7은 GPS 신호에 대한 데이터 전송 포맷을 설명하는 도면이다.
도 8은 가상 실시간 클록으로부터의 정확한 절대 시간 추정치에 기반한 수신기 유닛의 위치를 결정하기 위한 프로세스의 일 실시예의 흐름도이다.
도 9는 무선 단말의 컴포넌트일 수 있는 수신기 유닛의 일 실시예의 블록도이다.
다수의 통신 시스템으로부터의 시간 정보에 기반하여 단말에 "가상" 실시간 클록을 구현하는 방법 및 장치가 본원에 제공된다. 적어도 하나의 시스템(예를 들어, GPS)은 가상 실시간 클록에 대한 "절대" 시간 정보를 제공하며, 적어도 하나의 다른 시스템(예를 들어, 셀룰러 시스템)은 "상대" 시간 정보를 제공한다. 가상 실시간 클록은 제 1 시스템으로부터 사용 가능해질 때 절대 시간으로 "타임 스탬프"될 수 있다. (제 2 시스템의 다수의 비동기 송신기로부터 수신될 수 있는) 상대 시간은 제 2 시스템으로부터 수신될 때 가상 실시간 클록의 타임 라인에 매핑될 수 있다. 타임 라인에서 임의의 타임 인스턴트의 절대 시간이 제 1 시스템으로부터의 절대 시간 및 제 2 시스템으로부터의 상대 시간에 기반하여 추정될 수 있다. 2개 이상의 타임 인스턴트에 대한 제 1 시스템으로부터의 절대 시간은 제 2 시스템으로부터의 상대 시간을 조정하는데 사용될 수도 있다.
여기서 설명하는 방법의 특정 실시예는 다수의 통신 시스템으로부터의 시간 정보에 기반하여 절대 시간의 추정치를 제공할 수 있다. 처음에, 제 1 타임 인스턴트에 제 1 시스템(예를 들어, GSP)으로부터 절대 시간이 얻어진다. 제 2 타임 인스턴트에 제 2 시스템(예를 들어, GSM 또는 W-CDMA 시스템)의 제 1 송신기로부터 제 1 시그널링 메시지(예를 들어, 동기 버스트)가 수신된다. 제 1 및 제 2 시간 인스턴트 사이의 제 1 시간 오프셋이 결정된다. 제 3 타임 인스턴트에(예를 들어, 핸드오프 상황에) 제 2 시스템의 제 2 송신기로부터 제 2 시그널링 메시지가 수신될 수도 있다. 제 1 및 제 2 송신기는 서로 비동기적이며, 이 경우 제 1 및 제 3 타임 인스턴트 사이의 제 2 시간 오프셋이 결정될 수 있다. 이후 제 4 타임 인스턴트에 제 1 또는 제 2 송신기로부터 제 3 시그널링 메시지가 수신될 수 있다. 이어서, (1) 제 1 타임 인스턴트의 절대 시간, (2) 제 1 [또는 제 2] 시간 오프셋, (3) 제 2 [또는 제 3] 타임 인스턴트와 제 4 타임 인스턴트 사이의 경과 시간, 및 (4) 제 4 타임 인스턴트와 지정된 타임 인스턴트 사이의 시간 차에 기반하여 지정된 타임 인스턴트의 절대 시간 추정치가 결정될 수 있다(지정된 타임 인스턴트에 절대 시간을 추정하는데 제 2 송신기의 상대 시간이 사용된다면 괄호 내의 용어가 적용될 수 있다).
상기 방법 및 장치의 다양한 양상 및 실시예는 하기에 보다 상세히 설명한다.
본 발명의 특징, 성질 및 이점들은 전체적으로 동일 참조 부호가 대응하여 식별되는 도면들과 관련하여 후술하는 상세한 설명으로부터 보다 명백해질 것이다.
도 1은 다수의 통신 시스템으로부터 신호를 수신할 수 있는 무선 단말(110)을 나타내는 도면이다. 이러한 통신 시스템의 하나는 공지된 위성 위치 확인 시스템(GPS)이다. 또 다른 통신 시스템은 코드 분할 다중 접속(CDMA), 시분할 다중 접속(TDMA), 주파수 분할 다중 접속(FDMA) 또는 다른 다중 액세스 통신 시스템인 무선(예를 들어, 셀룰러) 통신 시스템이다. CDMA 시스템은 IS-95, IS-2000, W-CDMA 등 하나 이상의 표준을 구현할 수 있다. TDMA 시스템은 GSM, GPRS 등 하나 이상의 표준을 구현할 수 있다. 이들 다양한 표준은 공지되어 있으며 본원에 참조로 포함된다. 일반적으로, 단말(110)은 임의 타입의 임의 개수의 통신 시스템(예를 들어, 블루투스, WI-FI, 또는 시간 정보를 제공할 수 있는 임의의 다른 시스템)으로부터 신호를 수신할 수 있다. 하기에 상세히 설명하는 특정 실시예에서, 단말(110)은 GPS 및 GSM 시스템으로부터 신호를 수신할 수 있다.
단말(110)은 다수의 GPS 위성(130)으로부터 신호를 수신하고, GPS 신호를 처리하여 그 현재 위치의 추정치를 유도할 수 있다. 단말은 위치 결정의 결과들 중 하나로서 GPS 시간을 얻을 수 있다(또는 GPS 신호를 처리하여 GPS 시간만 얻도록 동작할 수도 있다). 이 GPS 시간은 GPS 위성들에 의해 유지되는 클록들이 매우 정확하고 지상의 매우 정확한 원자 시계를 따르도록 필요에 따라 추가로 조정되기 때문에 실제 시간의 정확한 표시이다. 따라서 GPS 시간은 "참" 또는 절대 시간으로 간주할 수 있다. 단말은 GPS 시간이 제공될 때마다 자신의 타이밍을 조정할 수 있다. 그러나 단말은 드문드문한 타임 인스턴트에 위치 결정을 수행할 수 있기 때문에(예를 들어 사용자 및/또는 셀룰러 시스템에 의해 지시될 때마다) 이 드문드문한 타임 인스턴트에만 GPS 시간이 이용될 수 있다.
단말(110)은 셀룰러 시스템에서 하나 이상의 기지국(120)으로부터 신호를 수신할 수도 있으며, 지상 신호들을 처리하여 정보를 수신하거나 셀룰러 시스템과 통신할 수 있다. 동기화 및 취득 프로세스의 일부로서, 단말은 데이터를 수신하거나 통신하는 각 기지국의 타이밍을 결정해야 할 수도 있다. GSM 시스템에서는 각 기지국에 의해 동기 버스트가 주기적으로 전송되어 프레임 레벨 동기 데이터를 단말들에 제공한다. 각 기지국의 타이밍은 기지국에 의해 전송된 동기 버스트들을 처리함으로써 결정될 수 있다.
어떤 셀룰러 시스템들(예를 들어 IS-95 및 cdma2000 시스템들)은 모든 기지국의 타이밍이 정렬되도록 동기식으로 동작한다. 더욱이, 이들 셀룰러 시스템의 기지국들의 타이밍은 또한 GPS 시간과 동기화(즉, GPS 시간에 고정)될 수도 있다. 이 경우, 단말은 GPS 위성 및/또는 기지국으로부터의 신호에 기반하여 얻을 수 있는 GPS 시간으로 자신의 내부 타이밍을 계속해서 업데이트할 수 있다.
그러나 어떤 셀룰러 시스템들(예를 들어, GSM 및 W-CDMA 시스템들)은 비동기식으로 동작할 수도 있다. W-CDMA에서 기지국들은 서로 모두 동기화하도록 또는 서로 모두 비동기화하도록 동작할 수 있다. 또한, 기지국은 어떤 기지국들은 동기화하는 한편, 어떤 기지국들은 동기화하지 않도록 동작할 수도 있다. 동기화 또는 비동기화 동작의 선택은 시스템이 네트워크 운영자에 의해 작동되는 방식에 좌우된다. GSM에서 기지국들은 서로 비동기화한다.
비동기식 셀룰러 시스템(예를 들어, GSM 또는 W-CDMA 시스템)에서, 기지국들의 타이밍은 정렬되지 않고 시간에 따라 드리프트할 수 있다. 이 드리프트의 장기 평균값은 0일 수도 있고 0이 아닌 어떤 값일 수도 있다(즉, 기지국들 사이의 시간 차가 계속해서 증가 또는 감소할 수도 있다). 비동기 타이밍 때문에, 기지국들에 대한 프레임들은 (우연이 아닌 한) 동일한 타임 인스턴트에 시작하기 쉽지 않을 수 있다. 더욱이, 비동기식 셀룰러 시스템에서 기지국들의 타이밍은 일반적으로 GPS 시간과 동기화하지 않는다. 이러한 이유로 단말은 동기식 시스템에서와 동일한 방식으로 비동기 기지국들로부터의 시간 정보에 기반하여 자신의 내부 타이밍을 업데이트하지 못한다.
여기서는 다수의 통신 시스템으로부터의 시간 정보에 기반하여 단말에 "가상" 실시간 클록을 구현하는 방법 및 장치가 제공되며, 다수의 통신 시스템 중 하나는 비동기 시스템(예를 들어, GSM 또는 W-CDMA 시스템)일 수 있다. 발명자는 셀룰러 시스템 내의 기지국들이 비동기식으로 동작할 수 있지만, 각 기지국의 타이밍은 일반적으로 단말의 내부 클록보다 더 정확한 클록에 기반하여 유도된다는 점을 알아냈다. 예를 들어, 단말의 내부 클록은 10 ppm 정도 또는 이보다 나쁜 정확도를 가질 수 있지만, 기지국의 클록은 ±0.05 ppm 또는 0.01 ppm 정도(즉, 100 내지 1000배 더 정확한)의 정확도를 가질 수 있다. 정확한 가상 실시간 클록은 (이용 가능할 때마다) GPS로부터의 GPS 시간 및 셀룰러 시스템 내 기지국들의 정확한 타이밍에 기반한 단말에 의해 구현될 수 있다.
도 2는 GPS 및 셀룰러 시스템으로부터의 시간 정보에 기반한 단말의 가상 실시간 클록의 구현을 설명하는 도면이다. 도 2는 단말, 셀룰러 시스템 내의 기지국, 및 GPS에 대한 3개의 다른 타임 라인을 나타낸다. 이들 3개의 상이한 타임 라인은 단말, 기지국 및 GPS에 대한 3개의 다른 (고정되지 않은) 클록의 사용에 기인한다.
도 2에 나타낸 바와 같이, GPS는 자신의 타임 라인과 관련하며, 이 타임 라인은 지상의 매우 정확한 원자 시계에 기반하여 효과적으로 결정된다. GPS 위성 클록은 절대 GPS 시간과 개별 위성 클록들과의 관계가 임의의 소정 순간에 매우 잘 알려질 수 있도록 제어 및 조정된다.
비동기식 셀룰러 시스템에서, 각 기지국의 타이밍은 셀룰러 시스템 내 다른 기지국들의 타이밍과 다를 수도 있다. 각 기지국의 타이밍은 자신의 클록에 기반하여 결정되며, 이 클록은 어떤 다른 시간 기준(예를 들어, GPS)에 고정될 수도 있고 고정되지 않을 수도 있다. 그러나 기지국의 클록 주파수는 일반적으로 단말의 내부 클록 주파수보다 훨씬 더 정확하다. 각 기지국은 셀룰러 시스템에 의해 구현되는 표준에 의해 정해지는 특정 듀레이션의 프레임으로 데이터를 전송한다. 간결성을 위해, 단 하나의 기지국의 타이밍만 도 2에 나타낸다. 이 기지국의 프레임 주기는 Tframe으로 나타내고, 도 2에 각 프레임의 시작을 나타낸다.
단말은 일반적으로 단말 내의 모든 처리 엘리먼트들에 "시스템 시간"을 제공하는데 사용되는 카운터 또는 타이머를 유지한다. 간결성을 위해, 다음 설명은 카운터가 시스템 시간을 제공하도록 유지되는 것으로 가정한다. 이 카운터는 단말의 내부 클록에 기반하여 동작하고, 이 내부 클록은 일반적으로 3개의 엔티티(즉, 단말, 기지국 및 GPS)의 모든 클록들 중 가장 부정확하다. 내부 클록은 다른 클록(예를 들어, 기지국 클록)에 고정되지 않는 한 "자유롭게 동작(free-wheel)"한다. 단말에서 시스템 시간의 정확도는 이 내부 클록과 직접 연관된다.
처음에, 전력 상승시 카운터는 (예를 들어, 어떤 임의의 타임 인스턴트에) 리셋되고, 이후에 내부 클록에 기반하여 증분한다. 간결성을 위해, 카운터는 최대 카운터 값이 도달할 때까지 각 클록 사이클로 선형적으로 증분하는 출력을 가지며, 이때 최소 카운터 값으로 다시 리셋되는 랩 어라운드(warp-around) 카운터로서 나타낸다. 따라서 카운트 출력은 톱니파로 나타낼 수 있다. 최대 및 최소 카운터 값은 톱니파의 각 주기가 기지국으로부터의 한 프레임과 거의 동일하도록 선택될 수 있다. 일반적인 구현에서, 이 카운터 또는 다른 카운터의 추가 비트들이 사용되어 보다 오랜 기간을 커버할 수도 있다. 예를 들어, 제 1 카운터가 랩 어라운드하는 시간의 수(프레임 수)를 카운트하도록 다른 카운터가 유지될 수도 있다.
카운터는 단말의 타임 라인을 정의하는 것은 물론, 단말에 대한 시스템 시간을 제공한다. 특히, 단말 타임 라인의 임의의 소정 타임 인스턴트가 특정 카운터 값과 관련되며, 이 특정 카운터 값은 그 타임 인스턴트에 단말에 대한 시스템 시간으로서 사용된다. 다른 외부 시간 정보 없이, 카운터는 "상대" 시간(즉, 두 타임 인스턴트 사이에 경과한 시간량)을 제공할 수 있지만, "절대" 시간(즉, 소정 타임 인스턴트의 "참" 또는 실제 시간)을 제공할 수 없다.
가상 실시간 클록은 다음과 같이 단말에 구현될 수 있다. 처음에, 단말 타임 라인 상의 타임 인스턴트(T1)에 단말에는 그 타임 인스턴트에 대한 절대 시간(tabs1)이 제공된다. 이 절대 시간(tabs1)은 (예를 들어, 위치 결정을 얻기 위해) 다수의 GPS 위성으로부터의 신호들을 처리함으로써 취득된 GPS 시간일 수도 있고, 다른 수단에 의해 취득될 수도 있다. 단말은 타임 인스턴트(T1)에 대한 카운터 값(C1)을 절대 시간(tabs1)과 관련시킨다. 이는 단말 타이밍과 GPS 타이밍과의 관계를 확립한다.
단말은 또한 기지국으로부터의 신호를 (계속해서 또는 주기적으로) 처리하여 메시지를 수신하고 그리고/또는 셀룰러 시스템과 통신한다. 신호 처리의 일부로서, 단말은 기지국에 의해 전송된 특정 시그널링 메시지(예를 들어, 동기 버스트)를 검출하여 단말에 동기화를 제공한다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 단말은 타임 인스턴트(T2)에 발생한 프레임(k)의 시작을 검출한다. 단말은 프레임(k)에 대한 시그널링 메시지를 추가 처리하여 이 프레임의 프레임 수를 추출한다. 그리고 단말은 타임 인스턴트(T2)에 대한 카운터 값(C2)을 프레임(k)의 시작과 관련시키고, 프레임(k)의 프레임 수를 타임 인스턴트(T2)에 관련시킨다. 이는 단말 타이밍과 기지국 타이밍과의 관계를 확립한다.
단말은 GPS 타이밍과 기지국 타이밍과의 관계를 확립할 수도 있다. 특히, 단말은 절대 시간(tabs1)이 수신된 타임 인스턴트(T1)와 프레임(k)의 시작에 대한 타임 인스턴트(T2) 사이의 시간 오프셋(ΔTBS)을 결정할 수 있다. 이 시간 오프셋은 다음과 같이 나타낼 수 있다: ΔTBS = T2 - T1 식(1) 단말 타임 라인에 대한 시간을 나타내기 위해 카운터 값들이 사용되기 때문에, 시간 오프셋(ΔTBS)은 ΔTBS = (C2 - C1)/Fnom으로서 결정될 수 있으며, Fnom은 공칭 클록 주파수이고, C2는 타임 인스턴트(T1) 이래로 카운터의 랩 어라운드에 대해 카운트되도록 조정된다.
이후, 단말은 얼마 기간 동안 아이들 상태가 될 수 있다. 단말 타임 라인 상의 임의의 타임 인스턴트(T4)에 (예를 들어, 새로운 위치 결정을 위해) 절대 시간이 요구될 수도 있다. 타임 인스턴트(T4)의 절대 시간 추정치()는 다음과 같은 방식으로 결정될 수 있다. 우선, 타임 인스턴트(T3)에 발생하는 타임 인스턴트(T4) 이전(또는 가까운) 프레임(예를 들어, 프레임(k+n))의 시작이 검출된다. 프레임(k+n)의 시작과 절대 시간 추정치가 요구되는 타임 인스턴트(T4) 사이의 시간 차(ΔT)가 다음과 같이 결정될 수 있다: ΔT = T4 - T3 식(2) 또한, 시간 차(ΔT)는 ΔT = (C4 - C3)/Fnom으로서 결정될 수 있으며, C4 및 C3는 각각 타임 인스턴트(T3, T4)의 카운터 값이다.
타임 인스턴트(T2, T3) 사이의 전체 프레임 수 또한 결정된다. 이는 프레임(k, k+n)으로 전송된 시그널링 메시지로부터 추출된 프레임 수에 기반하여, 또는 프레임 수를 카운트하기 위해 단말에 의해 유지된 다른 카운터에 기반하여 취득될 수 있다. 타임 인스턴트(T4)의 절대 시간(tabs2)은 다음과 같이 추정될 수 있다: = tabs1 + ΔTBS + nTframe + ΔT tabs1 식(3) n은 타임 인스턴트(T2, T3) 사이의 전체 프레임 수이다.
식(3)에 나타낸 바와 같이, 4개의 항에 기반하여 절대 시간 추정치()가 유도된다. tabs1 항은 매우 정확하고 에러가 없는 것으로 간주된다. 예를 들어, GPS 시간은 100 nsec 정도의 정확도를 가질 수 있다. nTframe 항은 기지국의 타이밍에 기반하여, 이 경우 Tframe은 0.1 ppm 또는 0.01 ppm으로 정확할 수 있다. nTframe 항은 일반적으로 타임 인스턴트(T1, T4) 사이의 경과 시간의 큰 부분을 커버한다. ΔTBS 및 ΔT 항은 단말의 타이밍에 기반하며, 단말의 타이밍은 일반적으로 3개의 모든 엔티티 중 보다 낮은 정확도를 갖는다. 그러나 ΔTBS 및 ΔT 항에 의해 커버되는 시간대는 일반적으로 타임 인스턴트(T1, T4) 사이의 경과 시간에 비해 일반적으로 짧다. 따라서 (1) 타임 인스턴트(T1, T4) 사이의 경과 시간의 대부분(즉, nTframe)이 정확한 기지국 타이밍에 기반하여 추정되고 (2) 경과 시간의 비교적 적은 부분(즉, ΔTBS + ΔT)만이 덜 정확한 단말 타이밍에 기반하여 추정되었기 때문에 절대 시간 추정치()는 타임 인스턴트(T4)에 절대 시간(tabs1)의 정확한 추정치이다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 가상 실시간 클록은 다수의 통신 시스템(예를 들어, GPS 및 셀룰러 시스템)으로부터의 시간 정보에 기반하여 효과적으로 구현된다. 한 통신 시스템(예를 들어, GPS)으로부터의 시간 정보는 특정 타임 인스턴트에 정확한 절대 시간(예를 들어, tabs1)의 형태로 제공될 수 있다. 다른 통신 시스템(예를 들어, 셀룰러 시스템)으로부터의 시간 정보는 정확한 상대 시간(예를 들어, 정확한 프레임 레벨 타이밍에 기반한 nTframe)의 형태로 제공될 수 있다. 가상 실시간 클록은 한 통신 시스템으로부터의 절대 시간 및 다른 통신 시스템으로부터의 상대 시간에 기반하여 임의의 타임 인스턴트에 절대 시간의 정확한 추정치를 제공할 수 있다. 상술한 바와 같이, 다른 통신 시스템으로부터의 상대 시간에 의해 커버되지 않는 어떤 시간대에 보다 덜 정확한 클록(예를 들어, 단말 내의 내부 클록)이 사용될 수 있다.
기지국의 타이밍은 다수의 타임 인스턴트에 대해 얻어진 정확한 절대 시간에 근거하여 추가로 조정(또는 보상)될 수 있다. 예를 들어, 타임 인스턴트(T4)에 GPS로부터 정확한 절대 시간(tabs2)이 사용 가능하다면, 기지국으로부터의 각 프레임에 의해 커버되는 시간대는 다음과 같이 유도될 수 있다: 식(4) 식(4)에 나타낸 바와 같이, 프레임 주기(Tframe)는 4개의 항에 기반하여 유도된다. tabs1 및 tabs2 항은 매우 정확하고 에러가 없는 것으로 간주된다. ΔTBS 및 ΔT 항은 단말의 타이밍에 기반한다. (tabs2-tabs1)이 (ΔTBS+ΔT)에 비해 크다면 프레임 주기(Tframe)의 유도에 관한 단말 타이밍 에러의 영향이 감소한다. 식(4)으로부터 유도된 프레임 주기(Tframe)는 저장될 수 있고, 이후에 절대 시간이 추정될 필요가 있을 때마다 이 기지국에 대한 프레임 주기로서 사용될 수 있다. 또한, 프레임 주기(Tframe)는 새로운 정확한 절대 시간이 이용 가능해지면 업데이트될 수 있다. 상술한 타이밍 조정은 기지국의 주파수 오프셋 계산에 상당한다.
또한, 가상 실시간 클럭은 비동기식 통신 시스템(예를 들어, GSM 또는 W-CDMA 시스템)에 대해 구현될 수 있다. 상술한 바와 같이, 이러한 비동기식 통신 시스템에서 기지국들에 대한 타이밍은 정렬되지 않을 수도 있는데도 정확하다. 아이들 상태 또는 셀룰러 시스템과 통신하는 동안, 단말이 기지국들의 커버리지 영역 안팎으로 이동함에 따라 단말은 한 기지국에서 다른 기지국으로 핸드오프(또는 "재선택")될 수 있다. 각 기지국의 타이밍은 사용 가능해질 때 가상 실시간 클럭을 구현하는데 사용될 수 있다.
도 3은 GPS 및 셀룰러 시스템 내 2개의 비동기 기지국으로부터의 시간 정보에 기반한 가상 실시간 클록의 구현을 설명하는 도면이다. 도 3은 단말 및 2개의 기지국에 대한 3개의 다른 타임 라인을 나타낸다. 이들 3개의 상이한 타임 라인은 단말 및 2개의 기지국에 대한 3개의 다른 (고정되지 않은) 클록의 사용에 기인한다. GPS에 대한 타임 라인은 간결성을 위해 도시하지 않는다.
처음에, 단말 타임 라인 상의 타임 인스턴트(T1)에 절대 시간 값(tabs1)이 제공되며, 이 절대 시간 값(tabs1)은 그 타임 인스턴트에 대한 GPS 시간일 수도 있다. 단말은 타임 인스턴트(T1)에 대한 카운터 값(C1)을 절대 시간(tabs1)과 관련시키며, 이는 단말 타이밍과 GPS 타이밍과의 관계를 확립한다.
이후, 단말은 타임 인스턴트(T2)에 발생한 기지국(1)으로부터의 프레임(k)의 시작을 검출한다. 단말은 타임 인스턴트(T2)에 대한 카운터 값(C2)을 기지국(1)으로부터의 프레임(k) 시작과 관련시킨다. 이는 단말 타이밍과 기지국(1) 타이밍과의 관계를 확립한다. 단말은 상기 식(1)에 나타낸 바와 같이, 절대 시간(tabs1)이 수신된 타임 인스턴트(T1)와 기지국(1)으로부터의 프레임(k) 시작에 대한 타임 인스턴트(T2) 사이의 시간 오프셋(ΔTBS1)을 결정함으로써 GPS 타이밍과 기지국(1) 타이밍과의 관계를 확립할 수도 있다.
또한, 단말은 기지국(2)으로부터의 전송을 수신한다. 기지국(2)과 GPS와의 타이밍 관계를 확립하기 위해, 우선 단말은 타임 인스턴트(T3)에 발생한 기지국(2)으로부터의 프레임(i)의 시작을 검출한다. 이어서, 단말은 타임 인스턴트(T3)에 대한 카운터 값(C3)을 기지국(2)으로부터의 프레임(i) 시작과 관련시킨다. 기지국(1, 2)에 대한 프레임(k, i)의 각 시작 사이의 시간 오프셋(ΔTBS12)이 다음과 같이 결정될 수 있다: ΔTBS12 = T3 - T2 식(5)
단말은 다음과 같이 절대 시간(tabs1)이 수신된 타임 인스턴트(T1)와 기지국(2)으로부터의 프레임(i) 시작에 대한 타임 인스턴트(T3) 사이의 시간 오프셋(ΔTBS2)을 결정함으로써 GPS 타이밍과 기지국(2) 타이밍과의 관계를 확립할 수도 있다: ΔTBS2 = ΔTBS1 + ΔTBS12 식(6)
단말 타임 라인 상의 임의의 타임 인스턴트(T6)에 (예를 들어, 새로운 위치 결정을 위해) 절대 시간이 요구될 수도 있다. 타임 인스턴트(T6)의 절대 시간(tabs2)은 기지국(1 및/또는 2)의 타이밍에 기반하여 추정될 수 있으며, 이는 단말이 여전히 타임 인스턴트(T6)에 가까운 프레임을 수신할 수 있는 기지국(들)에 의존할 수 있다. 기지국(1)의 타이밍에 기반하여 타임 인스턴트(T6)의 절대 시간(tabs2)을 추정하는 프로세스는 도 2에 대해 상술한 바와 같이 달성될 수 있다.
기지국(2)의 타이밍에 기반하여 타임 인스턴트(T6)의 절대 시간(tabs2)을 추정하는 프로세스는 다음과 같이 달성될 수 있다. 우선, 타임 인스턴트(T5)에 발생하는 타임 인스턴트(T6) 근처의 프레임(i+k)의 시작이 검출된다. 프레임(i+k)의 시작과 절대 시간 추정이 요구되는 타임 인스턴트(T6) 사이의 시간 차(ΔT2)가 다음과 같이 결정될 수 있다: ΔT2 = T6 - T5 식(7) (예를 들어, 프레임(i, i+n)으로 전송된 시그널링 메시지로부터 추출된 프레임 수에 기반하여, 또는 프레임 수를 카운트하기 위해 단말에 의해 유지된 다른 카운터에 기반하여) 타임 인스턴트(T3, T5) 사이의 전체 프레임 수 또한 결정된다. 타임 인스턴트(T6)의 절대 시간(tabs2)은 다음과 같이 추정될 수 있다: = tabs1 + ΔTBS2 + nTframe + ΔT2 tabs2 식(8) n은 타임 인스턴트(T3, T5) 사이의 전체 프레임 수이다.
식(8)에 나타낸 바와 같이, 4개의 항에 기반하여 절대 시간 추정치()가 유도된다. tabs1 항은 매우 정확하고 nTframe 항은 기지국(2)의 타이밍에 기반하며, 이 또한 정확하다. 기지국(2)에 대한 ΔTBS2 및 ΔT2 항은 단말의 타이밍에 기반하여 유도되며, 기지국(1)에 대해 유도된 ΔTBS1 및 ΔT1 항과 거의 동일한 양의 에러를 갖는다. 따라서 비동기식 셀룰러 시스템에서 단말이 한 기지국에서 다른 기지국으로 핸드오프될 때에도 가상 실시간 클록은 정확하게 유지될 수 있다.
간결성을 위해, 도 3은 타임 인스턴트(T1)의 한 프레임 주기 내에 수신된 2개의 프레임(k, i)에 기반한 시간 오프셋(ΔTBS1, ΔTBS2)의 유도를 나타낸다. 일반적으로, 비동기 기지국에 의해 임의의 타임 인스턴트에 전송된 프레임들은 상대 시간 정보를 얻는데 사용될 수 있다. 프레임들의 위상(즉, 비트 레벨 타이밍) 및 개수가 (예를 들어, 상기 프레임들에 전송된 시그널링 메시지로부터) 결정될 수 있으며, 시간 오프셋(ΔTBS1, ΔTBS2)을 유도하는데 사용될 수 있다. 각각의 시간 오프셋은 한 프레임 주기보다 작을 수도 있고(즉, ΔTBS < ΔTframe) 한 프레임 주기보다 클 수도 있다(즉, ΔTBS > ΔTframe).
기지국들간 핸드오프는 임의의 시간에 일어날 수 있으며, (예를 들어, 각 기지국에 대한 시간 오프셋이 상대 시간이 사용 가능하지 않은 시간대만 커버하도록) 고려될 수도 있다. 더욱이, 가상 실시간 클럭은 임의의 개수의 비동기 기지국으로부터의 상대 시간 정보를 사용할 수 있다. 일반적으로, 각 기지국으로부터의 상대 시간 정보는 그 기지국으로부터 프레임들이 수신되는 임의의 적용 가능한 시간대에 사용될 수 있다. 임의의 2개의 타임 인스턴트 사이의 경과 시간은 다음과 같이 다수의 기지국으로부터의 상대 시간의 점차적인 결합에 의해 추정될 수 있다: n i 는 기지국(i)으로부터의 상대 시간에 의해 커버되는 프레임 수이고, Tframe , i 는 기지국(i)에 대한 프레임 주기이며, NB는 경과 시간을 추정하는데 사용된 기지국 수이다.
셀룰러 시스템에서 기지국에 의해 전송되는 시그널링 메시지를 처리함으로써 상대 시간 정보가 취득될 수 있다. 각각의 표준은 사용되는 특정 시그널링 메시지, 그 전송 주파수 등을 규정한다. 간결성을 위해, 상대 시간 정보를 취득하는데 사용되는 GSM에 대한 시그널링 메시지는 하기에 설명한다.
도 4는 GSM 시스템의 프레임 구조를 설명하는 도면이다. 하이퍼 프레임은 2048개의 수퍼프레임을 포함하도록 규정되고, 3시간 28분 53초 760밀리초의 시간대를 커버한다. 각각의 수퍼프레임은 1326개의 TDMA 프레임을 포함하며, 다수의 51-프레임 다중 프레임 또는 26-프레임 다중 프레임으로 분할될 수 있다. 각각의 TDMA 프레임은 8개의 타임 슬롯을 포함하고, 4.615 msec를 커버한다. 각각의 타임 슬롯은 156.25 비트를 포함하고 0.577 msec를 커버하며, 각각의 비트는 3.69 ㎲의 듀레이션을 갖는다.
각각의 기지국은 동기 버스트를 주기적으로 전송하며, 동기 버스트는 기지국과의 동기화를 위해 단말들에 의해 사용될 수 있으며 타이밍을 유도하는데 사용된다. 51개의 프레임마다 5개의 동기 버스트가 전송되며, 이는 약 21.2㎐의 전송률에 상당한다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 148 비트를 포함하는 동기 버스트가 TDMA 프레임의 제 1 타임 슬롯 상에 전송될 수 있다. 각 동기 버스트는 19-비트 환산 TDMA 프레임 수(RFN) 및 6-비트 기지국 송수신기 시스템 식별 코드(BSIC)를 얻도록 복호화될 수 있는 78 암호화 비트를 포함한다. 19-비트 환산 TDMA 프레임 수는 하이퍼프레임 내의 특정 TDMA 프레임을 식별하며, 이 프레임으로 동기 버스트가 전송된다. BSIC는 동기 버스트가 전송된 특정 기지국을 식별하고, 각각의 기지국을 고유하게 식별하는데 사용될 수 있다. 각각의 수신된 동기 버스트의 시작이 결정될 수 있으며, 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이 프레임의 시작으로서 사용된다. 19-비트 환원 TDMA 프레임 수는 임의의 2개의 동기 버스트 사이에 전송된 프레임 개수를 결정하는데 사용될 수 있다. 각각의 비트는 3.69 ㎲의 듀레이션을 갖기 때문에, 동기 버스트로부터 3.69 ㎲ 해상도 이내로 상대 시간이 취득될 수 있다.
도 5는 다수의 통신 시스템으로부터의 시간 정보에 기반하여 절대 시간의 추정치를 제공하기 위한 프로세스(500)의 실시예의 흐름도이다. 제 1 통신 시스템(예를 들어, GPS)으로부터 절대 시간 정보가 수신된다(단계 512). 절대 시간 정보는 특정 타임 인스턴트에 대한 절대 시간 형태일 수 있다. 또한, 제 2 통신 시스템(예를 들어, 셀룰러 시스템)의 제 1 송신기로부터 상대 시간 정보가 수신된다(단계 514). 상대 시간 정보는 제 1 송신기에 의해 주기적으로 전송되는 시그널링 메시지(예를 들어, 동기 버스트) 형태일 수 있다. 또한, 제 2 통신 시스템의 제 2 송신기로부터 상대 시간 정보가 수신될 수 있다(단계 516, 이는 선택적이며 점선 박스로 나타냄). 제 1 및 제 2 송신기는 비동기식으로 동작할 수 있다. 지정된 타임 인스턴트의 절대 시간 추정은 제 1 통신 시스템으로부터의 절대 시간 정보 및 제 2 통신 시스템의 제 1 및 (혹은) 제 2 송신기로부터의 상대 시간 정보에 기반하여 제공된다(단계 518).
도 6은 다수의 통신 시스템으로부터의 시간 정보에 기반하여 절대 시간의 추정치를 제공하기 위한 프로세스(600)의 실시예의 흐름도이다. 처음에, 제 1 타임 인스턴트에 제 1 통신 시스템(예를 들어, GPS)으로부터 절대 시간이 취득된다(단계 612). 제 2 타임 인스턴트에 제 2(예를 들어, 셀룰러) 통신 시스템의 제 1 송신기로부터 제 1 시그널링 메시지가 취득된다(단계 614). 이어서, 제 1 및 제 2 타임 인스턴트 사이의 제 1 시간 오프셋이 결정된다(단계 616). 또한, 제 3 타임 인스턴트에 제 2 통신 시스템의 제 2 송신기로부터 제 2 시그널링 메시지가 수신될 수 있다(단계 618, 이는 선택적이며 점선 박스로 나타냄). 이어서, 제 1 및 제 3 타임 인스턴트 사이의 제 2 시간 오프셋이 결정될 수 있다(단계 620, 이 또한 선택적임). 이후, 제 4 타임 인스턴트에 제 1 또는 제 2 송신기로부터 제 3 시그널링 메시지가 수신될 수 있다(단계 622).
제 3 시그널링 메시지가 제 1 송신기로부터라면, (1) 제 1 타임 인스턴트의 절대 시간(예를 들어, 도 3의 tabs1), (2) 제 1 시간 오프셋(예를 들어, ΔTBS1), (3) 제 2 및 제 4 타임 인스턴트 사이의 경과 시간(예를 들어, nTframe1), 및 (4) 제 4 및 지정된 타임 인스턴트 사이의 시간 차(예를 들어, ΔT1)에 기반하여 지정된 타임 인스턴트의 절대 시간 추정치가 결정될 수 있다(단계 624). 대안으로, 제 3 시그널링 메시지가 제 2 송신기로부터라면, (1) 제 1 타임 인스턴트의 절대 시간, (2) 제 2 시간 오프셋(예를 들어, ΔTBS2), (3) 제 3 및 제 4 타임 인스턴트 사이의 경과 시간(예를 들어, nTframe2), 및 (4) 제 4 및 지정된 타임 인스턴트 사이의 시간 차(예를 들어, ΔT2)에 기반하여 지정된 타임 인스턴트의 절대 시간 추정치가 결정될 수 있다.
일반적으로, 가상 실시간 클록은 다수의 통신 시스템으로부터 수신된 시간 정보에 기반하여 구현될 수 있다. 일 실시예에서, 적어도 하나의 통신 시스템(예를 들어, GPS)은 가상 실시간 클록에 대한 절대 시간을 제공하고, 적어도 하나의 다른 통신 시스템(예를 들어, 셀룰러 시스템)은 가상 실시간 클록에 대한 상대 시간을 제공한다.
다른 실시예에서, 상대 시간 정보를 제공하는 통신 시스템은 또한 지정된 타임 인스턴트에 절대 시간 정보(예를 들어, 메시지로)를 제공할 수 있다. 예를 들어, 셀룰러 시스템의 기지국은 메시지 송신시(예를 들어, 메시지를 갖는 프레임의 시작) 절대 시간으로 메시지를 주기적으로 또는 요청시 전송할 수 있다. 셀룰러 네트워크로부터의 시간 정보를 수신하는 기술은 "GPS 수신기에 대한 시간 결정 방법 및 장치"라는 명칭으로 199년 8월 31일자 발행된 미국 특허 5,945,955호에 기재되어 있으며, 이는 본원에 참조로 포함된다.
가상 실시간 클록은 사용 가능해지면 절대 시간으로 타임 스탬프될 수 있다. 2개 이상의 타임 인스턴트에 대한 절대 시간은 다른 통신 시스템으로부터의 상대 시간을 조정하는데 사용될 수도 있다.
상대 시간 정보는 다양한 수단에 의해 제공될 수 있다. 하나의 공통 수단은 임의의 2개의 시그널링 메시지들간 시간 차가 확인될 수 있도록 선택된 타임 인스턴트의 시그널링 메시지 전송에 의한 것이다. 예로서, 시그널링 메시지는 (1) 도 4에서 설명한 바와 같이 GSM 시스템에서 각 기지국에 의해 전송된 동기 버스트, (2) W-CDMA 시스템에서 각 기지국에 의해 전송된 시스템 프레임 수(SFN), (3) 공지된 시간 간격으로 전송된 페이징 표시자 등일 수 있다. 다양한 유형의 시그널링 메시지가 사용될 수 있으며, 이는 본 발명의 범위 내에 있다.
셀룰러 시스템으로부터의 상대 시간 정보는 일반적으로 단말에 쉽게 사용 가능하다. 적어도 하나의 기지국과의 액티브 통신 도중, 단말은 계속해서 프레임 레벨 타이밍을 결정하고, 이 정보를 이용하여 가상 실시간 클록을 업데이트할 수 있다. 아이들 상태에서도 단말은 주기적으로 웨이크업하여, 수신 호를 경보하는 페이징 채널 상에서 페이지 메시지를 체크한다. 페이지 메시지에 대한 페이징 채널 처리의 일부로서, 단말은 프레임 레벨 타이밍을 결정하고 이 정보를 사용하여 가상 실시간 클록을 업데이트할 수 있다.
가상 실시간 클록은 임의의 지정된 타임 인스턴트에 절대 시간의 정확한 추정치를 제공하는데 사용될 수 있다. 이 정확한 시간 추정치는 다양한 응용에 유리하게 사용될 수 있으며, 이들 중 하나는 위치 결정이다. 특히, 정확한 시간 추정이 사용되어 (1) 짧은 기간의 사간에 위치 결정을 제공하고, 그리고/또는 (2) 위치 결정에 사용되는 신호의 처리에 보다 높은 감도를 제공할 수 있다. GPS 신호들에 기반한 위치 결정을 위해 정확한 시간 추정으로 달성될 수 있는 이익은 후술한다.
단말의 위치는 (1) 기준점으로 사용되는 충분한 개수의 송신기에 대한 거리, 및 (2) 상기 송신기들의 위치에 기반하여 결정될 수 있다. GPS에 대해 단말은 위성으로부터 단말로 전달하기 위해 신호에 요구되는 시간을 측정함으로써 각 GPS 위성에 대한 거리를 추정할 수 있다. GPS 위성으로부터 신호가 전송되는 시간을 알면(예를 들어, 신호로 스탬프 또는 인코딩되면), 신호의 전달 시간은 (단말의 내부 클록에 기반하여) 신호가 단말에 수신된 시간을 관찰함으로써 결정될 수 있다. 그러나 일반적으로, 단말의 클록과 GPS 위성 사이의 오프셋 때문에 송신과 수신 사이의 시간량이 정확하게 결정될 수 없다. 따라서 "의사 거리"는 일반적으로 기준 시간과 신호가 수신된 시간과의 차에 기반하여 유도된다. 따라서 의사 거리는 단말과 신호가 수신된 GPS 위성과의 상대 거리를 나타낸다.
도 7은 GPS 신호에 대한 데이터 전송 포맷을 설명하는 도면이다. 각 GPS 위성은 네비게이션 데이터를 전송하며, 이 데이터는 위성 일지, GPS 시스템 시간(예를 들어, 주간 비트(BOW) 정보), 정정 데이터 등 다양한 종류의 정보를 포함한다. 네비게이션 데이터는 초당 50 비트(bps)의 전송률로 제공되며, 각각의 데이터 비트는 20 msec 시간대를 커버한다. X1 주기는 75 데이터 비트를 커버하는 것으로 규정되고, 이는 1.5초이다.
50 bps 네비게이션 데이터는 1023-비트 골드 코드 시퀀스를 반복함으로써 생성된 연속하는 의사 난수(PN) 시퀀스로 데이터를 확산(또는 스크램블)시킴으로써 1.023 ㎒로 스펙트럼 확산된다. 특히, 각 데이터 비트는 10개의 코드 프레임으로 구성되며, 각 코드 프레임은 하나의 1023-비트 골드 코드 시퀀스로 구성된다. 골드 코드 시퀀스는 1.023 Mcps의 칩율을 가지며, 각 PN 또는 골드 코드 비트는 0.977 ㎲ 칩 주기를 커버한다.
GPS에 대해 절대 시간은 3개의 다른 시간 성분: 주간 비트(BOW), 에폭(epoch)(비트) 및 서브 코드 프레임으로 분할될 수 있다. (상기 3개의 시간 성분은 하루의 시간을 나타내는데 사용되는 시, 분, 초와 유사한 것으로 볼 수 있다.) 각각의 시간 성분은 다른 시간 범위를 커버하고 다른 시간 해상도를 갖는다. 특히, 서브 코드 프레임 타이밍은 0 내지 1 msec의 범위를 커버하고 코드 프레임(또는 1 msec) 해상도를 가지며, BOW 시간 정보는 20 msec의 범위 이상을 커버하고 데이터 비트(또는 20 msec) 해상도를 갖는다. 절대 시간은 상기 3개의 시간 성분의 조합으로 나타낼 수 있다.
3개의 시간 성분들 각각은 GPS 수신기에 의한 서로 다른 신호 처리에 기반하여 GPS 신호로부터 취득될 수 있다. 특히, 서브 코드 프레임 타이밍은 수신된 GPS 신호의 매치 필터링을 수행함으로써 얻어질 수 있다. 이는 평가되고 있는 가설에 대응하는 특정 국면에서 수신된 GPS 신호를 국소적으로 생성된 PN 시퀀스와 상관시킴으로써 달성될 수 있다. 상관 결과, 국소적으로 생성된 PN 시퀀스가 수신된 GPS 신호의 네비게이션 데이터를 확산시키는데 사용된 PN 시퀀스로 시간 정렬된다면 출력 값이 높아지고 그렇지 않으면 출력 값이 낮아지게 된다. 따라서 상관은 칩 레벨 타이밍을 제공할 수 있다.
에폭(비트) 타이밍은 네비게이션 데이터 비트의 에지 검출을 수행함으로써 얻어질 수 있다. 각각의 데이터 비트는 20개의 코드 프레임을 커버하는 20 msec 시간대에 걸쳐 전송된다. 각 데이터 비트에 대한 20개의 코드 프레임은 그 데이터 비트에 의해 결정된 극성을 갖는다. 매치 필터링에 의해 칩 레벨 타이밍이 결정되면, 각 코드 프레임의 1023개의 칩이 코히어런트하게 누적되어 대응하는 코드 프레임 값을 제공할 수 있다. 단일 데이터 비트에 대한 20개의 코드 프레임 값이 누적되면, 높은 비트 값이 얻어진다. 그러나 반대 극성을 갖는 2개의 데이터 비트에 대한 20개의 코드 프레임 값이 누적되면, 더 낮은 비트 값이 얻어지고, 2개의 데이터 비트 각각에 관련된 코드 프레임 수에 의해 정확한 값이 결정된다. 따라서 20개의 코드 프레임으로 된 서로 다른 세트에 대해 누적함으로써, 에지 검출은 각 데이터 비트의 시작을 결정할 수 있고, 이는 코드 프레임(또는 1 msec) 레벨 타이밍을 결정하는데 사용될 수 있다.
BOW 시간 정보는 수신된 데이터 비트를 복조하고 네비게이션 데이터에 포함된 다양한 종류의 정보를 추출함으로써 얻어질 수 있다. 또한, BOW 시간 정보는 수신된 데이터 비트와 예상된 데이터 비트를 비교하는 패턴 매칭 기술을 이용하여 취득될 수 있다. 패턴 매칭 기술은 미국 특허 5,812,087호, 6,052,081호 및 6,239,742호에 기재되어 있으며, 본원에 참조로 포함된다. 네비게이션 데이터에 대한 데이터 포맷은 "위성 위치 확인 시스템 표준 위치 확인 서비스 신호 명세"(1995년 6월 2일 2판)라는 명칭의 문서에 상세히 기재되어 있으며, 이는 당업자들에게 쉽게 사용 가능하며 본원에 참조로 포함된다.
표 1은 3개의 시간 성분 및 각 시간 성분에 관련된 시간 범위 및 해상도, 각 시간 성분을 복원하는데 사용된 처리 기술, 및 각 시간 성분을 복원하는데 필요한 시간의 근사량(이는 보다 미세한 해상도를 갖는 시간 성분들이 조금이라도 이미 복원된 것으로 가정함)을 기재하고 있다.
시간 성분 시간 범위 해상도 처리 기술 처리 시간
BOW > 20초 20 msec 데이터 복조 > 5초
에폭(비트) 1 내지 20 msec 1 msec 에지 검출 ~ 2-3초
서브 코드 프레임 0 내지 1 msec 0.977 ㎲ 매치 필터링 ~ 1-2초
3개의 시간 성분을 취득하는 처리는 일반적으로 처음에 서브 코드 프레임(칩 레벨) 타이밍이 얻어지고, 이어서 에폭(비트)(코드 프레임 레벨) 타이밍이 얻어지고, 마지막으로 BOW 시간 정보가 얻어지는 식으로 드문드문한 시간 해상도를 높이며 순차적인 순서로 수행된다. GPS 신호로부터 각 시간 성분을 얻기 위한 처리 시간은 이와 같이 누적된다(즉, 그 시간 성분에 대한 처리 시간에 더 미세한 모든 시간 성분들에 대한 처리 시간을 더한 것과 같다). 표 1로부터 알 수 있듯이, BOW 시간 정보를 복원하는 처리는 비교적 오래 걸릴 수도 있다.
다시 도 2를 참조하면, 단말은 어떤 시간대 동안 아이들 상태일 수 있으며, 타임 인스턴트(T4)에 위치 결정을 수행하라는 명령을 받을 수 있다. 위치 결정을 계산하기 위해, 수신기는 사전 지식이 있는 임의의 시간 성분에 대한 처리를 건너뛸 수 있다. 특히, 타임 인스턴트(T4)에 대한 절대 시간 추정치()가 ±0.5 msec 미만의 불확실성을 갖는다면, GPS 수신기는 단지 서브 코드 프레임(칩 레벨) 타이밍을 결정하여 위치 결정을 계산할 필요가 있다. 그렇지 않고, 이 절대 시간 추정치()가 ±10 msec보다 작거나 같은 불확실성을 갖는다면, GPS 수신기는 서브 코드 프레임과 비트의 에폭 타이밍 모두 결정하여 위치 결정을 계산해야 한다. 그리고 절대 시간 추정치()가 ±10 msec보다 큰 불확실성을 갖는다면, GPS 수신기는 서브 코드 프레임, 비트의 에폭 및 BOW 타이밍을 결정하여 위치 결정을 계산해야 한다.
가상 실시간 클록은 정확한 절대 시간 추정치를 제공하는데 사용될 수 있다. 특히, 위치 결정을 위해, 비트의 에폭 및 BOW 타이밍이 복원될 필요가 없도록 정확한 절대 시간 추정치를 제공하는데 가상 실시간 클록이 사용될 수 있다. 이는 서브 코드 프레임(칩 레벨) 타이밍만 결정될 필요가 있기 때문에 위치 결정을 얻는데 필요한 시간량을 감소시키게 된다(이는 3개의 모든 시간 성분의 최단 시간의 처리를 갖는다).
가상 실시간 클록에 의해 제공된 정확한 절대 시간 추정치는 GPS 신호를 처리하는데 보다 높은 감도를 제공할 수 있다. 많은 경우에, GPS 신호는 (1) GPS 위성과 수신기 사이의 긴 전파 경로에 의한 신호 감쇄, (2) 전파 경로의 차단 등으로 인해 낮은 또는 열악한 신호 품질로 수신될 수도 있다. 비트의 에폭 및 BOW 타이밍이 사전에 공지되면, 수신된 GPS 신호는 칩 레벨 타이밍의 복원을 개선하는 방식으로 처리될 수 있다.
다시 도 7을 참조하면, 비트의 에폭 타이밍을 안다면, 각 데이터 비트의 시작이 결정될 수 있다. 그 경우, 코히어런트 누적(즉, 상관)이 (데이터 비트의 듀레이션의 단 1/20인 각 코드 프레임 대신 전체 데이터 비트(즉, 비트 동기화 통합)에 대해 수행될 수 있다. 더 긴 코히어런트 누적 간격은 열화된 수신 GPS 신호에 있어서 칩 레벨 타이밍의 개선된 검출을 가능하게 한다. 이는 GPS 수신기가 더 낮은 신호-대-잡음비(SNR)를 갖는 수신 GPS 신호에 기반하여 위치 결정을 제공할 수 있게 한다. 따라서 GPS 수신기의 감도는 비트의 에폭 타이밍에 관한 지식으로 향상될 수 있으며, 이는 수신기가 더욱 가혹한 환경에서 위치 결정을 제공할 수 있게 한다.
또한, 위치 결정에 사용되는 GPS 위성의 정확한 위치 추정치를 제공하기 위해 정확한 시간이 필요하다. 각 위성은 지상의 기지국들을 추적함으로써 추적 및 보고되는 자신의 궤도에 대해 상당히 정확히 모델링된 예측을 포함하는 "일지" 정보를 전송한다. 일지는 입력 변수로서 시간에 대한 함수 형태로 제공된다. 각 GPS 위성은 약 3600 m/sec의 속도로 이동하기 때문에, 위성 위치의 정확한 추정치를 유도하기 위해 절대 시간의 정확한 추정치(예를 들어, 몇 ㎲ 이내)가 요구된다. 가상 실시간 클록으로부터의 절대 시간 추정치는 위성의 최초 위치 추정치를 얻기 위해 함수에 대한 시간 입력으로서 제공될 수 있다. 이어서 단말에서 최초 위성 위치 추정치로의 의사 거리가 계산될 수 있다. 단말은 계산된 의사 거리가 정확하다는 가정 하에 위성에 의해 전송된 신호를 찾을 수 있다. 코드 위상이 취득되면, 다른 2개의 시간 성분들이 풀릴 수 있다. GPS 신호를 처리하기 위해 최초 시간 추정치의 사용은 미국 특허 5,945,944호, 6,150,980호 및 6,215,442호에 기재되어 있으며, 본원에 참조로 포함된다.
도 8은 가상 실시간 클록으로부터의 정확한 절대 시간 추정치에 기반한 수신기 유닛의 위치를 결정하기 위한 프로세스(800)의 일 실시예의 흐름도이다. 수신기 유닛은 무선 통신 시스템의 무선 단말 내에 위치할 수 있다. 처음에, 제 1 타임 인스턴트에 제 1 통신 시스템(예를 들어, GPS)으로부터 절대 시간이 취득된다(단계 812). 이 절대 시간은 제 1 타임 인스턴트에 행해진 위치 결정의 결과들 중 하나로서 취득될 수 있다. 그 후, 수신기 유닛은 가상 실시간 클록에 대한 상대 시간 정보를 제공하는데 사용되는 제 2 통신 시스템의 타이밍/주파수의 안정성에 기반하여 결정될 수 있는 시간대 동안 슬립 상태로 진행할 수 있다(단계 814, 이는 선택적임). 수신기 유닛이 슬립 상태인 동안, 제 2 통신 시스템으로부터 상대 시간 정보가 수신된다(단계 816). 제 1 타임 인스턴트에 대한 절대 시간 및 제 2 통신 시스템으로부터의 상대 시간 정보에 기반하여 제 2 타임 인스턴트의 절대 시간이 추정될 수 있다(단계 818). 이어서, 제 2 타임 인스턴트에 대한 절대 시간 추정치에 기반하여 수신기 유닛에 의해 위치 결정이 수행된다(단계 820).
가상 실시간 클록은 다른 응용에 대해 정확한 절대 시간 추정치를 제공하는데 사용될 수도 있으며, 이는 본 발명의 범위 내에 있다. 예를 들어, 절대 시간 추정치는 통신(예를 들어, 동기식 시스템과 비동기식 시스템 사이의 전송), 천문학, 포토그래피, 암호 해독법(예를 들어, 보안 시스템) 등에 사용될 수 있다.
도 1에서 단말(110)은 시간 정보를 얻기 위해 다수의 통신 시스템으로부터 신호를 수신하여 처리할 수 있는 임의의 장치일 수 있다. 일 실시예에서, 단말(110)은 다수의 송신기로부터 신호를 수신할 수 있는 셀룰러 전화이다. 다른 실시예에서, 단말(110)은 무선 모뎀을 구비하는 전자 유닛(예를 들어, 컴퓨터 단말, 개인 휴대 단말(PDA) 등), 위성으로부터 신호를 수신할 수 있는 수신기 유닛 및/또는 기지국, 또는 임의의 다른 종류의 수신기일 수도 있다.
도 9는 무선 단말(110)의 컴포넌트일 수 있는 수신기 유닛(900)의 일 실시예의 블록도이다. 수신기 유닛(900)은 GPS 및 셀룰러 시스템과 같은 다수의 통신 시스템으로부터의 신호를 처리하는 능력을 갖도록 설계될 수 있다. 도 9에 나타낸 실시예에서, 수신기 유닛(900)은 안테나(910), GPS 수신기(912a), 지상 수신기(912b), 처리 유닛(914), 클록/카운터(또는 타이머) 유닛(916), 메모리 유닛(918) 및 제어기(920)를 포함한다.
안테나(910)는 GPS 위성들 및/또는 기지국들의 임의의 조합일 수도 있는 다수의 송신기로부터 신호를 수신하고, 수신된 신호를 GPS 및 지상 수신기(912a, 912b)에 제공한다. GPS 수신기(912a)는 GPS 위성으로부터 전송된 신호들을 처리하여 위치 결정에 사용될 수 있는 정보를 유도하는 전단 회로(예를 들어, RF 회로 및/또는 다른 처리 회로)를 포함한다. GPS 신호들로부터 적절한 정보를 추출하기 위해 GPS 수신기(912a)에 의한 처리는 공지되어 있으며, 여기서 상세히 설명하지 않는다. GPS 수신기(912a)는 예를 들어 시간 정보(예를 들어, 절대 시간), 수신되는 신호들의 송신기의 식별자 및 위치 등과 같이 다양한 종류의 정보를 처리 유닛(914)에 제공한다. 지상 수신기(912b)는 기지국으로부터 전송된 신호들을 처리하여 상기 신호들로부터 유도된 상대 시간 정보를 제공할 수 있는 전단 회로를 포함한다. 예를 들어, 지상 수신기(912b)는 수신된 프레임의 프레임 레벨 타이밍을 결정할 수 있다. GPS 수신기(912a)로부터의 절대 시간 정보 및 지상 수신기(912b)로부터의 상대 시간 정보가 사용되어 가상 실시간 클록을 구현할 수도 있다.
처리 유닛(914)은 다양한 기능들을 수행하도록 설계될 수 있다. 예를 들어, 처리 유닛은 (예를 들어, 지시가 있을 때) GPS 및/또는 셀룰러 시스템에 기반하여 수신기 유닛(900)에 대한 위치 결정을 수행할 수 있다. 처리 유닛(914)은 GPS로부터 취득한 절대 시간 정보 및 셀룰러 시스템으로부터 취득한 상대 시간 정보에 기반하여 가상 실시간 클록을 구현할 수도 있다. 요청이 있을 때 처리 유닛(914)은 지정된 타임 인스턴트에 절대 시간을 추정하여 이 절대 시간 추정치를 요청하는 유닛(예를 들어, GPS 수신기(912a))에 제공할 수 있다.
클록/카운터 유닛(916)은 수신기 유닛(900) 내의 각종 엘리먼트들에 의해 요구되는 클록을 제공하는 타이머 유닛이다. 클록/카운터 유닛(916)은 클록에 기반하여 동작하는 카운터 또는 타이머를 구현할 수도 있다. 수신기 유닛(900)에 대한 타임 라인은 카운터 출력에 의해 효과적으로 결정된다.
메모리 유닛(9180)은 처리 유닛(914) 및/또는 제어기(920)에 의해 사용되는 각종 데이터를 저장한다. 예를 들어, 메모리 유닛(9180)은 타이밍 관련 정보(예를 들어, 다양한 타임 인스턴트에 대한 절대 시간, 계산된 시간 오프셋 등)를 저장할 수도 있다. 메모리 유닛(918)은 처리 유닛(914) 및/또는 제어기(920)에 대한 프로그램 코드 및 데이터를 저장할 수도 있다.
제어기(920)는 처리 유닛(914)의 동작을 지시할 수 있다. 예를 들어, 제어기(920)는 처리 유닛(914)에 의해 수행되어야 하는 특정한 종류의 동작을 선택할 수 있다.
가상 실시간 클록을 구현하고 이를 각종 응용에 이용하기 위해 본원에 개시된 방법 및 장치는 하드웨어, 소프트웨어 또는 이들의 조합 등 다양한 수단에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어 구현을 위해, 가상 실시간 클록은 하나 이상의 주문형 집적 회로(ASIC), 디지털 신호 프로세서(DSP), 디지털 신호 처리 장치(DSPS), 프로그램 가능 로직 디바이스(PLD), 현장 프로그램 가능 게이트 어레이(FPGA), 프로세서, 제어기, 마이크로컨트롤러, 마이크로프로세서, 또는 본원에 개시된 기능들을 수행하도록 설계된 다른 전자 유닛, 또는 이들의 조합 내에 구현될 수도 있다.
소프트웨어 구현을 위해, 가상 실시간 클록은 본원에 개시된 기능들을 수행하는 모듈(예를 들어, 프로시져, 함수 등)로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리 유닛(예를 들어, 도 9의 메모리(918))에 저장되어 프로세서(예를 들어, 처리 유닛(914) 또는 제어기(920))에 의해 실행될 수 있다. 메모리 유닛은 프로세서 내에 또는 프로세서 외부에 구현될 수 있으며, 이 경우 공지된 다양한 수단에 의해 프로세서에 통신 가능하게 연결될 수 있다.
가상 실시간 클록을 구현하기 위해 본원에 개시된 방법 및 장치는 각종 무선 통신 시스템 및 네트워크에 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 방법 및 장치는 CDMA, TDMA, FDMA 및 다른 무선 통신 시스템들에 사용될 수 있다. 이들 시스템은 하나 이상의 적용 가능한 표준을 구현할 수 있다. 예를 들어, CDMA 시스템은 IS-95, cdma2000, IS-856, W-CDMA 등을 구현할 수 있다. TDMA 시스템들은 GSM 등을 구현할 수 있다. 이들 각종 표준들은 공지되어 있으며 본원에 참조로 포함된다.
개시된 실시예들의 상기 설명은 당업자들이 본 발명을 이루거나 사용할 수 있도록 제공된다. 이들 실시예에 대한 다양한 변형이 당업자들에게 명백하며, 본원에 정의된 일반 원리들은 본 발명의 진의 또는 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 따라서 본 발명은 본원에 나타낸 실시예들에 한정되는 것이 아니라 본원에 개시된 원리 및 새로운 특징들과 일치하는 가장 넓은 범위에 따른다.

Claims (38)

  1. 다수의 통신 시스템으로부터의 시간 정보에 기반하여 가상 실시간 클록을 구현하는 방법으로서,
    제 1 통신 시스템으로부터 절대 시간 정보를 수신하는 단계;
    제 2 통신 시스템으로부터 상대 시간 정보를 수신하는 단계; 및
    상기 제 1 통신 시스템으로부터의 절대 시간 정보 및 상기 제 2 통신 시스템으로부터의 상대 시간 정보에 기반하여, 지정된 타임 인스턴트의 절대 시간의 추정치를 제공하는 단계를 포함하는, 가상 실시간 클록 구현 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 통신 시스템은 위성 위치 확인 시스템(GPS)이고, 상기 절대 시간 정보는 적어도 하나의 타임 인스턴트에 대한 GPS 시간을 포함하는 것을 특징으로 하는 가상 실시간 클록 구현 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 통신 시스템은 셀룰러 통신 시스템인 것을 특징으로 하는 가상 실시간 클록 구현 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 상대 시간 정보는 프레임 레벨 타이밍을 포함하는 것을 특징으로 하는 가상 실시간 클록 구현 방법.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 상대 시간 정보는 다수의 시그널링 메시지에 의해 수신되고, 임의의 2개의 시그널링 메시지 사이의 시간 차가 조사될 수 있는 것을 특징으로 하는 가상 실시간 클록 구현 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 절대 시간 정보는 제 1 타임 인스턴트에 대한 절대 시간을 포함하고, 상기 상대 시간 정보는 제 2 및 제 3 타임 인스턴트에 각각 수신된 제 1 및 제 2 시그널링 메시지를 포함하며, 상기 지정된 타임 인스턴트에 대한 절대 시간 추정치는 상기 제 1 타임 인스턴트에 대한 절대 시간 및 상기 제 2 및 제 3 타임 인스턴트 사이에 결정된 시간 차에 적어도 일부 근거하는 것을 특징으로 하는 가상 실시간 클록 구현 방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 통신 시스템으로부터의 절대 시간 정보에 기반하여 상기 제 2 통신 시스템으로부터의 상대 시간 정보를 조정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가상 실시간 클록 구현 방법.
  8. 다수의 통신 시스템으로부터의 시간 정보에 기반하여 절대 시간의 추정치를 제공하는 방법으로서,
    제 1 타임 인스턴트에 대해 제 1 통신 시스템으로부터 절대 시간을 취득하는 단계;
    제 2 타임 인스턴트에 제 2 통신 시스템으로부터 제 1 시그널링 메시지를 수신하는 단계;
    상기 제 1 및 제 2 타임 인스턴트 사이의 시간 오프셋을 결정하는 단계;
    제 3 타임 인스턴트에 상기 제 2 통신 시스템으로부터 제 2 시그널링 메시지를 수신하는 단계;
    상기 제 1 및 제 3 타임 인스턴트 사이의 경과 시간을 결정하는 단계;
    상기 제 3 타임 인스턴트와 제 4 타임 인스턴트 사이의 시간 차를 결정하는 단계; 및
    상기 제 1 타임 인스턴트에 대한 절대 시간, 상기 시간 오프셋, 상기 경과 시간 및 상기 시간 차에 기반하여, 상기 제 4 타임 인스턴트의 절대 시간의 추정치를 제공하는 단계를 포함하는, 절대 시간 추정치 제공 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 시간 오프셋 및 상기 시간 차는 각각 로컬 클록에 기반하여 결정되는 것을 특징으로 하는 절대 시간 추정치 제공 방법.
  10. 제 8 항에 있어서, 제 5 타임 인스턴트에 대해 상기 제 1 통신 시스템으로부터 절대 시간을 취득하는 단계; 및
    상기 제 1 및 제 5 타임 인스턴트 사이의 절대 시간 차를 결정하는 단계를 더 포함하며,
    상기 경과 시간은 상기 절대 시간 차에 적어도 일부 근거하여 결정되는 것을 특징으로 하는 절대 시간 추정치 제공 방법.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 절대 시간 차에 적어도 일부 근거하여 상기 제 2 통신 시스템에 대한 프레임 주기를 결정하는 단계를 더 포함하며,
    상기 경과 시간은 상기 프레임 주기에 기반하여 결정되는 것을 특징으로 하는 절대 시간 추정치 제공 방법.
  12. 제 8 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 시그널링 메시지는 기지의(known) 위치에서 2개의 프레임으로 전송되는 것을 특징으로 하는 절대 시간 추정치 제공 방법.
  13. 제 8 항에 있어서, 상기 제 1 통신 시스템은 위성 위치 확인 시스템인 것을 특징으로 하는 절대 시간 추정치 제공 방법.
  14. 제 8 항에 있어서, 상기 제 2 통신 시스템은 셀룰러 통신 시스템인 것을 특징으로 하는 절대 시간 추정치 제공 방법.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 상대 시간 정보는 프레임 레벨 타이밍을 포함하는 것을 특징으로 하는 절대 시간 추정치 제공 방법.
  16. 제 14 항에 있어서, 상기 셀룰러 통신 시스템은 비동기식으로 동작하는 것을 특징으로 하는 절대 시간 추정치 제공 방법.
  17. 제 14 항에 있어서, 상기 셀룰러 통신 시스템은 GSM 시스템인 것을 특징으로 하는 절대 시간 추정치 제공 방법.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 시그널링 메시지는 상기 GSM 시스템에서 동기화 채널 상에 전송되는 동기 버스트인 것을 특징으로 하는 절대 시간 추정치 제공 방법.
  19. 제 14 항에 있어서, 상기 셀룰러 통신 시스템은 W-CDMA 시스템인 것을 특징으로 하는 절대 시간 추정치 제공 방법.
  20. 다수의 통신 시스템으로부터의 시간 정보에 기반하여 절대 시간의 추정치를 제공하는 방법으로서,
    제 1 통신 시스템으로부터 절대 시간 정보를 취득하는 단계;
    제 2 통신 시스템의 제 1 송신기로부터 상대 시간 정보를 수신하는 단계;
    상기 제 2 통신 시스템의 제 2 송신기로부터 상대 시간 정보를 수신하는 단계; 및
    상기 제 1 통신 시스템으로부터의 절대 시간 정보 및 상기 제 2 통신 시스템의 상기 제 1 및 제 2 송신기로부터의 상대 시간 정보에 기반하여, 지정된 타임 인스턴트의 절대 시간의 추정치를 제공하는 단계를 포함하는, 절대 시간 추정치 제공 방법.
  21. 제 20 항에 있어서, 상기 제 1 송신기와 상기 제 2 송신기의 타이밍 차를 결정하는 단계를 더 포함하며,
    상기 지정된 타임 인스턴트에 대한 절대 시간 추정치는 상기 제 1 송신기와 상기 제 2 송신기 사이의 상기 결정된 타이밍 차에 근거하여 결정되는 것을 특징으로 하는 절대 시간 추정치 제공 방법.
  22. 제 20 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 송신기는 비동기식인 것을 특징으로 하는 절대 시간 추정치 제공 방법.
  23. 다수의 통신 시스템으로부터의 시간 정보에 기반하여 절대 시간의 추정치를 제공하는 방법으로서,
    제 1 타임 인스턴트에 대해 제 1 통신 시스템으로부터 절대 시간을 취득하는 단계;
    제 2 타임 인스턴트에 제 2 통신 시스템의 제 1 송신기로부터 제 1 시그널링 메시지를 수신하는 단계;
    상기 제 1 및 제 2 타임 인스턴트 사이의 제 1 시간 오프셋을 결정하는 단계;
    제 3 타임 인스턴트에 상기 제 2 통신 시스템의 제 2 송신기로부터 제 2 시그널링 메시지를 수신하는 단계;
    상기 제 1 및 제 3 타임 인스턴트 사이의 제 2 시간 오프셋을 결정하는 단계; 및
    상기 제 1 타임 인스턴트에 대한 절대 시간 및 상기 제 2 시간 오프셋에 적어도 일부 기반하여, 상기 지정된 타임 인스턴트의 절대 시간의 추정치를 제공하는 단계를 포함하는, 절대 시간 추정치 제공 방법.
  24. 제 23 항에 있어서, 제 4 타임 인스턴트에 상기 제 2 송신기로부터 제 3 시그널링 메시지를 수신하는 단계; 및
    상기 제 4 타임 인스턴트와 지정된 타임 인스턴트 사이의 시간 차를 결정하는 단계를 더 포함하며,
    상기 지정된 타임 인스턴트에 대한 절대 시간 추정치는 상기 시간 차에 기반하는 것을 특징으로 하는 절대 시간 추정치 제공 방법.
  25. 제 23 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 송신기는 비동기식인 것을 특징으로 하는 절대 시간 추정치 제공 방법.
  26. 무선 통신 시스템에서 수신기 유닛의 위치를 결정하는 방법으로서,
    제 1 타임 인스턴트에 대해 제 1 통신 시스템으로부터 절대 시간을 취득하는 단계;
    제 2 통신 시스템으로부터 상대 시간 정보를 수신하는 단계;
    상기 제 1 타임 인스턴트에 대한 절대 시간 및 상기 제 2 통신 시스템으로부터의 상대 시간 정보에 근거하여 제 2 타임 인스턴트의 절대 시간을 추정하는 단계; 및
    상기 제 2 타임 인스턴트에 대한 절대 시간에 적어도 일부 기반하여, 상기 수신기 유닛의 위치를 결정하는 단계를 포함하는, 수신기 유닛의 위치 결정 방법.
  27. 제 26 항에 있어서, 상기 제 1 타임 인스턴트에 대한 절대 시간은 상기 제 1 타임 인스턴트에 대해 결정된 위치 결정으로부터 취득되는 것을 특징으로 하는 수신기 유닛의 위치 결정 방법.
  28. 제 26 항에 있어서, 상기 제 2 통신 시스템에 대해 추정된 시간 안정성에 기반하여 결정된 상기 제 1 및 제 2 타임 인스턴트 사이 시간의 듀레이션 동안 슬립 상태로 진행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수신기 유닛의 위치 결정 방법.
  29. 제 1 통신 시스템으로부터 절대 시간 정보를 수신하고;
    제 2 통신 시스템으로부터 상대 시간 정보를 수신하고;
    상기 제 1 통신 시스템으로부터의 절대 시간 정보 및 상기 제 2 통신 시스템으로부터의 상대 시간 정보에 기반하여, 지정된 타임 인스턴트의 절대 시간의 추정치를 제공하도록, 디지털 정보를 해석할 수 있는 디지털 신호 처리 장치(DSPD)에 통신 가능하게 결합된 메모리.
  30. 다수의 통신 시스템으로부터의 시간 정보에 기반하여 절대 시간의 추정치를 제공하는 컴퓨터 프로그램 제품으로서,
    제 1 타임 인스턴트에 대해 제 1 통신 시스템으로부터 절대 시간을 수신하는 코드;
    제 2 통신 시스템으로부터 상대 시간 정보를 수신하는 코드;
    상기 제 1 타임 인스턴트에 대한 절대 시간 및 상기 제 2 통신 시스템으로부터의 상대 시간 정보에 근거하여 지정된 타임 인스턴트의 절대 시간 추정치를 제공하는 코드; 및
    상기 코드들을 저장하기 위한 컴퓨터 사용 가능 매체를 포함하는, 컴퓨터 프로그램 제품.
  31. 다수의 통신 시스템으로부터의 시간 정보에 기반하여 가상 실시간 클록을 구현하는 장치로서,
    타임 라인의 표시를 수신하는 수단;
    제 1 통신 시스템으로부터 절대 시간 정보를 수신하는 수단;
    상기 절대 시간 정보를 상기 타임 라인에 관련시키는 수단;
    제 2 통신 시스템으로부터 상대 시간 정보를 수신하는 수단;
    상기 상대 신호 정보를 상기 타임 라인에 매핑하는 수단; 및
    상기 관련된 절대 시간 정보 및 상기 매핑된 상대 시간 정보에 기반하여, 상기 타임 라인 상에 지정된 타임 인스턴트의 절대 시간의 추정치를 제공하는 수단을 포함하는, 가상 실시간 클록 구현 장치.
  32. 제 31 항에 있어서, 상기 타임 라인 표시는 카운터에 의해 제공되는 것을 특징으로 하는 가상 실시간 클록 구현 장치.
  33. 무선 통신 시스템의 수신기 유닛으로서,
    제 1 통신 시스템으로부터의 신호들을 처리하여 절대 시간 정보를 제공하는 제 1 수신기;
    제 2 통신 시스템으로부터의 신호들을 처리하여 상대 시간 정보를 제공하는 제 2 수신기; 및
    상기 제 1 통신 시스템으로부터의 절대 시간 정보 및 상기 제 2 통신 시스템으로부터의 상대 시간 정보에 기반하여, 지정된 타임 인스턴트의 절대 시간의 추정치를 제공하는 처리 유닛을 포함하는, 수신기 유닛.
  34. 제 33 항에 있어서, 상기 절대 시간 정보 및 상기 상대 시간 정보가 매핑되는 타임 라인의 표시를 제공하는 타이머 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수신기 유닛.
  35. 제 33 항에 있어서, 상기 제 1 수신기는 GPS 위성들로부터의 신호들을 처리하는 것을 특징으로 하는 수신기 유닛.
  36. 제 33 항에 있어서, 상기 제 2 수신기는 셀룰러 통신 시스템의 하나 이상의 기지국들로부터의 신호들을 처리하는 것을 특징으로 하는 수신기 유닛.
  37. 제 33 항에 있어서, 상기 처리 유닛은 상기 제 1 수신기로부터 제 1 타임 인스턴트에 대한 절대 시간을 수신하고, 상기 제 1 타임 인스턴트와 상기 제 2 수신기에 의해 수신된 각 기지국의 타이밍 사이의 시간 오프셋을 결정하는 것을 특징으로 하는 수신기 유닛.
  38. 무선 통신 시스템의 수신기 장치로서,
    제 1 통신 시스템으로부터의 신호들을 처리하여 절대 시간 정보를 제공하는 수단;
    제 2 통신 시스템으로부터의 신호들을 처리하여 상대 시간 정보를 제공하는 수단; 및
    상기 제 1 통신 시스템으로부터의 절대 시간 정보 및 상기 제 2 통신 시스템으로부터의 상대 시간 정보에 기반하여, 지정된 타임 인스턴트의 절대 시간의 추정치를 제공하는 수단을 포함하는, 수신기 장치.
KR1020057018236A 2003-03-27 2005-09-27 다수의 통신 시스템으로부터의 시간 정보에 기초한 가상 실-시간 클록 KR101098675B1 (ko)

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