KR20060058702A - Ｔｄｍａ 위치 네트워크에서 ｃｄｍａ 교차-상관아티팩트의 완화 및 신호대 잡음비의 개선 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

TDMA(Time Division Multiple Access) 포지셔닝 시스템에 대한 상관 시스템이 개시되고, 위치 수신기는 TDMA 스킴에서 펄스가 생성되는 복수의 CDMA(Code Division Multiple Access) 변조 포지셔닝 신호를 획득하고, 트래킹하며, 복조한다. 위치 수신기 내의 특별한 상관 프로세서는 그들 각각 수신된 TDMA 포지셔닝 신호와 동기하는 CDMA 포지셔닝 신호의 PRN(pseudo random number) 코드 신호 복제물을 내부적으로 생성하도록 구성된다. 이 상관 시스템은 CDMA 교차-상관 아티팩트 및 감쇄된 신호대 잡음비의 해로운 영향이 없는 범위 측정을 제공하고, 그러므로 높은 정확도의 위치 해법의 계산을 허용한다.

Description

ＴＤＭＡ 위치 네트워크에서 ＣＤＭＡ 교차-상관 아티팩트의 완화 및 신호대 잡음비의 개선 시스템 및 방법{A SYSTEM ＆ METHOD FOR THE MITIGATION OF CDMA CROSS-CORRELATION ARTIFACTS AND THE IMPROVEMENT OF SIGNAL-TO-NOISE RATIOS IN TDMA LOCATION NETWORKS}
본 발명은 일반적으로 무선위치 시스템의 정밀한 범위 판정을 생성하는 시스템 및 방법에 관한 것이다. 상세하게는, 본 발명은 의사랜덤 코드 교차-상관 아티팩트의 완화 및 TDMA(Time Division Multiple Access) 스킴에서 펄스가 생성되는 CDMA(Code Division Multiple Access) 포지셔닝 신호의 신호대 잡음비의 개선에 관한 것이다.
많은 무선위치 시스템은 각각 연속적인 고유의 CDMA 신호를 전송하는 다수의 전송기를 사용한다. CDMA 수신기는 일반적으로 전송기의 각각에 대한 범위를 판정하기 위해 각각 2개 이상의 상호관계를 포함하는 복수의 수신기 채널을 사용하여 이들 신호를 트래킹한다. 전통적인 CDMA 수신기는 이들 연속적인 CDMA 신호에 대해 서로 연속적으로 연관된다. 약간의 종래 기술의 수신기는 복수의 연속적인 CDMA 신호 걸쳐 단일 수신 채널을 시퀀스한다. 수신기를 시퀀스하는 목적은 하드웨어 비용 및 위치 수신기의 전력 소모를 감소시키는 것이다.
모든 CDMA 기반 무선위치 시스템이 연속적인 신호를 브로드캐스트하는 것은 아니다. 브로드캐스트 CDMA 포지셔닝 신호가 유사한 신호 전력을 갖는 위치 수신기에 도달하는 것으로 모두 예상되는 경우, 연속적인 CDMA 포지셔닝 신호가 일반적으로 사용된다. 그러나, 브로드캐스트 CDMA 포지셔닝 신호가 다른 신호 전력을 가지면서 수신되는 경우, 높은 신호 전력 전송기로부터의 연속적인 CDMA 포지셔닝 신호는 낮은 신호 전력 전송기로부터 수신된 신호를 왜곡한다. 이러한 조건 하의 CDMA 포지셔닝 신호를 분리하기 위해, CDMA 포지셔닝 신호는 CDMA 분리에 덧붙여, 소위 FDMA(Frequency Division Multiple Access)인 주파수 분리를 사용하여 추가로 분리될 수 있다. 선택적으로, CDMA 포지셔닝 신호는 CDMA 분리에 덧붙여, 소위 TDMA인 시분할 분리를 사용하여 추가로 분리될 수 있다.
약간의 무선위치 시스템은 소위 근/원(near/far) 문제를 줄이기 위해 펄스가 생성된 TDMA 스킴의 동일한 주파수 상에서 CDMA 포지셔닝 신호를 전송한다. CDMA 포지셔닝 신호는 2개의 고유한 연속적인 CDMA 포지셔닝 신호를 분리하는 특정 동적 범위를 갖고, 이 동적 범위는 CDMA 포지셔닝 신호를 생성하는데 사용된 의사 랜덤 넘버(PRN : pseudo random number)의 길이에 의해 판정된다. 근/원 문제는 하나 이상의 연속적인 CDMA 포지셔닝 신호가 임의의 다른 CDMA 포지셔닝 신호에 관련된 이러한 동적 범위를 초과하는 경우 생성되고, 그러므로 위치 수신기는 2개의 CDMA 포지셔닝 신호 사이에서 구분될 수 없다. 또한, 하나 이상의 연속 CDMA 포지셔닝 신호가 이러한 동적 범위를 초과한다면, 수신기의 무선 주파수(RF) 프론트-엔드는 포화될 수 있다. 이러한 포화는 CDMA 신호 전송기가 동일한 전력 레벨로 브로드캐 스트하는 경우 가장 일반적으로 발생되나, 위치 수신기에 대해 다른 범위에 있다. 이 다른 범위는 가까운 전송기로부터의 신호가 먼 전송기로부터의 신호의 브로드캐스트보다 더 강할 때 관찰되면서, 위치 수신기에서 나타날 때, 자유 공간의 신호 전력 손실을 변화시키는 것으로 귀결되고, 그러므로 문제를 설명하는 용어 근/원로 귀결된다.
RTCM(The Radio Technical Commission for Maritime)은 CDMA 위치 시스템에 대한 하나의 일반적인 TDMA 브로드캐스팅 스킴을 정의한다. RTCM 브로드캐스팅 스킴은 GPS C/A(Global Positioning System Coarse Acquisition) 코드를 11개의 동일한 TDMA 시간 슬롯으로 분할하고, 각 시간 슬롯은 지속기간 내에서 1/11 밀리초이다. 각 밀리초 동안, 각 전송기는 밀리초 내에서 단일 TDMA 시간 슬롯을 차지한다. 계속적인 밀리초 기간 동안, 서브-밀리초 TDMA 시간 슬롯 할당은 소정 의사랜덤 스킴에 기초하여 변경된다. 각 전송기가 TDMA 브로드캐스팅 스킴의 특정 시간 주기 이 예에서는 1 밀리초 내에서 나타나는 경우, 이 주기는 TDMA 서브-시퀀스 반복 주기로 칭해진다. 전체 RTCM 브로드캐스팅 스킴은 전체로서 매 200 밀리초 마다 반복되고, 풀 시퀀스 TDMA 반복 주기로 칭해진다.
신호대 잡음비(SNR)는 위치 수신기가 TDMA 포지셔닝 신호에 대해 연속적으로 서로 연관되는 경우 절출된다. 위치 수신기가 TDMA 포지셔닝 신호에 대해 연속적으로 연관되는 경우, 상관 시간의 일부는 온-펄스드 타임(on-pulsed time)으로서 알려진 바람직한 TDMA 포지셔닝 신호를 포함한다. 오프-펄스드 타임(off-pulsed time)으로서 알려진 상관 시간의 잔여시간 동안, 수신된 위치 신호는 바람직한 신 호를 포함하지 않는다. 이들 오프-펄스드 타임 동안, 위치 수신기는 바람직한 TDMA 포지셔닝 신호가 아닌 다른 TDMA 포지셔닝 신호 및 노이즈에 대해 상관된다. 오프-펄스드 시간 동안 연속적인 상관은 수신된 신호를 증가시킴이 없이 위치 수신기 상관 프로세스로 발생되는 노이즈를 증가시킨다. 노이즈는 바람직한 신호가 존재하지 않는 경우 상관에 추가되기 때문에, SNR은 감소된다.
CDMA 교차-상관은 위치 수신기가 연속적으로 TDMA 포지셔닝 신호에 대해 상관되는 경우 증가한다. CDMA 교차-상관은 위치 수신기의 동적 범위 내에서 2개 이상의 CDMA 포지셔닝 신호가 CDMA 코드 분리의 제한된 동적 범위 때문에 상관 프로세스 내에서 상호 연결되는 경우이다. 교차-상관의 결과는 바람직한 신호의 자동-상관 기능의 왜곡이다. 가장 연속적인 전송 CDMA 위치 시스템에서, CDMA 교차-상관 왜곡은 CDMA 코드 분리 동적 범위와 비교하여 상대적으로 적다. 그러나, TDMA 포지셔닝 시스템에서, 오프-펄스드 시간 동안의 상관은 연속적인 신호를 갖는 것으로 기대될 수 있는 레벨 이상으로 교차-상관을 증가시킨다. 이는 오프-펄스드 시간 동안 다른 TDMA 포지셔닝 신호에 대해 상관되는 위치 수신기 때문이다.
종래 기술의 멀티 채널 위치 수신기는 연속적으로 전송된 CDMA 포지셔닝 신호와 연동하도록 설계된다. 연속적으로 전송된 CDMA 포지셔닝 신호의 예는 GPS(Global Positioning System)이다. 종래 기술의 멀티 채널 GPS 수신기는 복수의 연속적인 GPS 포지셔닝 신호에 대해 연속적으로 상관된다. 선택적인 종래 기술의 위치 수신기는 위치 수신기의 하드웨어 비용 및 전력 소모를 줄이기 위해 단일 채널 구조를 사용하여 연속적인 CDMA 포지셔닝 신호 사이에서 시퀀스한다. 수신기 를 시퀀스하는 종래 기술의 예들은 발명의 명칭이 "Global Positioning System(GPS) Multiplexed Receiver"인 1984년 8월 28일 발행된 미국 특허 제4,468,793호, 및 발명의 명칭이 "Fast Sequencing Demodulation Method and Apparatus"인 1989년 7월 18일 발행된 미국 특허 제4,8949,961호에 개시된다. 이들 개시는 연속적인 CDMA 포지셔닝 신호들 사이에서 시퀀스하는 단일 채널 수신기 구조를 교시한다. 이들 시퀀스하는 수신기는 수신기 채널을 줄이고 그러므로 수신기의 비용 및 전력 소모를 줄임으로써 그들 발명의 진술된 목적을 달성한다. 그러나, 종래 기술의 시퀀스하는 수신기는 TDMA 브로드캐스팅 스킴으로 배열하기 위해 시퀀스하는 패턴을 조절하는 수단을 포함하지 않고, 그러므로 교차-상관 또는 상기에서 설명한 SNR 감쇠 문제를 중점을 두어 다루는 수단이 없다.
종래 기술의 TDMA 통신 수신기는 증가된 데이터 처리량을 위한 TDMA 통신 신호를 사용자 수신기로 전송한다. 시스템의 이러한 형태의 예들은 발명의 명칭인 "Time-synchronous Communication System"인 1999년 2월 23일 발행된 미국 특허 제5,875,402호, 및 발명이 명칭이 "Provision of SPS Timing Signals"인 1996년 4월 23일 발행된 미국 특허 제5,510,797호, 및 발명이 명칭이 "Method for Sequential Data Transmission"인 1994년 11월 22일 발행된 미국 특허 제5,367,524호, 및 발명이 명칭이 "Data Communications Synchronization Using GPS Receiver"인 2004년 7월 13일 발행된 미국 특허 제6,763,241호에 개시된다. 이들 통신 시스템은 GPS에 의해 제공되는 것과 같은 외부 동기 기술을 사용하여 사용자 수신기의 TDMA 동기에 제공된다. GPS 및 유사한 위성 기반 동기 기술을 사용하는 것은 TDMA 통신 수신기 가 위성 시스템의 제약을 받게 한다. 또한, 추가 하드웨어, 즉 GPS 수신기 또는 그와 등가물은 외부 동기 과정을 도우는데 필요하다.
(a) TDMA 포지셔닝 신호에 대한 측정 데이터를 연속적으로 동작하는 제공하기 위해 연속적으로 동작하는 복수의 CDMA 상관기(correlator), (b) 일 세트의 연속 CDMA 신호들 사이에서 임의로 배치하는 것, (c) TDMA 동기를 위한 위성을 관찰하는 것, 및 (d) TDMA 타이밍을 설정하기 위해서만 사용되는 GNSS(Global Navigation Satellite System) 수신기와 같은 추가 하드웨어를 필요로 하지 않는 위치 수신기에 대한 필요가 명백히 존재한다. 이러한 제약 없이 동작하는 위치 수신기는 아주 바람직하다. TDMA 위치 네트워크에서 교차-상관 아티팩트 및 신호대 잡음비(SNR)의 해로운 영향이 없는 레인지 신호(ranging signal)를 제공할 수 있는 위치 수신기에 대한 필요가 또한 명백히 존재한다. 본 발명은 TDMA 브로드캐스팅 스킴에서 포지셔닝 신호를 전송함으로써, 위치 수신기를 수신된 TDMA 포지셔닝 신호와 시간순으로 동기함으로써, 및 네트워크 TDMA 브로드캐스팅 스킴과 동기하여 수신된 TDMA 포지셔닝 신호 상에서 연속적으로 상관되게 함으로써 이러한 바람직한 목적을 달성한다.
본 발명의 목적은 TDMA 브로드캐스트 스킴과 동기하여 TDMA 포지셔닝 신호를 프로세싱함으로써 얻어지는, 교차-상관 왜곡을 줄이고 TDMA 포지셔닝 신호의 신호대 잡음비(SNR)를 증가시켜, 정확한 범위의 측정으로 귀결되고, 그러므로 위치 해법을 정확하게 판정하는 위치 수신기 구조를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 TDMA 브로드캐스트 스킴에 관한 상관 프로세스와 자율적으로 동기하는 위치 수신기 구조를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 외부 동기 수단을 요구할 필요없이 TDMA 브로드캐스트 스킴에 관한 상관 프로세스와 동기하는 위치 수신기 구조를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 TDMA 브로드캐스팅 스킴 전송 시간-슬롯 동안 얻어질 수 있는 시간 내에서 PRN 코드 및 PRN 코드 위상을 즉시 형성할 수 있는 의사-랜덤 넘버(PRN) 코드 시퀀스 생성기를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 코드 및 캐리어 DCO(Digitally Controlled Oscillators)를 연속적으로 동작시킬 필요없이 TDMA 브로드캐스트 스킴에서 연속적인 코드 및 캐리어 DCO(Digitally Controlled Oscillator) 카운터 값을 제공하는 위치 수신기 구조를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 캐리어 DOCs를 연속적으로 동작시킬 필요없이 TDMA 브로드캐스트 스킴에서 연속적인 통합 캐리어 위상(ICP : integrated carrier phase) 측정을 제공하는 위치 수신기 구조를 제공하는 것이다.
본 발명은 TDMA 브로드캐스트 스킴에서 펄스가 생성된 CDMA 변조된 신호에서 교차-상관 아트팩트를 줄이고 신호대 잡음비를 개선하는 시스템 및 방법을 개시한다. 이는 위치 수신기 내에서 실행되는, 소위 TDMA 상관기 엔진을 사용하여 얻어질 수 있다. TDMA 상관기 엔진은 복수의 TDMA 전송을 수신하면서 시간순으로 동기된다. TDMA 전송을 수신하면서 TDMA 상관기 엔진의 동기는 소위 TDMA 시퀀스 판정 수단을 사용하여 얻어진다. TDMA 시퀀스 판정 수단은 TDMA 상관기 엔진 내에서 필요한 타이밍 및 PRN 모드 시퀀스를 판정하여 내부적으로 생성된 신호 복제물은 수신된 TDMA 포지셔닝 신호와 동기한다. TDMA 시퀀스 판정 수단은 이러한 동기화를 설정하기 위해 TDMA 전송과 연결하여 소위 마스터 채널 타이머를 이용한다. 추가적으로, 모든 TDMA 시간 상에서의 TDMA 상관기 엔진의 즉석 재사용은 위치 수신기 하드웨어 자원을 효과적으로 이용한다.
도 1은 TDMA 시퀀스 판정 수단, 채널 마스터 타이머, PRN 코드 시퀀스 블록 메모리, 및 관련 구성요소를 포함하는 본 발명에 따른 TDMA 상관기 엔진을 나타내는 단순화된 위치 수신기 채널의 개략적인 도면이고,
도 2는 PRN 프리셋 선택기, PRN 트랙 선택기, 및 2개의 PRN 코드 생성기를 추가로 포함하는 본 발명에 따른 TDMA 상관기 엔진을 나타내는 단순화된 위치 수신기 채널의 선택적인 실시예의 개략적인 도면이다.
알려진 위치에 위치되고 복수의 시간순으로 동기된 포지셔닝-유닛 장치는 소정 TDMA 시퀀스로 포지셔닝 신호를 전송하고, 각 전송기는 특정 전송 시간 슬롯의 고유한 CDMA 포지셔닝 신호를 브로드캐스트한다. 위치 수신기는 포지셔닝-유닛 장치로부터의 TDMA 포지셔닝 신호를 수신하고 포지셔닝-유닛 장치 네트워크에 관한 위치, 속도 및 시간(PVT : position, velocity and time)을 판정한다. 일 실시예에서, 위치 수신기는 임의의 주어진 시간에 단지 하나의 포지셔닝 신호를 수신할 수 있는 단일 수신 채널로 구성된다. 이러한 단일 수신 채널은 복수의 CDMA 상관 기를 복제하는 즉시 변환가능한 상관기 구조를 포함한다. TDMA 상관기 엔진으로서 참조된 이러한 즉시 변환가능한 상관기 구조는 TDMA 포지셔닝 신호를 수신하면서 동기하는 TDMA-펄스드 CDMA 코드 시퀀스 상에서 상관할 수 있다. TDMA 상관기 엔진은 각각 연속적으로 수신된 TDMA 포지셔닝 신호 상에서 동일한 상관기 회로를 재사용한다. 추가 실시예에서, 각 채널이 TDMA 상관기 엔진으로 구성된 다수의 채널 구성은 위치 수신기에 동시에 도달하는 TDMA 포지셔닝 신호의 동시 상관을 제공한다. TDMA 상관기 엔진으로 구성된 위치 수신기는 복수의 연속적인 CDMA 상관기를 대체하고, TDMA 수신 시퀀스와 자율적으로 동기하는 고유의 성능에 의해 종래 기술의 수신기와 구분된다. 이러한 동기는 포지셔닝-유닛 장치의 네트워크로부터 수신된 신호에 관한 TDMA 상관기 엔진과 동기하는 소위 TDMA 시퀀스 판정 수단을 사용하여 얻어진다.
TDMA 시퀀스 판정 수단은 TDMA 브로드캐스팅 스킴의 지식에 기초한 판정 알고리듬, 포지셔닝-유닛 장치 위치, 및 포지셔닝-유닛 장치의 네트워크 시간을 사용함으로써 TDMA 상관기 엔진의 동기를 얻는다. 캐리어 DCO 뿐만 아니라, TDMA 상관기 엔진 내부 의사-랜덤 넘버 코드 생성기 코드 및 코드 위상은 각 포지셔닝-유닛 장치 전송의 TDMA 브로드캐스트 시퀀스를 따르기 위해 동기하여 업데이트되고, 그래서 단일 채널 위치 수신기는 현재 수신된 PRN 코드 상에서만 상관할 수 있다. 위치 수신기 위치가 변경될 때, 판정 알고리듬은 각 포지셔닝-유닛 장치로부터 전파 지연에서의 변경을 고려하고 포지셔닝-유닛 장치 전송의 수신에 가장 적합하도록 상관기 통합 간격에 대한 TDMA 상관기 엔진 개시 및 정지 시간을 조절한다.
시스템 및 방법
시간순으로 동기된 포지셔닝-유닛 장치는 TDMA 브로드캐스팅 스킴 내의 CDMA 포지셔닝 신호를 위치 수신기로 전송한다. 위치 수신기는 하나 이상의 수신 채널을 포함하고, 각각은 TDMA 상관기 엔진을 포함한다. TDMA 상관 엔진은 즉시 구성가능한 의사-랜덤 넘버 코드 시퀀스 생성기, 캐리어 DCO, 채널 마스터 타이머, 및 필요하여 수반하는 혼합기, 누산기, 위치 수신기 내의 TDMA 상관기 엔진의 동작을 지원하는 인터페이스를 포함한다. TDMA 상관기 엔진은 가공되지 않은 정위상 및 직교(I&Q : In-phase and Quadrature) 데이터 샘플을 위치 수신기 내의 중앙처리장치(CPU)에 제공한다. 위치 수신기 CPU는 채널 마스터 타이머와 관련된 특정 시간에서 특정 상관을 실행하기 위해, 수신 채널을 그러므로 TDMA 상관기 엔진을 운영한다. 수신된 TDMA 포지셔닝 신호와 동기하는 TDMA 상관기 엔진의 시퀀스는 1) 포지셔닝-유닛 장치 전송기의 위치 및 전송 시간 슬롯, 2) 위치, 속도, 시간(PVT )으로부터 얻어진 위치 수신기의 포지션 및 시간, 및 3) 채널 마스터 타이머의 상태에 관한 지식을 결합하는 TDMA 시퀀스 판정 수단에 의해 제어된다. 바람직한 실시예에서, TDMA 시퀀스 판정 수단은 채널 마스터 타이머에 관한 다음 TDMA 포지셔닝 신호의 도달 시간을 예상하는 소프트웨어 알고리듬을 포함한다. 선택적인 실시예에서 이러한 프로세스는 하드웨어 및 소프트웨어 실행 양자에 분포될 수 있다.
지금부터 도 1을 참조하면, 본 발명의 단순화된 TDMA 상관기 엔진(101)이 도시된다. TDMA 포지셔닝 신호의 수신은 RF 프론트-엔드 아날로그 디지털 컨버터 (ADC)로부터의 입력 데이터 샘플(102)로서 TDMA 상관기 엔진(101)에 제공된다. TDMA 상관기 엔진(101) 내에서 이들 데이터 샘플(102)은 TDMA 상관기 엔진(101)의 정위상(I)(103) 및 직교(Q)(104) 트래킹 암(arm) 양자에 공급되고, 캐리어 DCO(109)의 정위상(I)(107) 및 직교(Q)(108) 구성요소와 각각의 캐리어 혼합기(105 & 106)에서 혼합된다. 캐리어 혼합기(105 & 106)의 출력은 PRN 코드 시퀀스 생성기(112)에 의해 제공된 PRN 코드 칩 시퀀스와 혼합되는 코드 혼합기(110 & 111)로 이후 전달된다. 코드 혼합기(110 & 111)의 출력은 그들 각각의 누산기(113 & 114)로 이후 전달되는 상관 값을 제공한다. 이러한 프로세스로부터 파생된 각 누산값은 CPU(116)에 의한 추가 프로세싱을 위한 데이터 버스(115)로 이후 덤핑(dump)된다. 캐리어 DCO(109) 및 PRN 코드 시퀀스 생성기(112)는 데이터 버스(115)를 통해 CPU(116)에 의해 제어된다. TDMA 시퀀스 판정 수단(118)으로 데이터 버스(115)를 통해 연결된 채널 마스터 타이머(117)가 또한 제공된다. 채널 마스터 타이머(117)은 TDMA 상관기 엔진(101)에 대한 타이밍 기준을 제공한다. 통합 간격 개시 및 정지 시간은 마스터 채널 타이머(117)에 관한 TDMA 시퀀스 판정 수단(118)에 의해 판정되고 TDMA 포지셔닝 신호의 각 개별 펄스의 수신의 시작 및 끝과 바람직하게 일치한다. 캐리어 DCO(109) 및 PRN 코드 시퀀스 생성기(112)에 대한 업데이트는 통합 간격의 개시 시간에 도달하는 채널 마스터 타이머(117)에 앞서서 데이터 버스(115)를 통해 CPU(116)로부터 프로그래밍된다. 채널 마스터 타이머(117)가 통합 간격의 프로그래밍된 개시 시간에 도달하는 경우, 캐리어 DCO(109) 및 PRN 코드 시퀀스 생성기(112)는 프로그래밍된 값으로 재구성된다. 캐리어 DCO(109) 및PRN 코 드 시퀀스 생성기(112)의 재구성의 마지막에서, 채널 마스터 타이머(117) 값은 데이터 버스(115)로 캡쳐되고 덤핑된다. 누산기(113 & 114)는 0으로 리셋되거나, 또는 캐리어 DCO(109) 및 PRN 코드 시퀀스 생성기(112)의 업데이트와 동기하는 약간 다른 액면값으로 리셋된다. 일단 캐리어 DCO(109) 및 PRN 코드 시퀀스 생성기(112)가 재구성되고 누산기(113 & 114)가 리셋되면, 데이터 샘플의 누산 프로세싱은 초기화된다.
데이터 샘플이 프로세싱될 때, PRN 코드 시퀀스 생성기(112)는 PRN 코드 시퀀스 블록 메모리(119)로부터 CPU(116)에 의해 프로그래밍된 코드 위상 및 코드 속도에 기초하여, 절절한 PRN 코드 칩을 연속적으로 로딩한다. 연속적인 PRN 코드 칩은 각 코드 혼합기(110 & 111)에 제공되고 각 캐리어 혼합기(105 & 106) 출력과 혼합된다. 상관 값은 누적 프로세스의 통합 간격에 걸쳐서 합쳐진다. 채널 마스터 타이머(117)가 통합 간격의 정지 시간에 도달하면, 각 누산기(113 & 114)는 CPU(116)에 의해 추가 프로세싱을 위해 데이터 버스(115)로 그들의 누산값을 덤핑한다.
누산값의 이러한 덤핑과 동기하여, 채널 마스터 타이머(117) 값은 데이터 버스(115)로 캡쳐되고 덤핑된다. 통합 간격의 마지막에서, CPU(116)는 캡쳐된 채널 마스터 타이머(117) 값 및 데이터 버스(115)를 통해 TDMA 상관기 엔진(101)으로부터의 누산된 정위상 및 직교(I&Q) 값을 판독한다. 바람직한 실시예에서 비록 다른 선택된 속도가 본 발명의 넓은 기술적 사상 및 범위 내에 있지만 TDMA 상관기 엔진(101)의 업데이트 속도는 TDMA 포지셔닝 신호의 TDMA 시간 슬롯 속도와 동일하다.
도 1에 도시된 단순화된 TDMA 상관기 엔진은 단일 트래킹 암, 개념상으론 프롬프트(P : Prompt) 암을 단지 포함한다. 예들은 얼리(E : Early), 레이트(L : Late), 얼리-마이너스-레이트(E-L : Early-minus-Late)를 포함하고, 여기서 얼리(E) 또는 레이트(L) 암은 프롬프트(P) 암과 이격된 CDMA 칩의 1/2에 위치한다. 추가로, 얼리(E) 또는 레이트(L) 암이 칩의 1/4, 칩의 1/10, 또는 다른 편리하거나 또는 필요한 공간과 같이 다른 칩 공간에 있는 트래킹 암 실행이 또한 지원된다. 추가로, 임의의 공간 및 밀도에서의 복수의 트래킹 암은 본 발명의 넓은 기술적 사상 및 범위 내에 존재한다.
TDMA 상관기 엔진 동기화
TDMA 상관기 엔진에 대한 수신된 TDMA 포지셔닝 신호의 동기화는 1) 포지셔닝-유닛 장치 전송기의 위치 및 전송 시간 슬롯, 2) 위치, 속도, 시간(PVT) 해법으로부터 얻어진 위치 수신기의 위치 및 시간, 및 3) 채널 마스터 타이머의 상태에 관한 지식을 결합하는 TDMA 시퀀스 판정 수단에 의해 설정된다. TDMA 시퀀스 판정 수단의 키 기능은 TDMA 포지셔닝 신호의 수신 시간과 채널 마스터 타이머 사이의 관계를 설정하는 것이다. 채널 마스터 타이머과 TDMA 포지셔닝 신호의 수신 사이의 타이밍 관계는 다음의 단계를 통해 판정된다:
1. 조잡한(coarse) 타이밍 관계가 판정된다. 채널 마스터 타이머와 TDMA 포지셔닝 신호의 수신 사이의 조잡한 타이밍 관계는 TDMA 포지셔닝 신호의 네비게이 션 데이터 비트 브로드캐스트로부터 유도된다. 위치 수신기는 각 통합 간격에서 TDMA 상관기 엔진으로부터의 누산된 정위상 및 직교(I&Q) 데이터를 문의한다. 네비게이션 데이터 비트 전이가 통합 기간 동안 발생했다면, 통합 기간의 개시 및 정지 시간에 관해 캡쳐된 채널 마스터 타이머 값은 CPU 메모리 내에 저장된다. 일단 이러한 네비게이션 데이터 비트 전이의 채널 마스터 타이머 값이 설정되면, 네비게이션 데이터 비트 스트림은 데이터 서브-프레임의 시작 위치를 정하기 위해 문의된다. 각 데이터 서브 프레임이 데이터 서브-프레임 내의 소정 위치에서 포지셔닝-유닛 장치 네트워크 시간 스탬프를 포함한다. 동기된 네트워크 내의 포지셔닝-유닛 장치는 동기 데이터 프레이밍 및 타이밍 정보를 전송한다. 네비게이션 데이터의 유효한 서브-프레임이 디코딩되면, 서브-프레임과 관련된 네트워크 시간 스탬프는 서브-프레임의 개시와 연관된 채널 마스터 타이머 값과 직접 관련될 수 있고, 이에 의해 마스터 채널 타이머와 포지셔닝-유닛 장치 네트워크 시간 사이의 조잡한 시간 관계를 설정한다. 이러한 관계는 위치 수신기 내의 공통 모드 시간 바이어스와 신호 전파 지연이 알려지지 않기 때문에 조잡한 시간으로서 정의된다. 공통 모드 시간 바이어스는 RF 구성요소에 의해 발생되는 모든 수신된 신호에 공통인 위치 수신기 지연뿐만 아니라 위치 수신기 내의 클럭 오프셋, 및 디지털 프로세싱의 임의의 지연을 포함한다. 전파 지연은 포지셔닝-유닛 장치와 위치 수신기 사이의 전송 거리에 의해 야기된 지연으로 판정된다.
2. 정밀한 타이밍 관계가 판정된다. 복수의 포지셔닝-유닛 장치의 레인지 측정은 CPU 상의 소프트웨어 내에서 동작하는 측정 트래킹 루프로부터 유도된다. 측정 트래킹 루프는 TDMA 상관기 엔진으로부터 판독된 누산된 정위상 및 직교(I&Q) 데이터에 의해 구동된다. 레인지 측정은 시간, 속도, 시간(PVT) 해법을 계산하기 위해 프로세싱된다. 위치, 속도, 시간(PVT) 해법의 시간 성분은 공통 모드 시간 바이어스의 평가이다. TDMA 시퀀스 판정 수단은 공통 모드 시간 바이어스 평가를 갖는 조잡한 시간 평가를 수정하고, 이에 의해 위치 수신기에 정밀한 네트워크 시간을 제공한다.
3. 수신기에서의 TDMA 포지셔닝 신호의 도착 시간이 판정된다. TDMA 포지셔닝 신호의 도착 시간을 판정하기 위해, TDMA 시퀀스 판정 수단은 마스터 채널 타이머에 관한 TDMA 포지셔닝 신호의 전송 시간을 설정한다. 전송 시간은 동기된 위치-유닛 장치의 알려진 TDMA 브로드캐스트 스킴 및 네트워크 시간으로부터 판정된다. 일단 TDMA 포지셔닝 신호의 전송 시간이 설정되면, 마스터 채널 타이머에 관한 TDMA 포지셔닝 신호의 수신 시간이 판정된다. 전송 시간에 관한 마스터 채널 타이머 값은 위치-유닛 장치와 위치 수신기 사이의 예상된 전파 지연에 의해 조절된다. 마스터 채널 값을 조절한 이후에, TDMA 포지셔닝 신호의 수신 시간이 설정된다. 위치-유닛 장치의 위치는 네비게이션 데이터 비트 스트림에 의해 제공되고 위치 수신기의 평가된 위치는 위치, 속도, 시간(PVT) 해법에 의해 제공된다.
4. 상기 단계 3은 TDMA 동기화를 유지하기 위해 반복된다. 위치, 속도, 시 간(PVT) 해법은 TDMA 시퀀스 판정 수단이 채널 마스터 타이머에 관한 TDMA 레인지 신호의 수신 시간의 정확한 예상을 유지하게 하도록 위치 수신기 내에서 연속적으로 업데이트된다.
일단 TDMA 시퀀스 판정 수단이 상기에서 설명한 것과 같은 채널 마스터 타이머와 TDMA 포지셔닝 신호의 수신 사이의 타이밍 관계를 설정했으면, TDMA 상관기 엔진은 동기된 것으로 선언된다. 일단 동기되었으면, TDMA 시퀀스 판정 수단은 TDMA 포지셔닝 신호의 트래킹과 복조를 통해 동기화를 유지한다.
TDMA 위치 수신기
바람직한 실시예에서, TDMA 위치 수신기는 일반적인 RF 프론트-엔드, CPU, 및 하나 이상의 수신 채널로 이루어지고, 각 수신 채널은 TDMA 상관기 엔진으로 구성된다. RF 프론트-엔드는 TDMA 포지셔닝 신호를 디지털 도메인에서의 프로세싱을 위해 중간 주파수(IF)로 변환한다. CPU는 하나 이상의 수신 채널의 탐색 및 트래킹 기능을 운영하고, 특히 각 수신 채널에 할당된 TDMA 상관기를 운영한다. 각 수신 채널은 IF를 기저대역으로 하향변환하는 혼합기, CDMA 포지셔닝 신호를 복조하는 TDMA 상관기 엔진, 및 정위상 및 직교(I&Q) 상관관계 누산과 같은 CDMA 코드-특정 측정을 CPU에 공급하는 인터페이스로 이루어진다. 추가로, 수신 채널은 또한 CPU에 공통 타이머 값, 카운터 판독, 및 각 수신 채널 TDMA 상관기 엔진의 상태, 및 측정의 이용가능성에 관한 상태 정보와 같은 모든 채널 동작에 공통인 정보를 제공한다.
바람직한 실시예에서 CPU는 각각 프로그래밍된 통합 간격 이전에, 데이터를 수신 채널로 업로드하고, 그 이후 데이터 버스를 통해 TDMA 상관기 엔진으로 업로드한다. 프로그래밍된 통합 간격은 TDMA 시퀀스 판정 수단에 의해 동적으로 판정된다. 각 프로그래밍된 통합 간격의 마지막에서, CPU는 통합 간격의 개시 및 정지에 대한 캡쳐된 마스터 채널 타이머 값뿐만 아니라, 데이터 버스로부터 누산된 정위상 및 직교(I&Q) 데이터를 판독한다. 각 프로그래밍된 통합 간격에 대한 수신 채널 데이터 업로드의 독립적인 공급은 CPU와 위치 수신 채널 사이의 버스 인터페이스를 지원하기 위해 설정된 최소 레지스터를 필요로 한다. 각 프로그래밍된 통합 간격에 대해 수신 채널 데이터 업로드를 독립적으로 제공하기 위해, CPU는 수신 채널 데이터를 업데이트해야 하며 대략적인 TDMA 시간 슬롯 속도로 측정값을 판정해야 한다. 예컨대, RTCM 펄스 생성 스킴에서, 이는 대략 91 마이크로초 마다 위치 수신기 내에서 각 TDMA 수신 채널을 서비스하는 요구로 다시 표현한다.
선택적인 실시예에서, CPU는 데이터를 업로드하고 하나 이상의 프로그래밍된 통합 간격을 포함하는 블록 내의 데이터 버스로부터 누산된 정위상 및 직교(I&Q) 데이터를 판독한다. 이러한 실시예는 수신 채널을 서비스할 때 CPU 업데이트 속도를 감소시키나, CPU와 TDMA 상관기 엔진 사이의 버스 인터페이스 상에서 설정된 증가된 레지스터를 희생하면서 그렇게 동작한다. 예컨대, RTCM 펄스 생성 스킴을 사용하여, 11개의 TDMA 시간 슬롯 주기는 프로그래밍될 수 있고 측정은 데이터 버스 내에서 11개의 분리된 메모리 위치를 통해 동시에 판독된다. 이러한 접근은 CPU 업데이트 속도를 1 밀리초로 감소시키나 데이터 버스 상의 11개의 통합 간격을 동시에 저장해야 하는 더 큰 레지스터 메모리를 필요로 한다. 이 실시예는 버스 인터페이스의 11개의 병렬 채널을 갖는 11개의 병렬 채널 상관기로부터 1개의 TDMA 상관기 엔진까지 구조를 감소시켜 수신기를 실행하기 위해 필요한 디지털 로직의 량을 감소시킨다. 그러나, 이러한 구조는 CPU와 TDMA 상관기 엔진 사이의 버스 인터페이스의 11개 채널의 등가물을 여전히 필요로 한다. 상기 블록 및 펄스 생성 스킴은 예시적인 목적만을 위해 제공되고 TDMA 브로드캐스팅 스킴 또는 방법에 한정되는 것을 의도하지 않으며, 여기서 프로그래밍 및 측정은 프로그램 블록으로 수집된다. 다른 블록 구성 및 펄스 생성 스킴은 본 발명의 넓은 기술적 사상 및 범위 내에 적합하다.
바람직한 실시예에서, 코드 및 캐리어 트래킹에 대한 수신기 측정 트래킹 루프는 TDMA 시간 슬롯 주기의 정수배로 업데이트된다. 예컨대, RTCM 펄스 생성 스킴을 다시 사용하면, PRN 반복 주기, 그러므로 가능한 최대로 빠른 측정 트래킹 루프 업데이트 속도는 1 밀리초이다. 각 TDMA 포지셔닝 신호는 1 밀리초 PRN 반복 주기의 1/11 동안 펄스드-온 되고 다음 밀리초 까지는 다시 폴스드-온되지 않는다. 그러므로, TDMA 포지셔닝 신호의 독립적인 측정은 1 밀리초 타이밍 레벨에서 단지 가능하다. 측정 트래킹 루프는 위치 수신기의 성능 요구에 따라 이러한 1 밀리초 업데이트 속도 또는 더 낮은 속도로 동작한다. 이러한 예시적인 TDMA 브로드캐스팅 스킴에서, 수신기 소프트웨어는 1 밀리초 타이머 간격에서 모든 트래킹된 TDMA 신호 트래킹 루프 파라미터를 업데이트한다. 위치 수신기는 PRN 반복 주기 동안 트래킹된 각 TDMA 포지셔닝 신호의 측정 트래킹 파라미터를 동기하여 업데이트할 수 있다. 선택적으로, 트래킹 루프 소프트웨어는 각 프로그래밍된 통합 간격에서 트래킹 루프 파라미터를 업데이트할 수 있다. 이 예에서, 트래킹 루프 소프트웨어는 각 통합 간격의 완료 또는 1/11 밀리초에서 각 TDMA 신호의 트래킹 루프를 업데이트한다.
TDMA 상관기 엔진 구성
바람직한 실시예에서, TDMA 상관기 엔진은 TDMA 전송의 도신 동안 특정 CDMA PRN 코드 상에서 상관 프로세스를 실행하고 프로그래밍된 통합 간격 마다 한번 CPU에 누산된 정위상 및 직교(I&Q) 데이터를 공급한다. 이는 TDMA 시퀀스 판정 수단에 의해 판정된 속도로 상관기 재사용을 허용한다.
예컨대, 본 발명의 일 실시예에서 1023 칩 Coarse/Acquisition CDMA 코드는 1.023 M-칩/초의 속도로 전송된다. 이는 1 밀리초의 코드 시퀀스 지속기간을 나타낸다. TDMA 브로드캐스팅 스킴은 의사랜덤 방식으로 각 CDMA 전송기에 펄스를 생성하고 그래서 각 코드의 93 칩은 임의의 주어진 밀리초 주기에서 각 전송기로부터 전송된다. 이는 시간순으로 동기된 포지셔닝-유닛 장치의 네트워크에 11개의 TDMA 시간 슬롯을 제공하고, 각 전송기로부터 대략 9% 전송 듀티 주기를 나타낸다. 모든 펄스의 합계가 임의의 주어진 밀리초 주기 동안 상기 듀티 주기와 동일한 동안은, 전송 펄스 주기는 지속기간에서 변화할 수 있고 주파수에서 또한 변화할 수 있다. 예컨대, 펄스 생성 스킴은 100 칩 포즈(pause)가 뒤따르는, 하나의 주어진 밀 리초 내에 남아있는 73 칩이 뒤따르는 20 칩에 펄스를 생성할 수 있다. 그 다음 다음 밀리초 주기 포즈 100 칩 내에서, 40 칩에 펄스를 생성하고, 포즈 200 칩 내에서, 30 칩에 펄스를 생성하며, 포즈 300 칩 내에서, 남아있는 23 칩에 펄스를 생성한다. 그러므로, TDMA 시간 슬롯은 가능한 짧게(이 예에서는 20 칩), 또는 듀티 주기가 이 경우에 93 칩(대략 91 마이크로초)을 허용하는 동안에 있을 수 있다. 그러므로 TDMA 상관기 엔진은 다양한 통합 및 덤프 주기로, 이 주기는 현재 수신된 TDMA 포지셔닝 신호의 지속기간에 의해 제어되면서 동작해야 한다.
TDMA 상관기 엔진은 수신된 TDMA 시간 슬롯의 끝에서, CPU 내 또는 TDMA 상관기 엔진 내의 어느 하나의 메모리 내에 현재의 트래킹 값의 저장소를 제공하도록 구성된다. 트래킹 값은 이후 다음 프로그래밍된 통합 주기 동안 즉시 초기화된다. 비록 TDMA 상관기 엔진 내에 포함된 어떤 연속적인 트래킹 메커니즘도 존재하지 않지만, 이러한 트래킹 값의 즉시 저장 및 초기화는 단일 TDMA 상관기 엔진을 이용하여 복수의 동기의 TDMA 포지셔닝 신호를 트래킹하는 성능을 제공한다. 이전에 프로그래밍된 통합 간격으로부터 저장된 트래킹 값은 통합 간격의 개시 및 정지 시간 동안 캡쳐된 마스터 채널 타이머 값뿐만 아니라 코드 및 캐리어 DCO 위상 및 속도를 포함한다. 다가오는 프로그래밍된 통합 간격 동안 코드 및 캐리어 DCO 위상 및 속도 값의 예상은 다음에 의해 계산된다:
1. TDMA 시퀀스 판정 수단으로부터의 다가오는 프로그래밍된 통합 간격과 연관된 마스터 채널 타이머 값 검색.
2. 저장된 트래킹 값으로부터 다가오는 프로그래밍된 통합 간격 동안 코드 및 캐리어 DCO 값의 예상. 이 예상은 이전 통합 간격과 다가오는 프로그래밍된 통합 간격 사이의 마스터 타이머 값에서의 변경에 기초한 DCO 위상의 선형 조절이다.
3. 수정이 위치 수신기 트래킹 루프에 의해 공급되면서 예상된 코드 및 캐리어 DCO 값의 조절. 위치 수신기 트래킹 루프는 수신된 TDMA 포지셔닝 신호 상의 잠김을 유지하기 위해 코드 및 캐리어 DCO 위상 및 속도 값을 조절한다. 이들 조절은 수신된 TDMA 포지셔닝 신호 상에서 잠김을 유지하기 위해 예상에 적용된다.
4. 마스터 채널 타이머 시간-기초(time-base)에서의 부정확을 책임지기 위해 예상된 코드 및 캐리어 DCO 값의 추가 수정. 바람직한 실시예에서, 마스터 채널 타이머는 수신된 국부 발진기(LO : local oscillator)에 종속장치가 된다. 코드 및 캐리어 DCO 위상 측정 에러는 수신기 국부 발진기(LO)에 의해 위치 수신기로 제공된 위치 수신기 시간-기초와 동기된 포지셔닝-유닛 장치 네트워크 시간-기초 사이의 편차로부터 발생한다. 이들 수신기 국부 발진기(LO)-여기된 코드 및 캐리어 DCO 위상 측정 에러는 복수의 포지셔닝-유닛 장치로부터 얻어진 모든 측정에 공통이다. 그러므로, 이러한 공통 측정 에러는 다른 포지셔닝-유닛 장치-독립 측정 에로로부터 분리가능하다. 위치 수신기 트래킹 루프는 공통으로 상기한 것과 같은 포지셔닝-유닛 장치-독립 측정 에러와 관련된 조절을 만든다. 바람직한 실시예에서, 마스터 채널 타이머 시간-기초에 대한 수정은 CPU 상에서 동작하는 소프트웨어에 의해 운영되는 수학적인 모델에 기초한다. 수학적인 모델은 포지셔닝-유닛 장치의 시간-기초와 정렬하기 위해 마스터 채널 타이머 시간-기초의 조절을 제공한다. 선택적인 실시예에서, 수신기 국부 발진기(LO)는 포지셔닝-유닛 장치의 네트 워크의 시간 기초와 정렬하기 위해 조종될 수 있다.
코드 위상 설정
코드 DCO의 위상은 다른 트래킹 파라미터가 TDMA 상관기 엔진에서 설정되는 것과 동일한 시간에 설정되어야 한다. 전통적인 수신기는 일련의 선형 피드백 시프트 레지스터(LFSR : linear feedback shift register)와 실시간으로 코드 위상을 판정하는 PRN 코드를 생성한다. 코드 위상을 변경하기 위해, LFSR은 전진되거나 또는 진입 브로드캐스트 신호에 관하여 상대적인 코드 위상 변경을 제공하는 제약을 받는다. TDMA 포지셔닝 신호에서, 각 프로그래밍된 통합 간격에 대해 올바른 위상으로 선형 피드백 시프트 레지스터(LFSR)에 의해 생성된 코드 위상을 뒤트는 것(slewing)은 코드 위상을 변경하는데 필요한 시간이 일반적으로 TDMA 시간 슬롯 주기에서 사용가능한 시간 보다 훨씬 길기 때문에 불가능하다. 그러므로 코드 DCO 위상을 설정하는 다른 방법이 본 발명에 요구된다.
본 발명은 진입 TDMA 포지셔닝 신호와 동기하는 코드 DCO 값을 즉시 업데이트하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다. 바람직한 실시예에서, TDMA 상관기 엔진에 의해 얻어지고 트랙킹되는 모든 PRN 코드에 대한 PRN 코드 시퀀스는 LFSR을 사용하여 미리-계산되고 그 다음 하나 이상의 수신 채널을 실행하는데 사용된 위치 수신기 디지털 로직 내의 메모리에 저장된다. TDMA 상관기 엔진은 LFSR을 시퀀스할 필요없이 메모리로부터 PRN 코드 시퀀스를 로딩한다. 이는 메모리 위치에 액세스하는데 단지 필요한 시간의 양만큼 내에서 오프셋된 임의의 바람직한 코드 위상 으로 코드 위상을 설정하는 성능을 제공한다. 메모리 내의 코드 시퀀스를 생성 및 저장하는 이러한 기술은 상관 프로세스를 실행하기 위해 최소 세트의 하드웨어를 필요로하는 장점을 갖는다.
선택적인 실시예에서, TDMA 상관기 엔진은 2개의 PRN 코드 생성기로 구성된다. 하나의 PRN 코드 생성기는 현재의 통합 간격 내에서 수신된 현재의 트래킹된 포지셔닝 신호에 대해 사용되고, 반면 다른 하나는 다음 통합 간격 내에서 수신된 차후 포지셔닝 신호에 대해 사전 설정된다. 이 프로세스는 TDMA 상관기 엔진 내에 포함된 2개의 PRN 코드 생성기의 사전-설정 및 스위칭을 허용하면서 연속적으로 변화된다. 이 실시예는 추가 PRN 코드 생성기를 희생하면서 메모리 요구를 감소시키나, 이러한 추가 PRN 코드 생성기는 TDMA 상관기 엔진의 빠른 재구성을 돕는다.
PRN 코드 생성기의 올바른 트래킹 값으로의 사전-설정의 프로세스를 돕기 위해, 각 고유의 PRN 코드 시퀀스에 대한 트래킹 암에서 마지막에 사용된 LFSR 비트 값은 CPU 내의 메모리에 저장된다. 각 PRN 코드 생성기는 소정 코드 및 위상 값으로 프로그래밍되기 때문에, 이전에 사용된 비트 값은 사전-설정된 PRN 코드 생성기의 LFSR 비트 패텅으로 로딩되고 그다음 LFSR은 예상된 값으로 오프셋된 단편 위상을 설정하기 위해 필요한 양만큼 진행한다. 선택적으로, LFSR은 리셋들 사이의 디폴트 값으로 리셋될 수 있다.
이제부터 도 2를 참조하면, 본 발명의 스위칭된 PRN 시퀀스 생성기로 구성된 TDMA 상관기 엔진(201)이 도시된다. TDMA 포지셔닝 신호의 수신은 RF 프론트-엔드 아날로그 디지털 컨버터(ADC)로부터의 입력 데이터 샘플(202)로서 TDMA 상관기 엔 진(201)에 제공된다. TDMA 상관기 엔진(201) 내에서 이들 데이터 샘플(202)은 TDMA 상관기 엔진(201)의 정위상(I)(203) 및 직교(Q)(204) 트래킹 암 양자에 제공되고 캐리어 DCO(209)의 정위상(I)(207) 및 직교(Q)(208) 성분을 갖는 각 캐리어 혼합기(205 & 206)에서 혼합된다. 캐리어 혼합기(205 & 206)의 출력은 이후에 PRN 트랙 선택기(212)에 의해 제공된 PRN 코드 칩 시퀀스로 혼합되는 코드 혼합기(210 & 211)로 전달된다. 코드 혼합기(210 & 211)의 출력은 그들 각각의 누산기(213 & 214)로 이후 전달된 상관 값을 제공한다. 이 프로세스로부터 유도된 각 누산값은 이후에 CPU(216)에 의한 추가 프로세싱을 위한 데이터 버스(215)로 덤핑된다. 캐리어 DCO(209) 및 PRN 코드 프리셋 선택기(217)는 데이터 버스(215)를 통해 CPU(216)에 의해 제어된다. TDMA 시퀀스 판정 수단(219)으로 데이터 버스(215)를 통해 연결되는 채널 마스터 타이머(218)가 또한 제공된다. 채널 마스터 타이머(218)은 TDMA 상관기 엔진(201)에 기준 타이밍을 제공한다. 통합 간격 개시 및 정지 시간은 마스터 채널 타이머(218)에 관한 TDMA 시퀀스 판정 수단(219)에 의해 판정되고 바람직하게는 TDMA 포지셔닝 신호의 수신의 시작 및 끝과 일치한다. 제 1 PRN 코드 생성기(220) 및 제 2 PRN 코드 생성기(221)는 PRN 코드 프리셋 선택기(217)로 구성된다. PRN 트랙 선택기(212)는 TDMA 시퀀스 판정 수단(219)에 의해 판정된 것과 같이, 각 통합 간격의 개시 시간과 동기하여 제 1 PRN 코드 생성기(220) 도는 제 2 PRN 코드 생성기(221)의 출력을 선택적으로 선택하도록 구성된다. 통합 간격의 프로그래밍된 개시 시간에 도달하는 채널 마스터 타이머(218)에 앞서서, PRN 코드 프리셋 선택기(217)는 다음 통합 간격에 대한 PRN 코드를 PRN 트랙 선택기(212)에 의해 현재 선택되지 않은 PRN 코드 생성기(220 또는 221) 중의 어떤 것으로든 프로그래밍한다. 예시적인 실시예에 대해, 현재 통합 간격 동안 제 1 PRN 코드 생성기(220)의 출력은 코드 혼합기(210 & 211)로의 입력으로서 PRN 트랙 선택기(212)에 의해 선택된다. 동시에, CPU(216)는 PRN 코드 프리셋 선택기(217)가 다음 통합 간격에 대해 필요한 올바른 PRN 코드 프리셋을 갖는 제 2 PRN 코드 생성기(221)를 사전-구성하게 한다. 이러한 사전-구성은 또한 다음 통합 간격에서 필요한 올바른 개시 위치로 PRN 코드를 뒤트는 프로세스를 포함한다. 이 프로세스는 비록 다른 선택된 간격이 본 발명의 넓은 기술적 사상 및 범위 내에 있지만, TDMA 시퀀스 판정 수단(219)이 이후 통합 간격의 개시 시간을 판정할 때마다 변경된다.
도 2에 도시된 단순화된 TDMA 상관기 엔진은 단일 트래킹 암 개념상으론 프롬프트(P) 암을 단지 포함한다. 추가 트래킹 암은 본 발명의 기술적 사상 내에서 지원된다. 예들은 얼리(E), 레이트(L), 얼리-마이너스-레이트(E-L)를 포함하고, 여기서 얼리(E) 또는 레이트(L) 암은 프롬프트(P) 암과 이격된 CDMA 칩의 1/2에 위치한다. 추가로, 얼리(E) 또는 레이트(L) 암이 칩의 1/4, 칩의 1/10, 또는 다른 편리하거나 또는 필요한 공간과 같이 다른 칩 공간에 있는 트래킹 암 실행이 또한 지원된다. 추가로, 임의의 공간 및 밀도에서의 복수의 트래킹 암은 본 발명의 넓은 기술적 사상 및 범위 내에 존재한다.
TDMA 포지셔닝 신호의 취득
위치 수신기 개시에서, 위치 수신기는 동작의 동기화된 모드로 직접 전이하기에 충분한 정보를 가지고 있지 않을 수 있다. 이들의 경우, 위치 수신기는 동기를 얻기 위해 포지셔닝-유닛 장치의 동기된 네트워크로부터 TDMA 포지셔닝 신호를 얻고 트래킹한다. TDMA 동기화 프로세스를 시작하기 위해, 위치 수신기는 전체적인 탐색을 초기화하고 고려중인 포지셔닝-유닛 장치 중의 하나로부터 전송된 단일의 고유한 TDMA 포지셔닝 신호를 획득한다. 탐색 프로세스의 이러한 단계에서, TDMA 포지셔닝 신호의 네트워크 시간 및 TDMA 브로드캐스팅 시퀀스는 알려져 있지 않다. 그러므로, TDMA 상관기 엔진은 단일의 고유한 TDMA 포지셔닝 신호를 연속적으로 상관하기 위해 프로그래밍된다. 이러한 획득 단계 동안, 위치 수신기는 포지셔닝-유닛 장치 전송 시간을 판정하기 위해 획득된 포지셔닝-유닛 장치로부터 전송된 네비게이션 데이터, 및 TDMA 브로드캐스팅 시퀀스를 문의한다. 전송된 네비게이션 데이터는 고려중인 다른 포지셔닝-유닛 장치 및 그들 각각의 PRN 코드 및 TDMA 브로드캐스팅 시퀀스(즉, 그들의 전송 시간 슬롯)에 관한 정보를 또한 제공한다. 일단 제 1 TDMA 포지셔닝 신호가 획득되었고 네비게이션 데이터가 문의되었으면, 위치 수신기는 네비게이션 데이터로부터의 조잡한 네트워크 시간을 판정할 수 있다. 조잡한 네트워크 시간과 수신된 TDMA 포지셔닝 신호의 PRN 코드 지연 오프셋의 결합은 전송된 수신 시간에 대한 TDMA 상관기 엔진의 조잡한 동기화에 필요한 타이밍 정보를 제공한다. 이러한 조잡한 동기화는 수신된 TDMA 포지셔닝 신호 상에서 실질적으로 상관하는 위치 수신기로 귀결된다. 제 2 고유한 TDMA 포지셔닝 신호를 획득하기 전에, 제 1 TDMA 포지셔닝 신호의 트래킹 파라미터는 CPU 메모리 와 같은 위치 수신기 메모리에 저장된다. TDMA 상관기 엔진은 CPU 메모리로부터 미리 저장된 트래킹 정보를 로딩하고 이러한 이후 통합 주기 동안 트래킹 값을 예상함으로써, 그러므로 획득 및 탐색 프로세스를 건너뜀으로써, TDMA 브로드캐스팅 시퀀스에서 그 다음에 발생하는 경우 제 1 TDMA 포지셔닝 신호로 되돌아 스위칭한다.
바람직한 실시예에서, 일단 조잡한 시간 정렬이 제 1 획득된 포지셔닝-유닛 장치 포지셔닝 신호를 사용하여 달성되면, 단일 채널 TDMA 상관기 엔진은 동작의 동기된 모드로 되돌아 간다. 동기된 모드는 제 1 포지셔닝-유닛 장치로부터 획득된 정보로부터 고려중인 모든 포지셔닝 장치를 연속적 탐색, 획득, 및 트래킹한다. 제 1 포지셔닝-유닛 장치는 모든 근방의 포지셔닝-유닛 장치의 PRN 코드 및 TDMA 시간 슬롯에 관한 정보를 네비게이션 데이터를 통해 위치 수신기로 전달한다. 위치 수신기는 하나 이상의 TDMA 상관기 엔진을 네트워크 TDMA 브로드캐스팅 스킴으로 동기하는 이 정보를 사용하고 고려중인 모든 포지셔닝-유닛 장치를 빠르게 획득 및 트래킹한다. 바람직한 실시예에서, 10 마이크로초 내의 시간은 초기 조잡한 TDMA 슬롯 정렬에 충분할 것이다.
선택적인 실시예에서, 고려중인 제 2 고유한 TDMA 포지셔닝 신호를 획득하기 위해, 위치 수신기는 탐색하고자 하는 PRN 코드가 어떤 것인지를 이후에 판정하기 위해 제 1 TDMA 포지셔닝 신호로부터 획득된 네비게이션 데이터를 이용한다. 그 다음 TDMA 상관기 엔진은 CPU 메모리에 저장된 트래킹 정보, 잔여 시간 슬롯 동안 제 2 고유한 TDMA 포지셔닝 신호를 사용하여, 타임 슬롯 동안 제 1 고유한 TDMA 포 지셔닝 신호를 트래킹하도록 구성된다. 제 2 TDMA 포지셔닝 신호가 획득되고 네비게이션 데이터가 문의되는 경우, 제 2 TDMA 포지셔닝 신호에 대한 트래킹 파라미터는 위치 수신기 CPU 메모리 내에 저장된다. TDMA 상관기 엔진은 CPU 메모리 내에 저장된 트래킹 정보를 로딩하고 이러한 이후 통합 주기 동안 트래킹 값을 예상함으로써, 또한번 획득 및 탐색 프로세스를 건너뜀으로써 TDMA 브로드캐스팅 시퀀스에서 발생할 때마다 제 2 TDMA 포지셔닝 신호로 되돌아 스위칭한다. 이 프로세스는 모든 이용가능한 TDMA 시간 슬롯을 통해, 또는 위치, 속도, 및 시간(PVT) 해법의 계산을 허용하면서 모든 이용가능한 TDMA 포지셔닝 신호가 획득되고 트래킹될 때까지 반복된다.
선택적으로, 일단 제 1 TDMA 포지셔닝 신호가 획득되고 네비게이션 데이터가 문의되면, 조잡한 네트워크 시간은 완전한 위치, 속도, 시간(PVT) 해법을 계산하기 위해 위치 수신기를 필요로하지 않고 수신된 TDMA 포지셔닝 신호의 타이밍을 설정하기에 충분할 수 있다. 예컨대, 시간순으로 동기된 포지셔닝-유닛 장치의 네트워크가 위치 수신기의 10 킬로미터 내에 모두가 존재하는 것으로 알려졌다면, 최대 전파 지연은 대략 33 마이크로초로 제한될 수 있다. RTCM 펄스 생성 스킴에서, 각 펄스 시간 슬롯은 91 마이크로초를 차지한다. 그러므로, 이 경우에, 최대 상대적 전파 지연은 TDMA 포지셔닝 신호의 91 마이크로초 중 최대 33의 손실로 귀결될 수 있고, TDMA 포지셔닝 신호의 58 마이크로초가 상관하는 것으로 남는다. 비록 손실된 신호는 낮아진 신호대 잡음비(SNR)로 귀결될 수 있지만, 손실된 신호로부터 전체 상관 전력 손실은 2dB 보다 작다. 위치 수신기의 상대적인 위치 및 시간순으로 동기된 포지셔닝-유닛 장치의 위치의 이용가능한 지식을 사용하면, 완전히 동기하는 모드로의 전이는 TDMA 포지셔닝 신호의 도달 시간이 위치 수신기의 트래킹 요구를 만족시키기에 충분한 경우 획득 및 트래킹 프로세스 동안 언제든지 발생할 수 있다. 더욱이, TDMA 포지셔닝 신호가 획득되고, 트래킹되며, 그들 네비게이션 데이터가 문의될 때, 각 TDMA 포지셔닝 신호의 네트워크 시간 및 수신된 시간에 대한 지식은 교차-상관 영향을 추가로 줄이고 SNR을 증가시키기 위해 정제되고, 이에 의해 위치 수신기 성능을 증가시킨다.
포지셔닝-유닛 장치에 대해 분리된 범위는 수신된 TDMA 포지셔닝 신호가 오프-노미널(off-nominal) 시간 슬롯이 되게 하는 물리적인 현상의 많은 예들 중의 단지 하나이다. 오프-노미널 수신을 야기하는 다른 물리적인 현상은 포지셔닝-유닛 내의 동기화 에러, 전파 지연에 원인이 되는 대기(atmospheric) 지연, 다중 경로, 및 다른 영향을 포함한다. 상기한 획득 기술을 사용하면, 이들 명백한 전파 지연 영향의 어떤 조합도 줄어들 수 있다.
일반적으로, 획득 프로세스는 충분한 고유 TDMA 포지셔닝 신호가 위치, 속도, 및 시간(PVT) 해법을 계산하기 위해 획득되고 트래킹될 때까지 계속된다. 위치, 속도, 및 시간(PVT) 해법은 적어도 3개의 TDMA 포지셔닝 신호가 획득되었으면 획득 프로세스 동안 언제든지 계산될 수 있다. 위치, 속도, 및 시간(PVT) 해법은 위치 수신기 내에서 소위 공통 모드 시간 바이어스를 평가하는데 필요하다. 일단 공통 모드 시간 바이어스가 평가되면, 위치 수신기는 네트워크 시간의 정밀한 평가를 계산한다. 이러한 정밀한 네트워크 시간 평가는 네비게이션 데이터의 문의에 의해 제공된 조잡한 네트워크 시간, 공통 모드 시간 바이어스, 및 포지셔닝-유닛 장치의 네트워크로부터의 포지셔닝 신호 전파 지연의 조합이다. 정밀한 네트워크 시간은 포지셔닝-유닛 장치의 현재 알려진 네트워크 시간과 마스터 채널 타이머의 동기화를 허용한다.
정확한 위치 및 시간은 단일 채널 TDMA 상관기 엔진이 TDMA 네트워크와 시간순으로 동기되는 동안 위치, 속도 및 시간(PVT) 해법을 실행함으로써 위치 수신기에 의해 판정될 수 있다. 수신된 신호대 잡음비(SNR)의 중대한 개선은 각 포지셔닝 신호가 수신되는 경우 특별한 PRN 코드 상에만 통합하는 TDMA 상관기 엔진 때문에 관찰된다. 즉, TDMA 상관기 엔진은 관심있는 포지셔닝-유닛 장치 신호가 수신되지 않고 있는 경우 원치않는 노이즈 및 다른 PRN 코드를 통합하지 않는다. 추가로, 교차-상관 아티팩트는 다른 포지셔닝-유닛 장치로부터 전송된 PRN 코드를 통합하지 않는 TDMA 상관기 엔진 때문에 크게 줄어들거나 또는 전체적으로 제거된다.
바람직한 실시예에서, 채널 마스터 타이머 롤-오버(roll-over) 주기는 풀(full) 시퀀스 TDMA 반복 주기보다 길고 채널 마스터 타이머의 해상도는 트래킹 코드 및 캐리어 DCOs의 해상도만큼 선명하거나 더욱 선명하다. 다른 채널 마스터 타이머 실행은 또한 가능하나, 그들은 타이머 롤오버를 모니터링하기 위해 추가 구성요소를 필요로 하거나 또는 측정 노이즈를 증가시킨다.
클럭 안정도
TDMA 상관기 엔진을 구동하는데 사용된 위치 수신기 국부 발진기(LO)의 전체 안정도는 본 발명의 결과적인 측정 정확도의 판정 인자가 될 수 있다. 전통적인 위치 수신기는 위치 수신기 국부 발진기(LO)에서의 변화를 수용하기 위해 연속적으로 동작하는 코드 및 캐리어 DCO 카운터를 사용한다. 본 발명에 있어서, 위치 수신기 국부 발진기(LO)의 안정도는 프로그래밍된 설정에 기초한 코드 및 캐리어 DCO 값, 및 채널 마스터 타이머 값을 예상하는 키 인자이다. 바람직한 실시예에 있어서, 위치 수신기 국부 발진기(LO)는 마스터 채널 타이머에 대한 기준으로서 사용된다.
위치 수신기 국부 발진기(LO)는 측정의 예상 주기에 걸쳐 안정적어야 한다. 바람직한 실시예에 있어서, 이러한 안정도 시간은 크게 TDMA 서브-시퀀스 반복 주기이다. RTVM 펄스 생성 스킴에 있어서, TDMA 서브-시퀀스 반복 주기는 1 밀리초이고, 그러므로 측정 예상 시간의 대략 1 밀리초에 걸쳐서 위치 수신기 국부 발진기(LO) 안정도를 필요로 한다. 공통적으로 위치 수신기 국부 발진기(LO)에 사용되는 전형적인 TCXO(Temperature Controlled Crystal Oscillator)는 대략 10-9초의 짧은 기간의 안정도를 갖는다. 1 밀리초의 주기를 넘어, 10-9초 편차는 10-12초의 위치 수신기 국부 발진기(LO) 타이밍 에러, 또는 대략 1.10 밀리미터의 채널 마스터 타이머 범위 에러로 귀결된다. 0.03 밀리미터의 범위 에러는 많은 위치 수신기 적용에 충분하다. 더욱 정밀한 범위의 측정이 필요하다면, 평균치 내기(averaging) 또는 다른 수학적으로 등가인 기술이 사용될 수 있다. 이들 기술들이 충분하지 않다면, OCXO(Oven Controlled Crystal Oscillator) 또는 원자 시간 표준과 같은 고 품질 위치 수신기 국부 발진기(LO) 성분이 사용될 수 있다. 바람직한 실시예에서, TCXO는 위치 수신기 국부 발진기(LO)에 사용된다. 포지셔닝 신호의 평가 위상으로부터 발생된 예상된 측정 에러는 통상적으로 브로드캐스트 신호의 캐리어 파장의 1% 정도이다. 2.4GHz에서 전송하는 포지셔닝-유닛 장치에 대해, 캐리어 파장의 1%는 대략 1.2 밀리미터이다. 그러므로, 예상 프로세스로의 위치 수신기 국부 발진기(LO) 유발 에러에 의해 부가된 측정 노이즈의 0.03 밀리미터는 포지셔닝 시스템 에러 버짓(budget)에서 핵심 측정 노이즈 이하가 적절하다.
TDMA 브로드캐스팅 시퀀스 판정
바람직한 실시예에서, TDMA 브로드캐스팅 시퀀스는 포지셔닝-유닛 장치 PRN 코드와 연관되고, 대수적인 공식, 선형 피드백 시프트 레지스터(LFSR), 또는 임의의 다른 편리한 수학적인 등가물의 사용을 통해 위치 수신기 내에서 실시간으로 바람직하게 생성된다. 이 실시예에서 위치 수신기는 수신된 PRN 코드, 및 네트워크 시간을 소정 TDMA 브로드캐스팅 시퀀스와 연결함으로써 전송된 TDMA 브로드캐스팅 시퀀스를 판정한다. 이는 제 1 포지셔닝-유닛 장치의 획득과의 빠른 TDMA 상관기 엔진 동기를 허용한다. 차후 시간 슬롯에서 발생하는 차후 포지셔닝-유닛 장치 PRN 코드는 PRN 코드와 TDMA 시간 슬롯 사이에서, 미리 로딩되거나, 또는 수학적으로 설정된 관계에 의해 판정된다. 선택적으로, TDMA 브로드캐스팅 시퀀스는 유사한 수학적인 프로세스를 통해 미리 판정될 수 있고 위치 수신기 내의 비휘발성 메모리로 로딩될 수 있다.
선택적인 실시예에서, TDMA 브로드캐스팅 시퀀스는 포지셔닝-유닛 장치로부터 전송된 네비게이션 메시지에 공급되고 PRN 코드와 특별히 연관되지 않는다. 이러한 기술의 예시적인 실행으로서, 제 1 포지셔닝-유닛 장치의 전송된 TDMA 브로드캐스팅 시퀀스는 네비게이션 메시지에 포함되지 않는다. 제 1 포지셔닝 유닛 장치의 범위 내의, 제 2 포지셔닝-유닛 장치는 제 1 포지셔닝-유닛 장치의 제 1 TDMA 브로드캐스팅 시퀀스를 포함하는 네비게이션 데이터를 수신한다. 제 2 포지셔닝-유닛 장치는 네비게이션 메시지 내의 TDMA 브로드캐스팅 시퀀스를 브로드캐스팅하고, 제 1 포지셔닝-유닛 장치의 PRN 코드 및 TDMA 브로드캐스팅 시퀀스를 또한 포함한다. 제 1 및 제 2 포지셔닝-유닛 장치 양자의 범위 내의 제 3 포지셔닝-유닛 장치는 그들 각각의 TDMA 브로드캐스팅 시퀀스를 포함하는 제 1 및 제 2 포지셔닝-유닛 장치로부터 네비게이션 데이터를 수신한다. 제 3 포지셔닝-유닛 장치는 네비게이션 메시지 내의 TDMA 브로드캐스팅 시퀀스를 브로드캐스팅하고 네비게이션 메지시 내의 제 1 및 제 2 포지셔닝-유닛 장치의 PRN 코드 및 TDMA 브로드캐스팅 시퀀스를 또한 포함한다. 이 프로세스는 서로 고려중인 모든 포지셔닝-유닛 장치가 서로의 PRN 코드 및 TDMA 브로드캐스팅 시퀀스를 계속 브로드캐스팅할 때까지 계속된다. 상기에서 설명한 구조는 각 위성이 위성군(satellite constellation)의 나머지에 대해서 뿐만 아니라, 그 자신에 대해 일 세트의 위치 정보를 브로드캐스팅하는 GPS 시스템 소위 알마낙(almanac) 데이터와 유사하다. 이 실시예에서, 위치 수신기는 적어도 하나의 포지셔닝-유닛 장치로부터 네비게이션 메시지를 질의함으로써 고려중인 모든 포지셔닝-유닛 장치의 TDMA 브로드캐스팅 시퀀스를 판정한다.
전파 지연
포지셔닝-유닛 장치와 위치 수신기 사이의 거리가 증가함에 따라서, 전송된 TDMA 포지셔닝 신호의 전파 지연은 따라서 증가한다. 이는 노미널 위치 수신기 시간 슬롯 내에서 전체적으로 수신되지 않는 전송된 TDMA 포지셔닝 신호로 인도한다. 이는 시간 슬롯은 네트워크 시간에 관하여 동등하게 바이어스될 것이기 때문에 모든 포지셔닝-유닛 장치는 위치 수신기로부터 등거리인 경우 전혀 중요치 않다. 그러나, 포지셔닝-유닛 장치가 위치 수신기로부터의 거리에서 크게 변화하는 경우, TDMA 포지셔닝 신호의 수신 시간에서의 오버랩이 발생한다. 위치 수신기 위치가 변경함에 따라서, 판정 알고리듬은 각 포지셔닝-유닛 장치로부터의 전파 지연을 고려하고 포지셔닝-유닛 장치 전송의 수신 시간에 최적으로 적합하게 하기 위해 TDMA 상관기 엔진 동기화를 조절한다. 이러한 가변 상관 타이밍 프로세스는 통합 간격 개시 및 정지 시간의 동적인 조절을 필요로한다. 예시적인 예에 대해, 위치 수신기는 제 1 포지셔닝-유닛 장치로부터 10 킬로미터 및 제 2 포지셔닝-유닛 장치로부터 100 미터에 위치한다. 제 1 포지셔닝-유닛 장치로부터의 전파 지연은 대략 30 마이크로초이고, 반면에 제 2 포지셔닝-유닛 장치로부터의 전파 지연은 대략 300 나노초이다. 제 1 장치의 펄스가 제 2 장치의 펄스를 앞서나가면서, 이들 2개의 장치가 이웃하는 91 마이크로초 TDMA 시간 슬롯에서 펄스를 생성하고 있다면, 위치 수신기는 대략 29.7 마이크로초의 펄스 오버랩을 경험할 것이다. 이 정보가 주어지면, 위치 수신기는 임의의 주어진 통합 간격 동안 수신된 상관 전력값을 최대화 하는 임의의 방식으로 통합 간격 개시 및 정지 시간을 조절할 수 있다. 위치 수신기 내에서 실행되는 정확한 조절 방법은 위치 수신기의 성능 요구 및 특정 오프-노미널 TDMA 신호 수신 타이밍에 의존할 것이다.
추가로, 포지셔닝-유닛 장치에 대한 범위는 수신된 TDMA 포지셔닝 신호가 위치 수신기에 의해 할당된 노미널 시간 슬롯의 외부에서 수신되게 하는 물리적인 현상의 많은 예들 중의 단지 하나이다. 포지셔닝-유닛 장치의 전송 타이밍 사이의 동기의 결여와 같은 다른 물리적인 현상, 대기 왜곡과 같은 전파 지연 또는 신호의 지연, 그라운드 영향, 또는 다중 경로는 수신된 TDMA 포지셔닝 신호가 노미널 수신 시간 슬롯의 외부로 또한 도달하게 할 수 있다. 통합 간격 개시 및 정지 시간을 조절하는 상기 기술은 이들 영향의 어떤 것이든 줄이는데 적용될 수 있다.
TDMA 상관기 엔진을 포함하는 다중 채널
상기에서 설명한 오버랩 문제는 TDMA 상관기 엔진을 포함하는 복수의 수신 채널을 위치 수신기에 제공함으로써 본 발명의 추가 실시예에서 수정될 수 있다. 2개의 펄스가 시간 내에서 오버랩될 때, 이전에 설명된 근/원 제약의 어떤 것이든 극복될 수 있다면, 2개의 채널은 두개의 PRN 코드를 동시에 트래킹할 수 있다. TDMA 상관기 엔진을 포함하는 복수의 수신 채널은 동일한 TDMA 시간 슬롯에서 전송되는 다수의 PRN 코드를 트래킹하는 성능을 또한 제공한다.
RTCM 펄스 생성 스킴을 또한 참조하면, 단일 채널 TDMA 상관기 엔진은 11개의 고유한 시간순으로 동기된 포지셔닝-유닛 장치로부터 TDMA 포지셔닝 신호를 동 시에 트래킹할 수 있고, 여기서 하나의 CDMA 포지셔닝 신호가 각 TDMA 시간 슬롯에서 브로드캐스팅된다. 상기한 TDMA 상관기 엔진 구조를 갖는 2개의 채널 위치 수신기는 22개의 고유의 시간순으로 동기된 포지셔닝-유닛 장치로부터 TDMA 포지셔닝 신호를 동시에 트래킹할 수 있고, 여기서 2개의 CDMA 포지셔닝 신호는 각 TDMA 시간 슬롯에서 브로드캐스팅된다. 이 프로세스는 TDMA 상관기 엔진을 포함하는 임의의 개수의 채널로 일반화될 수 있다.
이 명세서는 TDMA 포지셔닝 시스템에 잘 기록된 펄스생성 스킴의 일반적인 예로서 RTCM 펄스 생성 스킴을 사용했다. 그러나, 임의의 TDMA 브로드캐스팅 스킴은 본 발명의 넓은 기술적 사상 및 범위에 있다.
상기는 본 발명의 예시적인 예를 통해 제공되었지만, 기술 분야의 통상의 지식인에게 명백할 수 있는 이에 대한 모든 이런 저런 변형 및 변경은 여기에서 설명된 것과 같이 본 발명의 넓은 기술적 사상 및 범위에 있는 것으로 간주되는 것으로서 당연히 깨닫게 될 것이다.

Claims (3)

  1. 하나 이상의 상관기로 구성된 위치 수신기에 TDMA 포지셔닝 시스템의 정확한 포지셔닝 신호를 제공하는 방법에 있어서,
    a) 알려진 TDMA 시퀀스로 상기 포지셔닝 신호를 전송하는 단계와,
    b) 상기 포지셔닝 신호의 상기 알려진 TDMA 시퀀스로 상기 위치 수신기를 시간순으로 동기시키는 단계와,
    c) 상기 하나 이상의 상관기가 상기 알려진 TDMA 시퀀스와 동기하여 상기 포지셔닝 신호를 연속적으로 트래킹하게 구성하는 단계를
    포함하고,
    상기 포지셔닝 수신기는 교차-상관 아티팩트(artifacts)를 줄이고 높은 신호대 잡음비를 나타내는 것을 특징으로 하는 포지셔닝 신호의 제공 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 단계 c)는 상기 알려진 TDMA 시퀀스와 동기하는 상기 포지셔닝 신호의 의사-랜덤 넘버(PRN : pseudo random number) 코드 시퀀스를 복제하는 상기 하나 이상의 PRN 코드 시퀀스 생성기를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 포지셔닝 신호의 제공 방법.
  3. 알려진 TDMA 시퀀스로 브로드캐스팅되는 복수의 TDMA 포지셔닝 신호를 연속 적으로 수신하는 방법에 있어서,
    a) ⅰ) 상기 TDMA 포지셔닝 신호를 수신 및 번역하는 수단과,
    ⅱ) 상기 위치 수신기와 통신으로 연결되는 하나 이상의 상관기를
    포함하는 위치 수신기를 배치하는 단계와,
    b) 상기 위치 수신기에서 하나 이상의 TDMA 포지셔닝 신호를 수신하고 상기 TDMA 신호의 상기 수신 시간을 판정하는 단계와,
    c) 상기 하나 이상의 상관기로 상기 판정된 수신 시간을 송신하는 단계를
    포함하고,
    상기 상관기 각각은
    Ⅰ. 상기 상관기에 마스터 타이밍 기준을 제공하는 수단과,
    Ⅱ. 상기 TDMA 포지셔닝 신호의 상기 수신 시간과 상기 마스터 타이밍 기준 사이의 관계를 분석하고, 이후 상기 마스터 타이밍 기준에 관련된 상기 상관기 통합 간격의 개시 및 중지 시간을 판정하는 수단과,
    Ⅲ. 상기 판정된 개시 및 중지 시간에 응답하는 상기 알려진 TDMA 시퀀스의 다음 PRN 코드를 연속적으로 생성하는 수단으로 이루어지고,
    이로써 상기 TDMA 포지셔닝 신호의 수신과 동기하는 PRN 시퀀스를 생성하는 것을 특징으로 하는 복수의 TDMA 포지셔닝 신호의 연속적 수신 방법.
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