KR20070052532A

KR20070052532A - 전세계 위치 확인 시스템을 이용한 이동 단말의 기준시계공유 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20070052532A
Application number: KR1020050110265A
Authority: KR
Inventors: 배형진; 조동균
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2005-11-17
Filing date: 2005-11-17
Publication date: 2007-05-22

Abstract

본 발명은 전세계 위치 확인 시스템용 이동 단말의 기준시계 공유 장치 및 방법에 관한 것이다.

본 발명의 실시 예에 따른 장치는 전세계 위치 확인 시스템(GPS)을 사용하는 이동 단말기의 기준시계 공유 장치에 있어서, 이동통신 시스템 처리를 위한 통신 시스템 처리부와, GPS 처리를 위한 GPS 처리부와, 상기 GPS 처리부로부터 출력되는 상관 검출 결과 값과 도플러 주파수 변화량 검출 결과 값을 저장하는 메모리와, 상기 메모리에 저장되어 있는 상관 검출 결과 값과 소정의 신호 검출 임계값을 판단하여 크기가 소정의 신호 검출 임계값을 넘는 GPS 위성신호를 검출하고 검출된 GPS 위성신호에 대한 도플러 주파수 변화량 검출 결과 값으로부터 기준시계 자체의 드리프트에 의한 성분을 추정하는 검출 및 연산부와, 상기 GPS 처리부에서 통신 시스템의 자동 주파수 제어 동작을 제어하기 위한 신호를 제공하는 AFC 제어부를 포함함을 특징으로 한다.

GPS(Global Positioning System), 공유시계

Description

전세계 위치 확인 시스템을 이용한 이동 단말의 기준시계 공유 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR SHARING A VCTCXO OF MOBILE TERMINAL USING GLOBAL POSITIONING SYSTEM IN MOBILE COMMUNICATION SYSTEM}

도 1은 종래 기술에 따른 이동 단말기의 GPS 수신기 구조를 개략적으로 도시한 도,

도 2는 종래 기술에 따른 이동 단말기 기준시계의 기준 주파수 오차를 설명하기 위해 도시한 도,

도 3은 본 발명에 따른 이동 단말기의 GPS 수신기 구조를 개략적으로 도시한 도.

도 4는 본 발명에 따른 이동 단말기 기준시계의 기준 주파수 오차를 설명하기 위해 도시한 도,

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 전세계 위치 확인 시스템용 이동 단말의 기준시계 공유 방법을 나타낸 흐름도.

본 발명은 전세계 위치 확인 시스템(Global Positioning System, 이하 'GPS'라 칭하기로 한다)에 관한 것으로서, 특히 GPS 기능을 가지는 이동 단말의 GPS 성능을 향상시킬 수 있도록 하는 수신 장치에 관한 것이다.

현대 사회가 발전해 나감에 따라서 개인 휴대 통신 역시 비약적으로 발전해 나가고 있으며, 이와 더불어 각종 다양한 부가 서비스를 지원하고 있다. 특히, GPS를 이동 단말에 장착하도록 함으로써, 상기 이동 단말을 대상으로 각종 위치정보 관련 서비스를 제공하는 추세에 있다.

현재 지구 궤도상에는 정해진 궤도를 따라 회전하면서 그들 자신의 정확한 천체위치(ephemeris)와 시스템 시간을 방송(broadcast)하여, 지구상의 GPS 수신기가 자신의 위치를 결정할 수 있도록 하는 소정의 GPS 인공위성들이 있다. 상기 GPS 수신기는 적어도 4개의 GPS 인공위성들로부터 동시에 전송되는 GPS 신호들의 상대적인 수신 시간들을 계산하여 정확한 시간과 자신의 위치를 결정한다.

한편, 상기와 같은 GPS 수신기에서는 어시스트 GPS(Assisted GPS, 이하 'AGPS'라 칭하기로 한다) 방식과 독립 방식(Autonomous mode) 또는 자립형 방식(Standalone mode)을 사용한다.

먼저, 상기 어시스트 GPS 방식에 대하여 살펴보면, 상기 AGPS 방식은 CDMA 네트워크에 연결되어 이동 단말의 위치확인 서비스를 제공하여 주는 방식이다. 상기 방식을 사용하는 상기 CDMA 네트워크에 연결되어 있는 기준 GPS 수신기는 연속적으로 각 GPS 위성신호를 추적/모니터링하여, 이동 단말의 위치확인 서비스에 필 요한 정보와 상기 이동 단말로부터 획득하는 측정치에 대한 위치해 연산 결과 등을 제공한다.

다음으로, 상기 독립 방식 또는 자립형 방식에 대하여 살펴보면, 다음과 같다. 먼저 상기 GPS의 독립 방식(Autonomous mode) 또는 자립형 방식(Standalone mode)라 함은, GPS 수신기가 위성 신호 획득(aiding)을 위한 정보를 기지국으로부터 수신(AGPS 방식)받지 않고, 독립적으로 상기 GPS 위성으로부터 위성신호를 직접 획득하고, 상기 획득한 신호를 장시간 추적(tracking) 및 복호화(decoding)함으로써, 각 위성의 궤도 정보를 획득하고, 상기 정보를 이용하여 GPS 수신기의 위치를 계산하는 방식이다.

상기에서와 같이, 상기 GPS 수신기가 AGPS 방식이 아닌 독립 방식 또는 자립형 방식으로 동작하는 경우에 있어서, 항법 정보를 포함하는 네비게이션 데이터(Navigation data)를 복조(demodulate)하기 위해서는 수신되는 GPS 신호에 대한 위상 락(phase lock)을 장시간 유지하여야 한다. 또한 상기 GPS 신호에 대한 상기 위상 락을 유지하기 위해서, 일반적으로 상기 GPS 수신기의 기준시계(TCXO; Temperature Compensated Crystal(XTAL) Oscillator)는 해당 시간동안 다른 시스템에 의해 영향을 받아 주파수가 크게 변하면 안된다.

따라서 상기 GPS 동작부와 통신모뎀이 상기 기준시계를 공유하는 이동 단말에서는 스위칭(SWITCHING) 구조로 구성되어 있기 때문에 상기와 같은 GPS 독립 방식 동작 시에 상기 통신모뎀이 상기 기준시계를 제어하는 동작 즉, 자동 주파수 제어(Automatic Frequency Control, 이하 'AFC'라 칭하기로 한다) 동작이 정지되어야 한다. 하지만, 종래 기술에서는 상기 통신모뎀의 정상적인 동작을 위해서는 상기 AFC 기능이 정지된 상태를 장시간 유지할 수 없는 문제점이 있었다.

그러면, 이하에서 상기에서 살펴본 바와 같은 GPS를 이용하는 이동 단말 내부 GPS 수신기의 개략적인 구조 및 동작 구성을 첨부한 도면 도 1 및 도 2를 참조하여 살펴보기로 한다.

도 1은 종래 기술에 따른 GPS를 이용하는 이동 단말의 수신기 구조의 개략적인 실시예를 도시한 도면이다.

상기 도 1을 참조하면, 종래 기술에 따른 GPS 이동 단말은, 제1 및 제2 안테나(101)(103)와, CDMA RF(Radio Frequency) 처리부(105)와, GPS RF 처리부(107)와, 기준시계(VCTCXO)(109)와, GPS 기준시계(TCXO)(111)와, CDMA 기저대역(baseband) 처리부(113)와, GPS 기저대역 처리부(115)와, 메모리(125)와, 신호 검출부(127)와, 네비게이션 데이터(Navigation Data) 복조부(129)와, 네비게이션 데이터 복호부(131) 및 자동 주파수 제어부(Automatic Frequency Control Unit, 이하 'AFC부'라 칭하기로 한다)(133)를 포함한다. 또한 상기 GPS 기저대역 처리부(115)는 캐리어 루프 필터(Carrier Loop Filter)(117), 코드 루프 필터(Code Loop Filter)(119), 코드 생성부(Code Generator)(121), 혼합기(mixer) 및 상관 검출기(Correlator)(123)를 포함한다.

상기 도 1을 설명하기에 앞서, 상기한 바와 같은 GPS 시스템의 민간용 위성신호는 통상적으로 1ms 주기의 저정확도용 신호 즉, 저정밀획득(Coarse Acquisition, 이하 'C/A'라 칭하기로 한다) 코드에 20ms 주기의 네비게이션 데이터 비트(navigation data bit)가 변조(modulate)되어 있다. 예컨대, BPSK(Binary Phase Shift Keying) 방식으로 변조되어 있으며, 1.57542GHz의 캐리어(carrier) 신호에 실려 전송된다.

또한, 상기 기준시계 VCTCXO(109)는 AFC부(133)에 의해서 주파수 값을 제어할 수 있는 TCXO로서, 원래 GPS 전용 수신기에서는 사용하지 않는다. 다만, GPS 수신기는 일반 TCXO로 동작이 가능하나, CDMA 단말기에서 기준시계를 공유하기 위하여 CDMA 시스템의 VCTCXO를 공유하게 된다. 따라서, 이하에서는 상기 TCXO와 VCTCXO 두 가지를 모두 표기함에 유의하여야 한다.

한편, 상기 도 1에 도시된 바와 같은, 이동 단말의 GPS 수신기는 적어도 4개 이상의 GPS 인공위성들로부터 수신되는 GPS 위성신호들의 상대적인 도착 시간 즉, 상기 C/A 코드 지연(delay)을 측정하여 상기 GPS 수신기 예컨대, 이동 단말의 정확한 현재 시간과 위치를 결정한다. 이때, 상기 GPS 수신기가 직접 위치를 구하기 위해서, 상기 GPS 수신기는 각 위성의 현재 위치와 속도 정보 등의 위성 궤도 정보(Ephemeris)를 가지고 있어야 한다.

상술한 바와 같이, 상기 GPS 수신기가 독립 방식(Autonomous mode) 또는 자립형 방식(Standalone mode)으로 동작할 때는, 상기한 정보 예컨대, 위성 궤도 정보를 이동통신 기지국에 설치되어 있는 AGPS 서버로부터 수신 받지 않고, 상기 GPS 수신기가 직접 위성신호에 실려 있는 네비게이션 데이터를 복조하여 구하게 된다. 여기서, 상기 AGPS 서버라 함은, CDMA 네트워크에 연결되어 이동 단말의 위치 확인 서비스를 제공하는 서버로서, 기준 GPS 수신기와 연산 장치를 포함한다. 상기 기준 GPS 수신기는 연속적으로 각 GPS 위성신호를 추적/모니터링하여, 상기 이동 단말의 위치 확인 서비스에 필요한 정보와 상기 이동 단말로부터 획득하는 측정치에 대한 위치해 연산 결과 등을 제공한다. 또한, 상기 AGPS 서버와 이동 단말 간의 통신 프로토콜은 IS-801 국제 표준을 따르고 있다. 일예로 상기 이동 단말로부터 에이딩(aiding)이 요청될 경우, 상기 이동 단말이 속한 기지국 주변에서 GPS 신호 탐색에 기준이 되는 코드 위상과 도플러의 예측 값 그리고 각각의 탐색 범위를 GPS 위성별로 상기 기준 GPS 수신기에 전달한다. 또한 상기 이동 단말이 이후에 GPS 신호의 측정치를 상기 AGPS 서버로 전송하면, 이를 이용하여 이동 단말의 위치해를 계산하여 이동 단말 또는 네트워크 내의 다른 정보처리 장치로 전달하는 기능도 수행한다.

한편, 상기와 같이 상기 GPS 수신기가 직접 위성신호에 실려 있는 네비게이션 데이터를 복조하여 획득하는 과정을 살펴보면, 상기 도 1의 신호 검출부(127)를 통하여 검출된 위성신호로부터 상기 네비게이션 데이터 복조부(129)에서 20ms 주기의 항법 정보인 네비게이션 데이터 비트를 대략 30초간 연속적으로 복조(demodulate)하고, 이를 복호(decode)하여 각 위성의 궤도 정보를 획득한다.

이때, 상기 GPS 네비게이션 데이터를 정확히 복조하기 위해서는 상기 GPS 수신기의 캐리어 위상 추적 루프(carrier-phase tracking loop)에서 상기 캐리어 루프 필터(Carrier NCO)(117)를 제어하여 수신되는 GPS 신호에 위상 락(phase lock)을 정확히 유지할 필요가 있다.

한편, 이동 단말에 내장된 GPS 수신기는 CDMA 시스템의 절대시각과 기준시계 (VCTCXO)를 공유함으로써, GPS 신호의 수신 감도를 향상시킬 수 있으며, 동시에 부품 수를 줄여 비용 및 이동 단말의 크기를 줄일 수 있다. 여기서, CDMA 이동 단말은 이동통신 기지국 신호를 수신하고 있는 경우, 항상 정확한 CDMA 시스템의 절대적인 시각에 약 10 마이크로 초 미만의 정확도로 동기되어 있으며, 상기 CDMA 이동 단말의 기준시계(reference VCTCXO)의 주파수도 기지국의 기준 주파수에 약 0.04ppm의 정확도로 동기되어 있다.

그러나, 상기와 같이 기준시계(VCTXCO; Voltage Controlled TCXO)를 공유하는 경우 CDMA 이동 단말에서 수신되는 기지국 신호에 맞춰 기준시계를 제어하는 동작(AFC)이 진행되면, 하기 도 2에서 AFC 동작구간에서 나타낸 바와 같이 기준시계(VCTXCO)의 기준 주파수가 빠르게 변하게 되므로, GPS 기저대역 처리부(115) 내부의 캐리어 루프 필터(117)에서 생성하는 캐리어 위상(carrier-phase)이 이에 영향을 받게 된다. 또한 상기와 같이 캐리어 위상이 영향을 받음으로 인해, 상기한 캐리어 위상 추적 루프에서 위상 락이 유지되지 않게 되며, 이로 인하여 네비게이션 데이터를 정확히 복조(demodulate)할 수 없게 된다.

이하, 상기 도 2를 보다 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

도 2는 종래 기술에 따른 이동 단말 기준시계의 기준 주파수 오차를 설명하기 위해 도시한 도면이다.

상기 도 2를 참조하면, CDMA 이동 단말 내부의 GPS 수신기는, GPS 동작 구간에서 기준시계의 제어를 잠시 멈춤으로써 위성신호에 위상 락(phase lock)을 단시간 유지할 수 있다. 또한 이동 단말에서 주로 수행되는 이동 단말 어시스트(Mobile Assisted) 방식 또는 이동 단말 베이스(Mobile Based) 방식의 GPS 동작을 수행 중에는 상기 네비게이션 데이터를 복조할 필요가 없으므로, 상기와 같은 방법으로 기준시계를 공유하며 동작할 수 있다.

그러나, 상술한 바와 같은 독립 방식 또는 자립형 방식을 이용한 GPS 동작을 수행하는 경우에는 30초 이상의 네비게이션 데이터를 연속적으로 복조해야 한다. 이러한 상황에서 상기 기준시계를 공유하게 될 경우에 있어서, 상기와 같이 오랫동안 예컨대, 상기 30초 이상 상기 기준시계의 제어가 멈추면 상기 도 2에 나타낸 AFC 정지 구간에서 나타낸 바와 같이 기준시계의 기준 주파수는 서서히 드리프트(drift)하게 된다. 이로 인하여, 결과적으로 상기 CDMA 통신모뎀이 정상적으로 동작하지 않게 되는 문제점이 있었다.

따라서, 종래 기술에 따른 통신 시스템에서는 이동 단말에서 독립 방식 또는 자립형 방식의 GPS 동작을 구현하기 위하여 GPS 동작부와 CDMA 이동 단말이 별개로 각각의 기준시계(109, 111)를 가지고 동작하여야 한다. 하지만, 이러한 경우에는 부품 추가로 인한 부가적인 비용 상승 및 이동 단말의 크기가 증가하는 문제점 등이 있었다. 또한, 주파수가 동기되지 않은 GPS 전용 기준시계를 사용함으로 인해 GPS의 성능이 저하되는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명의 목적은, 이동통신 시스템에서 GPS 방식을 사용하는 이동 단말의 GPS 성능을 향상 시킬 수 있는 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은, 이동통신 시스템에서 이동 단말에 내장되어 있는 GPS 동작부가 독립형 방식 또는 자립형 방식으로 동작하는 경우, 통신 시스템과 기준시계를 공유할 수 있는 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 이동통신 시스템에서 이동 단말에 내장되어 있는 GPS 동작부가 독립 방식 또는 자립형 방식으로 동작하는 경우, 통신 시스템과 기준시계를 공유함으로써, GPS 성능 향상 및 제작 비용을 절약할 수 있는 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 이동통신 시스템에서 이동 단말기에 내장되어 있는 GPS 동작부가 독립 방식 또는 자립형 방식으로 동작하는 경우, GPS에서 자동 주파수 제어 동작을 제어하여 기준시계를 이동통신 기지국 신호에 동기시킬 수 있는 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 이동 단말기에서 기준시계를 공유함에 있어 GPS에서 기준시계를 제어하여 이동통신 기지국 신호에 동기시킴으로써, 이동 단말기 동작을 정상적으로 유지할 수 있는 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, GPS에서 기준시계를 이동통신 기지국 신호에 동기 시키는 경우, GPS에서 기준시계(TCXO) 자체의 드리프트(Drift)에 의한 성분을 추정하는 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, GPS에서 기준시계를 이동통신 기지국 신호에 동기 시키는 경우, 추정된 기준시계(TCXO) 자체의 드리프트(Drift)에 의한 성분으로 통신 시스템의 자동 주파수 제어 동작을 제어하여 이동통신 기지국과 기준시계의 동기를 이룰 수 있는 장치 및 방법을 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 장치는 전세계 위치 확인 시스템(GPS)을 사용하는 이동 단말기의 기준시계 공유 장치에 있어서, 이동통신 시스템 처리를 위한 통신 시스템 처리부와, GPS 처리를 위한 GPS 처리부와, 상기 GPS 처리부로부터 출력되는 상관 검출 결과 값과 도플러 주파수 변화량 검출 결과 값을 저장하는 메모리와, 상기 메모리에 저장되어 있는 상관 검출 결과 값과 소정의 신호 검출 임계값을 판단하여 크기가 소정의 신호 검출 임계값을 넘는 GPS 위성신호를 검출하고 검출된 GPS 위성신호에 대한 도플러 주파수 변화량 검출 결과 값으로부터 기준시계 자체의 드리프트에 의한 성분을 추정하는 검출 및 연산부와, 상기 GPS 처리부에서 통신 시스템의 자동 주파수 제어 동작을 제어하기 위한 신호를 제공하는 AFC 제어부를 포함함을 특징으로 한다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 방법은 전세계 위치 확인 시스템(GPS)을 사용하는 이동 단말기에서 기준시계 공유 방법에 있어서, GPS 기저대역 처리부에서 처리된 상관 결과 값들의 크기가 소정의 신호 검출 임계값을 넘는지 판단하여, 그 크기가 상기 소정의 신호 검출 임계값을 넘는 GPS 위성신호들에 대한 도플러 주파수 변화량 데이터를 검출하는 과정과, 상기 검출된 도플러 주파수 변화량 데이터로부터 기준시계 자체의 드리프트에 의한 성분을 추정하는 과정과, 추정된 기준시계 자체의 드리프트에 의한 성분으로 자동 주파수 제어 동작을 제어하는 과정과, 상기 자동 주파수 제어 동작에 의해 기준시계를 기지국 신호에 동기시키는 과정을 포함함을 특징으로 한다.

하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

본 발명의 상세한 설명에 앞서, 상기에서 살펴본 바와 같이 통상적으로 이동 단말의 통신모뎀과 GPS 동작부는 하나의 기준시계를 공유한다. 이때, 상기 이동 단말의 GPS 기능이 이동 단말 어시스트 방식 또는 이동 단말 베이스 방식으로 동작하는 경우에는 기준시계를 동기시키는 제어 동작(AFC 동작)을 GPS 동작 시간동안 잠시 멈추고 상기 GPS 기능을 수행할 수 있다. 그러나 상기 이동 단말이 독립 방식 또는 자립형 방식으로 동작하는 경우에는 네비게이션 데이터를 복조하기 위해서 기준시계의 제어 동작을 장시간 멈추어야 하는데, 이와 같이 제어 동작이 장시간 멈추는 경우 통신모뎀의 동작에 문제가 발생하게 된다.

따라서, 종래 기술에서는 이동 단말 내부 CDMA 시스템 운용을 위한 동작부와 GPS 시스템 운용을 위한 동작부가 각각 독립된 기준시계를 사용하여 독립 방식 또는 자립형 방식의 동작을 가능하게 하였다. 그러나, 이와 같이 시스템 운용을 위한 각 동작부에 상응하여 각각의 독립된 기준시계를 사용하는 경우 상기에서 살펴본 GPS 기능의 성능 저하, 비용 증가 등과 같은 여러 문제들이 발생한다.

이하, 상기와 같은 종래 기술에 따른 문제점들을 해결하기 위한 방안을 첨부한 도 3을 참조하여 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명에 따른 이동 단말기 GPS 수신기의 실시 예를 개략적으로 도시한 도면이다.

상기 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 이동 단말기는, 이동통신 기지국 또는 GPS 위성과의 데이터 신호 송수신을 위한 제1 및 제2 안테나(301, 303)와, 통신 시스템 RF 처리부(305) 및 GPS RF 처리부(307)와, 기준 주파수를 제공하는 기준시계(VCTCXO)(323)와, CDMA 신호의 처리를 담당하는 통신 시스템 기저대역 처리부(309)를 포함한다. 또한 이동 단말기는 도 3에는 기재되지 않은 기본적인 GPS 기능을 수행하기 위한 캐리어 루프 필터(Carrier Loop Filter), 코드 루프 필터(Code Loop Filter) 및 상관 검출기(Correlator) 등을 더 포함하며, 이러한 구성을 통해 GPS 기저대역 신호 처리를 담당하는 GPS 기저대역 처리부(330)와, 상기 GPS 기저대역 처리부(330)로부터 출력되는 상관(correlation) 결과 및 도플러 주파수 변화량 검출 결과 값을 저장할 수 있는 메모리(313)와, 상기 메모리(313)에 저장되어 있는 상관 검출 결과값들의 크기가 소정의 신호 검출 임계값을 넘는지 판단하여 그 크기가 소정의 신호 검출 임계값을 넘는 GPS 위성 신호를 검출하고 검출된 GPS 위성 신호에 대한 도플러 주파수 변화량 검출 결과 값으로부터 기준시계 자체의 드리프트에 의한 성분을 추정하는 신호 검출 및 연산부와(315)와, 네비게이션 데이터를 복조하는 네비게이션 데이터 복조부(317)와, 이동통신 기지국 신호에 기준시계를 동기시키는 AFC(Automatic Frequency Control)부(319)와, AFC 동작/정지 제어를 담당하는 AFC 제어부(321)를 포함하여 이루어진다.

이때, 상기 제1 및 제2 안테나(301, 303)는 상기 도 3에 나타낸 바와 같이 복수개로 구비될 수 있지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, GPS 신호와 통신 신호를 동시에 수신하지 않는 이상, 하나의 안테나를 구비하고 GPS 신호와 CDMA 신호를 교차하여 수신하게 할 수도 있음을 유의해야 한다.

특히, 본 발명에서는 도 3에 나타낸 바와 같이, 종래 기술에 따른 일반적인 구성에 상기 신호 검출 및 연산부(315), AFC 제어부(321) 등이 새롭게 추가되었음을 알 수 있다. 즉, 상기 신호 검출 및 연산부(315)와 AFC 제어부(321) 등은 상기 신호 검출 및 연산부(315)로부터 획득한 기준시계 자체의 드리프트에 의한 성분으로 AFC 제어 동작을 제어함으로써 기준시계 주파수를 이동통신 기지국 신호 주파수와 주기적으로 동기시켜 통신모뎀이 계속 해서 정상적으로 동작할 수 있도록 한다.

보다 구체적으로, 먼저 상기 GPS 기저대역 처리부(330)로부터 출력되는 상관 검출 결과 및 도플러 주파수 변화량 검출 결과 값은 상기 메모리(313)에 저장된다. 이때, 상기 신호 검출 및 연산부(315)에서는 상기 상관 검출 결과값들의 크기가 소정의 신호 검출 임계값을 넘는지 판단하여, 그 크기가 상기 소정의 신호 검출 임계값을 넘는 GPS 위성신호를 검출하고 검출된 GPS 위성선호의 도플러 주파수 변화량으로부터 기준시계 자체의 드리프트에 의한 성분을 연산한다.

다음으로, 상기 AFC 제어부(321)에서는 상기 신호 검출 및 연산부(315)에서 계산한 기준시계 자체의 드리프트에 의한 성분을 AFC부(319)로 전송한다.

상기 AFC부(319)에서는 상기 AFC 제어부(321)의 제어 신호를 입력하고, 상기 입력 신호에 상응하여 상기 기준시계(323)를 기지국 신호에 동기시킨다. 그러면, 상기 네비게이션 데이터 복조부(317)에서는 상기 기준시계의 신호와 기지국 신호가 동기되면, 상기 네비게이션 데이터 데이터를 복조한다.

상기 신호 검출 및 연산부(315)는 도플러 효과에 의한 주파수 변화량은 기저대역 GPS 신호를 고속 퓨리에 변환(Fast Fourier Transform : FFT)함으로써 알 수 있고, 이 변화량에 대한 보정치를 일정 주기마다 Carrier NCO에 업데이트 함으로써 도플러 효과에 의한 주파수 변화를 보정할 수 있다.

그런데 이 주파수 변화량(

)은 기준시계(323) 자체의 드리프트에 의한 성분(

)과 도플러 효과에 의한 성분(

)의 합으로 다음과 같이 <수학식 1>로 표현할 수 있다.

상기 GPS 기저대역 처리부(330)는 위성을 독자적으로 처리할 수 있는 채널을 여러 개 갖고 있는데, 만일 12개의 채널을 갖고 있다고 하면 이는 GPS 기저대역 처리부(330)가 최대 12개의 위성을 독립적으로 추적(Tracking) 할 수 있음을 의미한다.

이 경우 각각의 채널에서 발생하는 주파수 변화량은 하기 <수학식 2>과 같다.

여기서 n은 N개의 채널 중에서 n번째 채널을 나타낸다.

상기 <수학식2>에서 도플러 효과에 의한 성분(f_dn)은 통계적으로 각각 독립이고, 기준시계(323) 자체의 드리프트에 의한 성분(

)은 모든 채널에 공통이므로, 기준시계(323) 자체의 드리프트에 의한 성분(

)은 주파수 변화량(

)의 바이어스(bias) 성분이 된다. 따라서 기준시계(323) 자체의 드리프트에 의한 성분은 하기 <수학식 3>과 같은 통계학적 방법으로 표현된다.

또한, 통신 시스템 기저대역 처리부(309)에서 추정하는 단말기의 주파수 변화량(f'_offset)은 하기 <수학식 4>와 같이 나타낼 수 있다.

여기서

는 기준시계 자체의 드리프트에 의한 성분을 나타내고

는 이동 단말기의 도플러 효과에 따른 성분을 나타낸다.

이에 제안하는 본 발명에서는 독립 방식 또는 자립형 방식의 GPS 동작에서 하나의 기준시계를 통신모뎀과 공유하기 위한 방법으로, 상기와 같이 GPS에서 추정된 기준시계 자체의 드리프트에 의한 성분을 활용한다.

종래 기술에서는 상기 이동 단말기의 통신모뎀과 GPS 기능이 하나의 기준시계를 사용할 경우, 독립 방식 또는 자립형 방식으로 동작할 때 GPS 신호로부터 네비게이션 데이터를 복조하기 위하여 AFC 동작이 장시간 멈추어야 되기 때문에 문제가 있었다. 그러나 상기에서 언급한 바와 같이 기준시계 자체의 드리프트에 의한 성분은 동일하므로, 추정된 상기 기준시계 자체의 드리프트에 의한 성분으로 AFC 동작을 제어할 수 있다. 또한 통신 시스템에서 이동 단말기의 도플러 효과에 의한 성분은 GPS 위성에 비하여 미약하므로 통신 시스템의 채널 추정을 통하여 충분히 보정할 수 있다.

본 발명은 상술한 바와 같이 GPS에서 추정된 기준시계 자체의 드리프트에 의한 성분으로 AFC 동작을 제어하여 상기 기준시계의 주파수를 이동통신 기지국 신호에 동기 및 안정화시킬 수 있도록 하는 방안을 제안한다. 이를 통해 하나의 기준시계를 사용하여 GPS 네비게이션 데이터의 장시간 복조가 가능하도록 하고, 또한 상기 장시간 복조 수행 중에도, 통신 시스템 동작이 계속해서 정상적으로 유지되도록 한다.

그러면, 이하에서는 첨부한 도면 도 5 및 도 6을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 바람직한 동작 실시예들을 살펴보기로 한다.

도 4는 본 발명에 따른 이동 단말기 기준시계의 주파수 오차 특성을 개략적 으로 도시한 도면이다.

상기 도 4를 참조하면, 본 발명에서는 이동 단말기가 GPS 위성신호를 탐색하는 과정에서, 상기 GPS 기저대역 처리부(330)에서 생성된 1ms 동안의 이동 단말기 GPS 수신기의 PN 코드 레플리카(code replica)와 실제 GPS 위성신호의 디지털 샘플(digital sample)과의 상관(correlation) 또는 누적(accumulation)된 결과를 생성하여 상기 메모리(313)로 전송한다. 또한 기저대역 GPS 신호를 FFT 처리하여 생성된 도플러 효과에 의한 주파수 변화량을 상기 메모리(313)로 전송한다. 상기 GPS 수신기의 PN 코드 레플리카와 실제 GPS 위성신호의 디지털 샘플과의 상관 또는 누적된 결과를, 이하에서는 1ms 샘플(sample)이라고 정의한다.

이때, 상기 신호 검출 및 연산부(315)에서는 상기 메모리(313)에 저장된 상기 결과 값들의 크기(Magnitude)가 소정의 신호 검출 임계값(threshold)을 넘는지 판단하여, 그 크기가 상기 소정의 신호 검출 임계값을 넘는 GPS 위성신호들을 검출하고 검출된 GPS 위성선호의 도플러 주파수 변화량으로부터 기준시계 자체의 드리프트에 의한 성분을 연산한다.

도 4를 통해 도플러 효과에 의한 주파수 변화량은 기저대역 GPS 신호를 FFT함으로써 알 수 있고, 이 변화량에 대한 보정치를 일정 주기마다 Carrier NCO에 업데이트하게 된다.

그러면, 상기 AFC 제어부(321)에서는 상기 신호 검출 및 연산부(315)로부터 획득한 기준시계 자체의 드리프트에 의한 성분으로 AFC 제어 동작을 제어하여 기준시계(323)를 기지국 신호에 동기 시킨다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 제안하는 본 발명에서는 이동 단말기의 GPS 수신기가 독립 방식 또는 자립형 방식으로 동작할 때, GPS에서 연산된 기준시계 자체의 드리프트에 의한 성분으로 AFC를 제어함으로서, GPS 동작부와 통신모뎀이 하나의 기준시계를 공유하면서 통신시스템 동작과 GPS 동작을 동시에 가능하도록 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시 예에 따른 전세계 위치 확인 시스템용 이동 단말의 기준시계 공유 방법은 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 이동 단말기가 501 단계에서 독립 방식 또는 자립형 방식으로 동작한다. 그러면, 상기 이동 단말기의 신호 검출 및 연산부(315)에서는 503 단계에서 상기 메모리(313)에 저장된 상관 검출 신호값들의 크기가 소정의 신호 검출 임계값 보다 큰가를 판단한다. 임계값 보다 큰 경우 505 단계에서 상관 검출 신호값들의 크기가 상기 소정의 신호 검출 임계값을 넘는 GPS 위성신호들을 검출한다. 그리고 507 단계에서 검출된 GPS 위성신호의 도플러 주파수 변화량으로부터 기준시계(323) 자체의 드리프트에 의한 성분을 연산한다. 이후, AFC 제어부(321)는 507 단계에서 획득한 기준시계(323) 자체의 드리프트에 의한 성분으로 AFC 제어 동작을 제어하여 기준시계(323)를 기지국 신호에 동기시킨다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 동작하는 본 발명에 있어서, 개시되는 발명 중 대표적인 것에 의하여 얻어지는 효과를 간단히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 이동 단말기에 내장되어 있는 GPS 수신기가 독립 방식 또는 자립형 방식으로 동작하기 위하여 두 개의 기준시계를 사용하지 않아도 된다. 따라서, 이동 단말기 제작시 그 비용을 감소할 수 있으며, 또한 이동 단말기의 크기도 줄일 수 있는 이점을 가진다. 또한 CDMA 망 내에서 주기적으로 기지국 신호에 맞추어 기준시계를 제어함으로써 CDMA 망과의 주파수 동기를 유지하여 GPS 성능을 높일 수 있는 이점을 가진다.

Claims

전세계 위치 확인 시스템(GPS)을 사용하는 이동 단말기의 기준시계 공유 장치에 있어서,

이동통신 시스템 처리를 위한 통신 시스템 처리부와,

GPS 처리를 위한 GPS 처리부와,

상기 GPS 처리부로부터 출력되는 상관 검출 결과 값과 도플러 주파수 변화량 검출 결과 값을 저장하는 메모리와,

상기 메모리에 저장되어 있는 상관 검출 결과 값과 소정의 신호 검출 임계값을 판단하여 크기가 소정의 신호 검출 임계값을 넘는 GPS 위성신호를 검출하고 검출된 GPS 위성신호에 대한 도플러 주파수 변화량 검출 결과 값으로부터 기준시계 자체의 드리프트에 의한 성분을 추정하는 검출 및 연산부와,

상기 GPS 처리부에서 통신 시스템의 자동 주파수 제어 동작을 제어하기 위한 신호를 제공하는 AFC 제어부를 포함함을 특징으로 하는 전세계 위치 확인 시스템용 이동 단말의 기준시계 공유 장치.
제1항에 있어서, 상기 AFC 제어부의 제어 신호를 입력하고, 상기 제어 신호에 상응하여 상기 기준시계를 기지국 신호에 동기 시키는 자동 주파수 제어부와,

상기 자동 주파수 제어부의 제어 신호에 상응하여 상기 통신 시스템 처리부 및 GPS 처리부로 기준 주파수를 동시에 제공하는 기준시계와,

상기 기준시계의 주파수와 기지국 주파수가 동기되면, 상기 네비게이션 데이터 복조를 수행하는 네비게이션 데이터 복조기를 더 포함함을 특징으로 하는 전세계 위치 확인 시스템용 이동 단말의 기준시계 공유 장치.
전세계 위치 확인 시스템(GPS)을 사용하는 이동 단말기에서 기준시계 공유 방법에 있어서,

GPS 기저대역 처리부에서 처리된 상관 결과 값들의 크기가 소정의 신호 검출 임계값을 넘는지 판단하여, 그 크기가 상기 소정의 신호 검출 임계값을 넘는 GPS 위성신호들에 대한 도플러 주파수 변화량 데이터를 검출하는 과정과,

상기 검출된 도플러 주파수 변화량 데이터로부터 기준시계 자체의 드리프트에 의한 성분을 추정하는 과정과,

추정된 기준시계 자체의 드리프트에 의한 성분으로 자동 주파수 제어 동작을 제어하는 과정과,

상기 자동 주파수 제어 동작에 의해 기준시계를 기지국 신호에 동기시키는 과정을 포함함을 특징으로 하는 전세계 위치 확인 시스템용 이동 단말의 기준시계 공유 방법.