KR20070065315A - 위성 기반 위치 확인에 관한 방법 및 장치 - Google Patents

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KR20070065315A
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아리 칸가스
토르브요른 위그렌
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텔레폰악티에볼라겟엘엠에릭슨(펍)
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Abstract

본 발명은 위성(SV1-SV4)으로부터 이동국에 의해 수신된 위성 거리 측정 신호(RS1-RS4)에 관한 측정을 보고하거나, 이와 같은 측정에 기초로 하여 위치를 계산하는 방법 및 장치와 측정 보고 신호에 관한 것이며, 여기서, 상기 위성 거리 측정 신호의 각각은 확산 코드(203)에 의해 확산된 데이터 비트(202)의 스트림(201)을 포함한다. 위성 거리 측정 신호에 관한 데이터 비트의 스트림의 데이터 비트 에지에 동기화한 후(501), 시간적 선택된 포인트에 대해 시간적 위치 모듈로 상기 데이터 비트의 스트림에 대한 데이터 비트 길이가 측정된다(502). 시간적 측정된 위치는 이동국의 위치를 계산하기 위해(504) 수신된 위성 거리 측정 신호에 관한 측정을 실행하는 장치에 의해 이용된다. 선택적으로, 이 장치는 상기 시간적 측정된 위치를 나타내는 데이터를 포함하는 무선 신호를 송신하여(503), 상기 이동국 위치가 다른 장치(101)에서 판별되도록 한다.
위성, 위성 거리 측정 신호, 측정 보고 신호, 확산 코드

Description

위성 기반 위치 확인에 관한 방법 및 장치{METHOD AND ARRANGEMENTS RELATING TO SATELLITE-BASED POSITIONING}
본 발명은 일반적으로 위성을 이용하는 이동 장치의 위치 확인(positioning)에 관한 것이며, 특히, 육상 기반(land based) 통신 노드에 의해 지원받는 그와 같은 위치 확인에 관한 것이다.
최근에, 대상물(object), 장치 또는 이 장치를 운반하는 사람의 지리적 위치의 판별은 많은 응용 분야에서 더욱더 관계하게 되었다. 위치 확인을 해결하려는 하나의 접근법은, 위성으로부터 방출된 신호를 이용하여 위치를 판별하는 것이다. 이와 같은 시스템의 공지된 예들은, Global Positioning System (GPS) (예컨대, [1] 참조) 및 도래하는(coming) GALILEO 시스템이다. 다수의 수신된 위성 신호에 기초로 하는 삼각 측량/삼변 측량으로서 특정 좌표 시스템에 대해 위치가 주어진다.
독립형 GPS 수신기는, 공칭 반송 주파수를 제외한 시스템에 관한 어떤 다른 정보 및, GPS 위성 신호에 의해 반송되는 데이터가 변조되는 규칙을 갖지 않고, GPS 위성 신호로의 완전 로킹(locking)을 획득할 수 있다. 기본적으로, 3차원 위치뿐만 아니라 위성 시간에 대한 수신기 클록 바이어스는 위치 계산 단계에서 결정되 어야 한다.
Assisted GPS (AGPS)는, GPS 수신기를 셀룰러 통신 시스템의 사용자 장치, 즉, 이동국에 통합하기 위한 GPS의 개선으로서 정의되었다(예컨대, 3rd Generation Partnership Project (3GPP) specifications TS 25.331 or TS 44.031 or Open Mobile Alliance (OMA) specifications for Secure User Plane Location (SUPL) 참조). Assisted GPS는, 일반적으로, 검출 감도, 위치 추정을 획득할 시간, 정확도 및 배터리 전력 절약을 포함하는 많은 상이한 관점에서 GPS 수신기의 성능을 개선하는데 도움을 준다. 이것은, 어떤 기능성을 이동국 내의 GPS 수신기로부터 네트워크로 이동시켜, GPS 수신기 자체 내의 GPS 태스크의 서브세트만을 실행시킴으로써 행해진다.
2개의 타입의 AGPS, Mobile Station (또는 User Equipment) based 및 Mobile Station (또는 User Equipment) assisted가 있다. Mobile Station based AGPS에서, 이동국의 위치는, 네트워크에 의해 제공된 지원 데이터와 함께 이동국에 의해 결정되는 위성 거리 측정(ranging) 신호 측정 결과를 이용하여 이동국에서 계산된다. Mobile Station assisted AGPS (때때로 또한 Network based AGPS라 칭함)에서, 이동국은 단지, 의사 거리(pseudorange)를 반영하는 수신된 위성 거리 측정 신호의 타이밍을 측정하여 Space Vehicles (즉, 위성)에 보고한다. AGPS의 양방의 타입에 대해, 위성 거리 측정 신호의 측정된 타이밍은 300km의 거리에 대응하는 잘려진 모듈로(truncated modulo) 1 ms이다. 이동국 위치를 계산할 시에, 이동국 자체 또는 네트워크 위치 서버에서, 완전한 의사 거리는, 정확한 이동국 위치를 계산하기 위 해, 이동국에 의해 결정된 위성 거리 측정 신호 측정 결과와 함께 이동국 위치에 관한 선험적 정보를 이용하여 재구성될 필요가 있다.
본 발명의 발명자는, 이동국 위치에 관한 선험적 정보의 정확성이 너무 낮아, 즉, 상기 선험적 정보의 이동국 위치의 불확실성이 너무 클 경우에, 수신된 위성 거리 측정 신호의 잘려진 타이밍의 측정 및 보고가 우주선에 대한 의사 거리를 결정할 시에 모호함(ambiguities)을 유발시킬 수 있다는 점에서 AGPS에 따른 문제를 확인하였다. 결과로서, 부정확한 의사 거리가 선택되어, 이동국의 위치를 결정하는 기초로서 이용되면, 예컨대, 약 100 km 내에서 계산된 이동국 위치에 상당한 에러가 존재할 것이다.
본 발명의 발명자 중 하나에 의해 미국 특허 출원 제60/545175호는 불확실한 의사 거리 값을 폐기하는 것을 포함하는 이 문제에 대처하는 하나의 방법을 개시한다.
본 발명에 의해 다루어진 문제는, 불확실한 의사 거리 재구성에 대해 지원 데이터를 가진 위성 기반 위치 확인에 관련하여 신뢰성(robustness)을 증대시킨다.
이 문제는, 청구항 1 및 3에 따른 방법, 청구항 11, 13 및 27에 따른 장치 및, 청구항 21에 따른 측정 보고 신호에 의해 해결된다.
본 발명에 의해 제공된 이점은, Assisted GPS (AGPS)와 같이 지원 데이터를 가진 위성 기반 위치 확인에 관한 불확실한 의사 거리 재구성에 대한 신뢰성을 증대시킨다는 것이다.
본 발명의 다른 이점은 검출 감도를 줄이지 않고 신뢰성이 증대한다는 것이다.
본 발명의 또 다른 이점은 처리 지연의 극소 증대로 신뢰성이 증대한다는 것이다.
이하, 본 발명은 그의 예시적인 실시예 및 또한 첨부한 도면을 참조로 더욱 상세히 기술된다.
도 1은 본 발명이 적용되는 Mobile Station assisted AGPS의 예시적인 시나리오의 개략도이다.
도 2는 C/A 코드 및 GPS 위성 거리 측정 신호의 내비게이션 데이터 비트를 도시한 다이어그램이다.
도 3은 GPS 위성 거리 측정 신호의 GPS 내비게이션 데이터의 포맷을 도시한 블록도이다.
도 4는 도 1에 도시된 시스템의 상이한 부분의 시간을 도시한 다이어그램이다.
도 5는 위성으로부터의 위성 거리 측정 신호를 측정하여, 제각기 위성으로부터의 위성 거리 측정 신호에 관한 측정에 기초로 한 위치를 계산하기 위해 본 발명에 따른 기본 방법을 도시한 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 제 1 예시적인 실시예에 따른 이동국의 개략적인 블록도이다.
도 7은 도 6의 이동국에 의해 실행되는 처리를 도시한 흐름도이다.
도 8은 비트 에지 동기화에 관한 상관을 도시한 블록도이다.
도 9는 위치 서버의 개략적인 블록도이다.
도 10은 측정 보고 신호 포맷의 예시적인 실시예를 도시한 블록도이다.
도 11은 종래 기술의 AGPS가 명백한 의사 거리 재구성을 제공하기 위해 처리할 수 있는 초기 위치 불확실성에 대한 경계를 도출하기 위한 최악의 시나리오를 도시한 것이다.
도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 비제한의 예시적인 시나리오를 도시한 것이다. 이 예시적인 시나리오에서, Global Positioning System (GPS)와 함께 기본 무선 통신 시스템 SYS1은 Mobile Station assisted AGPS를 제공하기 위해 이용된다. 도 1에 도시된 예시적인 무선 통신 시스템 SYS1은 Universal Mobile Telecommunication System (UMTS)이다. 통신 시스템 SYS1은 네트워크 부분 NET1 및, 선택적으로 이동국 (MS)로 지칭되는 User Equipment (UE)를 포함한다. 네트워크 부분 NET1은 코어 네트워크 CN1 및 UMTS Terrestrial Radio Access Network (UTRAN) RAN1을 포함한다. 코어 네트워크 CN1는, 회선 교환 서비스를 제공하는 Mobile services Switching Center (MSC) 노드 MSC1 및 General Packet Radio Service (GPRS) 노드 SGSN1을 포함하며, 이 GPRS 노드 SGSN1은 때때로, 패킷 교환 타입의 서비스를 제공하도록 구성되는 Serving GPRS Support 노드 (SGSN)로 지칭된다.
코어 네트워크 노드 MSC1 및 SGSN1의 각각은 Iu 인터페이스로서 지칭되는 무선 액세스 네트워크 인터페이스를 통해 무선 액세스 네트워크 RAN1에 접속한다. 무선 액세스 네트워크 RAN1는 하나 이상의 무선 네트워크 제어기 (RNC)를 포함한다. 간략화를 위해, 도 1의 무선 액세스 네트워크 RAN1는 하나의 무선 네트워크 제어기 노드 RNC1으로만 도시된다. 각 무선 네트워크 제어기는 다수의 무선 기지국(RBS)에 접속되어 이를 제어한다. 예컨대, 다시 간략화를 위해, 도 1은 단지 제 1 무선 기지국 노드 RBS1 및, 무선 네트워크 제어기 노드 RNC1에 접속된 제 2 무선 기지국 노드 RBS2만을 도시한다. 무선 네트워크 제어기 노드 RNC1와 기지국 RBS1 및 RBS2 간의 인터페이스는 Iub 인터페이스로서 지칭된다. 도 1에 도시된 이동국 MS1과 같은 이동국은 Uu 인터페이스로서 지칭되는 무선 인터페이스를 통해 하나 이상의 무선 기지국 RBS1-RBS2과 통신한다. 무선 인터페이스 Uu, Iu 인터페이스 및 Iub 인터페이스의 각각은 도 1에 도시된 점선으로 도시된다.
도 1에서, GPS 시스템은 Space Vehicles, 즉, 위성, SV1-SV4로 표시된다. 각 Space Vehicle SV1-SV4은 대응하는 위성 거리 측정 신호 RS1-RS4를 송신한다. 간략화를 위해, 4개의 Space Vehicle SV1-SV4만이 도 1에 도시된다.
이동국 assisted AGPS를 이용하여 도 1의 이동국 MS1의 위치를 판별할 시에, 이동국 MS1은 지원 데이터를 수신하여, 측정 결과를 위치 서버(101)에 보고한다. 보고된 측정 결과 및, 이동국이 위치되는 선험적 정보에 기초로 하여, 위치 서버는 이동국 MS1의 위치를 계산한다. 위치 서버가 어떻게 셀룰러 네트워크에 접속되는 가에 따라, AGPS는 2개의 카테고리, 즉, "control plane solutions to AGPS" 및 "user plane solutions to AGPS"으로 분할될 수 있다.
"control plane solutions to AGPS"에서, (때때로, Serving Mobile Location Center (SMLC) 또는 Standalone SMLC (SAC)로서 지칭되는 개별 위치 서버 노드에서 구현될 수 있거나, 무선 네트워크 제어기와 같은 다른 네트워크 노드의 다른 기능성과 통합될 수 있는) 위치 서버 기능성은 셀룰러 네트워크에 단단히 통합되고, 지원 데이터 및 측정 결과는 소위 제어면 신호를 이용하여 통신된다. 이 솔루션은, 통상적으로 위치 서버가 이동국이 현재 동작하는 어느 셀의 정보를 수신하고, 위치 서버가 이 정보를, 이동국의 위치를 계산할 시에 이동국의 선험적 위치로서 이용함을 특징으로 한다. 그래서, 이 선험적 위치 정보의 불확실성은 셀 사이즈에 대응한다.
"user plane solutions to AGPS"에서, 위치 서버 기능성은 셀룰러 네트워크와 덜 밀접하게 통합되고, 지원 데이터 및 측정 결과는 소위 사용자면 신호를 이용하여 통신된다. 즉, 보통의 사용자 데이터 패킷은 이 정보를 셀룰러 네트워크로 투명하게 전송하는데 이용된다. 이 솔루션은, 위치 서버가 이동국이 위치되는 어느 셀의 정보를 수신할 수 없거나, 적어도 이 셀에 의해 커버되는 영역에 대응하는 특정 지리적 영역과 주어진 셀 아이덴티티를 항상 관련시킬 수 없다는 것을 특징으로 한다. 그래서, user plane solutions to AGPS의 경우, 이동국의 선험적 위치 정보의 불확실성은 셀 사이즈보다 상당히 더 클 수 있고, 예컨대, 이동국이 현재 동작하는 국가의 사이즈에 대응할 수 있다.
도 1의 예시적인 시나리오에서는, user plane solutions to AGPS가 도시되 며, 여기서, 위치 서버(101)는 Internet Protocol (IP) 기반 패킷 데이터 네트워크(102)를 통해 셀룰러 네트워크 NET1에 접속된다.
GPS Space Vehicles SV1-SV4는 1575.42 MHz에서 중심을 이룬 스펙트럼으로 위성 거리 측정 신호 RS1-RS4를 송신한다. 도 2는, 각 위성 거리 신호 RS1-RS4가 이 신호를 송신하는 Space Vehicle에 고유한 소위 Coarse/Acquisition (C/A) 코드(203)에 의해 정의된 확산 코드에 의해 확산되는 내비게이션 데이터 비트(202)의 스트림(201)을 포함하는 방법을 도시한다. C/A 코드(203)는 1023 칩의 길이 및 1/1.023×106 s의 칩 지속 시간을 가지며, 즉, C/A 코드는, 1.023×106 Hz의 레이트에서 변화하고, 1 ms마다 그 자체를 반복하는 +/- 1의 시퀀스를 포함한다. 내비게이션 비트(202)는 20 ms의 비트 주기를 가지며, 즉 20 C/A 코드 반복에 대응한다.
내비게이션 데이터는 특히 소위 위성 궤도 파라미터 (ephemeris parameter)의 세트를 포함하며, 이는 수신기가 신호 송신 시에 위성의 정확한 위치를 계산할 수 있도록 한다. 정확한 송신 시간은 또한 내비게이션 데이터로부터 판독될 수 있다.
도 3은 내비게이션 데이터가 제각기 길이 6 초의 5개의 서브프레임(301-305)으로 더 분할되는 방법을 더욱 상세히 도시한다. 각 서브프레임(301-305)은 길이 0.6 초의 각각의 10 워드로 분할되고, 30 데이터 비트를 포함한다. 시간 스탬프, GPS Time Of Week (TOW)는 매 서브프레임(301-305)의 제 2 워드, 즉 Handover Word (HOW)에 송신된다. 나타낸 시간은 해당 서브프레임의 종료 시의 송신 시간이다. 따 라서, TOW는 6초마다 반복된다.
각 위성 거리 측정 신호 RS1-RS4는 기본적으로 이동국 MS1에 의해 측정되는 클록을 정의한다. 이 클록은 신호 송신 시간을 나타낸다. 이동국 MS1이 GPS 시스템 시간을 인식하면, 클록 판독은 직접적으로 시간 지연을 결정하여, 위성 거리 측정 신호를 이동국 MS1으로 송신하는 Space Vehicle로부터의 위성 거리(range)를 판별하는데 이용될 수 있다. 3개의 위성 거리를 측정하여, 송신 시에 Space Vehicle 위치에 관한 지식을 이용함으로써, 3개의 치수의 이동국 MS1의 위치는 판별될 수 있다. 그러나, 보통 이동국 MS1은 정확한 GPS 시스템 시간에 관한 지식을 갖지 않아, 한번 이상의 측정을 행하여 이동국 클록 바이어스를 제거할 필요가 있다.
도 4의 시퀀스는 도 1에 도시된 시스템의 상이한 부분에 대한 클록 관계(밀리초로 표시)를 도시한 것이다. 각 Space Vehicles SV1-SV4는 클록 안정성을 유지하도록 정확한 원자(atomic) 클록을 반송한다. 그러나, 도 4에 도시된 바와 같이, Space Vehicle 송신은 GPS 시스템 시간과 완전히 동기화되지 않는다. 도 4에서, 시퀀스(401)는 GPS 시스템 시간을 나타내고, 시퀀스(411)는 Space Vehicle 1의 클록을 나타내며, 시퀀스(41N)는 Space Vehicle N의 클록을 나타내고, 시퀀스(402)는 도 1의 이동국 MS1의 클록을 나타내지만, 시퀀스(421 및 42N)는 제각기 이동국 MS1에 의해 수신되는 Space Vehicle 1 및 Space Vehicle N으로부터의 위성 거리 측정 신호를 판독할 시의 시간을 제각기 나타낸다. 수직선(431)을 타이밍도를 통해 도시함으로써, 공간 내의 여러 포인트에서 관측되는 모든 클록 판독 스냅숏(snapshot)을 획득할 수 있다. GPS 시스템 시간(401)은, 그라운드 스테이션 클록의 세트 및 Space Vehicle 클록의 서브세트에 기초로 하는 앙상블 평균(ensemble average)으로서 정의된다. 도 4에서 입증되는 바와 같이, 개별 Space Vehicle 클록(411 및 41N) 및 이동국 클록(402)은 GPS 시스템 시간(401)에 비해 약간 오프셋된다(제각기 SV 클록 바이어스(412 및 413) 및 이동국 클록 바이어스(414) 참조). Space Vehicle 클록의 개별 오프셋에 대한 모델은 각 Space Vehicle으로부터의 내비게이션 메시지의 부분으로서 송신된다. 이 신호가 대지면 상의 포인트(예컨대, 이동국 MS1의 현재 위치)에 도달하면, 이 신호는 해당 Space Vehicle에서 대지면 상의 상기 포인트까지의 위성 거리에 따른 양만큼 지연되었다. 이 지연은, 도 4의 클록 판독에 의해 도시된 바와 같이, 통상적으로 60-85 밀리초 (ms)이다.
AGPS를 이용하여 이동국의 위치를 판별할 시에, 이동국은 수신된 위성 거리 측정 신호에 대해 시간적으로 선택된 포인트, 즉 C/A 코드 위상에 대해 C/A 코드 경계 위치를 측정한다. C/A 코드 위상은 판별된 모듈로 1 ms (즉, 하나의 C/A 코드 주기)이다.
이동국 기반 AGPS를 구현하는 이동국은, 이동국 위치에 관한 선험적 정보와 함께 우주선 위성 궤도 및 클록 정정 데이터를 포함하는 (네트워크로부터 수신된) 지원 데이터 및 수신된 위성 거리 측정 신호의 측정된 C/A 코드 위상에 기초하여 시간적으로 선택된 포인트에서 이동국의 위치를 계산한다.
대신에 이동국 지원 AGPS를 구현하는 도 1의 이동국 MS1과 같은 이동국은, 시간적으로 선택된 포인트에 대응하는 GPS 시스템 시간의 평가와 함께 수신된 위성 거리 측정 신호에 대해 (시간적으로 수신된 포인트로부터 다음 C/A 코드 반복의 시 점까지 C/A 코드의 전체 및 부분 칩에 관하여 표현되는) C/A 코드 위상을 보고하는 무선 신호를 송신한다. 이동국에 의해 보고된 정보 및, 이동국 위치에 관한 선험적 정보에 기초로 하여, 셀룰러 네트워크 또는 다른 네트워크에서 도 1의 위치 서버(101)와 같은 위치 서버는 이동국의 위치를 계산한다.
본 발명의 발명자는, C/A 코드 위상 모듈로 1 ms를 측정하고, 각 위상 거리 측정 신호를 시간 mod 1 ms로 특징 지우는 AGPS 방식이 이동국 위치의 선험적 정보의 불확실성이 너무 클 시에 문제를 유발시킨다는 것을 인식하였다. APPENDIX 1에서 입증된 바와 같이, 선험적 위치 불확실성이 75 km 이상이면, 우주선에 대한 소위 의사 거리는 확실하게 재구성될 수 없다.
선험적 위치의 너무 큰 불확실성과 함께 위성 거리 측정 신호 타이밍의 잘려진 측정으로 인한 모호한 의사 거리 재구성의 문제는, 어떤 잘라버림(truncation) 없이 각 위성 거리 측정 신호에 대한 위성 거리 측정 신호 타이밍을 이동국이 측정함으로써 다루어진다. 그러나, 이것은 각 측정된 위성 거리 측정 신호에 관한 Time Of Week 정보의 디코딩을 필요로 하며, 이는 처리 지연을 상당히 증대시키고, 또한 이동국 내에 집적된 GPS 수신기의 검출 감도를 감소시킬 수 있는데, 그 이유는 C/A 코드 경계를 검출하는 것보다 Time Of Week 정보를 디코딩하는 것이 상당히 더 곤란하기 때문이다.
본 발명은, AGPS (양방의 이동국 기반 및 이동국 지원 AGPS)에 관련하여, 이동국의 선험적 위치 불확실성이 모호한 의사 거리 재구성을 생성시키는 위험을 상당히 감소시키는 방법을 제공함으로써 상술한 문제에 대처한다. 동시에, 본 발명은 또한 각 측정된 위성 거리 측정 신호에 관한 Time Of Week를 디코딩한 필요성 및 관련된 결점을 회피한다.
도 5는 위성(즉, 우주선)으로부터 이동국에 의해 수신된 위성 거리 측정 신호에 관한 측정을 보고하여, 제각기 이와 같은 측정에 기초로 한 이동국 위치를 계산하는 본 발명에 따른 기본 방법을 도시하며, 여기서, 상기 위성 거리 측정 신호의 각각은, 확산 코드(예컨대, GPS Coarse Acquisition 코드)에 의해 확산된 데이터 비트(예컨대, GPS 내비게이션 데이터 비트)의 스트림을 포함한다. 양방의 방법은 하나 이상의 수신된 위성 거리 측정 신호에 대한 실행 단계(501 및 502)를 포함하지만, 기본 방법의 최종 단계는 상이하다.
단계(501)에서, 데이터 비트의 스트림 내의 데이터 비트 에지에 대한 동기화가 실행된다. 이것은 통상적으로 데이터 비트 에지 위치 모듈로 데이터 비트 길이(data bit edge positions modulo the data bit length)(즉, AGPS에 대한 모듈로 20 ms)를 판별/식별하는 것을 포함한다.
시간적으로 선택된 위치에 대해 데이터 비트의 스트림에 대한 시간적 위치 모듈로 데이터 비트 길이(position in time modulo the data bit length)는 단계(502)에서 측정된다.
단계(501 및 502)에서, 측정을 보고하는 기본적인 방법은, 단계(502)에서 측정되는 시간적인 상기 위치를 나타내는 데이터를 포함하는 신호를 무선 송신하는 추가적인 단계(503)를 포함한다.
단계(501 및 502) 후에, 이동국 위치를 계산하는 기본적인 방법은, 무선 통 신 네트워크의 하나 이상의 기지국을 통해 이동국에 의해 수신된 지원 데이터 및 시간적의 상기 선택된 포인트에 대해 데이터 비트의 상기 스트림에 대해 시간적의 상기 측정된 위치를 이용하는 상기 이동국 위치를 계산하는 추가적인 단계(504)를 포함한다. 수신된 지원 데이터는, 위성 거리 측정 신호 송신 시에 위성의 위치를 계산할 수 있게 하는 수신된 위성 거리 측정 신호를 송신하는 위성의 위성 궤도 파라미터 및 클록 정정을 포함한다. 수신된 지원 데이터는 이동국 위치의 선험적 평가를 더 포함한다.
통상적으로, 상기 동기화 및 측정 단계(501 및 502)는 다수의 수신된 위성 거리 측정 신호, 바람직하게는 모든 검출된 위성 거리 측정 신호에 대해 실행된다. 그 후, 단계(503)에서 송신된 신호는, 상기 다수의 수신된 위성 거리 측정 신호의 각각에 대해 시간적 상기 선택된 포인트에 대해 시간적 상기 측정된 위치를 나타내는 데이터를 포함하지만, 단계(504)에서 실행된 위치 계산은 상기 다수의 수신된 위성 거리 측정 신호의 각각에 대해 시간적 상기 선택된 포인트에 대해 시간적 상기 측정된 위치를 이용한다.
단계(501, 502 및 503)를 포함하는 측정 보고를 위한 기본적 방법의 실시예는, 예컨대, 이동국에 의해 보고된 측정 결과에 기초로 하여, 실제 위치 계산이 네트워크측 상의 어느 곳의 노드에서 실행되는 이동국 지원 AGPS를 지지하기 위해 이동국에서의 처리를 구현하는데 이용된다.
단계(501, 502 및 504)를 포함하는 이동국 위치 계산을 위한 기본적 방법의 실시예는, 예컨대, 이동국 기반 AGPS를 지지하기 위해 이동국에서의 처리를 구현하 는데 이용된다.
AGPS(이동국 지원 AGPS 또는 이동국 기반 AGPS)에 관련하여 도 5의 방법을 적용함으로써, (종래 기술의 AGPS에 대한 모듈로 1 ms에 비해) 수신된 위성 거리 측정 신호 모듈 20 ms의 타이밍을 이동국이 측정할 수 있다. 20 ms 잘라버림은, 이동국 위치의 선험적 불확실성이 (종래 기술의 1 ms 잘라버림을 적용할 시에 75 km미만이 것에 비해) 1500 km 미만인 경우에 완전한 의사 거리의 명확한 재구성을 가능하게 한다.
본 발명에 따른 위치 계산 장치의 제 1 예시적인 실시예와 함께 도 1의 이동국 MS1에서 구현되는 위성 거리 측정 신호 측정을 보고하는 방법 및 장치의 제 1 예시적인 실시예는 도 6-9에 도시된다. 본 발명에 따른 측정 보고 신호의 제 1 예시적인 실시예는 도 10에 도시된다.
도 6은 본 발명의 이 예시적인 실시예에 따른 이동국 MS1의 구조를 도시한 블록도이다. 이동국 MS1은 셀룰러 통신 모듈(601), 위치 설정 모듈(602), GPS RF 프론트엔드(603), 셀룰러 네트워크와 통신하는 안테나(604) 및 GPS 안테나(605)를 포함한다. 위치 설정 모듈(602)은 CPU(612), 메모리(610) 및 Digital Signal Processor (DSP)(611)를 포함한다. 셀룰러 통신 모듈(601)은 셀룰러 네트워크로부터 지원 데이터를 무선으로 수신하여, 셀룰러 네트워크 내의 기지국을 통해 측정 결과를 셀룰러 네트워크로 무선 송신한다. 지원 데이터는, 시각 위성에 대한 위성 궤도 및 클록 정정, 이동국 MS1의 적절한 위치 및 적절한 GPS 시스템 시간으로 구성된다. 선택적으로, 지원 데이터는 상관 처리를 지원하기 위해서만 의도된 명시적 지원 데이터를 포함한다. 통신 모듈(601)은, 인터페이스(606)를 이용하여 수신된 지원 데이터를 위치 설정 모듈(602)로 전송하지만, 측정 결과는 인터페이스(613)를 이용하여 위치 설정 모듈(602)로부터 통신 모듈(601)에 제공된다. 통신 모듈(601)은 또한 클록 기준(607)을 이용하여 GPS RF 프론트엔드(603) 및 위치 설정 모듈(602)을 제공한다. GPS RF 프론트엔드 모듈(603)은 인터페이스(608)를 이용하여 위치 설정 모듈(602)에 의해 제어된다.
도 7은 이동국 MS1이 위치 설정 요구를 수신할 시에 이동국 MS1에 의해 실행되는 처리를 도시한 것이다.
위치 설정 모듈(602)이 통신 모듈(601)로부터 위치 설정 요구를 수신하면, 그것은 GPS RF 프론트엔드(603)를 요구하여, 단계(701)에서 GPS 신호 샘플을 제공한다. GPS RF 프론트엔드(603)는 안테나(605)를 통해 GPS 주파수 대역을 수신하여, 이 신호를 기저대로 하향 변환하고, 이 신호를 동상(I) 및 직교(Q) 성분으로 분리하며, 이 신호를 샘플링하여 디지털 포맷으로 변환하여, 이들을 인터페이스(609)를 통해 위치 설정 모듈(602)로 출력한다. 위치 설정 모듈(602)은 수신된 I 및 Q 데이터를 메모리(610) 내에 기억시킨다.
단계(702-703)는, 단계(707)에서 송신되는 측정 보고 내에 포함되는 각각의 개별 위성 거리 측정 신호 RS1-RS4 상에서 실행되는 처리를 정의한다. 도 7은 각각의 개별 위성 거리 측정 신호의 순차적 처리(단계(704) 참조)를 도시할지라도, 상이한 위성 거리 측정 신호에 관계된 처리가 바람직하게는 병렬로 실행된다.
이동국 MS1에 의해 임의 Space Vehicle SV1-SV4로부터 수신되는 시간 t의 함 수로서의 위성 거리 측정 신호 y는 간략화된 방식으로 다음과 같이 기록될 수 있다:
Figure 112007018642350-PCT00001
여기서, a는 수신 신호의 진폭이고, c(t)는 Space Vehicle의 C/A 코드이며, d(t)는 내비게이션 데이터 비트 스트림이다(도 2 참조). 용어 τ는 Space Vehicle에서 이동국 MS1의 위치까지의 거리의 함수인 신호의 알려지지 않은 지연이고, ω0는 GPS 반송파 주파수이며, ωd는 신호의 Doppler 주파수이고, φ는 알려지지 않은 위상이며, e(t)는 잡음이다.
단계(702)에서, 위성 거리 측정 신호의 C/A 코드 경계는, 위성 거리 측정 신호에 대한 모든 가능 코드 위상 및 Doppler 시프트를 테스트하는 상관을 이용하여 위치 설정 모듈(602) 내의 Digital Signal Processor(611)에 의해 판별된다.
위성 거리 측정 신호의 C/A 코드 경계가 단계(702)에서 판별되면, 상기 위성 거리 측정 신호의 처리는, 단계(703)에서, 이 위성 거리 측정 신호의 내비게이션 데이터 비트 스트림의 비트 에지에 동기화하기 위해 Digital Signal Processor(611)에 의해 계속한다. 비트 에지 동기화는 d(t) 시퀀스의 데이터 비트 전이(transition)를 판별하게 된다. 문헌(예컨대, [2]의 8장 참조)에서 비트 에지 동기화를 실행하는 수개의 공지된 방법이 있다. 비트 에지 동기화가 실행되는 방법의 일례는 먼저 수신된 데이터를 역확산시켜, (각 C/A 코드 반복에 대응하는) 1 ms의 비트율을 가진 미가공(raw) "의사 비트(pseudobits)"를 남겨둔다. 내비게이션 데이터 비트 당 20의 의사 비트가 존재함을 주목한다. (잡음 성분을 무시하는) 식(20)에 의해, 이것은 다음과 같이 표현된다.
Figure 112007018642350-PCT00002
그 후, 도 8에 도시된 바와 같이, 의사 비트는, 20개의 연속 의사 비트를 합계하는 누산기(801)의 제 1 세트로 공급된다. 이 후, 합을 제곱하고, 누산기(802)의 제 2 세트에서 새로운 합산이 개시한다. 이 절차는 M 번 반복된다. M은 전류 신호 대 잡음비로 구성되거나 고정값, 예컨대, M=50으로서 선택될 수 있다. 이의 모두는 의사 비트 시퀀스의 20의 상이한 지연에 대해 행해진다. 누산 합을 최대화하는 출력 빈(bin), 즉, 누산기(802)의 제 2 세트 내의 누산기는 해당 Space Vehicle에 대한 데이터 비트 에지를 판별한다. 이것은, 이하, 소위 정수 코드 위상(integer code phase)("icp")인 0과 19 간의 수로서 표현될 수 있는데, 그 이유는 그것이 최후의 내비게이션 데이터 비트 경계 이후 C/A 코드 주기의 정수를 카운트하기 때문이다.
단계(702 및 703)가 위성 거리 측정 신호에 대해 초기에 완료되면, DSP(611)는, 상기 위성 거리 측정 신호의 C/A 코드 경계/비트 에지 타이밍의 변경을 추적(track)함으로써 상기 위성 거리 측정 신호와 동기화를 유지한다.
더욱 많은 위성 거리 측정 신호가 획득될 필요가 있으면(단계(704)에서 선택적 YES), 단계(702 및 703)는 다음 위성 거리 측정 신호에 대해 반복된다(상술한 바와 같이, 단계(702-703)의 처리는 바람직하게는, 도 7에 도시된 바와 같이 수개 의 위성 거리 측정 신호에 대해 순차적이 아니라 병렬로 실행된다). 더욱 많은 위성 거리 측정 신호가 획득되어야 하는 여부에 관한 단계(704)에서의 결정은, 지금까지 획득된 위성 거리 측정 신호의 수(적어도 3 또는 바람직하게는 4개의 위성 거리 측정 신호가 획득되지만, 더욱 많은 위성 거리 측정 신호를 획득함으로써, 계산된 위치의 정확도가 개선된다) 및 타이밍 요구 조건(측정 보고 신호를 제공하는 응답 시간은 파라미터에 의해, 예컨대, 위치 설정 요구를 수신하는 16 초 내에 구성되어야 한다)에 기초로 한다.
충분한 위성 거리 측정 신호가 획득되면(단계(704)에서 선택적 NO), 시간적 선택된 포인트의 GPS Time Of Week (TOW)는 단계(705)에서 평가된다. 바람직하게는, 단계(702-703)가 제 1 위성 거리 측정 신호에 대해 완료되자마자, 단계(705)는 상기 위성 거리 측정 신호에 기초로 하여 추가적인 위성 거리 측정 신호를 획득함과 동시에 실행됨에 주목한다.
단계(705)가 실행될 수 있는 방법에 대한 수개의 대안이 있다. 통상적으로, TOW 평가는 하나의 위성 거리 측정 신호, 바람직하게는, 제 1 획득된 위성 거리 측정 신호의 소위 Handover Word (HOW)에서 송신된 TOW를 결정하는 것에 기초로 하여(도 3 참조), 이동국 MS1에 의해 신호를 수신할 때까지 Space Vehicle에 의한 신호 송신으로부터의 전파 지연을 보상한다.
송신된 TOW의 판별은 송신된 TOW의 직접 디코딩에 의해 실행될 수 있다. 이 대안은, 데이터가 20 ms의 속도로 복조됨을 의미하고, 보통 서브프레임 경계가 결 정되고 나서 Handover Word의 디코딩이 결정되며, 이로부터 TOW, 즉 송신 시간 tτ1이 도출될 수 있다. 각 서브프레임은 6 s의 길이를 가져, 이 절차는 대략 8초의 내비게이션 데이터가 수집됨을 필요로 할 수 있다. TOW 복조는, 0dB 안테나라면, 대략 -172dBW로 하향 동작하며, 이는 사실상 검출 감도에 대한 제한 인수이다.
선택적으로, 송신된 TOW는 상관 기술을 이용하여 재구성에 의해 판별될 수 있다. 이 절차는 또한 복조된 데이터 비트가 생성됨을 필요로 하지만, 직접 디코딩 대신에, 공지된 송신된 내비게이션 데이터 비트(예컨대, 지원 데이터의 부분으로서 이동국으로 송신될 수 있는 소위 Telemetry Word 및 HOW word의 내용으로 상관이 행해진다. 이것은 GPS 시간이 수 초 내에 알려진 선험적임을 필요로 한다. 이 절차는, 직접 TOW 디코딩보다 약간 더 낮은 신호 레벨로 동작하지만, 이와 같은 저 신호 레벨에서 로크(lock)를 풀 수 있는 트래킹 루프에 의해 성능이 제한될 것 같다. 통상적으로, 위상 고정 루프 또는 자동 주파수 제어 루프는 이것을 위해 사용된다. 그러나, 이것은 -179dBW로 하향 동작할 것으로 기대된다.
전파 지연의 보상은 77 ms의 기대된 평균 전파 지연을 적용함으로써 실행된다. 선택적으로, 더욱 정확한 전파 지연 보상은, 2004년 9월 29일자로 발명자 Ari Kangas 및 Janos Toth-Egeto에 의해 출원된 계류중인 미국 특허 출원에 개시된 원리에 따라 이동국 MS1에 의해 셀룰러 네트워크로부터 수신된 지원 데이터로부터 도출될 수 있다.
단계(706)에서, 시간적 선택된 포인트에 대한 시간적 위치는 각 획득된 위성 거리 측정 신호에서 시간적 선택된 포인트에 인접한 내비게이션 데이터 비트 에지에 대해 측정된다. 특히, 각 획득된 위성 거리 측정 신호에 대해, 시간적 선택된 포인트에 앞선 가장 가까운 비트 에지의 위치는, 단계(706)에서, 다음 C/A 코드 경계까지 시간적 선택된 포인트로부터 전체 및 부분 칩의 수 및, 부가적으로, 시간적 선택된 포인트와 가장 가까운 앞선 내비게이션 데이터 비트 에지 간의 C/A 코드 주기의 정수를 등록함으로써 측정된다. C/A 코드 위상 시프트 (전체 및 부분 칩) 및 정수 C/A 코드 위상(C/A 코드 반복 수)을 측정함으로써, 각 위상 거리 측정 신호 위상은 판별된 모듈로 내비게이션 데이터 비트 길이(즉, 20 ms)이다.
최종으로, 단계(707)에서, 측정 보고 신호는 이동국 MS1에 의해 셀룰러 네트워크 NET1으로 무선 송신된다.
도 10은 본 발명의 이 예시적인 실시예에 이용되는 측정 보고 신호(1001)에 대한 예시적인 포맷을 개략적으로 도시한 것이다. 도 10은 본 발명에 관련된 데이터에 초점을 맞춘 간략화된 도면을 제공하며, 측정 보고 신호는 (예컨대, 3GPP TS 44.031에 따른 MEASURE POSITION RESPONSE 메시지 또는 3GPP TS 25.331에 따른 MEASUREMENT REPORT 메시지에 특정된 바와 같이) 도 10에 도시되지 않은 부가적인 데이터를 포함하는 것에 주목한다.
측정 보고 신호(1001)는 각 측정된 위성 거리 측정 신호에 대한 다음의 데이터를 포함한다:
측정 데이터가 유효한 특정 위성을 식별하는 Satellite ID(1002).
다음 C/A 코드 경계까지 시간적 선택된 포인트로부터의 전체 칩(1003) 및 부 분 칩(1004)의 수;
시간적 선택된 포인트와 가장 가까운 앞선 내비게이션 데이터 비트 에지 간의 C/A 코드 주기(1005)의 정수.
측정 보고 신호는 또한 시간적 선택된 포인트에서의 평가된 TOW(1006)를 포함한다.
측정 보고 신호는, 본 발명의 제 1 예시적인 실시예에서, 위치 서버(101)로 어드레스된 사용자면 내의 보통 사용자 데이터로서 송신된다. 그래서, 측정 보고 신호는 셀룰러 네트워크 NET1을 통해 IP 기반 네트워크(102)를 경유하여 위치 서버(101)로 투명하게 경로 지정된다.
도 9는 위치 서버(101)의 구조를 개략적으로 도시한다. 위치 서버는 통신 모듈(901) 및 위치 설정 모듈(903)을 포함한다. 통신 모듈(901)은 측정 보고를 수신하여, 측정 데이터를 위치 설정 모듈(903)로 전송한다. 위치 설정 모듈(903)은, (각 보고된 위성 거리 측정 신호에 대한 측정된 타이밍 정보를 포함하는) 제공된 측정 데이터 및 이동국 위치에 관한 선험적 정보를 이용하여 이동국 MS1의 위치를 계산한다. 선험적 정보는, 예컨대, 이동국 MS1으로부터의 신호에 포함되는 Public Land Mobile Network (PLMN) 아이덴티티로부터 도출되어, 이동국 MS1이 동작하는 어느 네트워크에 나타낼 수 있다. PLMN 아이덴티티는, 예컨대, 이동국이 현재 동작하는 셀의 셀 아이덴티티의 부분으로서 포함된다. 제공된 PLMN 아이덴티티를 이용하여, 위치 설정 모듈(903)은, 예컨대, 이동국 MS1이 동작하는 국가의 중심 좌표를, 테이블로부터 상기 국가의 상기 중심에서 경계까지의 최대 거리에 대응하는 반 경과 함께, 검색함으로써 선험적 위치 정보를 도출한다. 셀 아이덴티티의 계층형 특성(hierarchical nature)은 또한 특히 큰 국가에 이용되어, 이동국이 동작하는 국가 내의 특정 영역을 식별한다. 여러 국가 또는 상기 국가 내의 영역에 대한 중심/반경 정보의 테이블을 유지함으로써, 각 셀의 지리적 좌표에 관한 정보를 가진 글로벌 데이터베이스를 유지하려고 하는 것보다 상당히 덜 성가시게 된다.
본 발명의 예시적인 제 1 실시예에서, 이동국 MS1의 위치 설정 모듈(602)은, 수신된 위성 거리 측정 신호 상의 데이터 비트의 스트림의 데이터 비트 에지에 동기화하는 동기화 수단으로서 기능을 할 뿐만 아니라, 시간적 선택된 포인트에 대해 수신된 위성 거리 측정 신호 상의 데이터 비트의 스트림의 위치를 측정하는 측정 수단으로서도 기능을 하지만, 셀룰러 통신 모듈(601)은 상기 시간적 측정된 위치를 나타내는 데이터를 포함하는 신호를 무선 송신하는 송신 수단으로서 기능을 한다. 위치 서버(101)에서, 통신 모듈(901)은 상기 시간적 측정된 위치를 포함하는 측정 보고 신호를 수신하는 수단으로서 기능을 하지만, 위치 설정 모듈(903)은 수신된 측정 결과에 기초로 하여 이동국 위치를 계산하는 수단으로서 기능을 한다.
상술한 본 발명의 예시적인 제 1 실시예와는 달리, 제 1 실시예의 개구성, 수정 및 치환을 제공하여 본 발명의 추가적인 실시예를 생성시키는 수개의 방법이 있다.
이동국 기반 AGPS에 관련하여 이용하기 위한 예시적인 실시예는, 본질적으로 도 7의 단계(707)를, 이동국 MS1의 위치 설정 모듈(602)에서 이동국 MS1의 위치를 계산하는 단계로 대체함으로써, 본 발명의 도시된 제 1 실시예로부터 도출된다. 따 라서, 제 1 예시적인 실시예에서 위치 서버(101)의 위치 설정 모듈(903)에 의해 실행되는 계산은 이동국 MS1의 위치 설정 모듈(602)에 의해 실행된다. 위성 궤도 데이터 및 클록 정정과 함께 이동국 위치의 선험적 평가는 위치 계산에 이용하기 위한 지원 데이터로서 네트워크에 의해 제공된다.
본 발명은 물론 control plane and user plane solutions to AGPS의 양방에 관련하여서도 적용된다. control plane solutions to AGPS에 관하여는, 본 발명은 아마도, 확장 영역 셀(GSM에서, 확장 영역 셀은 100 km까지의 반경을 갖는다)에 관련하거나, (통상적으로, 선험적 위치 정보를 판별하는 기초로서 이용되는) 셀 아이덴티티 위치 설정이 네트워크에서 구현되지 않을 시에 적용하는데 가장 중요하다. 본 발명을 control plane solutions to mobile assisted AGPS에 적용한다는 것은 측정된 위성 거리 측정 신호 위상 모듈로 내비게이션 데이터 비트 길이(즉, 20 ms)를 정의하는 데이터를 포함하기 위해 이동국으로부터의 측정 결과를 보고하는데 이용되는 신호 전송 메시지의 수정을 의미한다. 이것은 바람직하게는, 제 1 예시적인 실시예의 측정 보고 신호에 대해 제시된 바와 같이 가장 가까운 앞선 내비게이션 데이터 비트 에지로부터 C/A 코드 주기의 정수를 가산함으로써 달성된다. 수정될 필요가 있는 신호 전송 메시지의 예로서, 3GPP TS 44.031에 지정된 MEASURE POSITION RESPONSE 메시지 및 3GPP TS 25.331에 지정된 MEASUREMENT REPORT 메시지가 있다.
물론, 위성 거리 측정 신호에서 측정된 시간 위치 모듈로 데이터 비트 스트림의 데이터 비트 길이가 도 10에서 상술된 포맷과는 달리 측정 보고 신호에 나타 내는 방법에 대한 수개의 대안이 있다. 한 대안은, 시간적 선택된 포인트에 후행하는 가장 가까운 비트 에지에 대한 C/A 코드 주기의 정수를 포함하는 것이다. 다른 대안은, 전체 및 부분 칩의 수와 함께 코드 반복의 정수를 전체 및 부분 밀리초로 표현되는 시간으로 변환하는 것이다.
상당한 정확도의 실시간 클록, 예컨대, 통상적으로 초당 수 나노초만을 드리프트(drift)하여, 상당한 시간 동안 1 ms 보다 더 양호한 장기간 안정도를 가지는 셀룰러 시스템 클록을 이용함으로써, Time Of Week 평가는, 각 위치 설정 요구에 대한 위성 거리 측정 신호로 송신되는 TOW의 디코딩/재구성을 필요로 하지 않는다. 또한, TOW 평가의 실행에 대한 대안은 공지되지 않은 위성 거리 측정 신호 반복 시간을 평가하기 위해 추가적인 위성 거리 측정 신호를 측정하고, 이동국 지원 AGPS의 경우에는, TOW 평가 대신에 측정 보고 신호 내의 추가적인 위성 거리 측정 신호에 대한 데이터를 포함하는 것이다.
AGPS에 관련하여 1500 km 보다도 더 큰 선험적 위치 불확실성을 처리하는 것이 바람직한 상황에서, 본 발명은, 본 출원에 지정된 바와 같이 수신된 위성 거리 측정 신호 상의 측정 모듈로 내비게이션 데이터 비트 길이를 측정하여, 미국 특허 출원 제60/545175호에 개시된 바와 같이 가망 없는 의사 거리를 제거함으로써 상기 미국 특허 출원의 요지와 조합된다.
본 발명이, 그의 제 1 예시적인 실시예에서, 지원 GPS에 관련하여 적용되었을지라도, 본 발명은 물론 송신된 위성 거리 측정 신호가 확산 코드에 의해 확산된 데이터 비트를 포함하는 다른 위성 기반 위치 설정 시스템에 관련하여도 적용될 수 있다.
부록 1
이 부록은, 75 km 이상의 선험적 위치 불확실성이 종래 기술의 AGPS의 1 ms 잘라버림으로 인해 의사 거리를 확실하게 재구성할 수 없음을 의미하는 이유를 설명한다.
도 11은, 이동국이 제 1 Space Vehicle SV1의 완전한 클록 tsv1을 측정하는, 즉, Space Vehicle SV1으로부터 수신된 위성 거리 측정 신호의 완전한 TOW 재구성을 실행하며, 제 2 Space Vehicle SV2 클록 tsv2의 아주 작은(서브밀리초) 부분이 Space Vehicle SV2으로부터 수신된 위성 거리 측정 신호에 대한 C/A 코드 위상만을 판별하는 최악의 시나리오를 도시한 것이다. 이동국은, 예컨대, 서비스 셀(serving cell)의 셀 경계에 대응하고, 반경 Δ을 가진 원 내에 배치되는 것으로 알려져 있으며, 즉, 이동국의 선험적 위치 불확실성은 Δ이다. Space Vehicle SV1에서 원의 중심까지의 거리는 d1이지만, Space Vehicle SV2에서 원의 중심까지의 거리는 d2이다. 이 측정은 (알려지지 않은) 시간 t0에서 행해진다. 지금 의문은 다음과 같다: 어떤 조건하에, 클록 tsv2의 정수 밀리초 부분을 확실하게 재구성할 수 있을까?
모호한 이동국 위치 A 및 B에서의 클록 tsv1 및 tsv2가 지금 계산된다:
A에서:
Figure 112007018642350-PCT00003
여기서, c는 무선 신호가 진공 상태로 전파하는 속도이다.
(2)에서 (1)을 감산하여 재배열하면, 다음과 같다:
Figure 112007018642350-PCT00004
B에서,
Figure 112007018642350-PCT00005
(5)에서 (4)을 감산하여 재배열하면, 다음과 같다:
Figure 112007018642350-PCT00006
(3)과 (6)을 조합하면, tsv2는 다음 구간에 놓인다.
Figure 112007018642350-PCT00007
이 구간의 사이즈는 4Δ/c이다. tsv2의 정수 밀리초 부분을 확실하게 재구성하기 위해서는, 이 구간이 1 ms 미만임이 요구된다. 그래서,
Figure 112007018642350-PCT00008
이는 다음 요구 조건에 이른다:
Figure 112007018642350-PCT00009
참고 문헌
Figure 112007018642350-PCT00010

Claims (27)

  1. 이동국(MS1)에서, 위성(SV1-SV4)으로부터 이동국(MS1)에 의해 수신된 위성 거리 측정 신호(RS1-RS4)에 관한 측정을 보고하는 방법으로서, 상기 위성 거리 측정 신호는 제각기 확산 코드(203)에 의해 확산된 데이터 비트(202)의 스트림(201)을 포함하는 위성 거리 측정 신호에 관한 측정을 보고하는 방법에 있어서,
    하나 이상의 수신된 위성 거리 측정 신호(RS1-RS4)에 대해,
    데이터 비트(202)의 스트림(201)의 데이터 비트 에지에 동기화하는 단계(501, 702-703);
    시간적 선택된 포인트에 대해 시간적 위치 모듈로 데이터 비트(202)의 스트림(201)에 대한 데이터 비트 길이를 측정하는 단계(502, 706);
    상기 시간적 측정된 위치를 나타내는 데이터를 포함하는 신호를 무선 송신하는 단계(503, 707)를 포함하는 것을 특징으로 하는 위성 거리 측정 신호에 관한 측정을 보고하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 동기화 및 측정 단계는 다수의 수신된 위성 거리 측정 신호(RS1-RS4)에 대해 실행되고, 상기 무선 송신된 신호는 상기 다수의 수신된 위성 거리 측정 신호의 각각에 대한 상기 시간적 선택된 포인트에 대해 시간적 측정된 위치를 나타내는 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 위성 거리 측정 신호에 관한 측정을 보고하 는 방법.
  3. 이동국(MS1)에서, 위성(SV1-SV4)으로부터 이동국(MS1)에 의해 수신된 위성 거리 측정 신호(RS1-RS4)에 관한 측정에 기초로 하여 이동국 위치를 계산하는 방법으로서, 상기 위성 거리 측정 신호(RS1-RS4)는 제각기 확산 코드(203)에 의해 확산된 데이터 비트(202)의 스트림(201)을 포함하는 이동국 위치 계산 방법에 있어서,
    하나 이상의 수신된 위성 거리 측정 신호(RS1-RS4)에 대해,
    데이터 비트(202)의 스트림(201)의 데이터 비트 에지에 동기화하는 단계(501, 702-703);
    시간적 선택된 포인트에 대해 시간적 위치 모듈로 데이터 비트(202)의 스트림(201)에 대한 데이터 비트 길이를 측정하는 단계(502, 706);
    상기 시간적 선택된 포인트에 대해 상기 데이터 비트의 스트림에 대한 상기 시간적 측정 위치 및, 무선 통신 네트워크(NET1)의 하나 이상의 기지국(RBS1, RBS2)을 통해 이동국(MS1)에 의해 수신된 지원 데이터를 이용하는 상기 이동국 위치를 계산하는 단계(504)를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동국 위치 계산 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 동기화 및 측정 단계는 다수의 수신된 위성 거리 측정 신호(RS1-RS4)에 대해 실행되고, 상기 위치 계산은 상기 다수의 수신된 위성 거리 측정 신호(RS1-RS4)의 각각에 대해 상기 시간적 선택된 포인트에 대한 시간적 측정된 위치를 이용 하여 실행되는 것을 특징으로 하는 이동국 위치 계산 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 측정 단계는 상기 데이터 비트의 스트림 내의 인접한 비트 에지에 대해 상기 시간적 선택된 포인트에 대한 시간적 위치를 판별하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동국 위치 계산 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 인접한 비트 에지는 상기 시간적 선택된 포인트 후에 가장 가까운 후속 비트 에지인 것을 특징으로 하는 이동국 위치 계산 방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 인접한 비트 에지는 상기 시간적 선택된 포인트에 앞선 가장 가까운 비트 에지인 것을 특징으로 하는 이동국 위치 계산 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 위성은 글로벌 위치 설정 시스템의 부분인 것을 특징으로 하는 이동국 위치 계산 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 확산 코드는 Coarse Acquisition 코드이고, 상기 데이터 비트의 스트림은 상기 글로벌 위치 설정 시스템 사양의 포맷에 따른 내비게이션 데이터 비트의 스트림인 것을 특징으로 하는 이동국 위치 계산 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 동기화 단계는
    Coarse Acquisition 코드 경계를 판별하는 보조 단계(702);
    내비게이션 데이터 비트 에지를 판별하는 보조 단계(703)를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동국 위치 계산 방법.
  11. 위성(SV1-SV4)으로부터 이동국에 의해 수신된 위성 거리 측정 신호(RS1-RS4)에 관한 측정을 실행하는 장치로서, 상기 위성 거리 측정 신호는 제각기 확산 코드(203)에 의해 확산된 데이터 비트(202)의 스트림(201)을 포함하는 위성 거리 측정 신호에 관한 측정을 실행하는 장치에 있어서,
    하나 이상의 수신된 위성 거리 측정 신호의 데이터 비트의 스트림의 데이터 비트 에지에 동기화하는 동기화 수단(602);
    시간적 선택된 포인트에 대해 시간적 위치 모듈로 상기 하나 이상의 수신된 위성 거리 측정 신호의 데이터 비트의 스트림에 대한 데이터 비트 길이를 측정하는 측정 수단(602);
    상기 시간적 측정된 위치를 나타내는 데이터를 포함하는 신호를 무선 송신하 는 송신 수단(601)을 포함하는 것을 특징으로 하는 위성 거리 측정 신호에 관한 측정을 실행하는 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 동기화 및 측정 수단은 다수의 수신된 위성 거리 측정 신호(RS1-RS4)에서 동작하도록 구성되고, 상기 송신 수단은 상기 다수의 수신된 위성 거리 측정 신호의 각각에 대한 상기 시간적 선택된 포인트에 대해 시간적 측정된 위치를 나타내는 상기 신호의 데이터를 포함하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 위성 거리 측정 신호에 관한 측정을 실행하는 장치.
  13. 위성(SV1-SV4)으로부터 이동국에 의해 수신된 위성 거리 측정 신호(RS1-RS4)에 관한 측정에 기초로 하여 이동국의 위치를 계산하는 장치로서, 상기 위성 거리 측정 신호는 제각기 확산 코드(203)에 의해 확산된 데이터 비트(202)의 스트림(201)을 포함하는 이동국의 위치 계산 장치에 있어서,
    하나 이상의 수신된 위성 거리 측정 신호의 데이터 비트의 스트림의 데이터 비트 에지에 동기화하는 동기화 수단(602);
    시간적 선택된 포인트에 대해 시간적 위치 모듈로 상기 하나 이상의 수신된 위성 거리 측정 신호의 데이터 비트의 스트림에 대한 데이터 비트 길이를 측정하는 측정 수단(602);
    상기 시간적 선택된 포인트에 대해 상기 데이터 비트의 스트림에 대한 상기 시간적 측정 위치 및, 무선 통신 네트워크(NET1)의 하나 이상의 기지국(RBS1, RBS2)을 통해 이동국에 의해 수신된 지원 데이터를 이용하는 상기 이동국의 위치를 계산하는 계산 수단(602)을 포함하는 것을 특징으로 하는 이동국의 위치 계산 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 동기화 및 측정 수단은 다수의 수신된 위성 거리 측정 신호에서 동작하도록 구성되고, 상기 계산 수단은 상기 다수의 수신된 위성 거리 측정 신호의 각각에 대해 상기 시간적 선택된 포인트에 대한 시간적 측정된 위치를 이용하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 이동국의 위치 계산 장치.
  15. 제 11 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 측정 수단은 상기 데이터 비트의 스트림 내의 인접한 비트 에지에 대해 상기 시간적 선택된 포인트에 대한 시간적 위치를 판별하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 이동국의 위치 계산 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 인접한 비트 에지는 상기 시간적 선택된 포인트 후에 가장 가까운 후속 비트 에지인 것을 특징으로 하는 이동국의 위치 계산 장치.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 인접한 비트 에지는 상기 시간적 선택된 포인트에 앞선 가장 가까운 비트 에지인 것을 특징으로 하는 이동국의 위치 계산 장치.
  18. 제 11항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 위성은 글로벌 위치 설정 시스템의 부분인 것을 특징으로 하는 이동국의 위치 계산 장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 확산 코드는 Coarse Acquisition 코드이고, 상기 데이터 비트의 스트림은 상기 글로벌 위치 설정 시스템 사양의 포맷에 따른 내비게이션 데이터 비트의 스트림인 것을 특징으로 하는 이동국의 위치 계산 장치.
  20. 제 11항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 따른 장치를 포함하는 이동국(MS1).
  21. 디지털 데이터 스트림으로 실시되는 측정 보고 신호(1001)로서, 상기 측정 보고 신호는 위성(SV1-SV4)으로부터 이동국(MS1)에 의해 수신된 위성 거리 측정 신호(RS1-RS4)에 관한 측정을 보고하고, 상기 위성 거리 측정 신호는 제각기 확산 코드(203)에 의해 확산된 데이터 비트(202)의 스트림(201)을 포함하는 측정 보고 신호에 있어서,
    하나 이상의 수신된 위성 거리 측정 신호에 대해, 하나 이상의 수신된 위성 거리 측정 신호의 데이터 비트의 스트림에 대해 시간적 선택된 포인트에 대한 시간적 위치 모듈로 데이터 비트 길이를 나타내는 데이터(1003-1005)를 포함하는 것을 특징으로 하는 측정 보고 신호.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 측정 보고 신호는 다수의 수신된 위성 거리 측정 신호의 데이터 비트의 스트림에 대해 상기 시간적 선택된 포인트에 대한 시간적 위치를 나타내는 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 측정 보고 신호.
  23. 제 21 항 또는 제 22 항에 있어서,
    상기 측정 보고 신호에 포함된 데이터로 나타내는 상기 시간적 선택된 포인트에 대한 각 시간적 위치는 상기 시간적 선택된 포인트에 인접한 비트 에지에 대한 시간적 위치인 것을 특징으로 하는 측정 보고 신호.
  24. 제 21 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서,
    각 확산 코드(203)는 유한 길이의 칩 시퀀스로 이루어지고, 상기 시간적 선택된 포인트에 대한 각 시간적 위치는,
    상기 시간적 선택된 포인트에서 다음 확산 코드 반복의 시점까지의 잔여 전체 칩(1003) 및 부분 칩(1004)의 수;
    상기 시간적 선택된 포인트에 앞선 가장 가까운 비트 에지와 상기 시간적 선택된 포인트 간의 정수 확산 코드 반복(1005)의 수를 포함하는 데이터에 의해 측정 보고 신호에 나타내는 것을 특징으로 하는 측정 보고 신호.
  25. 제 21항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 위성은 글로벌 위치 설정 시스템의 부분인 것을 특징으로 하는 측정 보고 신호.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 확산 코드는 Coarse Acquisition 코드이고, 상기 데이터 비트의 스트림은 상기 글로벌 위치 설정 시스템 사양의 포맷에 따른 내비게이션 데이터 비트의 스트림(201)인 것을 특징으로 하는 측정 보고 신호.
  27. 이동국(MS1)의 위치를 계산하는 장치(101)에 있어서,
    제 21 항 내지 제 26 항 중 어느 한 항에 따른 측정 보고 신호를 수신하는 수단(901);
    상기 수신된 측정 보고 신호에 보고된 하나 이상의 시간적 위치를 이용하는 상기 이동국 위치를 계산하는 수단(903)을 포함하는 것을 특징으로 하는 이동국의 위치 계산 장치.
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