KR20140138025A - 트래킹 루프의 상태 결정을 위한 장치 및 방법 - Google Patents

트래킹 루프의 상태 결정을 위한 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

위치 결정 시스템과 관련된 수신기가 제공된다. 수신기는 트래킹 루프 및 신호 강도 산출 모듈을 포함한다. 트래킹 루프는 위치 결정 신호를 추적하고 그리고 위치 결정 신호에 기초하여 인-페이즈 신호 및 직교 신호를 생성하도록 형성된다. 신호 강도 산출 모듈은 상기 인-페이즈 신호 및 직교 신호에 기초하여 위치 결정 신호와 관련된 제1 평가 값과 제2 평가 값을 각각 산출하고, 그리고 제1 평가 값 및 제2 평가 값 중 적어도 하나에 기초하여 트래킹 루프의 상태를 결정하도록 형성된다.

Description

트래킹 루프의 상태 결정을 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHODS FOR DETERMINING STATUS OF TRACKING LOOP}
관련 출원
본 발명은 2013년 5월24일에 중화인민공화국 국가지식산권국(SIPO)에 출원된 중국특허출원번호 제201310198812.7에 대한 우선권 및 2014년 3월 5일에 미국 특허청에 출원된 미국특허출원번호 제14/197,673에 대한 우선권을 주장하고, 상기 출원의 전체는 참조로 본 명세서에 결합된다.
본 발명은 전체적으로 트래킹 루프의 상태 결정을 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
위성 항법 장치(GPS,Global Positioning System) 시스템으로부터 신호는 L1(1575.42MHz) 또는 L2(1227.60 MHz)의 주파수에 걸쳐 GPS 인공위성에 의하여 전송된 스프레드 스펙트럼(spread spectrum) 신호이다. 민간(civilian) GPS 수신기는 일반적으로 L1 주파수를 채용한다. L1 반송파에 의하여 전송된 다수 개의 신호는 코스/획득(coarse/acquisition C/A) 코드, 정밀(P) 코드 및 인공위성 궤도에 관한 상세한 정보를 포함하는 내비게이션 데이터를 포함한다. C/A 코드는 민간 내비게이션을 위하여 주로 사용되는 일종의 의사 랜덤 노이즈(pseudo random noise: PRN) 코드가 된다. 모든 인공위성은 반복적으로 사용되는 고유한 C/A 코드를 가진다. C/A 코드는 0과 1로 구성된 바이너리 시퀀스가 된다. 모든 0 또는 1은 "칩(chip)"으로 취급된다. C/A 코드는 1023 칩의 길이를 가지고, 그리고 초당(per second) 1.023M 칩의 속도로 전송된다. 즉, C/A 코드의 주기는 1 ms 동안 지속된다. 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이해될 수 있는 것처럼, 칩은 데이터의 길이 또는 시간 길이의 단위가 된다. 내비게이션 데이터는 또한 0과 1로 구성된 바이너리 시퀀스가 되고, 그리고 초당 50 비트(bits)의 속도로 전송된다.
위치 결정을 위하여, GPS 수신기는 적어도 4개의 인공위성으로부터 전송된 신호를 캡처할 필요가 있고, 그리고 4 GPS 신호로부터 내비게이션 데이터를 복조할 필요가 있다. 서로 다른 인공위성으로부터 GPS 신호는 서로 다른 채널을 통하여 전송된다. 대개 GPS 수신기는 다수 개의 채널로부터 GPS 신호를 처리한다. 서로 다른 GPS 신호의 C/A 코드는 서로 다른 출발 시간 및 서로 다른 도플러 주파수 편이를 가진다. 그러므로 하나의 특정 인공위성 신호를 탐색하기 위하여, GPS 수신기는 종종 모든 가능한 주파수에서 서로 다른 출발 시간을 가진 모든 C/A 코드를 위한 2-차원 탐색을 수행한다.
GPS 수신기는 안테나, 무선 주파수(RF) 프런트-엔드(front-end) 및 베이스밴드 처리 유닛을 포함한다. GPS 인공위성으로부터 전송된 GPS 신호는 안테나에 의하여 수신되고, 그리고 RF 프런트-엔드로 전송된다. RF 프런트-엔드는 안테나로부터 수신된 RF 신호를 요구되는 출력 주파수를 가지는 신호로 변환하고, 그리고 변환된 신호를 미리 결정된 샘플링 주파수로 디지털화를 한다. 변환된 신호 및 디지털화가 된 신호는 중간-주파수 신호로 취급될 수 있다. 이후 중간-주파수 신호는 베이스밴드 처리 유닛에 있는 캡처 모듈(capturing module)로 전송된다. 캡처 모듈(capturing module)은 중간-주파수 신호, 로컬 C/A 코드 및 로컬 반송파를 가진 해당하는 알고리즘을 이용하여 C/A 코드의 출발 포인트, 반송파의 주파수 및 특별히 GPS 신호의 도플러 주파수 편이를 탐색할 수 있다. 만약 캡처 모듈이 GPS 신호가 캡처가 되었다는 것을 확인한다면, 예를 들어 반송파의 주파수 오류가 1 Hz 이내가 되고 그리고 C/A 코드의 위상 오류가 1/2 칩 이내에 있다면, 베이스밴드 처리 유닛에 있는 트래킹 모듈은 추적 상태를 개시한다. 추적 상태에 있는 동안, 로컬 C/A 코드 및 로컬 반송파가 C/A 코드의 변이(variations) 및 GPS 신호의 반송파를 추적하기 위하여 이용되어 정확한 C/A 코드 위상 천이(shift) 및 도플러 주파수 편이를 획득할 수 있다. 추적 모듈은 반송파 트래킹 루프 및 C/A 코드 트래킹 루프를 포함하고, GPS 신호의 반송파 및 C/A 코드를 각각 추적하여 GPS 신호에 의하여 전달되는 내비게이션 신호를 복조하도록 형성된다.
다양한 종류의 장애(disturbances)로 인하여, 안테나로부터 수신된 RF 신호는 가용 신호(useful signal) 및 노이즈 양쪽을 포함한다. 가용 신호는 GPS 신호로부터 수신기로 전송된 GPS 신호가 된다. GPS 신호는 수신기가 위치 결정과 같은 기능을 실행하는 것을 돕는다.
트래킹 루프에 의하여 GPS 신호를 추적하는 과정 동안, 다양한 요인(factors)(예를 들어 노이즈)으로 인하여 트래킹 루프가 소실될 수 있고 그리고 GPS 신호의 추적을 유지하는 것이 불가능해질 수 있다. 그러므로 트래킹 루프에 대한 적절한 시간의 조절을 만들기 위하여, 예를 들어 트래킹 루프가 잠겼는지(locked) 또는 소실되었는지 여부를 결정하는 것과 같은 트래킹 루프의 상태를 결정할 필요가 있다. 만약 트래킹 루프가 잠겼다면, 추적된 신호는 위치 및 GPS 수신기의 속력과 같은 정보를 얻기 위하여 이용될 수 있다. 만약 트래킹 루프가 소실되었다면, GPS 신호는 다시 캡처가 되고 추적될 필요가 있다. 그러므로 GPS 수신기는 GPS 신호 강도(세기)를 평가할 필요가 있다: 트래킹 루프가 소실되었는지 여부를 결정할 필요가 있다: GPS 신호 강도의 평가된 값에 기초하여 트래킹 루프의 매개변수(변수, parameter)를 조절할 필요가 있다.
신호 강도는 신호 대 잡음비(SNR, Signal to Noise Ratio)에 의하여 측정될 수 있다. SNR은 일반적으로 데시벨(dB)의 단위를 가진 노이즈의 전력으로 나누어진 가용 신호의 전력과 동일하다. 일반적으로 말하면, SNR이 높은 값을 가진다면, GPS 신호는 보다 강하다. 이러한 상황에서, 수신기는 일반적으로 실외 및 개방 영역에 위치되고, 이로 인하여 트래킹 루프가 잠기고(locked) 그리고 도플러 주파수 편이 및 그것의 변화 속도가 상대적으로 크다. 이와 달리 SNR이 작은 값을 가지는 경우, GPS 신호가 일반적으로 보다 약해진다. 그와 같은 상황에서, 수신기는 대개 실내 또는 신호-차단된 영역에 위치되고, 이로 인하여 트래킹 루프가 소실되고 그리고 토플러 주파수 편이 및 그것의 변화 속도가 상대적으로 작아진다. 그러나 몇몇 실시 예에서, SNR은 트래킹 루프의 실제 신호 강도 또는 상태를 나타내지 못할 수 있다. 예를 들어. 가용 신호의 전력 및 노이즈 신호의 전력 양쪽 모두가 작은 경우, SNR은 상대적으로 큰 값을 가질 수 있고, 이것은 GPS 신호가 강한 것으로 나타나도록 만든다. 그러므로 추적 루프의 소실 상태는 그와 같은 상태에서 적절하게 그리고 효과적으로 결정될 수 없다. 이로 인하여 위에서 설명이 된 단점을 가지지 않는 트래킹 루프의 상태를 결정하기 위한 장치 및 방법을 위한 필요성이 존재한다.
본 발명의 목적은 상황에 관계없이 트래킹 루프의 상태를 정확하게 결정할 수 있는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 몇몇 실시 형태에서, 위치 결정 시스템과 관련된 수신기가 제공된다. 수신기는 트래킹 루프 및 신호 강도(세기) 산출 모듈을 포함한다. 트래킹 루프는 위치 결정 신호를 추적하고 그리고 위치 결정 신호에 기초하여 인-페이즈(in-phase) 신호 및 직교 신호(quadrature signal)를 생성하도록 형성된다. 신호 강도 산출 모듈은 인-페이즈 신호 및 직교 신호에 기초하여 위치 결정 신호와 관련된 제1 평가 값 및 제2 평가 값을 산출하고, 그리고 제1 평가 값 및 제2 평가 값 중 적어도 하나에 기초하여 트래킹 루프의 상태를 결정하도록 형성된다.
본 발명에 따른 몇몇 실시 형태에서, 적어도 하나의 프로세서, 저장소(메모리), 위치 결정 시스템과 관련된 트래킹 루프의 상태를 결정하기 위한 네트워크에 연결된 통신 플랫폼에서 실행되는 방법이 개시된다. 위치 결정 시스템과 관련된 위치 결정 신호가 먼저 수신된다. 인-페이즈 신호 및 직교 신호가 위치 결정 신호에 기초하여 생성된다. 제1 평가 값 및 제2 평가 값이 이후 인-페이즈 신호 및 직교 신호에 각각 기초하여 생성된다. 트래킹 루프의 상태가 제1 평가 값 및 제2 평가 값 중 적어도 하나에 기초하여 결정된다.
본 발명에 따른 방법 및 장치는 트래킹 루프의 상태가 정확하게 탐지될 수 있도록 한다는 이점을 가진다.
도면을 참조하여 아래의 상세한 설명이 진행되면서 청구된 주제 사항의 실시 형태의 특징 및 이점이 명백해질 것이고, 아래의 도면에서 동일한 도면 부호는 동일한 부분을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시 형태에 따른 GPS 수신기의 블록 다이어그램을 예시한 것이다.
도 2는 본 발명의 하나의 실시 형태에 따른 신호 강도 산출 모듈의 블록 다이어그램을 예시한 것이다.
도 3은 본 발명의 하나의 실시 형태에 따른 트래킹 루프의 상태를 결정하기 위한 상태 머신에 의하여 실행된 작동의 실시 예의 순서도를 예시한 것이다.
본 발명의 실시 형태에 대한 참조가 상세하게 만들어질 것이다. 본 발명은 이러한 실시 형태와 결합되어 기술되는 한편, 본 발명이 이러한 실시 형태에 제한되는 의도를 가진 것으로 이해되지 않아야 한다. 이와 달리 본 발명은 본 발명의 기술적 사상 및 범위에 포함될 수 있는 대안 발명, 수정 발명 및 등가 발명을 포함하는 것으로 의도된다.
추가로 본 발명의 아래의 상세한 설명에서, 다양한 구체적인 사항이 본 발명의 명확한 이해를 위하여 기술된다. 그러나 본 발명은 이러한 상세한 사항이 없이 실행될 수 있는 것으로 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 이해될 것이다. 다른 예로 본 발명의 특징을 불필요하게 모호하게 하지 않도록 공지된 방법, 절차, 구성요소 및 회로는 상세하게 기술되지 않을 것이다.
본 발명에 따른 실시 형태는 예를 들어 GPS 시스템과 같은 위치 결정 시스템과 관련된 트래킹 루프의 상태 결정을 위한 장치(예를 들어, GPS 수신기와 같은) 및 방법과 관련된다. 하나의 실시 형태에서, GPS 수신기는 GPS 신호를 수신하고 그리고 GPS 신호를 중간-주파수 신호로 변환한다. GPS 수신기는 트래킹 루프 및 신호 강도 산출 모듈을 포함한다. 트래킹 루프는 반송파의 실시간 추적 및 GPS 신호의 PRN 코드를 유도하여 로컬 반송파 및 로컬 PRN 코드를 획득하고 그리고 GPS 신호에 의하여 전송된 내비게이션 데이터를 복조한다. 이후 트래킹 루프는 중간-주파수 신호, 로컬 PRN 코드 및 로컬 반송파에 기초하여 인-페이즈 신호 및 직교 신호를 생성할 수 있다. 신호 강도 산출 모듈은 인-페이즈 신호 및 직교 신호에 기초하여 GPS 신호와 관련된 제1 평가 값 및 제2 평가 값을 산출하고 그리고 제1 평가 값 및 제2 평가 값에 기초하여 트래킹 루프의 상태를 결정한다. 본 발명의 다양한 실시 형태에 따르면, 신호 강도 산출 모듈은 SNR에 기초하는 것을 비롯하여 제1 평가 값에 직접 기초하여 트래킹 루프의 상태를 결정한다. 그러므로 본 발명의 실시 형태에 따른 GPS 수신기는 트래킹 루프의 상태를 결정하기 위한 정확성, 특히 예를 들어 가용 신호 전력 및 노이즈 신호 전력이 모두 작으면서 SNR이 큰 경우와 같은 SNR이 실제 신호 강도 및 트래킹 루프의 상태를 나타낼 수 없는 상태에서 트래킹 루프의 상태를 결정하기 위한 정확성을 향상시킬 수 있다.
하나의 실시 형태에서, GPS 수신기는 RF 프런트-엔드 및 베이스밴드 처리 유닛을 포함한다. RF 프런트-엔드는 GPS 신호를 원하는 출력 주파수를 가진 신호로 변환하고 그리고 변환된 신호를 미리 결정된 샘플링 주파수로 디지털화를 한다. 변환되고 그리고 디지털화가 된 신호는 중간-주파수 신호로 간주된다. 중간-주파수 신호는 이후 베이스밴드 처리 유닛에 있는 캡처 모듈로 전송된다. 캡처 모듈은 C/A 코드, 반송파의 주파수 및 특히 GPS 신호의 도플러 주파수 편이를 캡처한다. 만약 캡처 모듈이 GPS 신호가 캡처가 되었다고 결정한다면, 베이스밴드 처리 유닛에 있는 트래킹 모듈은 추적 모드를 개시하여 트래킹 루프를 형성한다. 하나의 실시 형태에서, RF 프런트-엔드 및 캡처 모듈의 기능은 공지의 GPS 수신기의 해당 기능과 동일할 수 있다. 간결성을 위하여 본 명세서에서 상세하게 개시된 필요가 없을 것이다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시 형태에 따른 GPS 수신기(100)의 블록 다이어그램을 예시한 것이다. GPS 수신기(100)에서, GPS 신호가 RF 프런트-엔드에 의하여 중간-주파수 신호로 변환되고 그리고 트래킹 루프(101)로 입력된다. 트래킹 루프(101)는 반송파 트래킹 루프 및 C/A 코드 트래킹 루프를 포함하고, 현재 채널에 있는 GPS 신호의 반송파 및 C/A 코드를 위하여 각각 실시간 트래킹을 유도하여 GPS 신호에 포함된 내비게이션 데이터를 복조하도록 형성된다. 도 1에 예시된 것처럼, C/A 코드 트래킹 루프는 초기-후기 위상-잠금 루프(early-late phase-locked loop)가 될 수 있고, 적분 모듈(통합모듈)(104), 코드 위상 탐지기(106), 코드 필터(108), 코드 수치 제어 오실레이터(numerical controlled oscillator: NCO)(110) 및 코드 생성기(112)를 포함할 수 있다. 캡처 모듈로부터 출력된 C/A 코드 위상 편이에 기초하여, 코드 생성기(112)는 예를 들어 초기 C/A 코드 및 후기 C/A 코드와 같은 미리 결정된 위상 차이를 가진 2개의 신호를 생성한다. 미리 결정된 위상 차이는 하나의 칩으로 설정될 수 있다. 초기 C/A 코드, 후기 C/A 코드 및 입력 중간-주파수 신호가 적분 모듈(104)에서 계산되어 2개의 신호를 생성하여 출력한다. 2개의 신호는 코드 위상 탐지기(106) 및 코드 필터(108)에 의하여 처리되어 코드 NCO(110)에 의하여 발생된 클록 신호를 조절하기 위한 제어 신호를 발생시킨다. 이러한 방법으로 코드 생성기(112)에 의하여 로컬 C/A 코드를 생성하는 속도가 제어되고, 그리고 로컬 C/A 코드의 위상 및 수신된 GPS 신호의 위상이 동일하게 유지된다. 이러한 예에서, 로컬 C/A 코드는 캐리어 트래킹 루프에 제공된 신속 C/A 코드(prompt C/A code)가 된다.
반송파 트래킹 루프는 도플러 주파수 편이 제거 모듈(102), 적분 모듈(104), 반송파 위상 탐지기(106), 반송파 필터(116) 및 로컬 반송파 생성기(118)를 포함한다. 로컬 반송파 생성기(118)는 캡처 모듈로부터 출력된 도플러 주파수 편이에 기초하여 로컬 반송파를 생성한다. 로컬 반송파 생성기(118)는 π/2 디페이징 모듈(dephasing module)(119) 및 반송파 NCO(117)를 포함한다. 도플러 주파수 편이 제거 모듈(102)은 로컬 반송파 생성기(118)로부터 출력된 로컬 반송파를 이용하여 중간-주파수 신호를 베이스밴드 신호로 변환하고, 그리고 베이스밴드 신호의 인-페이즈 성분(I) 및 직교 성분(Q)을 얻는다. 로컬 반송파 생성기(118)는 사인 신호 및 코사인 신호를 포함하는 2개의 직교 반송파 신호를 출력한다. 이러한 2개의 반송파 신호의 하나가 반송파 NCO(117)에 의하여 생성되고 그리고 제1 로컬 기준 신호로 명해진다. 다른 반송파 신호가 제1 로컬 기준 신호를 디페이징(위상 물림)(dephasing)을 하는 것에 의하여 생성되고 그리고 제2 로컬 기준 신호로 명해진다. 디페이징 작동은 π/2 디페이징 모듈(119)에 의하여 실행된다. 인-페이즈 성분(I) 및 직교 성분(Q)이 적분 모듈(104)에 있는 신속 C/A 코드를 이용하여 각각 합해진다. 적분 모둘(104)의 출력은 반송파 위상 탐지기(114) 및 반송파 필터(116)에 의하여 처리되어 반송파 NCO(117)에 주파수를 조절하기 위한 제어 신호를 생성시키고, 그리고 GPS 신호에 있는 반송파와 동기화가 된 로컬 반송파를 생성시킨다.
적분 모듈(104)은 반송파 트래킹 루프 및 C/A 코드 트래킹 루프에 있는 해당하는 신호에 대하여 적분 기능을 실행하는 것으로 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 이해될 수 있다. 도 1에 있는 적분 모듈(104)은 단지 하나의 실시 형태의 예시의 목적을 위한 것이다. 본 발명의 다른 실시 형태에서, 2개의 적분 모듈이 반송파 트래킹 루프 및 C/A 코드 트래킹 루프에 대한 적분을 각각 수행하기 위하여 이용될 수 있다.
GPS 수신기(100)는 추가로 추적 단계에서 GPS 신호 강도를 평가하도록 형성된 신호 강도 산출 모듈(120)을 포함한다. 위에서 언급된 것처럼, GPS 신호는 RF 프런트-엔드에 의하여 중간-주파수 신호로 변환이 되고 그리고 트래킹 루프(101)로 입력된다. GPS 신호는 이후 도플러 주파수 편이 제거 모듈(102)에 의하여 베이스밴드 신호로 변환되어 인-페이즈 성분(I) 및 직교 성분(Q)을 획득한다. 적분 모듈(104)은 시간의 미리 결정된 주기에서 신속 C/A 코드를 이용하여 인-페이즈 성분(I) 및 직교 성분(Q)을 위한 관련 계산을 각각 실행한다. 하나의 실시 형태에서, 신호 강도 산출 모듈(120)에 대한 입력으로 인-페이즈 신호(I)(P) 및 직교 신호 (Q)(P)를 생성시키기 위하여 적분 모듈(104)은 인-페이즈 성분(I) 및 직교 성분(Q)을 위한 적분을 실행한다. 하나의 실시 형태에서, 신호 강도 산출 모듈(120)은 인-페이즈 신호(I)(P) 및 직교 신호(Q)(P)에 기초하여 GPS 신호와 관련된 제1 평가 값(SL) 및 제2 평가 값(NL)을 산출한다. 따라서 SNR이 GPS 신호 강도 및 트래킹 루프의 상태를 결정하기 위하여 산출된다. 하나의 실시 형태에서, 신호 강도 계산 모듈(120)은 제1 평가 값(SL)에 직접적으로 기초하여 추가로 GPS 신호 강도 및 트래킹 루프의 상태를 결정한다. 예를 들어, 제1 평가 값(SL)이 어떤 주기 동안 제1 미리 결정된 수준에 비하여 작은 것으로 유지된다면, 이것은 GPS 신호에 있는 가용 신호 및 노이즈 양쪽이 매우 약하다는 것을 의미하고, 신호 강도 산출 모듈(120)은 SNR의 값에 관계없이 즉각 트래킹 루프가 소실되었다고 결정한다. 신호 강도 산출 모듈(120)의 작동은 추가로 도 2에 관련되어 기술될 것이다.
본 발명의 다양한 실시 형태에 따라, 신호 강도 산출 모듈(120)은 SNR에 기초하여 그리고 또한 제1 평가 값(SL)에 직접 기초하여 트래킹 루프의 상태를 결정한다. 그러므로 제1 평가 값(SL)이 시간의 어떤 주기 동안 제1 미리 결정된 수준에 비하여 작은 것으로 유지되는 경우, 신호 강도 산출 모듈(120)은 트래킹 루프가 소실이 된 것으로 결정한다. 이러한 방법으로, 예를 들어 가용 신호 전력 및 노이즈 신호 전력 양쪽이 모두 작으면서 SNR이 큰 것과 같이 특별히 SNR이 신호 강도 및 루프 상태를 나타내지 못하는 상황에서, GPS 수신기(100)는 정확하게 트래킹 루프의 상태를 결정한다. 이로 인하여 트래킹 루프의 상태를 결정하기 위한 GPS 수신기(100)의 정확성이 향상된다.
도 2는 본 발명이 하나의 실시 형태에 따른 도 1에 도시된 신호 강도 산출 모듈(120)의 블록 다이어그램을 예시한 것이다. 신호 강도 산출 모듈(120)은 아래에 제시된 수식에 기초하여 GPS 신호 강도를 평가한다.
Figure pat00001
이러한 수식에서 M은 인-페이즈 신호 및 직교 신호를 위한 합산 시간이 된다. 제1 평가 값(SL) 및 제2 평가 값(NL)은 비-선형 관계에 있다. 제1 평가 값 및 제2 평가 값의 각각은 가용 신호 및 노이즈 양쪽으로부터 영향을 포함한다.
하나의 실시 형태에서, 신호 강도 산출 모듈(120)은 산출 모듈(202), 제1 필터(204), 제2 필터(206), 루프 매개변수 설정 모듈(208) 및 루프 상태 결정 모듈(210)을 포함한다. 산출 모듈(202)은 인-페이즈 신호I(P) 및 직교 신호Q(P)에 기초하여 GPS 신호에 관련된 제1 평가 값(SL) 및 제2 평가 값(NL)을 산출한다. 제1 필터(204) 및 제2 필터(206)는 제1 평가 값(SL) 및 제2 평가 값(NL)을 각각 필터링을 하고, 이에 따라 제1 평가 값(A) 및 제2 평가 값(C)을 포함하는 필터링이 된 평가 값을 생성시킨다. 루프 상태 결정 모듈(210)은 제1 평가 값(A) 및 제2 평가 값(C)에 따라 트래킹 루프가 잠겼는지 또는 소실되었는지 여부를 결정한다. 추가로 루프 매개변수 설정 모듈(208)은 제1 평가 값(A) 및 제2 평가 값(C)에 따라 예를 들어 루프 대역폭 및 적분 시간과 같은 트래킹 루프를 위한 매개변수를 설정한다.
하나의 실시 형태에서, 산출 모듈(202)은 제1 적분 유닛(212), 스퀘어 누산기(스퀘어 누적기)(square accumulator)(214), 스퀘어 유닛(216), 제2 적분 유닛(218) 및 누산기(누적기)(220)를 포함한다. 수식 (1)에 따라, 제1 적분 유닛(212)이 미리 결정된 시간 주기에 걸쳐 인-페이즈 신호(I)(P) 및 직교 신호(Q)(P)를 적분한다. 이후 스퀘어 누산기(214)는 제1 적분 유닛(212)로부터 출력된 인-페이즈 신호(I)(P) 및 직교 신호(Q)(P)의 적분 결과를 제곱하고, 그리고 제곱이 된 결과를 누산을 하여(accumulate) GPS 신호와 관련된 제1 평가 값(SL)을 생성한다.
스퀘어 유닛(210)은 인-페이즈 신호(I)(P) 및 직교 신호(Q)(P)를 제곱한다. 이후 제2 적분 유닛(218)은 미리 결정된 시간 길이(M)에서 인-페이즈 신호(I)(P) 제곱 및 직교 신호(Q)(P) 제곱에 대한 적분을 실행한다. 이후 누산기(220)는 제2 적분 유닛(218)으로부터 출력된 적분 결과를 더하여 GPS 신호와 관련된 제2 평가 값(NL)을 생성한다.
위의 수식(1)에 있는 적분 시간 M은 신호 강도에 따라 신축적으로 설정될 수 있다. 신호 강도가 강한 경우, 적분 시간 M은 보다 작은 값으로 설정될 수 있다: 신호 강도가 약한 경우, 적분 시간은 보다 큰 값으로 설정될 수 있다. 그러나 GPS 신호에 있는 내비게이션 데이터가 매 20 ms 마다 비트 심볼(bit symbol)을 전환시킬(flip) 수 있으므로, 적분 시간이 너무 길어질 수 없다. 이와 달리 비트 심볼 플립(bit symbol flipping)에 의하여 발생된 SNR 소실이 존재한다. 적분 시간은 대개 20 ms로 설정된다. GPS 신호의 GPS 내비게이션 데이터의 완성 프레임은 1500 비트의 데이터를 포함하고, 그리고 5 서브-프레임으로 구성된다. 각각의 서브-프레임의 대부분의 비트는 주파수에서 작은 변이를 가진 좋은 예측성 및 좋은 반복성을 가진다. 그러므로 도 1에 예시된 것처럼, 하나의 인공위성으로부터 이전에 수신된 내비게이션 데이터에 따라, GPS 수신기(100)에 있는 내비게이션 비트 예측 모듈(140)은 이후 순간에 동일 인공위성으로부터 전송된 GPS 신호에 있는 내비게이션 데이터를 예측할 수 있다. 예측된 내비게이션 데이터는 중간-주파수 신호에 의하여 곱해져 중간-주파수 신호에 포함된 내비게이션 데이터가 제거되고, 이로 인하여 비트 심볼 플립에 의하여 발생된 SNR 소실이 제거되고, 그리고 중간-주파수 신호를 위한 20 ms에 비하여 긴 시간 주기에 걸친 적분이 실현될 수 있다. 이로 인하여, 내비게이션 비트 예측 모듈(140)의 도움으로, 적분 시간 M은 적용 환경에 따라 동적으로 형성될 수 있다. M의 값은 루프 탐지 감도를 향상시키기 위하여 20 ms보다 길게 설정될 수 있다. 내비게이션 비트 예측 모듈(140)의 도움이 없는 경우, M은 서로 다른 적용 시스템에 따라 신축적으로 형성될 수 있다. 예를 들어, GPS 시스템을 위한 적분 시간 M은 20 ms로 형성될 수 있는 한편, 광역 증강 시스템(wide area augmentation system: WAAS)을 위한 M은 2 ms로 형성될 수 있다.
GPS 수신기(100)에 콜드 부트(cold boot)가 있는 경우, 비트 싱크로나이징 모듈(비트 동기화 모듈)(bit synchronizing module)(130)은, 신호 강도 산출 모듈(120)에서 중간 주파수 신호 적분의 시작점을 결정하기 위하여, 신호 강도 산출 모듈(120)이 동작하기 전에 내비게이션 비트 경계를 검출하도록 구성된다. 핫 부트(hot boot)와 같은 다른 시작 모드에서, GPS 수신기는 핫 부트 전에 비트 경계를 기록할 수 있고, 직접 신호 강도 산출 모듈(120)을 사용하여, 비트 싱크로나이징 모듈(130)의 시작없이, GPS 신호 강도를 산출한다.
도 2에 도시된 것처럼, 노이즈로 인하여 신호 강도 산출 모듈(120)에 의하여 평가된 GPS 신호의 제1 평가 값(SL) 및 제2 평가 값(NL)에 다소간의 지터(jitter)가 존재할 수 있다. 제1 평가 값(SL) 및 제2 평가 값(NL)은 제1 필터(204) 및 제2 필터(206)를 각각 통과하여 보다 부드러운 필터가 된 결과를 얻을 수 있다. 제1 평가 값(SL_의 필터가 된 결과는 A로 언급되고 그리고 제2 평가 값(NL)의 필터가 된 결과는 C로 언급된다. 하나의 실시 형태에서, 제1 필터(204) 및 제2 필터의 각각은 제1 차 무한 임펄스 반응(a first order infinite impulse response: IIR) 저역 필터(low pass filter: LPF)가 된다. 그러나 제1 필터(204) 및 제2 필터(206)는 다른 LPF 또는 평균 필터를 이용할 수 있는 것으로 이해될 수 있다. IIF LPF의 전달 함수는 아래와 같이 표시된다,
Figure pat00002
(2)
필터의 매개변수는 서로 다른 응용 시스템에 대하여 적합하도록 소프트웨어에 의하여 신축적으로 설정될 수 있다. 예를 들어 GPS 시스템을 위하여, 내비게이션 비트를 위한 주기가 길고, 적분 시간 M은 20 ms로 설정되고, 그리고 매개변수 는 예를 들어 0.1과 같이 상대적으로 큰 값이 될 수 있고, 이로 인하여 필터의 반응 속력이 가능한 충분하게 향상될 수 있는 한편, 보다 유연하게 필터가 된 결과가 얻어진다. WAAS 시스템에 대하여, 내비게이션 비트를 위한 주기가 작으므로, M은 20 ms로 설정되고 그리고 매개변수는 예를 들어 0.001과 같이 상대적으로 작아질 수 있고, 필터가 된 결과는 가능한 유연해지는 한편, 필터의 반응 속력이 보장된다.
하나의 실시 형태에서, 루프 상태 결정 모듈(210)은 인자 모듈(factor module)(226) 및 상태 머신(228)을 포함한다. 제1 평가 값(A)는 시간의 어떤 주기 동안 제1 문턱 값에 비하여 작은 상태로 유지되고, 상태 머신(228)은 트래킹 루프가 소실된 것으로 결정한다. 인자 모듈(226)은 제2 평가 값(C)에 팩터(factor)를 곱하여 제3 평가 값(B)을 생성한다. 하나의 실시 형태에서, 팩터(the factor)는 제2 문턱 값(TH2)과 동일하도록 설정될 수 있다. 제1 평가 값(A) 및 제2 평가 값(C) 사이의 비율이 제2 문턱 값(TH2)에 비하여 큰 경우, 즉 제1 평가 값(A)이 제3 평가 값(B)에 비하여 크다면, 상태 머신(228)은 트래킹 루프가 잠긴 것으로 결정한다.
상태 머신(228)의 작동은 도 3과 관련하여 추가로 설명될 것이다. 제2 문턱 값(TH2)을 제1 평가 값(A) 및 제2 평가 값(C) 사이의 비율과 직접 비교하는 방법과 관련하여, 본 발명의 루프 상태 결정 모듈(210)에서 실행된 상기 방법은 하드웨어 자원이 절약되도록 한다. 하나의 실시 형태에서 팩터(예를 들어 제2 문턱 값(TH2)과 같은) 및 적분 시간 M은 시스템 형태(예를 들어 GPS 또는 WAAS 시스템과 같은)에 기초하여 유연하게 형성될 수 있다. 시스템 형태 및 적분 시간 M이 결정되는 경우, 팩터는 상수가 될 수 있다.
루프 상태 결정 모듈(210)은 제1 평가 값(A) 및 제2 평가 값(C)에 기초하여 GPS 신호 강도 및 트래킹 루프의 상태를 결정한다. 상태 머신(228)은 제1 평가 값 (A)를 제1 문턱 값(TH1)과 비교하고, 그리고 추가로 제1 평가 값(A)을 제3 평가 값(B)과 비교하고, 그리고 비교 결과에 기초하여 트래킹 루프의 상태를 결정한다. 본 발명의 다양한 실시 형태에 따르면, 상태 머신(228)은 제1 평가 값(A)을 제1 문턱 값(TH1)과 비교하고, 이것은 제1 평가 값(SL) 및 제1 미리 결정된 수준을 비교하는 것과 동일하다. 이것은 가용 신호 및 노이즈 양쪽이 모두 약하고 이로 인하여 SNR이 실제 신호 강도를 나타낼 수 없는 경우 매우 유용할 수 있다.
하나의 실시 형태에서, 루프 매개변수 설정 모듈(208)은 평가 모듈(222) 및 스위칭 모듈(224)을 포함한다. 평가 모듈(222)은 제2 평가 값(C)으로 제1 평가 값(A)을 나누어 제1 평가 값(A)와 제2 평가 값(B) 사이의 비율을 생성한다. 제1 평가 값(A)과 제2 평가 값(C) 사이의 비율은 SNR에 대하여 비-선형 관계가 된다. 더 큰 비율은 더 큰 SNR에 해당한다. 이로 인하여 제1 평가 값(A)과 제2 평가 값(C) 사이의 비율은 현재 추적 채널에 있는 GPS 신호의 강도를 간접적으로 나타낸다. 스위칭 모듈(224)은 현재 GPS 신호 강도에 따라 트래킹 루프의 실-시간 매개변수를 설정한다. 하나의 실시 형태에서, GPS 수신기(100)는 추가로 선-설정 테이블(pre-set table)을 가진 데이터베이스를 포함한다. 그와 같은 테이블에서, 서로 다른 트래킹 매개변수는 서로 다른 신호 강도 범위를 위하여 서로 맞도록 설정된다.
일반적으로 GPS 신호 수신기가 개방 영역에 위치하는 경우, 신호 강도는 강하다. 충분히 높은 동적 스트레스에 대하여 반응하기 위하여, 도플러 주파수 편이 및 그것의 변화 속도가 큰 경우, 트래킹 루프의 동적 범위가 감소되어야 한다. 이로 인하여 보다 넓은 루프 대역폭 및 보다 짧은 적분 시간이 설정될 수 있다. GPS 수신기가 실내 또는 반-은폐된 영역에 위치하는 경우, 신호 강도는 약해지고, 그리고 도플러 주파수 편이 및 그것의 변화 속도가 작다. 이로 인하여 보다 작은 루프 대역폭 및 보다 긴 적분 시간이 설정되어 트래킹 루프의 동적 범위를 확장시킨다. 그러므로 스위치 모듈(224)은 GPS 신호 강도를 나타내는 제1 평가 값(A) 및 제3 평가 값(C) 사이의 비율에 따라 선-설정 테이블로부터 해당하는 일련의 매개변수를 선택하고, 그리고 트래킹 루프를 위한 매개변수의 설정을 전환시킨다.
도 3은 본 발명의 하나의 실시 형태에 따른 트래킹 루프의 상태를 결정하기 위하여 상태 머신에 의하여 실행된 작동의 실시 예의 순서도를 예시한 것이다. 도 3은 도 1 및 도 2와 함께 기술될 수 있다. 비록 구체적인 단계가 도 3에서 개시되지만, 그와 같은 단계는 실시 예가 된다. 즉, 본 발명은 다양한 다른 단계 또는 도 3에서 인용된 단계의 변형을 실행하기에 충분히 적합하다.
하나의 실시 형태에서, 상태 머신(228)은 제1 평가 값(A) 및 제3 평가 값(B)을 사용하여 트래킹 루프의 상태를 결정한다. 다른 한편으로 상태 머신(228)은 제1 평가 값(A)을 사용하여 트래킹 루프의 상태를 직접 결정한다. 하나의 실시 형태에서, 상태 머신(228)은 3개의 제한(limit)을 포함한다: 제1 제한(1), 제2 제한(2); 제3 제한(3), 상기에서 제2 제한(L2)은 제3 제한(3)에 비하여 크다.
상태 머신(228)은 추가로 제1 카운터(LockCnt) 및 제2 카운터(LostCnt)를 포함한다. GPS 신호 강도가 제2 문턱 값(TH2)에 비하여 크고 그리고 제1 평가 값(A)이 제1 문턱 값(TH1)에 비하여 작은 경우, 제1 카운터(LockCnt)는 수(number)를 계수하도록 형성된다. 하나의 실시 형태에서, 제1 카운터(LockCnt) 및 제2 카운터(LostCnt)는 초기에 0으로 설정된다. 카운터에 있는 값이 3개의 제한의 하나(제1 제한(L1), 제2 제한(L2) 또는 제3 제한(3))의 하나에 도달하는 경우, 트래킹 루프는 해당하는 상태를 개시한다. 상태 머신(228)은 트래킹 루프의 현재 상태를 나타내는 2개의 출력 신호를 출력한다: 거짓(FALSE)의 잠금 초기 값을 가진 출력 신호(LockOut) 및 소실 출력 신호(LostOut). 구체적으로 본 발명의 하나의 실시 형태에서 단계들이 아래와 같이 포함된다.
단계 302에서, 제1 평가 값(A) 및 제3 평가 값(B)이 제1 평가 값(A)이 제3 평가 값(B)에 비하여 큰지 또는 동일한지 여부가 결정되기 위하여 비교된다. 만약 제1 평가 값(A)이 제3 평가 값(B)에 비하여 작다면, 과정은 단계 310으로 진행될 것이다.
단계 304에서, 제1 카운터(LockCnt)에 있는 값은 제1 제한(L1)과 동일하다. 만약 제1 카운터(LockCnt)에 있는 값이 제1 한계(L1)와 동일하다면 과정은 단계 306으로 진행될 것이다. 만약 제1 카운터(LockCnt)에 있는 값이 제1 제한(L1)에 비하여 작다면 과정은 단계 308로 진행될 것이다.
단계 306에서, 만약 잠금 출력 신호(LockOut)이 참(TRUE)이라면, 잠금 루프가 표시된다. 트래킹 채널은 잠금 모드를 개시한다: 그리고 과정은 종료된다.
단계 308에서, 제1 카운터(LockCnt)의 값이 1 만큼 증가된다: 그리고 과정은 종료된다.
단계 310에서, 제2 카운터(LostCnt)의 값이 제2 제한(L2)와 비교되어 제2 카운터(LostCnt)의 값이 제2 제한(L2)과 동일한지 여부가 결정된다. 만약 제2 카운터(LostCnt)가 제2 제한(L2)과 동일하다면 과정은 단계 312로 진행될 것이다. 만약 제2 카운터(LostCnt)의 값이 제2 제한(L2)에 비하여 작다면 과정은 단계 314로 진행할 것이다.
단계 312에서, 완전하게 소실된 루프가 참(TRUE)으로 소실 출력 신호를 설정하는 것에 의하여 지시된다. 트래킹 채널을 재설정하는 것이 GPS 신호를 재캡처하고 그리고 추적하도록 요구된다. 과정이 종료된다.
단계 314에서, 제2 카운터(LostCnt)의 값이 1 만큼 증가된다. 과정은 단계 316으로 진행될 것이다.
단계 316에서, 제2 카운터(LostCnt)의 값이 제3 제한(L3)에 비하여 큰지 또는 동일한지 여부가 결정된다. 만약 제2 카운터(LostCnt)의 값이 제3 제한(L3)에 비하여 크거나 또는 동일하다면 과정은 단계 318로 진행될 것이다.
단계 318에서, 거짓(FALSE)으로 잠금 출력 신호를 출력하는 것에 의하여 트래킹 채널이 상태 유지 모드를 개시하는 것이 지시된다. 채널은 위치 결정을 위하여 사용되는 것이 계속될 수 없는 한편, 채널이 요구되지 않는다. 과정이 종료된다.
하나의 실시 형태에서, 단계 302 및 단계 320이 동시에 실행될 수 있다.
단계 320에서, 제1 평가 값(A) 및 제1 문턱 값(TH1)이 제1 평가 값(A)이 제1 문턱 값(TH1)에 비하여 작은지 여부가 결정되기 위하여 비교된다. 만약 제1 평가 값(A)가 제1 문턱 값(TH1)에 비하여 작다면 과정은 단계 310으로 진행한다. 단계 310에 대하여 이미 설명이 되었으므로, 단계 310 이후 작동을 위한 상세한 설명은 필요하지 않다.
다른 실시 형태에서, 만약 제1 평가 값(A)이 단계 320에서 제1 문턱 값(TH1)에 비하여 작지 않다면, 과정은 단계 302으로 진행될 것이다.
본 발명의 다양한 실시 형태에 따라, 상태 머신(228)은 제1 평가 값(A)을 제3 평가 값(B)와 비교하여 GPS 신호의 SNR을 평가한다. 따라서 상태 머신(228)은 GPS 신호의 강도와 트래킹 루프의 상태를 결정한다. 상태 머신(228)은 추가로 제1 평가 값(A)을 제1 문턱 값(TH1)과 비교하여 GPS 신호 강도와 관련된 제1 평가 값(SL)을 직접적으로 탐지한다. 제1 평가(A)이 제1 문턱 값(TH1)에 비하여 작은 경우, 즉 제1 평가 값(SL)이 제1 미리 결정된 수준에 비하여 작은 경우, 가용 신호 및 노이즈 신호가 모두 약한 것을 나타낸다. 상태 머신(228)은 제1 평가 값(SL) 및 제2 평가 값(NL) 양쪽 모두 작은 한편 SNR이 큰 상황에서 발생되는 오류를 피하기 위하여 단계 310으로 진행한다. 이로 인하여 수신기에 의한 트래킹 루프의 상태의 결정의 정확성이 향상된다.
위에서 개시된 것처럼, 트래킹 루프를 위한 3개의 모드가 GPS 신호 강도에 기초하여 상태 머신(228)에 의하여 규정된다: 잠금 모드, 소실 재캡처 모드 및 상태 유지 모드. 트래킹 루프가 잠금 모드에 있는 경우, 트래킹 채널은 내비게이션 출력의 작동에 포함될 수 있다. 트래킹 루프가 소실-재캡처 모드에 있는 경우, 트래킹 채널이 소실된 것을 나타내고, 그리고 재캡처를 위한 재설정이 요구된다. 트래킹 루프가 상태 유지 모드에 있는 경우, 트래킹 채널은 내비게이션 출력의 작동에 포함될 수 없지만, 재설정이 요구되지 않는다. 이러한 상태 유지 모드는 시스템의 빠른-회복을 위하여 이익을 가진다. 예를 들어, GPS 수신기가 장착된 자동차가 터널을 통과하는 경우, GPS 신호가 약해지고 그리고 트래킹 루프는 GPS 신호를 일시적으로 추적할 수 없다. 트래킹 채널은 상태 유지 모드에서 작동할 수 있는 한편, 신호 강도 산출 모듈(120)은 계속적으로 GPS 신호 강도를 탐지한다. 일단 신호 강도가 회복되면, 예를 들어 자동차가 터널을 벗어나면, 이러한 추적 채널은 다시 GPS 신호를 추적하기 위하여 이용될 수 있다. 이로 인하여 재캡처 및 추적을 위한 시간이 절약되고, 이것은 시스템을 빠르게 회복시키기 위하여 도움이 된다.
상태 머신(228)은 특정 하드웨어 또는 소프트웨어에 의하여 실행될 수 있다. 소프트웨어에 의하여 실행되는 경우, 하드웨어 복잡성이 감소되는 한편, 커다란 유연성이 제공된다. 상태 머신(228)에 있는 매개변수(L1, L2 및 L3)이 구체적인 응용에 따르도록 신축적으로 형성될 수 있고, 상태 탐지를 위하여 요구되는 시간을 가능한 감소시키는 한편, 상태 탐지의 견고한 탐지 가능성을 유지할 수 있다. 상태 머신(228)의 갱신 시간이 매 적분 시간(M)(예를 들어 20 ms)에 한번 갱신이 되거나, 또는 매 N*M(N은 정수)마다 한번 샘플링에 의하여 갱신될 수 있다. 그러한 샘플링을 사용하는 것에 의하여, 시스템 작동 속력이 효과적으로 감소될 수 있다. 본 명세서에서 갱신 시간은 예를 들어 설사 신호 강도 산출 모듈(120)이 계속적으로 GPS 신호 강도를 산출하는 경우라고 할지라도 상태 머신(228)이 트래킹 루프의 상태를 결정하기 전 상태 머신(228)에 의하여 요구되는 시간, 예를 들어 적분 시간(M) 또는 N에 의하여 곱해진 M을 의미한다.
위에서 개시된 것 및 도면은 본 발명의 실시 형태를 나타낸 것인 한편, 다양한 추가 발명, 변형 발명 및 대체 발명이 첨부된 청구범위에서 규정된 것으로 본 발명의 원리의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않고 만들어질 수 있는 것으로 이해될 것이다. 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 형상, 구조, 배열, 비율, 소재, 소자 및 구성요소 많은 변형 그리고 본 발명의 실시에서 사용되는 이와 다른 것을 이용하여 사용될 것이다. 그러므로 본 명세서에서 개시된 실시 형태는 모든 관점에서 예시적이며 제한되지 않는 것으로 간주되어야 하고, 그리고 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위 및 그들의 법적 등가물에 의하여 지시되고 위에서 제시된 개시에 제한되지 않는다.
102: 도플러 주파수 편이 제거 모듈 104: 적분 모듈
106: 코드 위상 탐지기 108: 코드 필터
110: 코드 NCO 112: 코드 생성기
114: 반송파 위상 탐지기 116: 반송파 필터
117:반송파 NGO 119: /2 주파수 천이 제거 모듈
120: 신호 강도 산출 모듈 140: 내비게이션 데이터 예측 모듈
204: 제1 필터 206: 제2 필터
212: 제1 적분 유닛 214: 스퀘어 누적기
216: 스퀘어 유닛 218: 제2 적분 유닛
220: 누적기 222: 평가 모듈
224: 스위칭 모듈 226: 인자 모듈
228: 상태 머신

Claims (23)

  1. 위치 결정 시스템과 관련된 수신기에 있어서,
    상기 위치 결정 시스템과 관련된 위치 결정 신호를 추적하고, 그리고 상기 위치 결정 신호에 기초하여 인-페이즈 신호 및 직교 신호를 생성시키도록 형성된 트래킹 루프; 및
    상기 인-페이즈 신호에 기초하여 상기 위치 결정 신호와 관련된 제1 평가 값을 결정하고, 상기 직교 신호에 기초하여 상기 위치 결정 신호와 관련된 제2 평가 값을 결정하고 그리고 상기 제1 평가 값 및 상기 제2 평가 값 중 적어도 하나에 기초하여 상기 트래킹 루프의 상태를 결정하도록 형성된 신호 강도 산출 모듈을 포함하는 수신기.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 위치 결정 시스템은 위성 항법 장치(GPS) 시스템을 포함하고; 그리고 상기 위치 결정 신호는 GPS 신호를 포함하는 수신기.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 위치 결정 신호를 중간-주파수 신호로 변환시키도록 형성된 프런트-엔드를 포함하고, 상기 위치 결정 신호를 추적하는 것은 반송파 및 상기 위치 결정 신호의 의사 랜덤 노이즈(PRN) 코드의 실시간 추적을 행하여 로컬 반송파 및 로컬 PRN 코드를 얻는 것을 포함하고, 그리고 상기 인-페이즈 신호 및 상기 직교 신호는 상기 중간-주파수 신호, 상기 로컬 반송파 및 상기 로컬 RPN 코드에 기초하여 생성되는 것을 특징으로 하는 수신기.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 신호 강도 산출 모듈은
    제3 평가 값을 생성하기 위하여 상기 제2 평가 값에 팩터를 곱하고
    상기 제1 평가 값을 상기 제3 평가 값과 비교하는 것에 의하여 제1 비교 결과를 생성하고;
    상기 제1 평가 값을 상기 제1 문턱 값과 비교하는 것에 의하여 제2 비교 결과를 생성하고; 그리고
    상기 제1 비교 결과 및 상기 제2 비교 결과 중 적어도 하나에 기초하여 상기 트래킹 루프의 상태를 결정하도록 형성된 루프 상태 결정 모듈을 포함하는 수신기.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 루프 상태 결정 모듈은
    상기 제1 평가 값 및 상기 제3 평가 값을 수신하고;
    만약 상기 제1 평가 값이 상기 제3 평가 값에 비하여 크거나 동일하다면, 제1 카운터의 값을 제1 제한과 비교하고;
    만약 상기 제1 평가 값이 상기 제3 평가 값에 비하여 작다면, 제2 카운터의 값을 제2 제한과 비교하고; 그리고
    만약 상기 제1 평가 값이 상기 제1 문턱 값에 비하여 작다면, 상기 제2 카운터의 값을 상기 제2 제한과 비교하도록 형성된 상태 머신을 포함하는 수신기.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 상태 머신은
    만약 상기 제1 카운터의 값이 상기 제1 제한과 동일하다면, 상기 트래킹 루프가 잠겨 있다는 것을 나타내는 제1 출력 신호를 출력하고; 그리고 만약 상기 제2 카운터의 값이 상기 제2 제한과 동일하다면, 상기 트래킹 루프가 소실되었다는 것을 나타내는 제2 출력 신호를 출력하도록 형성된 것을 특징으로 하는 수신기.
  7. 청구항 5에 있어서, 만약 상기 제1 카운터의 값이 상기 제1 제한에 비하여 작다면, 상기 상태 머신은 상기 제1 카운터의 값을 증가시키도록 형성된 것을 특징으로 하는 수신기.
  8. 청구항 5에 있어서, 상기 상태 머신은 추가로
    만약 상기 제2 카운터의 값이 상기 제2 제한에 비하여 작다면 1만큼 상기 제2 카운터의 값을 증가시키고;
    제2 카운터의 값을 상기 제2 제한에 비하여 작은 제3 제한과 비교하고; 그리고
    만약 상기 제2 카운터의 값이 상기 제3 제한에 비하여 크거나 또는 동일하다면 상기 트래킹 루프가 유지되고 있다는 것을 나타내는 제3 출력 신호를 출력하도록 형성된 것을 특징으로 하는 수신기.
  9. 청구항 5에 있어서, 상기 제1 카운터의 값과 상기 제2 카운터의 값은 0(zero)으로 미리 설정이 되는 것을 특징으로 하는 수신기.
  10. 청구항 1에 있어서, 상기 신호 강도 산출 모듈은,
    미리 결정된 시간 주기에서 상기 인-페이즈 신호 및 상기 직교 신호를 적분하도록 형성된 제1 적분 유닛(integration unit);
    상기 제1 적분 유닛으로부터 적분 결과를 제곱하여 제1 제곱 결과를 생성하고, 그리고 상기 제1 제곱 결과를 누적하여 상기 제1 평가 값을 생성하도록 형성된 스퀘어 누적기;
    상기 인-페이즈 신호 및 상기 직교 신호를 제곱하여 제2 제곱 결과를 생성하도록 형성된 스퀘어 유닛;
    미리 결정된 시간 주기에서 상기 제2 제곱 결과를 적분하도록 형성된 제2 적분 유닛; 및
    상기 제2 적분 유닛으로부터 적분 결과를 누적하여 상기 제2 평가 값을 생성하도록 형성된 누적기를 포함하는 수신기.
  11. 청구항 10에 있어서, 상기 신호 강도 산출 모듈은 추가로 상기 제1 평가 값 및 상기 제2 평가 값에 따라 상기 트래킹 루프를 위한 매개변수를 설정하도록 형성된 루프 매개변수 설정 모듈을 포함하는 수신기.
  12. 청구항 10에 있어서, 상기 신호 강도 산출 모듈은 추가로 상기 제1 평가 값과 상기 제2 평가 값을 필터링을 하도록 형성된 제1 필터 및 제2 필터를 포함하는 수신기.
  13. 청구항 1에 있어서, 상기 트래킹 루프는 상기 로컬 PRN 코드를 생성하도록 형성된 PRN 코드 트래킹 루프를 포함하고, 상기 로컬 PRN 코드는 상기 위치 결정 신호의 PRN 코드와 동일 위상(phase)에 있는 것을 특징으로 하는 수신기.
  14. 적어도 하나의 프로세서, 저장소 및 위치 결정 시스템과 관련된 트래킹 루프의 상태를 결정하기 위하여 네트워크에 연결된 통신 플랫폼을 가지는 장치에 의하여 실행되는 방법에 있어서,
    상기 위치 결정 시스템과 관련된 위치 결정 신호를 수신하는 단계;
    상기 위치 결정 신호에 기초하여 인-페이즈 신호 및 직교 신호(quadrature signal)를 생성하는 단계;
    상기 인-페이즈 신호에 기초하여 상기 위치 결정 신호와 관련된 제1 평가 값을 생성하는 단계;
    상기 직교 신호에 기초하여 제2 평가 값을 생성하는 단계; 그리고
    상기 제1 평가 값 및 상기 제2 평가 값 중 적어도 하나에 기초하여 상기 트래킹 루프의 상태를 결정하는 단계를 포함하는 방법.
  15. 청구항 14에 있어서, 상기 위치 결정 신호를 중간 주파수 신호로 변환하는 단계를 포함하고, 상기 위치 결정 시스템은 위성 항법 장치(GPS) 시스템을 포함하고;
    상기 위치 결정 신호는 GPS 신호를 포함하고; 그리고
    상기 인-페이즈 신호 및 상기 직교 신호는 상기 중간-주파수 신호에 기초하여 생성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 청구항 14에 있어서,
    상기 제1 평가 값을 제1 문턱 값과 비교하는 단계;
    만약 상기 제1 평가 값이 상기 제1 문턱 값에 비하여 작다면, 제2 카운터의 값을 제2 제한과 비교하는 단계;
    상기 제2 평가 값에 팩터(factor)를 곱하는 것에 의하여 제3 평가 값을 생성하는 단계;
    상기 제1 평가 값과 상기 제3 평가 값을 비교하는 단계;
    만약 상기 제1 평가 값이 상기 제3 평가 값에 비하여 크거나 또는 동일하다면, 제1 카운터에 있는 값을 제1 제한과 비교하고; 그리고
    만약 상기 제1 평가 값이 상기 제3 평가 값에 비하여 작다면, 제2 카운터에 있는 값을 제2 제한과 비교하는 단계를 더 포함하는 방법.
  17. 청구항 16에 있어서,
    만약 상기 제1 카운터의 값이 상기 제1 제한과 동일하다면, 상기 트래킹 루프가 감겨 있다는 것을 나타내는 제1 출력 신호를 출력하는 단계; 및
    만약 상기 제1 카운터의 값이 상기 제1 제한에 비하여 작다면 1 만큼 상기 제1 카운터에 있는 값을 증가시키는 단계를 더 포함하는 방법.
  18. 청구항 16에 있어서, 만약 상기 제2 카운터의 값이 상기 제2 제한과 동일하다면, 상기 트래킹 루프가 소실되었다는 것을 나타내는 제2 출력 신호를 출력하는 단계를 더 포함하는 방법.
  19. 청구항 16에 있어서,
    만약 상기 제2 카운터의 값이 상기 제2 제한에 비하여 작다면 1만큼 상기 제2 카운터의 값을 증가시키는 단계;
    상기 제2 카운터의 값을 상기 제2 제한에 비하여 작은 제3 제한과 비교하는 단계; 및
    만약 상기 제2 카운터의 값이 상기 제3 제한에 비하여 크거나 또는 동일하다면 상기 트래킹 루프가 유지되고 있다는 것을 나타내는 제3 출력 신호를 출력하는 단계를 더 포함하는 방법.
  20. 청구항 16에 있어서, 상기 제1 카운터의 값과 상기 제2 카운터의 값은 0(zero)으로 미리 설정이 되는 것을 특징으로 하는 수신기.
  21. 청구항 14에 있어서,
    Figure pat00003

    상기 수식 (1)에 따라 상기 제1 평가 값과 상기 제2 평가 값을 결정하는 단계를 더 포함하고, 상기에서 SL 및 NL은 각각 제1 평가 값과 제2 평가 값을 나타내고; Ii 및 Qi는 인-페이즈 신호 및 직교 신호를 각각 나타내고; M은 적분 시간을 나타내는 것을 특징으로 하는 방법.
  22. 청구항 14에 있어서, 상기 제1 평가 값과 상기 제2 평가 값을 필터링을 하는 단계를 더 포함하는 방법.
  23. 청구항 14에 있어서, 상기 제2 평가 값에 의하여 상기 제1 평가 값을 나누어 상기 트래킹 루프를 위한 매개변수를 설정하는 단계를 더 포함하는 방법.




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