KR20190100831A

KR20190100831A - 장기 코히어런트 집적을 통한 gnss 수신기의 성능 향상

Info

Publication number: KR20190100831A
Application number: KR1020180068664A
Authority: KR
Inventors: 개리 레넌
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2018-02-21
Filing date: 2018-06-15
Publication date: 2019-08-29
Also published as: US11346958B2; TW201937194A; US20190257954A1; CN110174684B; US20200348421A1; KR102427433B1; US10746882B2; CN110174684A; TWI800545B

Abstract

수신된 GNSS(global navigation satellite system) 신호의 장기 코히어런트 집적(long coherent integration)을 생성하는 시스템, 방법 및 장치가 제공된다. 일 실시예에 따른 방법은, 1 밀리초의 상관된 동위상/직교 신호 샘플(1 millisecond correlated I/Q signal sample)로 시작하는 적어도 2 스테이지의 합산에 의해 코히어런트 1 초 동위상/직교 상관(coherent 1 second I/Q correlation)을 생성하는 것을 포함한다. 중간 스테이지 코히어런트 동위상/직교 상관은, 예를 들어 캐리어 위상 고정(carrier phase lock) 및/또는 CN_O(carrier signal-to-noise density) 중 적어도 하나에 따라 변형된다. 이와 같은 변형은 위상 회전(phase rotation)을 포함한다. 코히어런트 1 초 동위상/직교 상관 으로부터 연산된 에너지/전력 진폭은 다중 경로 완화(multipath mitigation), SNR(signal-to-noise ratio) 및 다른 GNSS 수신기 동작 및 기능을 개선하기 위해 사용될 수 있다.

Description

장기 코히어런트 집적을 통한 GNSS 수신기의 성능 향상{GNSS RECEIVER PERFORMANCE IMPROVEMENT VIA LONG COHERENT INTEGRATION}

본 발명은 일반적으로 네비게이션 시스템(navigation system), 더욱 상세하게는 장기 코히어런트 집적(long coherent integration)을 통해 GNSS(global navigation satellite system) 수신기의 성능 향상을 제공하는 것에 관한 것이다.

위성 네비게이션 시스템(satellite navigational system)은, 때로는 위치, 속도 및 시간(PVT) 및/또는 위치, 네비게이션 및 시간(PNT) 측정으로 지칭되는, 위치 및 시간 정보를 지구 경계 수신기(earth-bound receiver)에 제공한다. 각 시스템은 지구 궤도를 도는 인공위성의 컨스텔레이션(constellation)을 보유하며, 그 위치를 계산하기 위해, 지구 상의 수신기는 해당 시스템의 컨스텔레이션에 있는 "인 뷰(in view)"(즉, 하늘 위의) 위성을 사용한다. GNSS는 이러한 시스템을 나타내는 일반적인 용어로서 종종 사용되나, 이와 같은 네비게이션 위성 시스템은 지역적 및 증강 시스템(regional and augmented system), 즉, 진정한 "전역적(global)"이 아닌 시스템을 포함한다. 본 명세서에서 사용되는 용어 "GNSS"는, 달리 명시되지 않는 한, 모든 유형의 네비게이션 위성 시스템, 전역적, 지역적, 증강 또는 기타 시스템을 포함한다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 수신된 GNSS 신호의 장기 코히어런트 집적을 생성하는 시스템, 방법 및 장치을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 GNSS 수신기의 동작 방법은, 제1 시간 구간에 걸쳐 코히어런트 복소 신호 샘플(coherent complex signal sample)을 합산함으로써 제1 코히어런트 동위상 상관(coherent in-phase correlation) 및 제1 코히어런트 직교 상관(coherent quadrature correlation)을 생성하고, 제1 시간 구간보다 긴 제2 시간 구간에 걸쳐, 생성된 제1 코히어런트 동위상 상관 및 생성된 제1 코히어런트 직교 상관을 합산함으로써 제2 코히어런트 동위상 상관 및 제2 코히어런트 직교 상관을 생성하고, 캐리어 위상 고정(carrier phase lock)이 없는 경우, 제2 코히어런트 동위상 상관 및 제2 코히어런트 직교 상관을 위상 회전(phase-rotate)하여, 제2 코히어런트 동위상 상관 및 제2 코히어런트 직교 상관을 공통 기준 면(common reference plane)에 정렬하고, 제2 시간 구간보다 긴 제3 시간 구간에 걸쳐, 생성된 제2 코히어런트 동위상 상관 및 생성된 제2 코히어런트 직교 상관을 합산함으로써 제3 코히어런트 동위상 상관 및 제3 코히어런트 직교 상관을 생성하는 것을 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 GNSS 수신기는, 하나 이상의 비 일시적인(non-transitory) 컴퓨터로 판독 가능한 매체; 및 하나 이상의 프로세서를 포함하고, 하나 이상의 프로세서는, 하나 이상의 비 일시적인 컴퓨터로 판독 가능한 매체에 저장된 인스트럭션(instruction)을 실행할 때: 제1 시간 구간에 걸쳐 코히어런트 복소 신호 샘플을 합산함으로써 제1 코히어런트 동위상 상관 및 제1 코히어런트 직교 상관을 생성하고, 제1 시간 구간보다 긴 제2 시간 구간에 걸쳐, 생성된 제1 코히어런트 동위상 상관 및 생성된 제1 코히어런트 직교 상관을 합산함으로써 제2 코히어런트 동위상 상관 및 제2 코히어런트 직교 상관을 생성하고, 캐리어 위상 고정이 없는 경우, 제2 코히어런트 동위상 상관 및 제2 코히어런트 직교 상관을 위상 회전하여, 제2 코히어런트 동위상 상관 및 제2 코히어런트 직교 상관을 공통 기준 면에 정렬하고, 제2 시간 구간보다 긴 제3 시간 구간에 걸쳐, 생성된 제2 코히어런트 동위상 상관 및 생성된 제2 코히어런트 직교 상관을 합산함으로써 제3 코히어런트 동위상 상관 및 제3 코히어런트 직교 상관을 생성하는 것을 수행한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 GNSS 수신기를 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 위상 회전 시스템 및 방법을 설명하기 위한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 위상 회전 시스템 및 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 위상 회전 시스템 및 방법에 대한 코히어런트 집적 시간과 SNR(signal-to-noise ratio) 사이의 관계를 설명하기 위한 예시적인 파형을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른, 수신된 GNSS 신호의 가장 이른 에너지 검출(earliest energy detection)을 제공하는 것을 설명하기 위한 순서도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 경로 완화(multipath mitigation) 아키텍처를 설명하기 위한 블록도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 경로 완화 주파수 줌(multipath mitigation frequency zoom)을 제공하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 연속 줌 주파수 검색(successive zoom frequency search)을 제공하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 환경(1100)의 전자 디바이스(1101)을 설명하기 위한 블록도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른, 도 11의 전자 디바이스(1101)의 프로그램(들)(1140)을 설명하기 위한 블록도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 동일한 도면 부호가 상이한 도면에 도시되어 있다 하더라도, 동일한 요소는 동일한 도면 부호로 표시된다는 점에 유의해야 한다. 이하의 설명에서, 상세한 구성 및 구성 요소와 같은 특정 세부 사항은 본 발명의 실시예의 전반적인 이해를 돕기 위해 제공된다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예의 다양한 변경 및 수정이 본 개시의 범위 및 사상을 벗어나지 않고 이루어질 수 있다는 것은 해당 기술 분야의 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 또한, 공지된 기능 및 구성에 대한 설명은 명료성 및 간결성을 위해 생략되었다. 이하에서 설명되는 용어는 본 발명의 기능을 고려하여 정의된 용어로서, 사용자, 사용자의 의도 또는 관습에 따라 달라질 수있다. 그러므로 용어의 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 기반으로 결정되어야한다.

본 개시는, 첨부된 도면을 참조하여 이하에서 상세하게 설명되는 실시예들 중에서 다양한 변형례 및 다양한 실시예를 가질 수 있다. 그러나, 본 발명은 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상 및 범위 내에서 모든 수정, 균등물 및 변형을 포함하는 것으로 이해되어야한다.

제1, 제2 등과 같은 서수를 포함하는 용어가 다양한 요소를 설명하기 위해 사용될 수 있지만, 구조적 요소는 용어에 의해 제한되지 않는다. 이 용어는 한 요소를 다른 요소와 구별하기 위해서만 사용된다. 예를 들어, 본 개시의 범위를 벗어나지 않으면서, 제 1 구조 요소는 제 2 구조 요소로 지칭될 수 있다. 이와 유사하게, 제2 구조 요소는 제1 구조 요소로 지칭될 수도 있다. 본 명세서에에 사용된 바와 같이, "및/또는"이라는 용어는 하나 이상의 관련 아이템의 임의의 조합 및 모든 조합을 포함한다.

본 명세서에서 사용 된 용어는 본 개시의 다양한 실시예를 설명하기 위해 사용되었지만, 본 개시를 제한하고자 하는 것은 아니다. 단수 형태는 문맥에 달리 명시되지 않는 한 복수 형태를 포함한다. 본 개시에서, 용어 "포함하는(include)"또는 "가지는(have)"은 특징, 숫자, 단계, 동작, 구조적 요소, 부품 또는 이들의 조합의 존재를 나타내며, 하나 이상의 특징, 숫자, 단계, 동작, 구조적 요소, 부품 또는 이들의 조합의 추가적인 존재 또는 확률을 배제하지 않는다는 것을 이해해야한다.

다르게 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어는 본 개시가 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에 의해 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의된 것과 같은 용어는 관련 분야의 문맥 상의 의미와 동일한 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 개시에서 명확하게 정의되지 않는 한 이상적이거나 과도하게 공식적인 의미를 갖는 것으로 해석되어서는 안된다.

계획되고 현재 운영되는 GNSS 시스템의 수는 증가하고 있다. 이들은 미국의 GPS(global positioning system), 러시아의 GLONASS(GLObalnaya NAvigatsionnaya Sputnikovaya Sistema), 유럽의 갈릴레오 시스템(Galileo system) 및 중국의 베이도우 시스템(BeiDou system)을 포함하며, 이들 각각은 지구 전체 궤도를 도는 인공위성의 컨스텔레이션을 구비하고 있거나 구비할 것이다. (전역적이 아니지만, 지구의 특정 지역만을 커버하도록 의도된) 지역적 시스템은 일본의 QZSS(Quasi-zenith satellite system)을 포함하고, IRNSS(Indian regional navigational satellite system) 또한 현재 개발 중에 있다. SBAS(Satellite-based augmentation system)은, 또한 보통 지역적이며, 기존의 GNSS 시스템을 예컨대 지상 기반 스테이션 및/또는 추가 네비게이션 보조 장치로부터 메시지를 이용하여 "증강"하며, 이들 또한 지속적으로 개발 및 확대되고 있다.

수신 측에서, GNSS 기능은 더 이상 특정 유형의 시스템 또는 장치로 제한되지 않는다. GNSS 수신기는 모바일 단말, 태블릿 컴퓨터, 카메라, 휴대용 음악 재생기 및 무수한 다른 휴대용 및/또는 모바일 개인 컨슈머 디바이스에 구현될 뿐 아니라, 차량의 전자 장치와 같은 대형 디바이스 및/또는 시스템에 통합될 수 있다. 또한, 2 이상의 인공위성 컨스텔레이션(예컨대 2 이상의 GPS, 갈릴레오, GLONASS, 베이도우, 지역적 시스템 및/또는 증강 시스템 컨스텔레이션)으로부터 신호를 수신하고, 때로는 위성/우주선(satellite/space vehicles, SV)으로 불리는, 수 개의 컨스텔레이션으로부터 언제나 오버헤드에 있는 차단되지 않은 위성의 개수가 단일 컨스텔레이션의 오버헤드에 있는 SV의 개수보다 언제나 많기 때문에 훨씬 더 높은 정확성을 제공하는 다중 컨스텔레이션 GNSS 수신기가 개발 중이다.

본 명세서에서 사용된 "GNSS 수신기"는 디바이스 또는 시스템의 이와 같은 임의의 GNSS 기능을 포함한다.

본 발명은 일반적으로 GNSS 수신기에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 장기 코히어런트 집적 주기를 이용하여 GNSS 수신기 성능을 향상시키기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, GNSS 수신기에서 장기 코히어런트 집적을 위한 시스템 및 방법이 제공된다. 시스템 및 방법은, 20 msec 동위상(I)/직교(Q) 상관의 합산을 통해, 100 msec 코히어런트 동위상(I) 및 직교(Q) 상관을 생성한다. 만일 시스템/방법이 캐리어 위상 고정을 가지는 경우, 시스템/방법은 100 msec 동위상(I)/직교(Q) 상관의 데이터 스트리핑(data stripping)을 수행하거나, 강한 CNO(carrier signal-to-noise density, C/N₀)가 존재하는 경우 데이터 디코딩을 수행하여, 처리된 100 msec 동위상(I)/직교(Q) 상관을 생성한다. 만일 시스템/방법이 캐리어 위상 고정을 가지지 않는 경우, 시스템/방법은 100 msec 동위상(I)/직교(Q) 상관의 데이터 스트리핑 또는 데이터 디코딩을 수행하고, 각각의 동위상(I) 및 직교(Q) 상관 사이의 각각의 각도를 결정하고, 각각의 100 msec 동위상(I)/직교(Q) 상관을 각각의 각도만큼 위상 회전하여 각각의 100 msec 동위상(I)/직교(Q) 상관을 공통 기준 면에 정렬하고, 처리된 100 msec 동위상(I)/직교(Q) 상관을 생성한다. 최종적으로, 시스템/방법은 생성된 100 msec 동위상(I)/직교(Q) 상관을 합산함으로써 1 sec 동위상(I)/직교(Q) 상관을 생성한다.

통상적으로, GNSS 수신기는 코히어런트 및 비 코히어런트(non-coherent) 집적을 모두 이용하여 신호 누적(accumulation)을 수행한다. 예를 들어, 20 msec의 코히어런트 처리 후 1 sec의 비 코히어런트 처리가 뒤따를 수 있다. 코히어런트 누적은 비 코히어런트 누적에 비해 증가된 SNR을 초래한다. 예를 들어, 코히어런트 집적은 관측 시간의 두 배 당 SNR이 +3 dB만큼 증가하도록 하지만, 비 코히어런트 집적은 관측 시간의 두 배 당 +1.5 dB만큼 증가하도록 한다. 따라서, 코히어런트 누적은 증가된 SNR 관점에서 바람직하다.

통상적으로, 20 msec 코히어런트 동위상(I) 및 직교(Q) 상관은, 다음 식 (1)로 나타낸 바와 같이, 1 msec 동위상(I) 및 직교(Q) 상관을 합산하는 것을 통해 생성된다.

I_20msec = Σ_1..20 I_1msec

Q_20msec = Σ_1..20 Q_1msec (1)

여기서 코히어런트 값 I_20msec 및 Q_20msec 이 도출된 후, 다음 식 (2)로 나타낸 바와 같이, 해당 20 msec 인터벌(interval)에 대해 단일 비 코히어런트 합산(non-coherent summation, NCS)을 형성한다.

NCS_20msec = √( I_20msec + Q_20msec ) (2)

다음으로 1 초가 넘는 동안 각각의 20 msec 인터벌에 대한 단일 비 코히어런트 값들을 합산하여, 다음 식 (3)으로 나타낸 바와 같이, 1 sec 비 코히어런트 합 NCS_1sec을 생성한다.

NCS_1sec = Σ_1..50 NCS_20msec (3)

다른 예로서, 통상적인 수신기는 20 msec 동안 코히어런트 집적을 한 후, 약 5 초 동안 코히어런트 집적된 20 msec 상관을 비 코히어런트 누적하여 CNO = 15dB-Hz 에서의 신호 검출을 달성한다. 그러나 유용한 도시 협곡 환경의 신호에 대해, 이들의 CNO는 주로 15dB-Hz 를 넘는 범위어야 한다. CNO < 13dB-Hz 인 상관 신호를 이용한 GNSS 신호 획득 및/또는 추적은 정확학 PVT 결과를 생성하는 측면에서는 제한적이다.

데이터 비트 스트리핑은 통상적으로 20 msec 보다 긴 구간에 대해 코히어런트 집적을 하는 것이 요구된다. 현대의 GNSS 신호(예컨대 L1-C, E1-C)는, 데이터 스트리핑이 용이하게 구현되는 공지된 2차 코드가 있는 파일럿 채널이 포함된다. 미래의 수신기에서, 이러한 파일럿 신호가 더욱 이용 가능해짐에 따라 신호의 데이터 스트리핑은 노멀 동작에 해당할 수 있다. 또한, 실시간으로 로우(raw) 데이터 비트를 결정하기에 CNO가 충분히 높은 경우, 코히어런트 집적을 위해 데이터 스트리핑이 반드시 필요한 것은 아니다.

해당 기술 분야의 통상의 기술자가 이해하는 바와 같이, 코히어런트 집적의 시간 구간을 연장하는 것은 향상된 SNR, SNR에 관한 향상된 정보, 향상된 손상 메트릭(impairment metric)(예컨대 CW 검출(continuous wave (CW) detection), 교차 상관 검출(cross correlation detection)) 및 기존의 다중 경로 완화 알고리즘(HRC(high resolution correlator) 또는 MET(multipath elimination technology))의 향상된 성능을 포함하는 많은 이점을 가질 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 또한, 검출 대역폭의 협소화는 아래에서 보다 상세히 설명되는 바와 같이 새로운 다중 경로 완화 알고리즘을 위한 기회를 창출한다.

그러나, 3 가지 손상이 일반적으로 장기 코히어런트 집적을 방해한다. 첫 번째로, 코히어런트 집적에 대한 주파수 대 진폭 관계는 sinc 함수이기 때문에, 코리어런트 집적 시간이 길수록 주파수 빈 폭(frequency bin width)은 줄어든다. 예를 들어 20 msec 코히어런트 집적을 위한 sinc 함수는 ±50Hz의 주 로브 폭(main lobe width)을 갖지만, 1 sec 코히어런트 집적을 위한 sinc 함수는 주 로브 폭을 ±1Hz까지 감소시킨다. 따라서 GNSS 수신기가 해당 범위를 벗어나도록 드리프트(drift)하는 경우 상관 신호의 CNO는 크게 감소될 수 있다.

두 번째로, 다수의 GNSS 수신기의 로컬 캐리어 신호(local carrier signal)의 생성기는 TCXO(temperature compensated crystal oscillator)를 사용하며, 이것은 동작에서의 무작위 걸음(random walk)과 유사한 위상 잡음(phase noise)을 생성하고, 이에 따라 로컬에서 생성된 캐리어의 위상을 입력 위성 신호에 대해 예측할 수 없도록 드리프트시킨다. 현재의 TCXO 기술에서, 이것은, GNSS 수신기가 0.5-1 dB의 CNO 손실을 겪기 전에, 코히어런트 집적 구간을 100 msec 정도로 제한시킨다.

세 번째로, GNSS 수신기 조건/환경은 장기 코히어런트 집적을 방해할 수 있다. 예를 들어, GPS L1 대역 신호는 (1575.42MHz의 캐리어 주파수에서) 약 19 cm의 파장을 갖는다. GNSS 수신기는 GPS L1 신호 파장의 상당 부분과 크기가 동일한 위상 회전을 유발하기 위해 많이 이동할 필요가 없다(예컨대 100 msec 동안 5 cm 이동하는 것은 약 90^o 의 캐리어 위상 시프트를 유발하므로 CNO가 크게 손실된다).

본 발명은 데이터 비트 스트리핑을 갖는 GPS L1 C/A 코드에 관해 설명된다. 본 시스템은 위성에 기초하여 개별 위성 상에서 동작한다.

이하에서 설명 중 일부는 GPS 신호를 사용하는 것을 예로 들고 있지만, 본 발명의 범위는 이제 제한되지 않으며, 다수의 다른 실시예들이 가능하다. 본 명세서에서 언급되는 것들의 일부는, 예를 들어, 바이도우 신호 코드, 갈릴레오 E1 신호 코드 및/또는 QZSS L1C 신호 코드에 대한 어플리케이션을 포함할 수 있다. 전부는 아닌, 일부에 대한 더욱 상세한 설명에 대해, 지역적 시스템을 포함하며 본 발명의 실시예가 적용 가능한 GNSS 신호에 대해서는, 예컨대 GPS L1 C/A, L2C 및 P 채널/코드를 설명하고 있는 Global positioning systems directorate systems engineering & integration - Interface specification IS-GPS-200H (Sept. 24, 2013)(이하에서 일반적으로 "IS-GPS-200"로서 참조됨); GPS L1C 채널/코드를 설명하고 있는 Global positioning systems directorate systems engineering & integration - Interface specification IS-GPS-800D (Sept. 24, 2013)(이하에서 일반적으로 "IS-GPS-800D"로서 참조됨); Global navigation satellite system - GLONASS - Interface control document - Navigational radio signal in bands L1, L2 (Edition 5.1) (2008)(이하에서 일반적으로 "GLONASS L1,L2 ICD"로서 참조됨); European GNSS (Galileo) open service - Signal in space interface control document (version 1.3) (2016) (이하에서 일반적으로 "Galileo OS-SIS-ICD"로서 참조됨); BeiDou navigation satellite system - Signal in space interface control document - Open service signal B1I (version 1.0) (December 2012) (이하에서 일반적으로 "BeiDou ICD"로서 참조됨); Quasi-zenith satellite system - Interface specification - Satellite positioning, navigation and timing service (이하에서 일반적으로 "IS-QZSS-PNT-001"로서 참조됨); 및 Indian regional navigation satellite system - Signal in space ICD for standard positioning service (version 1.1) (이하에서 일반적으로 "ISRO-IRNSS-ICD-SPS-1.1"로서 참조됨)를 참조할 수 있으며, 이들 모두는 참조에 의해 그 내용이 본 명세서에 포함된다.

또한, 본 발명의 실시예들은, WAAS(wide area augmentation system), EGNOS(European geostationary navigation overlay service), MSAS(multi-functional satellite augmentation system), GAGAN(GPS aided geo augmented navigation) 및, 예컨대 셀룰러 통신 시스템의 신호를 측정/테스트하기 위해 개발 중인 "보조(assisted)" GNSS(A-GNSS) 기술을 비롯한 SBAS에 의해 증강되거나 보조되는 GNSS에 동등하게 적용 가능하다(3GPP(3^rd generation partnership project) 기술 명세서 3GPP TS 37.571: Universal terrestrial radio access (UTRA) and evolved UTRA (E-UTRA) and evolved packet core (EPC); user equipment (UE) conformance specification for UE positioning 참조, 5 파트를 포함하여 이들 모두는 참조에 의해 그 내용이 본 명세서에 포함된다).

따라서, 해당 기술 분야의 통상의 기술자는 본 발명을, 증강/보조되었는지 여부와 무관하게, 임의의 전역적 또는 지역적 GNSS로부터의 다양한 신호에 적용 가능함을 인식할 수 있다. 또한, 해당 기술 분야의 통상의 기술자가 이해하는 바와 같이, 다수의 GNSS 신호가 동일 채널(즉, 동일 주파수, 동일 시간) 또는 대역(즉, 주파수 대역) 상에 서로 다른 코드로 전송됨에 따라, 좀 더 일반적인 의미에서 볼 때 효과적으로 서로 다른 "채널"을 만드는, "채널(channel)", "대역(band)" 및 "코드(code)"는 때때로 본 명세서에서 상호 교환적으로 사용될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 시스템은 임의의 사용 가능한 위상 코히어런스를 이용하여 매우 긴 코히어런트 집적 시간을 가능하게 할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 시스템은 1 sec 코히어런트 집적을 이용한다. 해당 길이의 코히어런트 집적은, 1 Hz 레이트 및 공칭 메트릭 계산 레이트(nominal metric compute rate)에의 위치 결정과의 관계로 인해 특히 적합하다. 그러나, 본 발명의 몇몇의 실시예에 따른 코히어런트 집적은 특정 시나리오 하에서 무한히 확장될 수 있다(또는 구간이 1 sec 미만, 예컨대 0.5, 0.25 sec이 되도록 단축될 수 있다). 코히어런트 추적된 신호는 데이터 스트리핑을 갖는 GPS L1 C/A code = 26.0 dB-Hz, Galileo E1-C ≥= 20dB-Hz, GPS L1 C/A code ≥= 20dB-Hz에 다른 시스템의 다수의 다른 신호를 포함한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 시스템은 아래에서 설명되는 바와 같이 회전 위상 처리(rotate phase process)(본 명세서에서 "RPA"라고도 참조됨)를 이용하여 캐리어 위상 고정이 존재하지 않는 경우 무한 코히어런트 집적을 수행할 수 있다. RPA는 장기 코히어런트 집적이 (데이터 스트리핑과 함께) 약 17 dB의 CNO까지 동작을 낮출 수 있도록 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르는 코히어런트 집적 구간은, 예컨대 20 msec 부터 20 sec 또는 그 이상까지 다양할 수 있다. 아래의 표 1은 20 msec 코히어런트 집적 구간 후 2차 비 코히어런트 구간을 갖는 통상의 스킴 대비 본 기술을 이용한 연관된 SNR 이득을 나타낸다. 표 1에 도시된 바와 같이, 1 sec 코히어런트 처리를 이용하는 것은, 코히어런트/비 코히어런트 처리의 통상의 조합의 경우보다 +8.5 dB SNR 향상을 제공한다.

[표 1]

본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 시스템/방법은 현재의 CNO에 기초하여 다른 액션을 취한다.

강한 CNO (>26dB-Hz)가 있는 경우, 장기 코히어런트 집적은 본 발명의 실시예들에 따른 여러 방식으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 위상 고정 루프(phase locked loop, PLL)가 코스타스 루프(Costas loop)라고 가정하면, (데이터 변조 존재로 인해 제한되는) 강한 신호로 인해 이것은 아마도 전체 캐리어 위상 고정을 가지고, 이에 따라 데이터 스트리핑 또는 RPA 어떤 것도 신호에 적용될 필요가 없고, 실시간 디코딩이 사용될 수 있다. 그러나, 이와 같은 경우, 코스타스 루프가 장기 집적 구간에 걸쳐 과도한 위상 잡음을 추가하는 것을 방지하기 위해 추가적인 dB 헤드룸(headroom)이 필요할 수도 있다. 다른 예로서, 코스타스 루프 캐리어 위상 고정이 없을 수도 있고, RPA 처리와 결합된 데이터 스트리핑이 사용되어 장기 코히어런트 집적을 구현할 수 있다. 실제로, 신호 강도에 기초한 또 다른 예로서, 데이터 스트리핑 또는 위상 고정 요구가 없을 수도 있지만, 대신에 장기 코히어런트 집적을 구현하기 위해 RPA 처리의 사용만이 있을 수 있다. 본 실시예에 따르면, 모든 범위의 가능성이 해당 기술 분야의 통상의 기술자에게 명백할 것이다.

중간의 CNO (26dB-Hz > CNO > 20dB-Hz)가 있는 경우, 장기 코히어런트 집적은 본 발명의 실시예들에 따른 여러 방식으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 중간의 CNO에 대해 일반적으로 PLL이 코스타스 루프보다 더 나으며, 캐리어 위상 고정에 있어서 일반적으로 코스타스 루프보다 6 dB 낫다. 다른 예로서, 데이터 스트리핑과 결합된 코스타스 루프는 장기 코히어런트 집적을 구현하기 위해 충분할 수 있다. 그러나, 코스타스 루프는 일반적으로 위에서 언급한 더 강한 CNO가 있을 때, 그리고 신호에 알 수 없는 데이터(unknown data)(예컨대 50 보드(Baud) 데이터)가 있을 때 사용된다. 알려진 데이터를 갖는 파일럿 신호가 있는 경우, PLL은 데이터 스트리핑과 함께 사용될 수 있다. 코스타스 루프는 모듈로 1/2 캐리어 사이클(modulo 1/2 carrier cycle)에 고정하고, PLL은 모듈로 1 캐리어 사이클(modulo 1 carrier cycle)에 고정한다. GNSS 위성 신호가 파일럿 신호를 채택하는 주된 이유 중 하나는 PLL이 GNSS 수신기에 의해 사용될 수 있기 때문이다.

다시 한 번, 여분의 dB 헤드룸은 코스타스 루프가 장기 집적 구간에 걸쳐 과도한 위상 잡음을 부가하는 것을 방지할 필요가 있을 것이다. GNSS 신호가 2차 코드를 갖는 파일럿 신호인 경우, 앞서 설명한 바와 같이, 이것은 데이터 스트리핑 처리를 더욱 강화할 것이다. 다른 예로서, RPA 처리는 데이터 스트리핑과 함께 사용될 수 있으나, PLL 고정 요구 없이 사용될 수 있다. 본 실시예에 따르면, 모든 범위의 가능성이 해당 기술 분야의 통상의 기술자에게 명백할 것이다.

약한 CNO (20dB-Hz > CNO >=

17dB-Hz)가 있는 경우, 코스타스/PLL 고정은 사용될 수 없고(따라서 또한 필요하지 않고), 대신 캐리어 AFC(automatic frequency control) 루프가 RPA 처리와 함께 사용되어 장기 코히어런트 집적을 구현할 수 있다. 본 실시예에 따르면, 약한 신호 환경의 다른 가능성이 해당 기술 분야의 통상의 기술자에게 명백할 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 강한 신호 및 양호한 캐리어 위상 고정을 가정하면, 1 sec 코히어런트 집적 구간은 1 초에 걸쳐 각각의 동위상(I) 및 직교(Q) 상관을 합산함으로써 달성된다. 강한 신호에 대해, 캐리어 위상 추적 루프는 본질적으로 임의의 TCXO 위상 동작(phase motion) 및 사용자 다이나믹(user dynamic)을 추적한다. 스트립된 데이터에 해당하는 신호에 대해, PLL(phase locked loop)은 (코스타스 루프 대신) 캐리어를 추적하기 위해 사용될 수 있다. 이것은 추적 문턱값(track threshold)이 6 dB 더 낫도록 하며, 코히어런트 합산이 ≥ 20dB-Hz 의 범위로 감소되도록 한다. 따라서 코히어런트 누적은 1 초에 걸쳐 동위상(I) 및 직교(Q)를 직접 합산함으로써 수행된다. 따라서, 예를 들어, 이와 같은 조건에서, 20 msec 코히어런트 동위상(I) 및 직교(Q) 값은, 다음 식 (3)로 나타낸 바와 같이, 1 msec 동위상(I) 및 직교(Q) 상관의 합산을 통해 생성된다.

I_20msec = Σ_1..20 I_1msec

Q_20msec = Σ_1..20 Q_1msec (4)

여기서 도출된 코히어런트 값 I_20msec 및 Q_20msec 는 이후, 다음 식 (5)로 나타낸 바와 같이, 코히어런트 집적되어 100 msec 코히어런트 값을 생성한다.

I_100msec = Σ_1..5 I_20msec

Q_100msec = Σ_1..5 Q_20msec (5)

다음으로 코히어런트 값 I_100msec 및 Q_100msec 은 1 초에 걸쳐 코히어런트 집적되어, 다음 식 (6)으로 나타낸 바와 같이, 1 sec 코히어런트 합 I_1sec 및 Q_1sec 를 생성한다.

I_1sec = Σ_1..10 I_100msec

Q_1sec = Σ_1..10 Q_100msec (6)

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 캐리어 위상 고정이 없는 약한 신호(20dB-Hz > CNO >=

17dB-Hz)의 경우, 본 시스템/방법은 RPA 처리를 이용한다. 더욱 구체적으로, 표준 AFC 처리는 오프셋 주파수를 추적하기 위해 사용되고, RPA 처리는 PLL을 사용하지 않고 자체적으로 위상 조정 수행한다. 따라서, 예를 들어, 이와 같은 조건에서, 본 시스템/방법은, 다음 식 (7)로 나타낸 바와 같이, 1 msec 동위상(I) 및 직교(Q) 상관의 합산을 통해 20 msec 코히어런트 동위상(I) 및 직교(Q) 값을 생성함으로써 재시작한다.

I_20msec = Σ_1..20 I_1msec

Q_20msec = Σ_1..20 Q_1msec (7)

여기서 도출된 코히어런트 값 I_20msec 및 Q_20msec 는 이후, 다음 식 (8)로 나타낸 바와 같이, 코히어런트 집적되어 100 msec 코히어런트 값을 생성한다.

I_100msec = Σ_1..5 I_20msec

Q_100msec = Σ_1..5 Q_20msec (8)

다음으로 코히어런트 값 I_100msec 및 Q_100msec 는 RPA에 의해 처리되어, 다음 식 (9)로 나타낸 바와 같이, (아래에서 더욱 상세하게 설명되는) 수정된 코히어런트 값 I^* _100msec 및 Q^* _100msec 를 생성한다.

I^* _100msec = RPA(I_100msec)

Q^* _100msec = RPA(Q_100msec) (9)

이들 수정된 코히어런트 값 I^* _100msec 및 Q^* _100msec 는 1 초에 걸쳐 코히어런트 집적되어, 다음 식 (10)으로 나타낸 바와 같이, 1 sec 코히어런트 합 I_1sec 및 Q_1sec 를 생성한다.

I_1sec = Σ_1..10 I^* _100msec

Q_1sec = Σ_1..10 Q^* _100msec = 0 (10)

상기 예의 식 (9)에서는 100 msec 인터벌이 사용되었으나, RPA 처리에 대한 입력은, 위상 잡음으로부터 너무 많은 CNO 손실을 누적하기 전에 로컬 캐리어 생성기가 얼마나 길게 코히어런트 집적을 허용하는지에 따라 40 msec 내지 140 msec 의 코히어런트 집적된 동위상(I) 및 직교(Q) 신호일 수 있다. 식 (10)으로 나타낸 바와 같이, RPA 처리에 의해 시뮬레이션되는 풀 캐리어 위상 고정(full carrier phase lock)이 있는 경우, 직교(Q) 상관기(correlator)의 에너지는 최소화되고, 이에 따라 동위상(I) 채널의 에너지는 최대화된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 GNSS 수신기를 설명하기 위한 블록도이다. 여기에서는 본 발명의 실시예와 관련된 GNSS 수신기의 수신 체인(receive chain)의 구성 요소들만이 도시되고 설명되었다. GNSS 수신 체인에 관한 더욱 상세한 내용은 Ward et al., Satellite signal acquisition, tracking, and data demodulation, chapter 5, Understanding GPS principles and applications (2^nd Ed., 2005), Kaplan and Hegarty, eds. (Artech House); IS-GPS-200; IS-GPS-800; 및 U.S. Pat. Nos. 9,482,760; 9,291,717; 8,305,268; 및 9,784,845을 참조할 수 있으며, 그 모든 내용을 참조에 의해 본 명세서에 포함된다.

도 1에서, 안테나(101)에 의해 수신된 GNSS 신호는, 증폭 및 ?터링하여 복소 IF 아날로그 신호를 출력하는 RF(radio frequency)/IF(intermediate frequency) 블록(103)에 의해 처리된다. 도 1에서 박스들을 연결하는 이중 선들은 처리되는 신호들이 복소인 사실, 즉 동위상(I) 및 직교(Q) 성분을 모두 포함하는 것을 나타낸다. ADC(Analog-to-digital converter)(105)는 RF/IF 블록(103)에서 출력된 IF 아날로그 신호를 수신하고, 이를 디지털 신호 전처리 블록(110)에 의해 디지털 도메인에서 후속 처리하기 위한 디지털 신호로 변환한다. 다른 기능들 중에서, 디지털 신호 전처리 블록(110)은 간섭 신호를 검출 및 제거하고, 다중 GNSS 실시예에서, GNSS 신호들을 이들 개별 시스템으로 분리한다. 예를 들어, 디지털 신호 전처리 블록(110)은 GLONASS 신호로부터 GPS 신호를 분리한다.

디지털 신호 전처리 블록(110)으로부터 출력된 신호는 캐리어 믹서(120)로 입력되며, 캐리어 믹서(120)는 로컬 캐리어 주파수 생성기(125)로부터 출력된 신호와 입력 신호를 믹싱함으로써 입력 신호를 기저 대역 신호로 변환한다. 해당 기술 분야의 통상의 기술자가 이해하는 바와 같이, (통상적으로 소프트웨어로 구현되는) 신호 추적 절차는, 수신 체인의 나중의 상관으로부터 캐리어 주파수 추적 판별기(carrier frequency tracking discriminator)를 형성하고, 루프 필터를 적용하여 로컬 캐리어 주파수 생성기(125)에 피드백(feedback)을 제공할 수 있다.

캐리어 믹서(120)로부터 출력된 기저 대역 신호는 매칭된 필터/상관기(150)에 입력되며, 매칭된 필터/상관기(150)는, 개별적인 위성 코드를 기저 대역 신호와 상관시켜, 각각의 위성 신호에 대한 상관 신호의 세트를 출력한다. 상관을 위한 개별적인 위성 코드는 코드 생성기(들)(140)로부터 제공받으며, 코드 생성기(들)(140)은, 예를 들어 GPS를 사용하여, 37 개의 GPS 위성 각각에 대한 L1 C/A, L1C, L5 등의 신호 코드를 생성하여, 매칭된 필터(들)/상관기(들)(150) 각각이 이들 GPS 신호와 상관을 시도할 수 있도록 한다. 위성 코드 생성기(들)(140)은 코드 위상 생성기(130)에 의해 구동된다. 앞서 (로컬) 캐리어 믹서(120) 및 로컬 캐리어 주파수 생성기(125)를 참조하여 설명된 캐리어 주파수 추적과 유사하게, 그리고 해당 기술 분야의 통상의 기술자가 이해하는 바와 같이, (통상적으로 소프트웨어로 구현되는) 코드 상관/추적 절차는 코드 추적 판별기 기능(code tracking discriminator function)을 형성하고, 이는 추가적으로 필터링되어 코드 위상 생성기(130)에 대한 피드백 코드 위상 시프트 추정(feedback code phase shift estimate)을 생성하고, 이것은, 예를 들어, 이전에 논의된 TXCO를 포함할 수 있으며, 이것은 수신 체인의 코드 위상 생성기(130), 로컬 캐리어 생성기(125) 등과 같은 구성 요소에 대한 소오스 클럭의 역할을 한다.

매칭된 필터/상관기(150)는 일반적으로 1 msec 미만부터, 10 msec 이상까지의 레이트(rate)로 동위상(I) 및 직교(Q) 값을 출력한다. 매칭된 필터/상관기(150)가 취하는 시간이 길수록, 합산 출력은 더욱 코히어런트하게 된다. 매칭된 필터/상관기(150)의 동위상(I) 및 직교(Q) 출력은 그들 자신의 코히어런트 집적이다.

매칭된 필터/상관기(150)에 의해 출력되는 상관 신호는 다수의 GNSS 수신기 기능(160)에 제공되며, 해당 기술 분야의 통상의 기술자가 이해하는 바와 같이, 이들 각각은 집적 구간(integration period), 코히어런트 대 비 코히어런트 집적(coherent vs. non-coherent integration), 시간 도메인 대 주파수 도메인 조작(time domain vs. frequency domain manipulation) 등의 고유의 요구사항을 갖는다. 집적에 관한 구체적인 예로서, GPS L1 C/A에 대한 데이터 복조는 20 msec 동위상(I) 및 직교(Q) 코히어런트 집적을 사용하며, CW 검출은 20 msec 코히어런트 집적과, 100 msec 와 20 sec 사이의 비 코히어런트 집적을 사용한다. RPA 또한 입력 코히어런트 집적 구간에 대한 세부적인 고유의 요구사항을 가지며, 본 명세서의 다른 부분에서 설명되는 바와 같이, 이것은 40 msec부터 200 msec 이상이 될 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 단계(210)에서, 본 시스템/방법은, 식 (4) 및 식 (7)로 나타낸 바와 같이, 1 msec 동위상(I) 및 직교(Q) 상관의 합산을 통해 20 msec 코히어런트 동위상(I) 및 직교(Q) 값을 생성함으로써 시작한다. 단계(215)에서, 본 시스템/방법은 캐리어 위상이 적절하게 고정되었는지 여부를 결정한다. 본 실시예에서는 캐리어 위상 고정이 검사되지만, 다른 실시예에서는, 앞서 설명한 것과 같이, CNO 레벨이 취해진 다음 단계 또는 모두를 결정할 수 있다.

단계(220) 및 단계(221)에서, 본 시스템/방법은 선택적인 데이터 스트리핑 및/또는 데이터 디코딩 동작을 수행할 수 있다. 많은 경우에, 본 시스템/방법은 단계(220/221)에서 데이터 스트리핑을 수행하여, 캐리어 위상 고정의 부재(lack)에 의해 야기된 오차를 오프셋(offser)할 것이다. 그러나, 이것은 절대적으로 필요한 것이 아닐 수 있기 때문에, 데이터 스트립/데이터 디코딩(220/221)을 수행하는 본 시스템/방법은 도 2에서는 여전히 선택적인 것으로 도시되었다. 본 시스템/방법은 동일한 방식스오 단계(230) 및 단계(231)에서 코히어런트 집적을 수행하여, 식 (5) 및 식 (8)로 나타낸 바와 같이, 코히어런트 I_100msec 및 Q_100msec 값을 생성한다.

그러나, 도 2의 실시예에서, 좌측 졍로는 캐리어 위상 고정을 포함하지 않기 때문에, 본 시스템/방법은, 캐리어 위상 고정이 존재하는 우측 경로와 다르게, 단계(240)에서, RPA 처리에 의해 단계(230)에서 생성된 코히어런트 I_100msec 및 Q_100msec 값을, 위에서 식 (9)로 나타낸 바와 같이, 수정한다. 본 시스템/방법은, 단계(231)에서 생성된 수정되지 않은 I_100msec 및 Q_100msec 값에 대한, 위에서 식 (6)으로 나타낸 바와 같은, 단계(260)에서의 합산과 유사한 방식으로 단계(250)에서, 단계(240)에서 출력된 수정된 코히어런트 I^* _100msec 및 Q^* _100msec 값을, 위에서 식 (10)으로 나타낸 바와 같이 합산한다.

단계(270)에서, 본 시스템/방법은 GNSS 수신기의 동작에 대한 메트릭(metric)을 위해 단계(250) 또는 단계(260)에서 생성된 장기의 코히어런트 I_1sec 및 Q_1sec 값을 이용한다. 이에 대한 예들은, 다중 경로 완화(multipath mitigation) 및 수신된 상관 신호의 SNR을 개선하는 것와 관련하여 후술하도록 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 RPA 시스템/방법을 설명하기 위한 예시적인 블록도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 RPA 시스템/방법을 설명하기 위한 예시적인 순서도이다.

단계(410)에서, 합산기(310)는 상관된 코히어런트 I_1msec 및 Q_1msec 값을 합산하여 코히어런트 I_20msec 및 Q_20msec 값을 생성한다. 단계(420)에서, 합산기(320)는 코히어런트 I_20msec 및 Q_20msec 값을 합산하여 코히어런트 I_100msec 및 Q_100msec 값을 생성한다. 해당 기술 분야의 통상의 기술자에게 이해되는 바와 같이, 100 msec 합산은 20 msec 합산을 생략하고 1 msec 값으로부터 직접 생성될 수 있다. 20 msec 합산은 다수의 다른 알고리즘/구성 요소에 대한 입력으로서 유용하기 때문에 실제로는 하지 않을 수 있다. 단계(440)에서, 도 3의 모듈(340)은, I_100msec 로 나눈 Q_100msec 의 아크탄젠트(arctangent) θ_i 를 연산한다. 단계(450)에서, 캐리어 회전기(250)는 단계(440)의 값 θ_i 를 이용하여 코히어런트 I_100msec 및 Q_100msec 값을 -θ_i 만큼 위상 회전한다. 단계(451)에서, 캐리어 회전기(350)는 값 θ_i 를 이용하여 나머지 9 개의 I_100msec 및 Q_100msec 값을 -θ_i 만큼 위상 회전하고, 합산기(360)는 20 개의 I^* _100msec 및 Q^* _100msec 값들을 모두 합산하여 코히어런트 I_1sec 및 Q_1sec 값을 생성한다.

도 3에서, 합산기(310)는 상관된 코히어런트 I_1msec 및 Q_1msec 값을 합산하여 코히어런트 I_20msec 및 Q_20msec 값을 생성하고, 합산기(320)는 I_20msec 및 Q_20msec 값을 합산하여 코히어런트 I_100msec 및 Q_100msec 값을 생성한다. FFT 모듈(330)은 합산기(320)로부터의 I_100msec 및 Q_100msec 값의 FFT를 취한다. 주파수 검색기(335)는 FFT 모듈(330)의 출력을 이용하여 주파수 차이 를 도출한다. 제1 캐리어 회전기(337)는 주파수 차이 를 이용하여 합산기(320)로부터의 I_100msec 및 Q_100msec 값을 위상 회전한다. 제1 위상 회전된 I_100msec 및 Q_100msec 값은 연산기(340)에 의해 θ_i 를 연산하기 위해 사용되고, 제2 캐리어 회전기(350)에 의해 -θ_i 만큼 2차 위상 회전된다. 이들 추가적이 모듈은 테스트에서 필요가 없는 것으로 도시되었으나, 본 실시예에서 이들의 목적은 캐리어 회전을 허용하여 모든 주파수 오프셋을 제거하는 것이다. 예를 들어, 만일 100 msec 의 합이 3 Hz에서 위상 회전하면, 위상을 측정 및 카운터 회전(counter rotate)하기 전에 본 주파수를 카운터 회전하는 데에 유리하다. 만일 AFC가 주파수 오차 가까이(close) 유지하는 경우 FFT 모듈(330), 제1 캐리어 회전기(335) 및 제2 캐리어 회전기(337)은 필요하지 않다. 다시 말해서, 이들 추가적인 모듈은 임의의 주파수 오프셋에 대한 정밀 튜닝(fine tuning)의 수단으로서 제공된다. 테스트에서, AFC가 주파수 에러를 충분히 가까이 유지하며, 추가적인 FFT 모듈(330), 주파수 검색기(335) 및 제1 캐리어 회전기(337)은 필요하지 않다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 위상 회전 시스템 및 방법에 대한 코히어런트 집적 시간과 SNR 사이의 관계를 설명하기 위한 예시적인 파형을 나타낸 도면이다. RPA는 올바르게 동작하기 위해

7-8dB의 입력 SNR을 필요로 한다. 동작점의 예를 들면, 17dB-Hz CNO 에서의 100 msec 전-RPA(pre-RPA) 코히어런트 집적은 RPA 처리에 대해

7dB SNR를 갖는다. 주목할 점은, RPA 처리는 임의의 CNO = 17dB-Hz에 대해 실행될 수 있다는 점이다. 다시 말해서, 이것은 현재 캐리어 위상 고정 상태와 무관하게 성공적으로 동작할 수 있다. 추가적으로 주목할 점은 RPA 처리가 가장 강한 상관 쌍(strongest correlator pair) (I, Q)에 유익하게 적용될 수 있다는 점이다. 이것은 회전 위상 θ_i 에 대한 최고의 예측을 야기한다. 위상 회전은, 이들이 위성 신호와 연관된 다른 모든 상관에 대해 적용될 수 있도록 한다. 예를 들어, 수신괸 상관 윈도우는 N 개의 코드 위상 및 M 개의 주파수를 포함할 수 있다. RPA 처리는 가설들 중 하나(1 코드 위상 x 1 캐리어 주파수)에 대해 동작한다. 일단 θ_i 이 연산되면 다른 모든 상관 가설은 또한 θ_i 만큼 위상 회전된다.

상술한 바와 같이, 장기 코히어런트 집적에 의해 GNSS 수신기 동작, 진단 및 오류 검출/수정에 대해 제공되는 이점들은 많다. 다중 경로 완화가 그 중 하나의 예이다.

다중 경로 완화 방법은 GNSS 수신기에 의해 수신되는 NLOS(non-line of sight) 신호의 영향을 보상 또는 제거하기 위한 시도를 포함한다. 본 명세서에서, "다중 경로 완화"는 때때로, GNSS 수신기가 위성/SV로부터 "진정(true)" LOS(line of sight) 신호와 (다른 경로, 즉 다중 경로를 따르는) 반사된 NLOS 신호 모두를 수신하는 경우의 다중 경로 전파(multipath propagation)의 영향과, GNSS 수신기가 위성의 NLOS 신호만을 수신하고, 실제 LOS 신호를 수신하지 않는 경우의 영향에 대한 완화를 커버하기 위한 넓은 의미로 사용되며, 후자의 경우는 고층 건물에 의해 형성된 "협곡"의 측면이 직접 뷰(direct view)가 아닌 위성으로부터의 다수의 NLOS 신호를 유발하는 도시 환경에서 보편적이다. 이에 대해서는 예컨대 Petrovello, M., Multipath vs. NLOS signals: How does non-line-of-sight reception differ from multipath interference? Inside GNSS, Nov-Dec. 2013, pp. 40-44를 참조할 수 있으며, 그 내용 전부는 참조에 의해 본 명세서에 포함된다.

다중 경로/NLOS 신호는 GNSS 수신기의 성능을 현저하게 떨어뜨릴 수 있다. 이에 대해서는 예컨대 Bhuiyan et al., Multipath mitigation techniques for satellite-based positioning applications, chapter 17, pp. 405-426, Global navigation satellite systems: signal, theory and applications, In; Jin, S., ed. (InTech: Rijeka, Croatia, 2012)를 참조할 수 있으며, 그 내용 전부는 참조에 의해 본 명세서에 포함된다.

그러나, 장기 코히어런트 집적은 다중 경로 완화를 다음 2 가지 방식으로 개선할 수 있다:

- 다중 경로 완화 알고리즘에서 사용되는 더 높은 SNR을 제공함으로써 개선할 수 있다. 높은 SNR이 개선된 검출 확률(P_d) 및 거짓 경보 확률(P_fa) 통계 및/또는 알고리즘의 더 빠른 동작(가장 이른 에너지는 1 sec 대신 200 msec 에 검출될 수 있음)을 리드하는 가장 이른 에너지 검출 알고리즘(earliest energy detection algorithm)과 함께 사용되는 경우를 예로 들 수 있다.

- 특정 캐리어 주파수의 가장 이른 도달 에너지(earliest arriving energy)에 대해 검색될 수 있는 좁은 대역폭 채널을 제공함으로써 개선될 수 있다. 다시 말해서, 캐리어 주파수 도메인을 통해 다중 경로 성분을 격리시키는 기능을 제공하는 것이다. 이것은 수신기가 이동하는 시나리오에서 가장 유용하다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른, 수신된 GNSS 신호의 가장 이른 에너지 검출을 제공하는 것을 설명하기 위한 순서도이다. 본 시스템/방법의 처리는, 가장 이른 에너지를 위치를 결정하는 캐리어 주파수 가설 및 코드 위상의 범위를 검사하기 전 어떤 시점에 대한 신호를 집적한다. 더욱 구체적으로, 본 시스템/방법은 단계(610)에서 코드 위상 및 캐리어 주파수의 2차원 검색 공간의 비 코히어런트 신호 값의 상관 윈도우를 로깅(log)한다. 예를 들어, 상관 윈도우는 2 차원 검색 공간 내에서 5 개의 캐리어 주파수 및 80 개의 다른 코드 위상일 수 있다. 단계(620)에서, 본 시스템/방법은 본 상관 윈도우를 이용하여, 신호 에너지 현재 문턱값(signal energy present threshold)(또는 "가장 이른 도달 에너지 피크(earliest arriving energy peak)")을 초과하는 에너지 진폭의 집적을 찾기 위해, 2 차원 검색 공간 전체를 검색한다. 단계(620)에서 신호 에너지 현재 문턱값이 초과되는 경우, 본 시스템/방법은 이것이 ("진정" 가장 이른 도달 피크가 아닐 가능성을 포함하는) 단계(630)에서의 장애(impairment)에 대한 가장 이른 도달 에너지 피크를 발견했는지를 검사한다. 해당 기술 분야의 통상의 기술자가 이해하는 바와 같이, 이와 같은 장애 검사는 교차 상관(cross-correlation), 자동 상관(auto-correlation), CW(continuous-wave) 검출 등에 의해 수행될 수 있다. 만일 발견된 피크가 단계(640)의 장애 검사를 통과하면, 본 시스템/방법은 단계(650)에서 발견된 가장 이른 도달 피크를 이용하여 범위 측정(range measurement)를 출력한다.

도 6에 도시된 것과 같은 가장 이른 에너지 피크 검출 처리는 장기 코히어런트 집적의 증가된 SNR로부터의 이점으로, 더 적은 집적 횟수로 유사한 성능을 제공하거나 및/또는 검출 확률 및 거짓 경보 통계 확률 통계를 개선한다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 경로 완화 아키텍처를 설명하기 위한 예시적인 블록도이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 상관기 스토리지(correlator storage)(710)는 H 개의 엔트리가 들어갈 수 있고, 각각의 엔트리는 1 msec 동위상(I)/직교(Q) 상관 쌍을 포함한다. H=1000 이므로, 1000 x 1 msec 의 상관 신호가 수신되어 상관기 스토리지(710)에 저장된다. 저장된 각각의 샘플은 도 7에 도시된 구성 요소의 체인을위해 제공된다. 먼저, 각각의 1 msec 동위상(I)/직교(Q) 쌍은 복소 믹서(complex mixer)(720)에 의해, 위성으로부터 기인한 캐리어 주파수의 로컬에서 생성된 버전이 믹싱된다. 구체적으로, NCO(numerically controlled oscillator)(725)는 룩업 테이블(LUT)을 이용하여 로컬 캐리어 주파수 복소 신호 I_L, Q_L 을 생성하고, 이것은 1 msec 동위상(I)/직교(Q) 쌍과 함께 믹싱된 신호에 해당한다.

합산기(730)는 100 x 1 msec 동위상(I)/직교(Q) 쌍을 수신하여 100 msec에 걸친 코히어런트 집적을 제공한다. 이들 코히어런트 값 I_100msec 및 Q_100msec 는 RPA 처리기(740)에 입력되어 수정된 코히어런트 값 I^* _100msec 및 Q^* _100msec 를 생성한다. 합산기(750)는 수신하여, 이들 수정된 코히어런트 I^* _100msec 및 Q^* _100msec 값에 대해 코히어런트 집적을 수행하여 장기 코히어런트 집적 값 I_1sec 및 Q_1sec 를 생성한다. 합산기(750)는 또한 sinc 감쇠 함수의 필터로도 작용하지만, 해당 기술 분야의 통상의 기술자가 이해하는 바와 같이, 이 함수는, FIR(finite impulse response) 필터와 같은 다른 필터 유형에 의해 수행될 수 있다. 모듈(760)은 각각의 1 sec 인터벌에 대한 진폭을 연산하고, 이들 에너지 진폭 값은, 예를 들어, 가장 이른 에너지 검출 알고리즘에 사용될 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 시스템/방법은, GNSS 수신기가 빠르게 이동하는 경우와 같은 도전적인 환경에서 다중 경로 성분을 격리할 수 있는 기능을 제공한다. GNSS 수신기가 이동하는 경우, GNSS 신호에 대한 도플러 효과(Doppler effect)는 다음의 식 (11)을 이용하여 연산될 수 있다.

(11)

여기서 f_R 은 GNSS 수신기에서 측정된 도플러 효과이고, f₀ 는 캐리어 주파수(예컨대 1575.42MHz)이고, v 는 (초 당 미터 ms^- ¹ 로 측정되는) GNSS 수신기의 속도이고, c 는 빛의 속도이다.

식 (11)을 이용하여, 70mph

31.3 ms^- ¹ 의 상대 속도에서, 도플러 효과는 f_R

±164Hz 이다. 후술하는 바와 같이, 본 시스템/방법은, 예컨대 100 msec (10Hz)에서 시작하여, 2Hz로, 다음으로 1Hz로 하는 연속적인 주파수 축소 방식(successive frequency narrowing method)을 사용하여, 에너지 피크를 먼저 검색한 후 줌 인(zoom in)을 수행하여 여러 다중 경로 주파수 성분을 분리한다. 주파수 검색은 또한 FFT/IFFT 동작을 통해 수행될 수 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른, 얼마나 많은 가설이 검색되느냐에 따라 더욱 효율적인 다중 경로 완화 주파수 줌(multipath mitigation frequency zoom)을 제공하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 본 주파수 줌 처리는 100 msec 코히어런트 집적을 이용하여 에너지를 검색한 후. 풀(full) 1 초 코히어런트 집적을 이용하여 발견된 신호 에너지가 가설/임계값을 만족하는 영역만을 검색한다. 도 8은 2 단계 주파수 줌을 도시하고 있으나, 해당 기술 분야의 통상의 기술자가 이해하는 바와 같이, 이것은 3 단계 이상으로 확장될 수 있다.

단계(810)에서, 본 시스템/방법은 상관된 코히어런트 I_1msec 및 Q_1msec 값을 합산하여 코히어런트 I_20msec 및 Q_20msec 값을 생성한다. 단계(820)에서, 본 시스템/방법은 코히어런트 I_20msec 및 Q_20msec 값을 합산하여 코히어런트 I_100msec 및 Q_100msec 값을 생성한다. 단계(830)에서, 검색 공간의 코히어런트 I_100msec 및 Q_100msec 값에 대해 진폭이 연산되고, 하나 이상의 피크 에너지 진폭 영역이 피크 전력 가설(peak power hypotheses)로서 선택된다. 나머지 단계들은 선택된 피크 진폭 가설 영역에서만 수행된다. 단계(840)에서, 본 시스템/방법은 I_100msec 로 나눈 Q_100msec 의 아크탄젠트를 연산한다. 단계(850)에서, 본 시스템/방법은 단계(840)의 값 θ_i 를 이용하여 코히어런트 I_100msec 및 Q_100msec 값을 -θ_i 만큼 위상 회전한다. 단계(840)에서 일단 θ_i 이 연산되면, 본 시스템/방법은 단계(860)에서 이 값을 이용하여 나머지 9 개의 코히어런트 I_100msec 및 Q_100msec 값을 위상 회전한다.

단계(870)에서, 본 시스템/방법은 10 개의 I^* _100msec 및 Q^* _100msec 값들을 모두 합산하여 코히어런트 I_1sec 및 Q_1sec 값을 생성한다. 이들 장기 코히어런트 I_1sec 및 Q_1sec 값은 단계(880)에서 가장 이른 도달 에너지 가설을 선택하기 위해 사용된 후, 단계(890)에서 범위/레이트 측정을 생성하기 위해 사용된다. 다음으로 본 시스템/방법은 이를 다시 수행하기 위해 되돌아 간다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 연속 줌 주파수 검색을 제공하는 방법을 설명하기 위한 예시적인 순서도이다. 단계(910)에서, 본 시스템/방법은 상관된 코히어런트 I_1msec 및 Q_1msec 값을 합산하여 코히어런트 I_20msec 및 Q_20msec 값을 생성한다. 단계(920)에서, 본 시스템/방법은 코히어런트 I_20msec 및 Q_20msec 값을 합산하여 코히어런트 I_100msec 및 Q_100msec 값을 생성한다. 단계(930)에서, 검색 공간의 코히어런트 I_100msec 및 Q_100msec 값에 대해 진폭이 연산되고, 하나 이상의 피크 에너지 진폭 영역을 피크 전력 가설로서 선택하기 위해 문턱값이 사용된다. 나머지 단계들은 선택된 피크 진폭 가설 영역에서만 수행된다. 단계(940)에서, 본 시스템/방법은 최대 전력을 갖는 코히어런트 I_100msec 및 Q_100msec 값에 대해, I_100msec 로 나눈 Q_100msec 의 아크탄젠트를 연산한다. 단계(950)에서, 본 시스템/방법은 단계(940)의 값 θ_i 를 이용하여 나머지 코히어런트 I_100msec 및 Q_100msec 값을 -θ_i 만큼 위상 회전한다. 단계(940)에서 일단 θ_i 이 연산되면, 본 시스템/방법은 단계(960)에서 이 값을 이용하여 나머지 9 개의 코히어런트 I_100msec 및 Q_100msec 값을 위상 회전한다.

단계(970)에서, 본 시스템/방법은 10 개의 I^* _100msec 및 Q^* _100msec 값들을 모두 합산하여 코히어런트 I_1sec 및 Q_1sec 값을 생성한다. 이들 장기 코히어런트 I_1sec 및 Q_1sec 값은 단계(980)에서 가장 이른 도달 에너지 가설을 선택하기 위해 사용된 후, 단계(990)에서 범위/레이트 측정을 생성하기 위해 사용된다. 다음으로 본 시스템/방법은 시작으로 되돌아 간다.

교차 상관은 강한 위성 신호가 약한 위성 신호의 수신과 간섭할 수 있는 경우의 문제이다. 위선 신호들 사이의 간섭의 양은 수신된 이들의 캐리어 주파수가 얼마나 멀리 떨어졌는지, 코히어런트 집적 주기 및 각각의 위선 신호로부터 수신된 전력에 대한 함수이다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 시스템/방법은 장기 코히어런트 집적을 이용하여 개선된 교차 상관을 제공한다.

예를 들어, 약한 위성 신호의 20 msec 코히어런트 집적은 ±50Hz의 주 로브(main lobe)를 갖는 주파수 대 진폭의 sinc 함수를 생성한다. 만일 다른 위성이 더 강한 신호를 갖는 경우, 더 강한 위성은 약한 위성의 캐리어 주파수의 (모듈로-1kHz 산술(modulo-1kHz arithmetic)에 따르면) 25Hz 내이고, 진폭은 약한 위성보다 3.8 dB만 더 적을 수 있다. 그러나, 1 sec 코히어런트 집적 주기로 연장하면, 동일한 24.5Hz는 진폭에 있어서 37.8dB 더 적을 수 있고, 이에 따라 두 위성들 사이의 교차 상관 격리를 개선할 수 있다.

다중 경로 완화 방법의 이점은 다음을 포함한다:

- 다중 경로 구성 요소에 대한 좁은 주파수 검색, 즉, 주파수가 오프셋된 다른 구성 요소로부터의 간섭 없이 개별적으로 다중 경로 구성 요소들을 관측할 수 있다.

- 캐리어 주파수 공간 및 코드 위상의 가장 이른 에너지를 검색한다.

- 비 코히어런트를 갖는 여러 코히어런트 주기를 포함하는 주파수 줌 방법은 가장 이른 에너지 검색을 빠르게 한다.

- 다른 장애 메트릭은, 다중 경로 왜곡 메트릭, CW 검출, 주파수 사이드 로브(side lobe), 가장 이른 에너지 알고리즘, 교차 상관 검출, HRC 메트릭을 포함하나, 본 발명의 범위가 이에 제한되는 것은 아니다.

본 시스템 및 방법은 나아가 코히어런트/비 코히어런트 시간의 가변 조합을 이용할 수 있다. 본 시스템 및 방법은 나아가 가변 시간 프레임, 예컨대 20 msec 내지 20 sec 를 이용할 수 있다. 본 시스템 및 방법은 나아가 장기 코히어런트 집적을 이용하여 장애 메트릭, 예컨대 CW 검출 및 다중 경로 왜곡 메트릭의 성능을 개선할 수 있다. 본 시스템 및 방법은 장기 코히어런트 집적을 이용하여, 가장 이른 도달 에너지 검출을 위한 상관 도메인 주파수 검색을 포함하는 다중 경로 완화 동작을 수행할 수 있다.

장기 코히어런트 집적 구간은 처리 완료까지의 개선된 시간 및 개선된 P_fa 및 P_d통계를 제공할 수 있다. 증가된 코히어런트 집적으로부터 이득을 보는 일부 처리는 다음과 같다:

- CW 검출

- 고정 검출

- 다중 경로 검출 및 완화

- 주파수 사이드 로브 검출

- 교차 상관 검출

- HRC 알고리즘

모든 현대화된 신호는 파일럿 구성 요소를 가지며, 이는 때때로 신호 성분을 수반하는 데이터보다 더 큰 전력을 전송한다. 예를 들어, GPS L1-C 신호는 파일럿 채널로 그 75%의 전력을 전송하고, 데이터 채널로는 25%만 전송한다. 따라서, 앞으로, 20dB-Hz에서의 성공적인 PLL 위상 고정을 가정하는 것은 타당하지 않으며, 통상적인 비 코히어런트 합산(non coherent summation, NCS) 아키텍처의 20msec x 50 SNR 인 11.5dB 위상 고정 대신, 본 시스템/방법에 초당 풀(full) 20dB SNR이 이용 가능하다.

네비게이션에 효과적이기 위해, GNSS 신호는 ≥ 15dB-Hz가 될 필요가 있다. 따라서, 하나의 목표는 = 15dB-Hz의 낮은 영역의 GNSS 신호 수신을 개선하는 것이다. 캐리어 위상 고정으로, 연장된 코히어런트 집적이 이미 가능하다(GPS L1 C/A 에 대해 =26dB-GHz, Galileo E1-C에 대해 =20dB-Hz). 본 발명의 일 실시예에 따른 1 초 코히어런트 집적은 SNR 개선과 시스템 응답 속도 사이에 좋은 트레이드 오프가 된다. 1Hz는 GNSS 수신기의 자연적인 구간이다. 예를 들어, 위치 고정은 대개 1 Hz 레이트로 출력된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 시스템은 RPA를 수행하기 전에 100 msec 코히어런트 집적 주기를 수행하고, 그 후 코히어런트 집적은 1 초 연속된다. RPA 처리가 적용되기 전에 다른 초기 코히어런트 구간(예컨대 40msec, 50msec, 60msec, 80msec, 150msec 및 200msec)이 사용될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 만일 캐리어 위상 고정이 유지된다면, 본 시스템은 20 msec 코히어런트 집적을 수핼할 수 있고 데이터 스트리핑이 필요하지 않다. 본 시스템은 나아가 20 msec 동위상(I)/직교(Q)에 대해 RPA 처리를 하거나, (RPA 처리 없이) 동위상(I) 및 직교(Q)에 스트레이트 집적(straight integration)을 할 수 있다. 노이즈가 과도하게 부가되는 것을 피하기 위해, 본 시스템은 코스타스 루프 민감도 문턱값 부근에서 RPA 처리를 하지 않는다. 캐리어 위상 고정이 유지되지 않는 경우, 초기 100 msec 코히어런트 집적이 일어나도록 하려면 데이터 스트리핑이 요구된다.

테스트 및 시뮬레이션은 2018년 2월 21일에 출원된 미국 가출워 제62/633,317호에 기재되어 있으며, 해당 내용 전부는 참조에 의해 본 명세서에 포함되고, 해당 문헌은 100 msec 초기 코히어런트 집적 주기는, 코히어런트 집적 구간 동안 TCXO 위상 랜덤 워크 잡음(TCXO phase random walk noise)으로 인한

0.5-1dB CNO 손실을 발생시킨다. Spirent 테스트 결과를 관찰하면, 80 msec의 초기 코히어런트 구간은 60 또는 100 msec의 경우보다 (

0.2dB 만큼) 조금 더 나은 성능을 보인다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 장치를 설명하기 위한 도면이다. 장치(1000)은 하나 이상의 프로세서(1010) 및 하나 이상의 비 일시적인 컴퓨터로 판독 가능한 매체(1020)를 포함한다. 하나 이상의 프로세서(1010)는, 하나 이상의 비 일시적인 컴퓨터로 판독 가능한 매체(1020)에 저장된 인스트럭션을 실행하는 경우, 코히어런트 1msec 복소 신호 샘플을 합산함으로써 코히어런트 20msec 동위상(I) 상관 및 코히어런트 20msec 직교(Q) 상관을 생성하고, 생성되 코히어런트 20msec 동위상(I) 상관 및 코히어런트 20msec 직교(Q) 상관을 합산하여 코히어런트 100msec 동위상(I) 상관 및 코히어런트 100msec 직교(Q) 상관을 생성하고, 생성된 코히어런트 100msec 동위상(I) 상관 및 코히어런트 100msec 직교(Q) 상관을 합산하여 코히어런트 1sec 동위상(I) 상관 및 코히어런트 1sec 직교(Q) 상관을 생성하는 것을 수행한다.

또한, 하나 이상의 비 일시적인 컴퓨터로 판독 가능한 매체(1020)는 하나 이상의 프로세서(1010)가 이들 단계들을 수행할 수 있도록 인스트럭션을 저장한다.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 환경(1100)의 전자 디바이스(1101)을 설명하기 위한 블록도이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 디바이스(1101)은, 예를 들어, 휴대용 통신 디바이스(예컨대, 스마트 폰), 컴퓨터, 휴대용 멀티미디어 디바이스, 휴대용 의료 디바이스, 카메라, 웨어러블 디바이스, 또는 가전일 수 있다. 그러나, 이것은 예시적인 리스트에 불과하며, 본 발명에 따른 전자 디바이스는 본 명세서에서 설명된 리스트에 한정되지 않는다.

도 5를 참조하면, 네트워크 환경(1100)의 전자 디바이스(1101)는 예컨대 단거리 무선 통신 네트워크(또는 "제1 네트워크")(1198)를 통해 외부의 전자 디바이스(1102)와 통신하거나, 예컨대 장거리 무선 통신 네트워크(또는 "제2 네트워크)(1199)를 통해 다른 외부의 전자 디바이스(1104) 또는 서버(1108)와 통신할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 전자 디바이스(1101)는 서버(1108)를 통해 전자 디바이스(1104)와 통신할 수 있다. 전자 디바이스(1102 및 1104) 각각은 전자 디바이스(1101)과 동일한 타입의 디바이스이거나 다른 타입의 디바이스일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 명세서에서 설명되는 전부 또는 일부의 동작은, 전자 디바이스(1101)에 의해서 실행되지 않고, 하나 이상의 외부 디바이스/시스템(예컨대 외부의 전자 디바이스(1102 및 1104) 또는 서버(1108))에서 실행될 수 있다. 예를 들어, 전자 디바이스(1101)는 하나 이상의 외부 디바이스/시스템이 수행/실행될 서비스 또는 기능의 적어도 일부를 수행하도록 요청할 수 있다. 요청을 수신하는 하나 이상의 외부 디바이스/시스템은 서비스 또는 기능의 적어도 일부를 수행한 적절한 결과물을 전자 디바이스(1101)에 전송할 것이다. 이와 관련하여, 클라우드 컴퓨팅, 분산 컴퓨팅, 및/또는 클라이언트 서버 컴퓨팅 기술이, 예컨대 전자 디바이스(1101)와 함께 사용될 수 있다.

전자 디바이스(1101)는 프로세서(1120), 메모리(1130), 입력 디바이스(1150), 사운드 출력 디바이스(1155), 디스플레이 디바이스(1160), 오디오 모듈(1170), 센서 모듈(1176), 인터페이스(1177), 햅틱 모듈(1179), 카메라 모듈(1180), 전력 관리 모듈(1188), 배터리(1189), 통신 모듈(1190), GNSS 모듈(1103) 및 안테나 모듈(1197)을 포함한다. 본 발명의 일 실시예에서, 하나 이상의 구성 요소(예컨대 햅틱 모듈(1179) 또는 카메라 모듈(1180))는 전자 디바이스(1101)에서 생략될 수 있거나, 하나 이상의 다른 구성 요소가 전자 디바이스(1101)에 추가될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 구성 요소 중 일부는 단일 IC(integrated circuit)로 구현될 수 있다. 예를 들어, 센서 모듈(1176)(예컨대 지문 인식 센서, 홍채 인식 센서 또는 조도 센서)은 디스플레이 디바이스(1160)(예컨대 디스플레이 스크린)에 내장될 수 있다.

전자 디바이스(1101)는 하나 이상의 내부 통신 및/또는 전력 전송 시스템을 구비할 수 있으며, 전자 디바이스(1101)의 하나 이상의 구성 요소는 구성 요소들 간 통신 및/또는 전력 수신/전송에 대해 연결될 수 있다. 이와 같은 시스템은 하나 이상의 구성 요소가 그들 사이에서 데이터 및 명령을 통신하도록 할 뿐 아니라, 타이밍, 전력 및 다른 신호를 제공하도록 한다. 이와 같은 시스템은, 해당 기술 분야의 통상의 기술자가 이해하는 바와 같이, 주변 간 통신 스킴(inter-peripheral communication scheme), 예컨대, 버스, GPIO(general purpose input and output), SPI(serial peripheral interface), MIPI(mobile industry processor interface) 등을 통해 구현될 수 있다.

프로세서(1120)는, 예를 들어, 소프트웨어(예컨대 프로그램(1140))를 실행하여, 전자 디바이스(1101)의 하나 이상의 하드웨어/소프트웨어 구성 요소를 제어할 수 있고, 또는 다양한 데이터 처리 또는 연산을 수행할 수 있다. 데이터 처리 또는 연산의 적어도 일부로서, 프로세서(1120)는, 예를 들어, 전자 디바이스(1101)의 구성 요소(예컨대 센서 모듈(1176) 또는 통신 모듈(1190))로부터 수신된 데이터 또는 명령을 휘발성 메모리(1132)에 로드(load)하고, 휘발성 메모리(1132)에 저장된 데이터 또는 명령을 처리/실행하고, 비휘발성 메모리(1134)에 결과를 저장할 수 있다. 프로세서(1120)는 (예컨대 CPU(central processing unit) 및/또는 AP(application processor)를 포함할 수 있는) 메인 프로세서(1121) 및 (예컨대 GPU(graphics processing unit) 및/또는 ISP(image signal processor)를 포함할 수 있는) 보조 프로세서(1123)를 포함한다. 본 실시예에서, 보조 프로세서(1123)는 메인 프로세서(1121)와 독립적으로 구현되거나, 는 메인 프로세서(1121)와 독립적으로 혹은 메인 프로세서(1121)와 함께 동작 가능할 수 있다. 보조 프로세서(1123)는 메인 프로세서(1121)보다 더 적은 전력을 소모하거나, 특정 기능을 실행하거나, 및/또는 메일 프로세서(1121)의 일부가 되도록 구성될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 메인 프로세서(1121) 및/또는 보조 프로세서(1123)는 센서 허브 프로세서, CP(communication processor) 등을 포함할 수 있다.

보조 프로세서(1123)는, 메인 프로세서(1121)가 비활성(예컨대 슬립(sleep)) 상태에 있는 동안, 전자 디바이스(110)의 하나 이상의 구성 요소(예컨대 디스플레이 디바이스(1160), 센서 모듈(1176) 및/또는 통신 모듈(1190))와 연관된 상태 또는 기능의 적어도 일부를 제어할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 보조 프로세서(1123)는, 메인 프로세서(1121)가 활성(예컨대 어플리케이션 실행) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(1121)와 함께, 전자 디바이스(1101)의 하나 이상의 구성 요소와 연관된 상태 또는 기능의 적어도 일부를 제어할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따라, 하나 이상의 프로세서(예컨대, 이미지 신호 프로세서 또는 통신 프로세서) 및/또는 프로세서 기능은 전자 디바이스(110)의 하나 이상의 구성 요소(예컨대 카메라 모듈(1180) 및/또는 통신 모듈(1190))의 일부분으로서 구현될 수 있다.

메모리(1130)는, 예를 들어, 전자 디바이스(1101)의 하나 이상의 구성 요소(예컨대 프로세서(1120) 또는 센서 모듈(1176))에 의해 사용 및/또는 생성되는 다양한 데이터를 저장할 수 있다. 이와 같은 데이터는, 해당 기술 분야의 통상의 기술자가 이해하는 바와 같이, 예를 들어, 소프트웨어/실행 가능 인스트럭션(예컨대 프로그램(1140)), 입력 데이터, 출력 데이터, 동작 파라미터/인스트럭션 등을 포함할 수 있다. 본 실시예에서, 메모리(1130)는 휘발성 메모리(1132) 및 비휘발성 메모리(1134)를 포함할 수 있다.

프로그램(들)(1140)은 메모리(1130)에 소프트웨어로서 저장될 수 있고, 예를 들어, OS(operating system)(1142), 미들웨어(1144) 및 어플리케이션(들)(1146)을 포함할 수 있으며, 이에 관해서는 도 12를 참조하여 후술하도록 한다. 입력 디바이스(1150)는, 전자 디바이스(1101)의 하나 이상의 구성 요소(예컨대 프로세서(1120))에 의해 사용될 (예컨대 사용자로부터의) 외부 데이터 또는 명령을 수신한다. 입력 디바이스(1150)는 예를 들어 마이크로폰, 마우스 및/또는 키보드를 포함할 수 있다. 사운드 출력 디바이스(1155)는 사운드 신호를 출력하고, 예를 들어 멀티미디어 재생 또는 녹화와 같은 범용으로 사용될 수 있고, 또한 통화에 대한 음성 구성 요소를 제공하기 위해 사용될 수 있는 하나 이상의 스피커를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 통화에 대한 음성 구성 요소는 별개의 구성 요소로 제공될 수 있거나 및/또는 사운드 일부분에 대해서는 출력 디바이스(1155)의 스피커에 의해 제공될 수 있다.

디스플레이 디바이스(1160)는 예를 들어 하나 이상의 디스플레이 스크린, 터치 스크린, 홀로그램 디바이스 또는 프로젝터에 의해 이미지/비디오를 제공하며, 하나 이상의 디스플레이 스크린, 터치 스크린, 홀로그램 디바이스 또는 프로젝터를 제어하는 제어 회로를 포함한다. 디스플레이 터치 스크린을 구비하는 일 실시예에 따르면, 디스플레이 디바이스(1160)는 컨택(contact)/터치(touch)/호버(hover)를 검출하기 위해 구성되거나, 또는 검출된 컨택/터치/호버의 힘, 궤적, 속도, 3D 공간에서의 상대 이동 등을 측정하도록 구성된 터치 회로/센서 회로(예컨대 압력 센서)를 포함할 수 있다. 오디오 모듈(1170)은 사운드를 전기 신호로 변환하거나, 전기 신호를 사운드로 변환할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따라, 오디오 모듈(1170)은 입력 디바이스(1150)를 통해 사운드를 얻거나, 사운드 출력 디바이스(1155)를 통해 사운드를 출력하거나, 전자 디바이스(1101)의 커넥터(들)(1178)에 유선으로 연결된 헤드폰을 통해 사운드를 입력/출력하거나, 전자 디바이스(1101)에 무선으로 연결된 헤드폰을 통해 사운드를 입력/출력하거나, 전자 디바이스(1101)와 유선 또는 무선으로 연결된 외부 전자 디바이스(예컨대 전자 디바이스(1102))를 통해 사운드를 입력/출력할 수 있다.

센서 모듈(1176)은 전자 디바이스(1101)의 동작 상태(예컨대 전력 또는 온도) 또는 전자 디바이스(1101) 외부의 환경 상태(예컨대 사용자의 상태)를 검출하고, 검출된 상태에 대응하는 전기 신호 또는 데이터 값을 생성할 수 있다. 센서 모듈(1176)은 예를 들어 제스처 센서, 자이로 센서, 대기압 센서, 자기 센서, 가속도 센서, 그립 센서, 근접 센서, 컬러 센서, 적외선(IR) 센서, 바이오 센서, 온도 센서, 습도 센서 및/또는 조도 센서를 포함할 수 있다. 인터페이스(1177)는 전자 디바이스(1101)가 다양한 외부 전자 디바이스와 인터페이스/통신하기 위한 하나 이상의 인터페이스/통신 프로토콜을 지원한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 인터페이스(1177)는, 해당 기술 분야의 통상의 기술자가 이해하는 바와 같이, 예를 들어, HDMI(high definition multimedia interface), USB(universal serial bus) 인터페이스, SD(secure digital) 카드 인터페이스, 오디오 인터페이스, 라디오 기반 인터페이스 등을 지원한다. 연결 단자(들)(1178)는 하나 이상의 외부 디바이스/객체가 전자 디바이스(1101)와 물리적으로 연결될 수 있도록 하는 하나 이상의 물리적 커넥터를 포함한다. 연결 단자(들)(1178)는, 해당 기술 분야의 통상의 기술자가 이해하는 바와 같이, 예를 들어 하나 이상의 HDMI 입력, USB 입력, SD 카드 입력, 오디오 잭, 이더넷 플러그 등을 포함할 수 있다.

햅틱 모듈(1179)은 전기 신호를 기계적 진동/이동으로 변환하여 전자 디바이스(1101)를 잡고 있는 사람에게 촉각 감각 또는 근 감각을 생성한다. 햅틱 모듈(1179)은 예를 들어 모터, 압전 소자 및/또는 전기 자극기를 포함할 수 있다. 카메라 모듈(1180)은 정지 영상 및/또는 동영상을 캡처할 수 있다. 카메라 모듈(1180)은, 휴대용 디바이스의 사진 촬영 기능을 구현하는 기술 분야의 통상의 기술자가 이해하는 바와 같이, 렌즈, 이미지 센서, 이미지 신호 처리기, 광 디바이스(예컨대 플래시, 광 다이오드), 이미지 생성기를 포함하거나 및/또는 연결되어, 사용자가 카메라 및/또는 다른 회로를 보거나 조준할 수 있도록 한다. 전력 관리 모듈(1188)은, 전자 디바이스(1101), 배터리(1189)에 입력/공급되는 전력과 전자 디바이스(1101)의 하나 이상의 구성 요소 중에 분배되는 전력을 중 적어도 하나를 관리할 수 있다. 전력 관리 모듈(1188)은, 예를 들어, PMIC(power management integrated circuit)의 적어도 일부로 구현될 수 있다. 배터리(1189)는 전자 디바이스(1101)의 하나 이상의 구성 요소에 전력을 공급할 수 있고, 일부분 또는 전부가 전력 관리 모듈(1188)의 제어 하에 있을 수 있다. 배터리(1189)는 예를 들어 재충전이 불가능한 1차 전지, 재충전이 가능한 2차 전지 또는 연료 전지를 포함할 수 있다.

통신 모듈(1190)은 무선 통신 모듈(1192)을 통해 무선 통신을 지원하고, 유선 통신 모듈(1194)을 통해 유선 통신을 지원한다. 예를 들어, 통신 모듈(1190)은 (유선 통신 모듈(1194) 및 커넥터(들)(1178)을 이용하는 유선 연결을 통해) 전자 디바이스(1101)와 외부 전자 디바이스 사이에 직접 통신 채널을 수립하거나 및/또는 (무선 통신 모듈(1192) 및, 예컨대 안테나 모듈(1197)을 이용하는 무선 연결을 통해) 전자 디바이스(1101)와 동일하거나 다른 외부 전자 디바이스 사이에 무선 통신 채널을 수립할 수 있다. 통신 모듈(1190)은 프로세서(1120)로부터 독립적으로 동작 가능하고 유선 및/또는 무선 통신을 수립 및/또는 유지하는 하나 이상의 통신 프로세서를 포함할 수 있다. 무선 통신 모듈(1192)은 하나 이상의 장거리 무선 통신(예컨대 셀룰러 네트워크 통신, WAN(wide area network) 통신 및/또는 임의의 다른 장거리 내지 중거리 통신)와 단거리 무선 통신(예컨대, NFC(near field communication), 블루투스, IEEE 802.11 또는 802.15 표준을 따르는 WLAN(wireless LAN) 통신, Wi-Fi(wireless-fidelity), IrDA(Infrared Data Association) 표준을 따르는 적외선 통신, ZigBEE^TM 및/또는 임의의 다른 독점적인 단거리 통신 표준, 및/또는 임의의 다른 단거리 내지 중거리 통신)을 지원한다.

유선 통신 모듈(1194)은, 해당 기술 분야의 통상의 기술자가 이해하는 바와 같이, 예컨대 PLC(power line communication), 인터넷에 접속하는 예컨대 IEEE 802.3 표준을 따르는 이더넷 통신, 광학 인터네트워킹(optical internetworking) 및/또는 신호를 전송할 수 있는 임의의 종류의 와이어 또는 유선 커넥터를 이용하는 임의의 다른 통신/네트워킹과 같은 예측 가능한 임의의 유선 통신을 지원한다. 통신 모듈(1190)은 단일 구성 요소(예컨대 단일 IC)로서 구현될 수 있거나, 서로 분리된 다중 구성 요소/IC(예컨대 무선 통신 모듈(1192) 및 유선 통신 모듈(1194))로 구현될 수 있다. 통신 모듈(1190)은, 가입자 식별 모듈(1196)에 저장된 가입자 정보(예컨대 IMSI(international mobile subscriber identity))를 이용하여 전화통신 네트워크에 대해 전자 디바이스(1101)를 식별하고 인증한다. 안테나 모듈(1197)은 복수의 안테나를 포함할 수 있고, 복수의 안테나 중 여러 서브셋은 통신 모듈(1190)에 의해 지원되는 각각의 서로 다른 안테나 기반 통신 스킴/네트워크/프로토콜에 대해 적절하다.

GNSS 모듈(1103)은 하나 이상의 GNSS로부터 머리 위의 위성으로부터의 신호를 수신 및 처리한다. 대체로, GNSS 신호의 수신/처리는, 획득, 추적 및 위치 계산의 3 단계가 포함되며, "탐색 솔루션(navigation solution)"/PVT/PNT가 생성된다. 인 뷰(in view)의 임의의 위성, 또는 SV(Space Vehicle)의 현재 위치는, GNSS 수신기위 위치, 시간 및 하나 이상의 GNSS 컨트텔레이션으로부터의 인 뷰 SV의 궤도를 고려하여 이전에 저장된 정보를 기반으로 예측된다. 그 후 각 SV에 대한 결과적으로 예측된 방위각 및 고도 좌표는, 현재 수신되는 GNSS 신호를 이용하여 SV의 (적어도 일부의)의 실제의 대략적인 위치를 "획득"하기 위해 사용된다. 일반적으로 획득은 (1) 코드 딜레이 및 도플러 주파수의 각각의 SV 신호를 검출하고 (대부분의 GNSS 시스템에서, 각각의 SV는 고유의 CDMA 코드를 가짐) (2) 임의의 검출된 SV의 대략적인 코드 딜레이 및 도플러 주파수 (및 위치)를 결정하는 것을 포함한다. 코드 딜레이 및 도플러 주파수의 2 차원은 종종 획득 검색 공간으로 불린다. 획득으로부터의 코오스 데이터(coarse data) - 코드 딜레이, 도플러 주파수 및 위치 - 를 이용하여, 수신된 GNSS 신호는 세밀하게 튜닝되고(fine-tuned), 또는 더욱 구체적으로 루프, 통상적으로 DLL(delay lock loop) 및 PLL(phase lock loop)를 이용하여 "추적"된다. 일정 수준의 추적 정밀도가 충족되면, GNSS 신호에 포함된 데이터를 최종적으로 디코딩하여 GNSS 수신기의 현재 위치의 위치, 속도 및/또는 정확한 시간을 연산할 수 있다. 이러한 연산은 프로세스로 피드백되므로 예측, 선택, 추적, 연산 및 업데이트가 일정하게 반복되는 반복 루프가 생성된다.

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른, 도 11의 전자 디바이스(1101)의 프로그램(들)(1140)을 설명하기 위한 예시적인 블록도이다. 프로그램(들), 어플리케이션(들) 및 다른 용어들은 본 명세서에서 설명의 편의를 위해 단수로 사용될 수 있으나, 본 발명의 범위가 이에 제한되는 것은 아니다. 도 12를 참조하면, 프로그램(1140)은 전자 디바이스(1101)의 하나 이상의 자원을 제어하기 위한 하나 ㅇㅣ상의 OS(1142), 미들웨어(1144) 및 하나 이상의 실행 가능한 어플리케이션(1146)을 포함한다. OS(1142)는 예를 들어 안드로이드, iOS, 윈도우, 심비안, 타이젠 또는 바다(Bada)를 포함할 수 있다. 프로그램(1140)의 적어도 일부는, 제조 중/제조 후 전자 디바이스(1101)에 사전 로딩될 수 있고, 및/또는 사용 전/사용 중 외부 시스템/디바이스(예컨대 전자 디바이스(1102, 1104) 또는 서버(1108))에 연결된 전자 디바이스(1101)로부터 다운로드되거나 전자 디바이스(1101)에 의해 갱신될 수 있다.

OS(1142)는 전자 디바이스(1101)의 하나 이상의 시스템 자원(예컨대 프로세스, 메모리 및/또는 전력을 할당, 수정, 또는 할당 해제)의 관리를 제어할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, OS(1142)는 하나 이상의 드라이버 프로그램을 포함할 수 있고, 드라이버 프로그램은 전자 디바이스(1101) 내의 구성 요소(또는 전자 디바이스(1101)에 연결된 구성 요소)를 구동할 수 있다. 예를 들어, OS(1142)는, 하나 이상의 입력 디바이스(1150), 사운드 출력 디바이스(1155), 디스플레이 디바이스(1160), 오디오 모듈(1170), 센서 모듈(1176), 인터페이스(1177), 햅틱 모듈(1179), 카메라 모듈(1180), 전력 관리 모듈(1188), 배터리(1189), 통신 모듈(1190), 가입자 식별 모듈(1196) 또는 안테나 모듈(1197)을 구동하기 위한 드라이버를 포함할 수 있다.

미들웨어(1144)는 어플리케이션(1146)에 다양한 기능을 제공할 수 있으며, 전자 디바이스(1101)의 하나 이상의 자원으로부터 제공된 기능 또는 정보는 어플리케이션(1146)에 의해 사용될 수 있다. 미들웨어(1144)는 예를 들어 어플리케이션 관리자(1201), 윈도우 관리자(1203), 멀티미디어 관리자(1205), 자원 관리자(1207), 전력 관리자(1209), 데이터베이스 관리자(1211), 패키지 관리자(1213), 연결 관리자(1215), 통지 관리자(1217), 위치 관리자(1219), 그래픽 관리자(1221), 보안 관리자(1223), 전화 통신 관리자(1225) 또는 음성 인식 관리자(1227)를 포함할 수 있다.

어플리케이션 관리자(1201)는 어플리케이션(들)(1146)의 라이프 사이클을 관리할 수 있다. 윈도우 관리자(1203)는 디스플레이 스크린 상에서 사용되는 하나 이상의 GUI(graphical user interface) 자원을 관리할 수 있다. 멀티미디어 관리자(1205)는 미디어 파일을 접근/재생하기 위해 적합한 포맷을 식별하고, 식별된 포맷에 적합한 코덱을 이용하여 미디어 파일을 인코딩 또는 디코딩할 수 있다. 자원 관리자(1207)는 어플리케이션(들)(1146)의 소스 코드 및/또는 메모리(1130)의 메모리 공간을 관리한다. 전력 관리자(1209)는 배터리(1189)의 용량, 온도 및/또는 전력을 관리하고, 및/또는 전자 디바이스(1101)의 동작을 위해 사용되는 전력 관련 정보를 결정/제공할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 전력 관리자(1209)는 전자 디바이스(1101)의 BIOS(basic input/output system)와 상호 동작할 수 있다.

데이터베이스 관리자(1211)는 예를 들어 어플리케이션(들)(1146)에 의해 사용될 수 있는 하나 이상의 데이터베이스를 생성, 검색, 관리, 모니터 및/또는 변경할 수 있다. 패키지 관리자(1213)는 패키지 파일의 형태로 배포되는 어플리케이션 또는 업데이트를 설치 및/또는 갱신하는 것을 관리한다. 연결 관리자(1215)는 전자 디바이스(1101)와 임의의 외부 네트워크/시스템/디바이스 사이의 통신 연결을 관리한다. 통지 관리자(1217)는 이벤트(예컨대 수신 전화, 메시지 또는 경고)의 발생을 사용자에게 통지한다. 위치 관리자(1219)는 전자 디바이스(1101) 상의 위치 정보를 관리/모니터/배포할 수 있다. 그래픽 관리자(1221)는 다스플레이 디바이스(160) 또는 다른 시각적 디스플레이 상에 표시되는 그래픽 효과를 관리한다. 보안 관리자(1223)는 시스템 보안 및/또는 사용자 인증을 제공한다. 전화 통신 관리자(1225)는 전자 디바이스(1101)에 의해 제공되는 음성 통화 기능/영상 통화 기능을 관리한다. 음성 인식 관리자(1227)는 음성 인식 및/또는 음성-텍스트 변환 기능을 제공한다. 예를 들어, 음성 인식 관리자(1227)는 사용자의 음성 데이터를 서버(1108)에 전송하고, 서버(1108)로부터, 해당 음성 데이터의 적어도 일부에 기초하여 전자 디바이스(1101) 상에서 실행되는 기능에 대응하는 명령 또는 해당 음성 데이터의 적어도 일부에 기초하여 변환된 텍스트 데이터를 수신한다.

미들웨어(1144)는, 해당 기술 분야의 통상의 기술자가 이해하는 바와 같이, 관리자/구성 요소를 턴 온/턴 오프하거나, 변경/수정하거나, 삭제하거나, 및/또는 추가할 수 있다. 미들웨어(1144)의 적어도 일부는 OS(1142)의 일부로서 구현될 수 있다. 해당 기술 분야의 통상의 기술자가 이해하는 바와 같이, 미들웨어(1144)는, 본 명세서에서 리스트된 것들보다 더 많은, 더 적은 또는 다른 관리자/구성 요소를 포함할 수 있다. 어플리케이션(들)(1146)은 홈 어플리케이션(1251), 다이얼러 어플리케이션(1253), 단문 메시지 서비스(SMS)/멀티미디어 메시지 서비스(MMS) 어플리케이션(1255), 인스턴트 메시지(IM) 어플리케이션(1259), 카메라 어플리케이션(1261), 알람 어플리케이션(1263), 주소록 어플리케이션(1265), 음성 인식 어플리케이션(1267), 이메일 어플리케이션(1269), 캘린더 어플리케이션(1271), 미디어 재생 어플리케이션(1273), 앨범 어플리케이션(1275), 시계 어플리케이션(1277), (예를 들어, 운동 정도 또는 혈당과 같은 생체 정보를 측정하기 위한) 건강 어플리케이션(1279) 또는 (예를 들어, 공기압, 습도 또는 온도 정보를 측정하기 위한) 환경 정보 어플리케이션(1281)을 포함 할 수있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 어플리케이션(1146)은 예를 들어 정보 교환 어플리케이션 및/또는 디바이스 관리 어플리케이션을 더 포함할 수 있다. 정보 교환 어플리케이션은 전자 디바이스(1101)와 외부 디바이스/시스템/네트워크 사이의 정보 교환을 지원한다. 정보 교환 어플리케이션은, 예를 들어, 이벤트의 발생(예컨대 경고, 이메일 수신, 전화, 메시지 등)에 대응되는 지정된 정보/통지를 사용자에 의해 현재 사용되고 있는 외부 전자 디바이스에 전송하도록 구성된 통지 중계 기능을 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 통지 중계 기능은 외부의 전자 디바이스로부터 통지 정보를 수신하고, 전자 디바이스(1101)의 사용자에게 통지 정보를 제공할 수 있다.

디바이스 관리 어플리케이션은 하나 이상의 외부 디바이스/시스템을 관리할 수 있다. 예를 들어, 디바이스 관리 어플리케이션은 외부 디바이스/시스템의 하나 이상의 기능(예컨대 전자 디바이스(1101)에 무선으로 연결된 카메라의 밝기, 해상도 또는 초점 조정) 및 전력(예컨대 턴 온 또는 턴 오프)을 제어할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 디바이스 관리 어플리케이션은 하나 이상의 외부 디바이스/시스템 상의 하나 이상의 기능/어플리케이션을 설치, 삭제 또는 갱신하는 것을 지원할 수 있다.

일 실시예와 관련하여 상술한 단계들 및/또는 동작들은 특정 실시예 및/또는 구현예에 따라 상이한 에포크(epoch)들 등에 대해 다른 순서 또는 병렬로, 또는 동시에 발생할 수 있다. 이는 해당 기술 분야의 통상의 기술자에 의해 이해될 것이다. 상이한 실시예들은 상이한 순서 또는 상이한 방법들 또는 수단들에 의해 동작들을 수행할 수 있다. 해당 기술 분야의 통상의 기술자에 의해 이해되는 바와 같이, 일부 도면은 수행되는 동작의 단순화된 표현이며, 본 명세서의 설명은 개략적으로 단순화되어 있으며, 실제 구현은 훨씬 더 복잡하고, 더 많은 스테이지 및/또는 구성 요소를 필요로하며, 또한 특정 구현의 요구 사항에 따라 달라질 수 있다. 간략화된 표현 인 경우, 이들 도면은 통상의 기술자가 알고 이해할 수 있고 본 설명에 적절하고 도움이 되지 않을 수도 있는 다른 필수 단계를 나타내지 않는다.

이와 유사하게, 일부 도면은 관련 구성 요소만을 도시하는 단순화된 블록도이고, 이들 구성 요소 중 일부는 하드웨어의 실제 부품이라기보다는 현장에서 잘 알려진 기능 및/또는 동작을 나타낼 뿐이며, 이는 해당 기술 분야의 통상의 기술자에게 자명하다. 이러한 경우에, 구성 요소/모듈의 일부 또는 전부는 적어도 부분적으로는 펌웨어 및/또는 하드웨어와 같은 다양한 방식 및/또는 조합으로 구현되거나 제공 될 수 있으며, 이는 ASIC(application-specific integrated circuits), 스탠다드 집적 회로, 적절한 인스트럭션을 실행하는 컨트롤러를 포함할 수 있고, 마이크로 컨트롤러 및/또는 임베디드 컨트롤러, FPGA(field-programmable gate arrays), CPLD(complex programmable logic devices) 등을 를 포함할 수 있다. 또한, 시스템 구성 요소 및/또는 데이터 구조의 일부 또는 전부는 컴퓨터 판독 가능 매체(예를 들어, 하드 디스크, 메모리, 컴퓨터 네트워크 또는 셀룰러 무선 네트워크 또는 다른 데이터 전송 매체, 또는 적절한 드라이브 또는 DVD 또는 플래시 메모리 장치와 같은 적절한 연결을 통해 판독 될 휴대용 미디어 제품) 및/또는 하나 이상의 연관된 컴퓨팅 시스템 또는 장치가 컴퓨터 판독 가능 매체 및/또는 데이터 저장 매체를 이용 가능하게 하거나 구성하도록 일시적이지 않은 컴퓨터 판독 가능 매체 상에 (예를 들어, 실행 가능 또는 다른 머신 판독 가능 소프트웨어 명령 또는 구조화 된 데이터로서) 컨텐츠로서 저장될 수 있다. 설명된 기술 중 적어도 일부를 수행하기 위해 컨텐츠를 실행하거나 달리 사용하거나 제공 할 수 있다.

본 발명의 다양한 실시예는 해당 기술 분야의 통상의 기술자에게 이해되는 바와 같이 마이크로 칩, 실리콘 칩, 컴퓨터 칩 또는 단지 "칩"으로도 지칭되는 집적 회로(IC)에서 구현 될 수 있다. 본 발명의 견지에서, 이러한 IC는 예를 들어, 광대역 및/또는 기저 대역 모뎀 칩일 수 있다.

단독으로 또는 다중 프로세싱 장치에서, 하나 이상의 프로세서들, 단순한 마이크로 컨트롤러들, 컨트롤러들 등이 본 발명의 실시예들을 구현하기 위해 일시적이지 않은 컴퓨터 판독 가능 매체 상에 저장된 명령들의 시퀀스를 실행하기 위해 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 하드 와이어드 회로(hard-wired circuitry)가 소프트웨어 명령들 대신에 또는 소프트웨어 명령들과 함께 사용될 수 있다. 따라서, 본 개시의 실시예들은 하드웨어 회로, 펌웨어 및/또는 소프트웨어의 임의의 특정 조합으로 제한되지 않는다. 보다 구체적으로, 본 개시의 실시예에 따라, 단계들 및/또는 동작들의 일부 또는 전부는 적어도 부분적으로 명령, 프로그램, 대화형 데이터 구조, 클라이언트 및/또는 서버 구성 요소를 실행하는 하나 이상의 프로세서들을 사용하여 구현되거나 달리 수행 될 수 있다. 그리고 명령, 프로그램, 대화형 데이터 구조, 클라이언트 및/또는 서버 구성 요소는 하나 이상의 비 일시적인 컴퓨터로 판독 가능한 매체에 저장될 수 있다. 하나 이상의 비 일시적 컴퓨터 판독 가능 매체는 소프트웨어, 펌웨어, 하드웨어 및/또는 이들의 임의의 조합으로 예시 될 수있다.

본 명세서에서 사용되는 "프로세서"는 컴퓨터 판독 가능 명령어가 검색 될 수 있는 저장 매체와 통신하는 임의의 범용 프로세서, 특정 타입의 명령 (예를 들어, 디지털 신호 프로세서 (DSP))을 실행하도록 구성된 임의의 특수 목적 프로세서, 명령어의 일부 또는 전부가 실제 프로세서 설계, 이들의 임의의 조합 및/또는 임의의 다른 유형의 프로세서에 하드 와이어된 임의의 특수 목적 프로세서를 포함하지만 이에 한정되지 않는 명령에 기초하여 하나 이상의 동작을 수행하도록 구성된 임의의 장치를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 프로세서는 버스, 메모리 컨트롤러, 캐시 등을 갖는 단순한 마이크로 컨트롤러로부터 완전히 독립된 컴퓨팅 시스템으로, 더 큰 처리 능력(예컨대 분산 컴퓨팅)을 제공하기 위해 함께 네트워크화 된 컴퓨팅 장치의 그룹 또는 클러스터로의 임의의 형태를 취할 수 있다. 여기에 사용된 프로세서는 하나 이상의 코어를 가질 수 있고, 본 발명의 일 실시예를 구현하는데 사용되는 멀티 코어 프로세서는 대칭 또는 비대칭 일 수있다. 본 명세서에서 사용되는 프로세서는 하나 이상의 ASIC, 표준 집적 회로, 적절한 명령을 실행하는 컨트롤러, 및 마이크로 컨트롤러 및/또는 임베디드 컨트롤러, FPGA, CPLD, 마이크로 프로세서 등을 포함 할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

여기에서 사용된 "비 일시적인 컴퓨터 판독 가능 매체"라는 용어는 실행을 위해 프로세서에 제공될 수 있는 명령들을 저장하는 임의의 매체를 지칭한다. 이러한 매체는 비 휘발성 및 휘발성 매체를 포함하지만 이에 한정되지 않는 많은 형태를 취할 수 있다. 비 일시적 컴퓨터 판독 가능 매체의 일반적인 형태는 예를 들어 플로피 디스크, 플렉시블 디스크, 하드 디스크, 자기 테이프, 또는 임의의 다른 자기 매체, CD-ROM, 임의의 다른 광학 매체, 펀치 카드, 페이퍼 테이프 RAM, PROM 및 EPROM, FLASH-EPROM, EEPROM, 임의의 다른 메모리 칩 또는 카트리지, 또는 프로세서에 의해 실행될 수 있는 명령이 저장된 임의의 다른 매체를 포함 할 수 있는 임의의 물리적 매체일 수 있다.

따라서, 본 개시의 실시예에 따른 방법은 (하드웨어 회로와 같은) 동작을 수행하도록 구성된 디바이스에 의해 구현 될 수 있거나, 프로그램 및/또는 하나 이상의 프로세서로 제공될 더 높은 레벨의 명령어(예를 들어, 비 일시적인 메모리에 저장된 명령들)로 구현 될 수 있고, 및/또는 예를 들어, 펌웨어 또는 비 휘발성 메모리에 저장된 기계 레벨 명령들을 포함 할 수 있다. 또한, 시스템 구성 요소 및/또는 데이터 구조의 일부 또는 전부는 컴퓨터 판독 가능 매체(예를 들어, 하드 디스크, 메모리, 컴퓨터 네트워크 또는 셀룰러 무선 네트워크 또는 다른 데이터 전송 매체, 또는 적절한 드라이브 또는 DVD 또는 플래시 메모리 장치와 같은 적절한 연결을 통해 판독 될 휴대용 미디어 제품) 및/또는 하나 이상의 연관된 컴퓨팅 시스템 또는 장치가 컴퓨터 판독 가능 매체 및/또는 데이터 저장 매체를 이용 가능하게 하거나 구성하도록 일시적이지 않은 컴퓨터 판독 가능 매체 상에 (예를 들어, 실행 가능 또는 다른 머신 판독 가능 소프트웨어 명령 또는 구조화 된 데이터로서) 컨텐츠로서 저장될 수 있다. 설명된 기술 중 적어도 일부를 수행하기 위해 컨텐츠를 실행하거나 달리 사용하거나 제공 할 수 있다.

따라서, 본 개시의 실시예들은 해당 기술 분야의 통상의 기술자가 이해할 수있는 바와 같이, 다양한 컴퓨팅 아키텍처 및 환경에서 구현될 수 있다. 본 발명의 실시예의 하나 이상의 논리 동작은 (1) 하나 이상의 범용 프로그래밍 가능 회로상에서 실행되는 컴퓨터 구현 단계, 동작 또는 절차의 시퀀스, (2) 컴퓨터 구현 단계의 시퀀스, 하나 이상의 특정 용도 프로그램 가능 회로상에서 동작하는 동작, 또는 절차; 및/또는 (3) 하나 이상의 범용 및/또는 특정 용도 프로그램 가능 회로 내의 상호 연결된 기계 모듈 또는 프로그램 엔진을 포함할 수 있다. 본 개시의 실시예에 따라 하나 이상의 단계 및/또는 동작을 수행하는데 사용되는 하나 이상의 프로세서는 본 명세서에서 고려되거나 논의되지 않은 다른 기능, 단계 및 동작을 수행할 수도 있다(예를 들어, 하나 이상의 프로세서가 다기능 및/또는 멀티 태스킹 가능).

본 개시의 실시 예에 따라, 단계들 및/또는 동작들의 일부 또는 전부는 휴대용 장치상에서 적어도 부분적으로 구현되거나 달리 수행될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 "휴대 장치" 및/또는 "모바일 장치"는 멀티미디어 플레이어, 통신 장치, 컴퓨팅 장치, 네비 게이팅 장치 등을 포함하는 무선 신호를 수신할 수 있는 임의의 휴대용 또는 이동 가능한 전자 장치를 말한다. 따라서, 모바일 장치는 사용자 장치 (UE), 랩탑, 태블릿 컴퓨터, 휴대용 디지털 보조 장치 (PDA), MP3 플레이어, 핸드 헬드 PC, 인스턴트 메시징 장치 (IMD), 셀룰러 전화, 글로벌 네비게이션 위성 시스템 (GNSS) 수신기, 시계 또는 사람의 신체에 착용 및/또는 휴대할 수있는 장치를 포함하지만, 본 발명의 범위가 이에 제한되는 것은 아니다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 다양한 실시예들 및 특징들이 설명되었으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims

제1 시간 구간에 걸쳐 코히어런트 복소 신호 샘플(coherent complex signal sample)을 합산함으로써 제1 코히어런트 동위상 상관(coherent in-phase correlation) 및 제1 코히어런트 직교 상관(coherent quadrature correlation)을 생성하고,
상기 제1 시간 구간보다 긴 제2 시간 구간에 걸쳐, 상기 생성된 제1 코히어런트 동위상 상관 및 상기 생성된 제1 코히어런트 직교 상관을 합산함으로써 제2 코히어런트 동위상 상관 및 제2 코히어런트 직교 상관을 생성하고,
캐리어 위상 고정(carrier phase lock)이 없는 경우, 상기 제2 코히어런트 동위상 상관 및 상기 제2 코히어런트 직교 상관을 위상 회전(phase-rotate)하여, 상기 제2 코히어런트 동위상 상관 및 상기 제2 코히어런트 직교 상관을 공통 기준 면(common reference plane)에 정렬하고,
상기 제2 시간 구간보다 긴 제3 시간 구간에 걸쳐, 상기 생성된 제2 코히어런트 동위상 상관 및 상기 생성된 제2 코히어런트 직교 상관을 합산함으로써 제3 코히어런트 동위상 상관 및 제3 코히어런트 직교 상관을 생성하는 것을 포함하는 GNSS(global navigation satellite system) 수신기의 동작 방법.
제1항에 있어서,
상기 제2 코히어런트 동위상 상관 및 상기 제2 코히어런트 직교 상관을 위상 회전하여, 상기 제2 코히어런트 동위상 상관 및 상기 제2 코히어런트 직교 상관을 공통 기준 면에 정렬하는 것은,
각각의 상기 제2 코히어런트 동위상 상관과 이에 대응하는 상기 제2 코히어런트 직교 상관 사이의 각도를 각각 결정하고,
상기 각각 결정된 각도로, 상기 제2 코히어런트 동위상 상관 및 상기 제2 코히어런트 직교 상관을 위상 회전하는 것을 포함하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 제2 코히어런트 동위상 상관 및 상기 제2 코히어런트 직교 상관을 생성하기 전에,
상기 제1 코히어런트 동위상 상관 및 상기 제1 코히어런트 직교 상관을 데이터 스트리핑(data stripping)하는 것 및, 상기 제1 코히어런트 동위상 상관 및 상기 제1 코히어런트 직교 상관을 데이터 디코딩(data decoding)하는 것 중 적어도 하나를 더 포함하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 제1 시간 구간은 20 msec이고, 상기 제2 시간 구간은 100 msec이고, 상기 제3 시간 구간은 1 sec인 방법.
제1항에 있어서,
상기 제3 코히어런트 동위상 상관 및 상기 제3 코히어런트 직교 상관으로부터 신호 에너지 진폭 값(signal energy amplitude value)을 생성하는 것을 더 포함하는 방법..
제5항에 있어서,
상기 생성된 신호 에너지 진폭 값을, 다중 경로 완화(multipath mitigation)를 위해 이용하는 것을 더 포함하는 방법.
제5항에 있어서,
상기 생성된 신호 에너지 진폭 값을, SNR(signal-to-noise ratio)을 개선하기 위해 이용하는 것을 더 포함하는 방법.
제5항에 있어서,
상기 생성된 신호 에너지 진폭 값을, 가장 이른 도달 에너지 피크(earliest arriving energy peak)를 검출하기 위해 이용하는 것을 더 포함하는 방법.
제5항에 있어서,
상기 생성된 신호 에너지 진폭 값을, 검색 공간에서 하나 이상의 전력 피크 가설(power peak hypotheses)을 찾기 위해 이용하는 것을 더 포함하는 방법.
제5항에 있어서,
상기 생성된 신호 에너지 진폭 값을, 손상 메트릭(impairment metric)을 위해 이용하는 것을 더 포함하는 방법.
제10항에 있어서,
상기 손상 메트릭은 CW 검출(continuous wave (CW) detection) 및 교차 상관 검출(cross correlation detection)의 NCR 합산 중 적어도 하나를 포함하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 제2 코히어런트 동위상 상관 및 상기 제2 코히어런트 직교 상관을 생성하기 전에,
특정 신호 품질 기준이 충족되는지 여부를 결정하는 것을 더 포함하는 방법.
제12항에 있어서,
상기 특정 신호 품질 기준은, 캐리어 위상 고정 및 CNO(carrier signal-to-noise density) 중 적어도 하나를 포함하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 GNSS 수신기에 의해 수신된 GNSS 신호는 GPS(global positioning system) L1 C/A 코드 신호, GPS L1C 코드 신호 및 GPS L5 코드 신호 중 적어도 하나인 방법.
하나 이상의 비 일시적인(non-transitory) 컴퓨터로 판독 가능한 매체; 및
하나 이상의 프로세서를 포함하고,
상기 하나 이상의 프로세서는, 상기 하나 이상의 비 일시적인 컴퓨터로 판독 가능한 매체에 저장된 인스트럭션(instruction)을 실행할 때:
제1 시간 구간에 걸쳐 코히어런트 복소 신호 샘플(coherent complex signal sample)을 합산함으로써 제1 코히어런트 동위상 상관(coherent in-phase correlation) 및 제1 코히어런트 직교 상관(coherent quadrature correlation)을 생성하고,
상기 제1 시간 구간보다 긴 제2 시간 구간에 걸쳐, 상기 생성된 제1 코히어런트 동위상 상관 및 상기 생성된 제1 코히어런트 직교 상관을 합산함으로써 제2 코히어런트 동위상 상관 및 제2 코히어런트 직교 상관을 생성하고,
캐리어 위상 고정(carrier phase lock)이 없는 경우, 상기 제2 코히어런트 동위상 상관 및 상기 제2 코히어런트 직교 상관을 위상 회전(phase-rotate)하여, 상기 제2 코히어런트 동위상 상관 및 상기 제2 코히어런트 직교 상관을 공통 기준 면(common reference plane)에 정렬하고,
상기 제2 시간 구간보다 긴 제3 시간 구간에 걸쳐, 상기 생성된 제2 코히어런트 동위상 상관 및 상기 생성된 제2 코히어런트 직교 상관을 합산함으로써 제3 코히어런트 동위상 상관 및 제3 코히어런트 직교 상관을 생성하는 것을 수행하는 GNSS(global navigation satellite system) 수신기.
제15항에 있어서,
상기 제2 코히어런트 동위상 상관 및 상기 제2 코히어런트 직교 상관을 위상 회전하여, 상기 제2 코히어런트 동위상 상관 및 상기 제2 코히어런트 직교 상관을 공통 기준 면에 정렬하는 것은,
각각의 상기 제2 코히어런트 동위상 상관과 이에 대응하는 상기 제2 코히어런트 직교 상관 사이의 각도를 각각 결정하고,
상기 각각 결정된 각도로, 상기 제2 코히어런트 동위상 상관 및 상기 제2 코히어런트 직교 상관을 위상 회전하는 것을 포함하는 GNSS 수신기.
제15항에 있어서,
상기 하나 이상의 프로세서는, 상기 하나 이상의 비 일시적인 컴퓨터로 판독 가능한 매체에 저장된 인스트럭션을 실행할 때, 상기 제2 코히어런트 동위상 상관 및 상기 제2 코히어런트 직교 상관을 생성하기 전에,
상기 제1 코히어런트 동위상 상관 및 상기 제1 코히어런트 직교 상관을 데이터 스트리핑(data stripping)하는 것 및, 상기 제1 코히어런트 동위상 상관 및 상기 제1 코히어런트 직교 상관을 데이터 디코딩(data decoding)하는 것 중 적어도 하나를 수행하는 GNSS 수신기.
제15항에 있어서,
상기 제1 시간 구간은 20 msec이고, 상기 제2 시간 구간은 100 msec이고, 상기 제3 시간 구간은 1 sec인 GNSS 수신기.
제15항에 있어서,
상기 하나 이상의 프로세서는, 상기 하나 이상의 비 일시적인 컴퓨터로 판독 가능한 매체에 저장된 인스트럭션을 실행할 때,
코히어런트 1 sec 동위상 상관 및 코히어런트 1 sec 직교 상관으로부터 신호 에너지 진폭 값(signal energy amplitude value)을 생성하는 것을 수행하는 GNSS 수신기.
제19항에 있어서,
상기 하나 이상의 프로세서는, 상기 하나 이상의 비 일시적인 컴퓨터로 판독 가능한 매체에 저장된 인스트럭션을 실행할 때,
상기 생성된 신호 에너지 진폭 값을, 다중 경로 완화(multipath mitigation)를 위해 이용하는 것을 수행하는 GNSS 수신기.