MXPA01002496A

MXPA01002496A - Metodo de localizacion de posicion, asistido con estacion base consciente de limite de datos.

Info

Publication number: MXPA01002496A
Application number: MXPA01002496A
Authority: MX
Inventors: Gilbert C Sih
Original assignee: Qualcomm Inc
Priority date: 1998-09-09
Filing date: 1999-09-03
Publication date: 2002-04-24
Also published as: US7457630B2; CN1317093A; DE69943231D1; FI20010422A; IL174120A0; ID29480A; IL141707A0; BR9913549B1; KR100684086B1; US7949351B2; CN1317093B; EP1118015B1; ATE499617T1; CA2342987C; EP1988406B1; US6323805B1; FI115168B; AU6243699A; JP2002524750A; ES2313794T3

Abstract

La presente invencion es un novedoso y mejorado metodo y aparato para realizar la localizacion de posicion en un sistema de comunicacion inalambrica. Una metodo para realizar la localizacion de posicion en una unidad suscriptora en un sistema de telefono inalambrico, terrestre usando un conjunto de satelites, cada uno que transmite una senal, el sistema de telefono inalambrico, terrestre que tiene estaciones base (12), que incluye los pasos de transmitir un mensaje auxiliar de la estacion base (12) a la unidad suscriptora, el mensaje auxiliar que contiene informacion con respecto a un limite de datos para cada senal del conjunto de satelites, aplicar codigos de correccion a cada senal produciendo datos de correlacion correspondiente y acumular los datos de correlacion sobre un primer intervalo que precede a un limite de datos correspondiente produciendo un primer resultado de acumulacion, y un segundo intervalo que sigue al limite de datos correspondiente produciendo un segundo resultado de acumulacion.

Description

?r MÉTODO DE LOCALIZACION DE POSICIÓN, ASISTIDO CON ESTACIÓN BASE CONSCIENTE DE LÍMITE DE DATOS • ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN I . Campo de la invención La presente invención se refiere a la localización de posición. De manera más particular, la presente invención se refiere a un novedoso y 10 mejorado método y aparato para realizar la localización de posición en un sistema de comunicación inalámbrica.

II. Descripción de la técnica relacionada 15 La demanda tanto del consumidor como de las requlaciones gubernamentales ha impulsado la demanda de la funcionalidad de localización de posición en teléfonos celulares. El sistema de posicionamiento • global (GPS) está comúnmente disponible para realizar 20 la localización de posición usando un receptor de GPS en unión con un conjunto de satélites que orbitan la tierra. Por lo tanto, es deseable introducir la funcionalidad de GPS en un teléfono celular. Sin embargo, los teléfonos celulares son 25 extremadamente sensibles a las consideraciones de costo, peso y consumo de energía. De esta manera, la decisión simple de circuitería adicional para realizar la localización de GPS es una solución no satisfactoria para proporcionar la funcionalidad de localización de posición en un teléfono celular. De esta manera, la presente invención se dirige a la • provisión de la funcionalidad de GPS en un sistema de teléfono celular con un mínimo de equipo físico, costo y consumo de energía adicional.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN La presente invención es un novedoso y 10 mejorado método y aparato para realizar la • localización de posición en un sistema de comunicación inalámbrica. Una modalidad de la invención comprende un método para realizar la localización de posición en una unidad suscriptora en 15 un sistema de teléfono inalámbrico terrestre que usa un conjunto de satélites, cada uno que transmite una señal, el sistema terrestre de teléfono inalámbrico que tiene estaciones base, que incluye los pasos de • transmitir un mensaje de ayuda desde la estación base 20 a la unidad suscritora, el mensaje de ayuda que contiene información con respecto a un límite de datos para cada señal del conjunto de satélites, aplicar códigos de correlación a cada señal produciendo datos de correlación correspondiente y 25 acumulando los datos de correlación sobre un primer intervalo que precede a un límite de datos correspondiente que produce un primer resultado de acumulación y un segundo intervalo después del límite de datos correspondiente que produce un segundo resultado de acumulación.

• BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS 5 Las características, objetos y ventajas de la presente invención llegarán a ser más evidentes a partir de la descripción detallada expuesta a continuación cuando se tome en unión con los dibujos en los cuales caracteres de referencia similares se 10 identifican correspondientemente a todo lo largo y en • donde : La Figura 1 es un diagrama de bloques del generador de forma de onda del sistema de posicionamiento global (GPS); 15 La Figura 2 es un diagrama de bloques altamente simplificado de un sistema de teléfono celular configurado de acuerdo con el uso de la presente invención; • La Figura 3 es un diagrama de bloques de un 20 receptor configurado de acuerdo con una modalidad de la invención; La Figura 4 es otro diagrama de bloques del receptor representado en la Figura 3, La Figura 5 es un receptor configurado de 25 acuerdo con una modalidad alternativa de la invención; La Figura 6 es un diagrama de flujo de los pasos realizados durante una operación de localización de posición; La Figura 7 es un diagrama de bloques de un DSP configurado de acuerdo con una modalidad de la invención ; • La Figura 8 es un diagrama de flujo que ilustra los pasos realizados durante una búsqueda realizada de acuerdo con una modalidad de la invención; La Figura 9 es una línea de tiempo que ilustra las fases durante las cuales se realizan las 10 búsquedas finas y burdas en una modalidad de la • invención, La Figura 10 es una línea de tiempo del proceso de búsqueda cuando se realiza de acuerdo con una modalidad de la invención, 15 La Figura 11 es un diagrama del espacio de búsqueda ; La Figura 12 es un receptor de acuerdo con otra modalidad de la invención. • 20 DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS Se describe un novedoso y mejorado método y aparato piara realizar la localización de posición en un sistema de comunicación inalámbrica. La modalidad de ejemplo se describe en el contexto del sistema de 25 telefonía celular digital. En tanto que el uso dentro de este contexto es ventajoso, se pueden incorporar diferentes modalidades de la invención en diferentes ambientes o configuraciones. En general, los varios sistemas descritos en la presente se pueden formar usando procesadores controlados por programa de cómputo, circuitos integrados, o • circuitos lógicos discretos, sin embargo, se prefiere 5 la implementación en un circuito integrado. Los datos, instrucciones, órdenes, información, señales, símbolos y circuitos a los cuales se les puede hacer referencia a todo lo largo de la solicitud se representan ventajosamente por voltajes, corrientes, 10 ondas electromagnéticas, campos o partículas • magnéticas, campos o partículas ópticas, o una combinación de los mismos. Adicionalmente, los bloques mostrados en cada diagrama de bloques pueden representar pasos de método o de equipo físico. 15 La Figura 1 es un diagrama de bloques del generador de forma de onda del sistema de posicionamiento global (GPS) . El círculo con un signo más designa la adición módulo-2. En general, la • constelación de GPS consiste de 24 satélites: 21 20 vehículos espaciales (SV) usados para la navegación y 3 repuestos. Cada SV contiene un reloj que se sincroniza al tiempo de GPS al monitorear las estaciones de tierra. Para determinar una posición y tiempo, un receptor de GPS procesa las señales recibidas de varios 25 satélites. Se debe usar al menos 4 satélites para solucionar las 4 incógnitas (x, y, z, tiempo) . Cada SV transmite 2 portadores de microonda. El portador Ll de 1575.42 MHz, que porta las señales usadas para el servicio de posicionamiento normal (SPS), y el portador L2 de 1227.60 MHz, que porta señales necesarias para el servicio de • posicionamiento preciso (PPS) . El PPS se usa por 5 agencias gubernamentales y permite un mayor grado de exactitud en el posicionamiento. El portador Ll se modula por el código de adquisición burda (C/A) , un código pseudoaleatorio de 1023 circuitos transmitido a 1.023 Mcps que se usa 10 para servicios civiles de localización de posición.

• (El Código de Adquisición burda no se debe confundir con las adquisiciones burdas y finas descritas en la presente, que comprenden ambas el uso de códigos C/A.) Cada satélite tiene su propio código C/A que 15 repite cada 1 ms . El código P, que se usa para PPS, es un código de 10.23 MHz que es de 267 días de longitud. El código P aparece en ambos portadores pero está 90 grados fuera de fase con el código C/A en el portador Ll . El mensaje de navegación de 50 20 Hz, que es O excluyente tanto con el código C/A como con el código P antes de la modulación del portador, proporciona información del sistema tal como órbitas de satélite y correcciones de reloj . El portador Ll se modula por el código de 25 adquisición burda (C/A) , un código pseudoaleatorio de 1023 circuitos transmitido a 1.023 Mcps que se usa para servicios civiles de localización de posición. Cada satélite tiene su propio código C/A que repite cada 1 ms . El código P, que se usa para PPS, es un código de 10.23 MHz que es de 267 días de longitud. El código P aparece en ambos portadores pero está a • 90 grados fuera de fase con el código C/A en el 5 portador Ll. El mensaje de navegación de 50 Hz que es O excluyente tanto con el código C/A como con el código P antes de la modulación del portador, proporciona información del sistema tal como órbitas del satélite y correcciones de reloj . 10 El portador Ll se modula por el código de • adquisición burda (C/A) , un código pseudoaleatorio de 1023 circuitos transmitido a 1.023 Mcps que se usa para servicios civiles de localización de posición. Cada satélite tiene su propio código C/A que repite 15 cada 1 ms . El código P, que se usa para PPS, es un código de 10.23 MHz que es de 267 días de longitud. El código P aparece en ambos portadores pero está a 90 grados fuera de fase con el código C/A en el portador Ll. El mensaje de navegación de 50 Hz que 20 es O excluyente tanto con el código C/A como con el código E antes de la modulación del portador, proporciona información del sistema tal como órbitas del satélite y correcciones de reloj . Cada satélite tiene un código C/A diferente 25 que corresponde a una familia de códigos llamados códigos Oro. Los códigos Oro se usan debido a que la correlación cruzada entre ellos es pequeña. El código C/A se genera usando dos registros de cambio de 10 etapas como se muestra posteriormente en la Figura 1.4-2. El generador Gl usa el polinomio 1+X3+X10, en tanto que el generador G2 usa el • polinomio 1+X2+X3+X6+X8+X9+X10. El código C/A se genera 5 por operación de O excluyente de la salida del registro de cambio de Gl con 2 bitios del registro de cambio G2. La Figura 2 es un diagrama de bloques altamente simplificado de un sistema de teléfono 10 celular configurado de acuerdo con el uso de la • presente invención. Los teléfonos móviles 10 se localizan entre las estaciones base 12, que se acoplan al controlador 14 de estaciones base (BSC) . El centro de conmutación móvil, MSC 16 conecta el BSC 15 14 a la red telefónica, conmutada, pública (PSTN). Durante la operación, algunos teléfonos móviles están llevando a cabo llamadas telefónicas al interconectarse con las estaciones base 12 en tanto • que otras están en modo de espera. 20 Como se describe en la Solicitud de patente de los Estados Unidos No. de Serie 09/040,051, copendiente, titulada "SISTEMA Y MÉTODO PARA DETERMINAR LA POSICIÓN DE UN TRANSCEPTOR DE CDMA INALÁMBRICO" ("SYSTEM AND METED FOR DETERMINING THE 25 POSITION OF A IRELESS CDMA TRANSCEIVER") asignada al cesionario de la presente invención e incorporada en la presente como referencia, se facilita la locallzación de posición por la transmisión de un mensaje de petición de posición que contiene "información auxiliar" que permite que el teléfono móvil adquiera rápidamente la señal de GPS. Esta • información incluye el número ID del SV (ID de SV) , 5 la fase de código estimada, el tamaño de ventana de búsqueda alrededor de la fase de código estimada, y la frecuencia Doppler estimada. Usando esta información, la unidad móvil puede adquirir las señales de GPS y determinar más rápidamente su 10 localización. • En respuesta al mensaje auxiliar, la unidad móvil se sintoniza a la frecuencia de GPS y empieza a correlacionar la señal recibida con sus secuencias C/A localmente generadas para los SV indicados por la 15 estación base. Usa la información auxiliar para estrechar el espacio de búsqueda y compensar los efectos Doppler, y obtiene pseudo-intervalos para cada satélite usando la correlación de tiempo. Se señala que estos pseudo-intervalos se basan en el 20 tiempo de la unidad móvil (referido del contador de tiempo del sistema combinador del receptor de CDMA) , que es una versión retraza del tiempo de GPS. Una vez que se calcula esta información, la unidad móvil envía los pseudo-intervalos para cada 25 satélite (de manera preferente a una resolución de 1/8 de circuito) y el tiempo, las mediciones se base. La unidad móvil entonces CDMA para comunicar la llamada.

En la recepción de la información, el BSC usa la estimación de retrazo unidireccional para convertir los pseudo-intervalos del tiempo de la unidad móvil al tiempo de estación base y computa la 5 posición estimada de la unidad móvil al solucionar la intersección de varias esferas. Otro parámetro proporcionado por el mensaje auxiliar es la frecuencia Doppler o desplazamiento Doppler. El efecto Doppler se manifiesta como un 10 cambio aparente en la frecuencia de una señal • recibida debido a una velocidad relativa entre el transmisor y el receptor. El efecto Doppler en el portador se refiere como frecuencia Doppler, en tanto que en la señal de banda base se refiere como código 15 Doppler. En el caso de GPS, la frecuencia Doppler cambia la frecuencia recibida del portador, de modo que el efecto es el mismo como la desmodulación con • un desplazamiento de portador. Puesto que el 20 receptor de GPS de la estación base está siguiente activamente el satélite deseado, conoce a la frecuencia Doppler debido al movimiento del satélite. Además, el satélite hasta ahora está lejos de la estación base y la unidad móvil que el efecto Doppler 25 visto por la unidad móvil es efectivamente el mismo como el efecto Doppler visto por la estación base. En una modalidad de la invención, para corregir el valor de la frecuencia Doppler, la unidad móvil usa un rotador en el receptor. La frecuencia Doppler varía desde -4500Hz a +4500Hz, y la velocidad de cambio está en el orden de 1 Hz/s. ^ El efecto del código Doppler es cambiar la 5 velocidad de circuito de 1.023 Mhz, que se comprima o extienda de manera efectiva, el ancho de los circuitos de código C/A recibidos. En una modalidad de la invención, la unidad móvil corrige el código Doppler al multiplicar la frecuencia Doppler por la 10 realción 1.023/1575.42. La unidad móvil entonces • puede corregir el código Doppler durante el tiempo al girar (introduciendo a retrazo en) la fase de las muestras IQ recibidas en incrementos 1/16 de circuito conforme sea necesario. 15 La Figura 3 es un diagrama de bloques de la porción de receptor de un teléfono celular (unidad suscriptor inalámbrica) configurada de acuerdo con una modalidad de la invención. La forma de onda 100 • recibida se modela como la señal C/A C(n) modulada 20 con un portador a frecuencia Wc + wd, donde wc es la frecuencia portradora nominal, 1575.42 MHz y wd es la frecuencia Doppler creada por el movimiento del satélite. La frecuencia Doppler varía desde 0 cuando el satélite está directamente sobre la cabeza, a 25 aproximadamente 4.5 kHz en el peor caso. La sección analógica del receptor se puede modelar como desmodulación con un portador a frecuencia wr y la fase aleatoria ? , seguido por el filtrado con pasabaj os . La señal de banda base resultante se pasa a • través de un convertidor A/D (no mostrado) para 5 producir las muestras I y Q digitales, que se almacenan de modo que se pueden buscar repetidamente. Las muestras se generan en dos momentos, la velocidad del circuito de código C/A (circuito x2) que es una resolución menor que la necesaria para realizar el 10 algoritmo de búsqueda fina, pero que permite que 18ms • de datos de muestra se almacenen en una cantidad razonable de memoria. En general, es deseable realizar la búsqueda sobre algo mayor que los lOms a fin de permitir la adquisición en la mayoría de las 15 condiciones ambientales, con 18ms que es un periodo de integración preferido. Estas condiciones ambientales incluyen estar adentro o no, teniendo una vista directa al satélite. * Durante la operación, las muestras se rotan 20 primero por el rotador 102 para corregir el desplazamiento de la frecuencia Doppler. Las muestras I y Q rotadas se correlacionan con varios desplazamientos de la secuencia C/A del satélite y los productos resultantes se integran coherentemente 25 con Nc circuitos por integradores 104. Las sumas de integración coherentes se les eleva al cuadrado adiciona conjuntamente para remover el efecto de desplazamiento ? de fase, desconocido. Para aumentar la prueba de hipótesis para un desplazamiento particular, se combinan de forma no coherente varios intervalos coherentes. Esta despropagación se • realiza de manera repetida a varios desplazamientos 5 de tiempo para encontrar el desplazamiento de tiempo de la señal de satélite. El rotador 102 remueve la frecuencia Doppler creada por el movimiento del satélite. Usa la frecuencia Doppler especificada por la estación base (cuantificada de manera preferente a 10 intervalos de 10Hz), y rota las muestras I y Q para • remover el desplazamiento de frecuencia. En una modalidad de la invención, la rotación es continua sólo sobre la ventana de integración coherente. Es decir, el rotador se 15 detiene entre los periodos de integración coherente por ejemplo de 1 ms . Se elimina cualquier diferencia de fase resultante por la elevación al cuadrado y suma . w' La Figura 4 es otro diagrama de bloques de 20 un receptor configurado de acuerdo con una modalidad de la invención, donde se representa en mayor detalle la porción del rotador del receptor. La Figura 5 es un receptor configurado de acuerdo con una modalidad alternativa de la invención. 25 Esta modalidad interna de la invención saca provecho de la capacidad para determinar el rotador entre periodos de integración coherentes a rotar la secuencia C/A localmente generada en lugar de las muestras de entrada.

Como se muestra la secuencia C/A C(n)se rota por la aplicación a los sinusoides sen(WdnTc) y cos(WdnTc) se almacena. La rotación de la secuencia C/A sólo necesita ser hecha una vez para cada satélite. De esta manera, en la rotación de la secuencia C/A reduce la cantidad de computación requerida. También ahorra memoria en el DSP usado para realizar este cómputo en una modalidad de la invención . Otro deterioro significativo que degrada el desempeño del algoritmo de localización de posición s el error de frecuencia en el reloj interno de las unidades móviles. Es este error de frecuencia el que impulsa al uso de tiempos de integración, coherentes, cortos en el orden de lms. Es preferible realizar la integración coherente durante periodos más prolongados de tiempo. En una configuración de ejemplo, el reloj de oscilador local, de corrida libre (interno) de la unidad móvil es un cristal de 19.68MHz que tiene una tolerancia de frecuencia de +/-5ppm. Esto puede provocar grandes errores en el orden de +/- 7500 Hz. Este reloj se usa para generar los portadores usados para la desmodulación de las señales de GPS, de modo que el error de reloj se adicionará al tiempo de adquisición de señal. Debido a que el tiempo disponible para buscar es muy pequeño, el error de esta magnitud debido a que no es tolerable la tolerancia de frecuencia y se debe reducir grandemente . Para permitir tiempos de integración, • coherentes, más prolongados, en una modalidad de la 5 invención, el receptor de CDMA corrige el error del oscilador local al usar la sincronización adquirida del piloto de CDMA o cualquier otra fuente de información de sincronización disponible. Esto produce una señal de control que se usa para 10 sintonizar el reloj de oscilador local a 19.68MHz tan • cerca como sea posible. La señal de control aplicada al reloj de oscilador local se detiene cuando la unidad de RF conmuta desde CDMA a GPS. Aún después de que se realiza la corrección 15 usando la información de sincronización de la estación base (u otra fuente), sin embargo, permanece algún error de reloj adicional. En una modalidad de la invención, la incertidumbre de frecuencia • resultante después de la corrección es +/- 100Hz. 20 Este error restante aún reduce el desempeño del receptor, y en general impide tiempos de integración, corrientes, más prolongados. En una modalidad de la invención, el error restante simplemente se evita al realizar la integración no coherente para la duración 25 de más de lms que reduce el desempeño. Como se muestra también en la Figura 1, los datos del NAV/sistema de 50 Hz también se modulan sobre el portador Ll. Si se presenta una transición de datos (0 a 1 ó 1 a 0) entre las dos mitades de una ventana de integración coherente, la suma de integración coherente, resultante será cero debido a • que las dos mitades se cancelaran entre sí. Esto 5 reduce de manera efectiva el número de acumulaciones no coherentes por uno en el peor caso. Aunque los límites de datos de todos los satélites se sincronizan, no arriban a la unidad móvil de forma simultánea debido a las diferencias en el retrazo de 10 ruta. Este retrazo de ruta aleatoriza de forma • efectiva la fase de datos recibida. En una modalidad de la invención, el problema de diferentes fases de datos en diferentes señales es incluir la fase de datos en la información 15 auxiliar enviada desde la estación base a la unidad móvil. Puesto que la estación base está desmodulando los datos de 50Hz, se conocen cuando se presentan las transiciones de datos para cada satélite. Al usar el • conocimiento del retrazo unidireccional, la estación 20 base puede codificar la fase de datos por ejemplo en 5 bitios (por satélite) al indicar que se presenta un intervalo de un milisegundo (de los 20) de la transición de datos. Si la ventana de integración coherente 25 encuadra el límite de datos de 50Hz, la integración coherente se divide en (2) secciones. Una sección que precede al límite de datos y una sección que sigue al límite de datos. Por ejemplo, si Enl es la suma de integración coherente sobre la ventana que precede al límite de datos, la primera mitad de esta ventana y En2 es la suma de integración coherente • sobre la ventana que sigue al límite de datos, la 5 unidad móvil entonces selecciona el máximo (en magnitud) de (Enl + En2) (en el caso de los datos que permanecen en si mismo) (Enl - En2) (en el caso de datos cambiados) para tomar en cuenta el cambio de fase. La unidad móvil también tiene la opción de 10 realizar la combinación no coherente de las dos • mitades sobre su ventana de datos o evitar completamente esta ventana de datos. En una modalidad alternativa de la invención, la unidad móvil intenta encontrar las 15 transiciones de datos sin la información auxiliar de la estación base al comparar la magnitud elevada al cuadrado de la suma y la diferencia en la integración coherente de lms. • En una modalidad de la invención, se usa un 20 planteamiento de DSP (procesador de señales digitales) basado en programa de computo de circuito, para realizar el procesamiento de GPS. El DSP recibe las muestras I y Q a una velocidad de circuito X2 (2.046 MHz) o circuito x8 (8.184 MHz) y almacena una 25 instantánea de las muestras I y Q de 4 bitios en su RAM interna. En la modalidad de ejemplo, el DSP genera las secuencias C/A, realiza la rotación para eliminar la frecuencia Doppler, y correlaciona sobre la ventana de búsqueda proporcionada por la estación base para cada uno de los satélites. El DSP realiza • la integración coherente y la combinación no 5 coherente y gira un decimador de muestras IQ conforme sea necesario para compensar el código Doppler. Para ahorrar cómputo y memoria, la búsqueda inicial se realiza usando la resolución _ circuito y una búsqueda más fina para obtener una resolución de 10 1/8 de circuito (o mayor) se realiza alrededor del • mejor índice (o índice) el tiempo de un sistema se mantiene al contar las interrupciones de 1 ms generadas por el equipo físico derivadas del oscilador local. 15 Adicionalmente, en una modalidad de la invención, la búsqueda fina se realiza al acumular las muestras de circuito x8 (resolución mayor) sobre o durante la duración de un circuito a varios • desplazamientos del circuito x8. Los códigos de 20 correlación se aplican a los valores acumulados produciendo valores de correlación que varían con el desplazamiento particular de circuito x8. Esto permite que el desplazamiento de código se determine con resolución del circuito x8. 25 La Figura 6 es diagrama de flujo que ilustra los pasos realizados para corregir el error de oscilador local durante un procedimiento de localización de posición cuando se realiza de acuerdo con una modalidad de la invención. En el paso 500, se determina si el oscilador se ha corregido recientemente. Si no, entonces se adquiere el piloto • de la estación base, y se determina el error del 5 oscilador local al comparar la sincronización del piloto en el paso 502 de una señal de correlación generada en base a ese error. El flujo entonces sigue al paso 504, donde la señal de corrección se detiene en el valor de 10 corriente. En el paso 506, entra al modo de GPS y realiza la localización de posición usando el reloj corregido. Una vez que se ha realizado la localización de posición, la unidad móvil deja el modo GPS en el paso 508. 15 La Figura 7 es una ilustración de un sistema de receptor de DSP configurado de acuerdo con una modalidad de la invención. El DSP realiza la operación completa de búsqueda con un mínimo de • equipo físico adicional. El núcleo 308 de DSP el 20 módem 306, la unidad 300 de interfaz, ROM 302 y memoria (RAM) 304 se acoplan vía la barra común 306. La unidad de interfaz 300 recibe las muestras de RF a partir de una unidad de RF (no mostrada) y proporciona las muestras a la RAM 304. Las muestras 25 de RF se pueden almacenar en resolución burda o resolución fina. El núcleo 308 de DSP procesa las muestras almacenadas en memoria usando la instrucción almacenada en la ROM 302 así como en la memoria 304.

La memoria 304 puede tener múltiples "bancos" algunos de los cuales almacenan muestras y algunos de los cuales almacenan instrucciones. El módem 700 realiza el procesamiento de CDMA durante el modo normal. La Figura 8 es un diagrama de flujo de los pasos realizados durante una operación de localización de posición. Una operación de localización de operación empieza cuando se recibe el mensaje auxiliar, y los sistemas de RF se conmutan a frecuencias de GPS en el paso 600. Cuando el RF se conmuta para recibir GPS, el circuito de seguimiento de frecuencias se fija. El DSP recibe la información auxiliar del microprocesador telefónico y clasifica los satélites por magnitud Doppler. En el paso 602, se almacenan los datos de búsqueda burda dentro de la RAM del DSP. El DSP recibe unos pocos de miles de microsegundos de datos de entrada para ajustar un AGC de Rx . El DSP registra el tiempo del sistema y empieza almacenar una ventana de 18ms (limitación de memoria del DSP) de datos IQ de circuito de x2 en su RAM interna. Se usa una ventana contigua de datos para mitigar los efectos del código Doppler. Una vez que se almacenan los datos, se realiza una búsqueda burda en el paso 604. El DSP empieza la búsqueda burda (resolución circuito x2). Para cada satélite, el DSP genera el código C/A, rota el códi?jo en base a la frecuencia Doppler, y correlaciona sobre la ventana de búsqueda especificada por la estación base, y a la aplicación repetida del código C/A a los datos de búsqueda • burda, almacenados. Los satélites se procesan sobre 5 la misma ventana de datos de 18ms y la mejor hipótesis de circuito x2 que exceda a un umbral se obtiene para cada satélite. Aunque se usa un tiempo de integración coherente de 2ms (con 9 integraciones no coherentes) en una modalidad de la invención, se 10 pueden usar tiempos de integración coherentes más • prolongados (de 18ms), aunque de manera preferente donde se hacen ajustes adicionales como se describe posterio mente. Una vez que se realiza la búsqueda burda, se 15 lleva a cabo una búsqueda fina, en el paso 606. Antes de comenzar la búsqueda fina, el DSP conmuta el código C/A rotado para cada uno de los satélites. Esto permite que el DSP procese en la búsqueda fina • en tiempo real. Al realizar la búsqueda fina 20 (resolución circuito x8), los satélites se procesan uno a la vez sobre diferente datos. El DSP primero gira el decimador para compensar el código Doppler para el (los) satélite (s) dado(s) . También reajusta el valor de AGC de Rx en 25 tanto que espera el próximo límite de lms antes de almacenar una ventana de integración coherente de lms de las muestras de circuito x8. El DSP procesa 5 hipótesis contiguas de resolución de circuito x8 en esta ventana de integración coherente de Iras, en donde la hipótesis central es la mejor hipótesis obtenida en la búsqueda burda. Después del procesamiento de la próxima ventana de lms, los resultados se combinan coherentemente y esta suma de 2ms se combina de forma no coherente para todas las N-n iteraciones. Este paso (iniciando del giro del decimador) se repite en los mismos datos para el próximo satélite hasta que se hayan procesado todos los satélites. Si el código Doppler para 2 satélites es de magnitud similar, puede ser posible procesar ambos satélites sobre los mismos datos para reducir el número de conjuntos requeridos de datos. En el peor de los casos, se usan 8 conjuntos de ventanas de datos 2*Nn de 1 ras para la búsqueda fina. Finalmente, en el paso 608, los resultados se reportan al microprocesador y se reinicia el proceso del vocoder dentro de DSP de modo que puede continuar la llamada. El DSP reporta los pseudo-intervalos al microprocesador, quien los transmite a la estación base. Después de que el microprocesador vuelve a descargar el código de programa del vocoder en la memoria del DSP, el DSP limpia su memoria de datos y reinicia el vocoder. La Figura 9 es un diagrama que ilustra la búsqueda fina realizada después de la búsqueda burda. Después de aislar la mejor fase de circuito x2 en la búsqueda burda, el DSP realiza una búsqueda fina alrededor de esta fase para obtener una resolución de circuito x8. • Las 5 fases para comparar en la búsqueda 5 fina se muestran encerradas por un rectángulo. La mejor fase de circuito x2 se valúa nuevamente de modo que se pueden hacer comparaciones con respecto al mismo conjunto de datos. Esto también permite que la búsqueda burda y la búsqueda fina usen diferentes 10 tiempos de integración. La búsqueda fina se realiza • de forma separada para cada satélite debido a que cada satélite puede tener un valor diferente para el código Doppler. La Figura 10 proporciona una línea de tiempo 15 del proceso de búsqueda cuando se realiza de acuerdo con una modalidad de la invención. El tiempo de procesamiento completo (búsqueda burda más fina) se realiza en aproximadamente 1.324 segundos en una modalidad de la invención, que interrumpe la llamada, 20 pero aún permite que la llamada continúe una vez que se realiza la búsqueda. El tiempo total de búsqueda de 1.324 es un salto superior, debido a que asume que el DSP necesita buscar los 8 satélites cada satélite tiene una ventana de búsqueda de 68 circuitos. La 25 probabilidad que los 1.324 segundos completos sean necesarios es pequeña, sin embargo, debido a la geometría de las órbitas de los satélites. Durante los primeros 18 ms 80 se recolectan los datos de las muestras IQ en la frecuencia de GPS. Durante el periodo 82, se realiza de forma interna una búsqueda interna que podría transcurrir hasta los ^ 1.13 segundos, pero que probablemente terminará de 5 forma temprana cuando se identifiquen las señales de satélite. Una vez que se realiza la búsqueda burda, los códigos C/A se computan durante el periodo de tiempo 84, y toma 24 ms . Durante los periodos de tiempo 86, el valor girado se ajusta por el código 10 Doppler y se ajusta adicionalmente el AGC de Rx . Durante los periodos de tiempo 88, se realizan las búsquedas finas en las muestras de datos IQ con ajuste continuo realizado durante los periodos de tiempo 86. El uso de tiempos de integración de 18ms 15 permite que un código Doppler se abandone debido a que a la fase recibida de código C/A se cambiará por menos de 1/16 de un circuito. Hasta ocho secuencias de ajuste y búsquedas finas se realizan para los ocho • satélites, tiempo en el cual se termina el 20 procedimiento de localización de posición. Adicionalmente, en algunas modalidades de la invención, el teléfono continua transmitiendo cuadros de enlace invertido a la estación base en tanto que se realiza el procedimiento de localización de 25 posición. Estos cuadros pueden contener información nula simplemente para permitir que la estación base se mantenga sincronizada con la unidad suscriptora, o los cuadros pueden contener información adicional tal como órdenes de control de energía o petición de información. La transmisión de estos cuadros se realiza de manera preferente cuado las muestras de • GPS no están siendo recogidas cuando la circuitería 5 de RF está disponible, o cuando las muestras de GPS se recogen si está disponible suficiente circuitería de RF. Aunque el uso de tiempo de integración de 18 ms evita los efectos del código Doppler, la 10 transmisión de datos sobre las señales de GPS a una • velocidad de 50 Hz puede provocar problemas si se presenta un cambio de datos dentro del intervalo de procesamiento de 18 ms (como se describe anteriormente) . El cambio de datos provoca que 15 cambie la fase de la señal. Los límites de datos de 50 Hz se presentan en diferentes lugares para cada satélite. La fase de las transiciones de 50 Hz para cada satélite se han aleatorizado de manera efectiva • por longitudes variables de ruta de cada satélite al 20 teléfono. En el peor caso, si se invirtió el bitio de datos ea el punto medio de un intervalo de integración coherente, la integración coherente se podría eliminar completamente. Por esta razón, en 25 una modalidad alternativa de la invención, la estación base debe comunicar los límites de transición de datos para cada satélite al teléfono (también descrito anteriormente) . De manera preferente, el límite de transmisión de datos también se incluye en el mensaje auxiliar transmitido desde la estación base (tal como en un conjunto de cinco • bitios que indican el intervalo de milisegundo durante el cual se presenta la transición para cada satélite) . El teléfono límite para dividir el intervalo de integración coherente para cada satélite en 2 piezas decide si adiciona o sustrae la sumas de integración coherente en estos 2 intervalos. De esta 10 manera, al incluir también el límite de datos de cada • señal de GPS, se incrementa la confiabilidad del procedimiento de localización. En la modalidad de ejemplo de invención, cualquier incertidumbre de frecuencia crea una 15 pérdida en Ec/Nt que se incrementa con el tiempo de integración coherente. Por ejemplo, la incertidumbre de +/-100Hz, la perdida en Ex/Nt se incrementa rápidamente conforme se incrementa el tipo de ^ integración coherente, como se muestra en la Tabla I. 20 Tabla I También, como se señala anteriormente, siempre existe algún desplazamiento desconocido de frecuencia del oscilador local en la unidad móvil. Es este desplazamiento desconocido de frecuencia que impide una despropagación e integración coherente más prolongadas que las que se realizan. El coherente más prolongado mejoraría el procesamiento si se pudieran reducir Los efectos de desplazamiento desconocido de frecuenci a . En una modalidad de la invención, este desplazamiento desconocido de frecuencia se toma en cuenta al expandir el espacio de búsqueda a dos dimensiones para incluir búsquedas de frecuencia. Para cada hipótesis, se realizan varias búsquedas de frecuencia, donde cada búsqueda de frecuencia asume el que el desplazamiento de frecuencia es un valor conocido. Al espaciar los desplazamientos de frecuencia, se puede reducir la incertidumbre de frecuencia a un valor arbitrariamente pequeño a costa de cómputo y memoria adicional. Por ejemplo, si se usan 5 hipótesis de frecuencia, en la Figura 10 s muestra el espacio de búsqueda resultante. Para una incertidumbre de frecuencia de +/-100 Hz, que es la especificación típicamente operante de una unidad móvil, esta configuración reduce el desplazamiento máximo de frecuencia a 20 Hz (una hipótesis debe estar dentro de 20 Hz del desplazamiento real de frecuencia) . Con un tiempo de integración coherente de 20 ms, la pérdida Ec/Nt con un desplazamiento de frecuencia de 20 Hz es de 2.42 dB. Al duplicar el número de hipótesis de frecuencia • a 10, la incertidumbre de frecuencia se puede reducir 5 a 10 Hz, lo que provoca una pérdida de Ec/Nt de .58 dB . Sin embargo, la adición de hipótesis adicionales ensancha el despacio de búsqueda, lo que incrementa los requerimientos tanto de cómputo como d memoria. Una modalidad de la invención computa la 10 hipótesis de frecuencia al aglomerar el • desplazamiento de frecuencia con la frecuencia Doppler, y computar un nuevo código PN rotado para cada hipótesis de frecuencia. Sin embargo, esto hace al número de hipótesis de frecuencia un factor 15 multiplicativo en el cómputo total: 5 hipótesis de frecuencia significarían 5 veces más cómputo. De manera alternativa, puesto que la incertidumbre de frecuencia es pequeña en comparación • a la frecuencia Doppler, la fase de rotación se puede 20 considerar que es constante durante un intervalo de 1 ms (8 % de un periodo para una hipótesis de 80 Hz) en otra modalidad de la invención. Por lo tanto, al dividir el intervalo de integración coherente en subintervalos de 1 ms, las sumas de integración de 25 los subintervalos se rotan para reducir los cómputos adicionados necesarios para computar las búsquedas de frecuencia por tres órdenes de magnitud. El resultado es que se puede realizar la despropagación coherente más prolongada, y mejorar el desempeño. La Figura 12 es un diagrama de bloques de un • receptor configurado de acuerdo con el uso del 5 planteamiento de despropagación coherente, prolongada. El primer conjunto de multiplicadores 50 compensa la frecuencia Doppler al correlacionar las muestras IQ con un código C/A rotado. Esto es equivalente a rotar las muestras IQ antes de la 10 correlación con el código C/A no modificado. Puesto que la frecuencia Doppler puede ser tan grande como 4500 Hz, la rotación se aplica a cada circuito. Después de integrar coherentemente sobre un intervalo de 1 ms (1023 circuitos) usando acumuladores 52, el 15 segundo conjunto de multiplicadores 54 rota las sumas de integración de 1 ms ( ?t y SQ) para implementar la hipótesis de frecuencia. Las sumas rotadas luego se adicionan sobre el intervalo de integración • coherente, completo. 20 Se debe recordar que la rotación de la frecuencia Doppler solo se computo en 1023 circuitos para ahorrar memoria y computación. Para tiempos de integración coherente más prolongados que 1 ms, cada suma de integración coherente se multiplica por un 25 desplazamiento de fase para hacer a la fase de la rotación continua durante el tiempo. Para mostrar esto de forma matemática, la suma de integración coherente de 1 ms con la rotación de frecuencia Doppler se puede expresar como 1023 S, = £ [/(*) + JQ(n)}(n)e-*"<"t- con ?I = Re{ Sj } ?Q= Im{ S1 } • en donde I(n) y Q(n) son las muestras de entrada recibidas en los canales I y Q, respectivamente, c(n) es el código C/A no rotado, d es la frecuencia Doppler, y Tc es el intervalo de circuito (.9775us). una suma de integración coherente • 10 de 2ms, se puede expresar como: 204Í S(2ms) = £[/(»+ jQ(n)}(n)e-»< »t. n-l iva 1100»23. = £[/(") + ß(")>(n)e" B7 + e- ' ,<ß3)r< [/(n + 1023) + jQfn + 1023 >)^(«)<?~ W'',7' n-1 S* + e-JM'' m3)T' S- Aquí, Si es la primer suma de integración de 15 lms y S2 es la segunda suma de integración de lms computada usando los mismos valores de C/A rotados que se usaron para computar Si. El término e-Jwd<10 3>Tc es el desplazamiento de fase que compensa el uso de los mismos valores rotados. De manera similar, una 20 suma de integración coherente de 3ms se puede expresar como S(3m5) = S- + e-Jw<( im)T<S2 + e-ñ(2 )T<S3 De este modo para extender el tiempo de integración en tanto que se usa la misma frecuencia • C/A rotada de 1023 elementos, la (n+1) suma de integración de lms se debe multiplicar por e-]wdn'lms) antes de ser adicionada a la suma completa. Puesto que esta es una rotación de sumas de integración de lms, se puede combinar esta operación con la búsqueda de frecuencia para evitar tener que realizar dos 10 rotaciones. Es decir, puesto que £-y» ? >»s)e - *"(!««* ) = e~J(wJ+ wb )"0 *«) Se puede multiplicar la (n+l)-ésima suma de 15 integración de lms por e"D <wd+wh)n(lms) para buscar una hipótesis de frecuencia y tomar en cuenta el desplazamiento de fase de la frecuencia Doppler. Se señala que la búsqueda de frecuencia se mW puede reducir después de adquirir un satélite, debido 20 a que la incertidumbre de frecuencia no es dependiente del satélite. Se puede realizar una búsqueda de frecuencia mucho más fina, si se desea una integración coherente más prolongada. En la modalidad de ejemplo de la invención, 25 la búsqueda fina se realiza de manera similar a la búsqueda burda con dos diferencias. Primero, los intervalos de integración se adicionan siempre de forma coherente en lugar de elevación al cuadrado y elevación de forma no coherente. Segundo, la rotación para remover al incertidumbre de frecuencia (que se debe conocer después de la búsqueda burda) se combina • con el desplazamiento de fase de la frecuencia 5 Doppler y se usa para rotar los intervalos de integración coherente de lms antes de adicionarlos conj untamente . En una modalidad alternativa de la invención, la ventana de integración coherente de los 10 datos de circuito x2 se integran para tiempos de • integración mayores de 18 ms . Esta modalidad es útil donde está disponible memoria adicional. Para integraciones coherentes mayores de 18 ms, se tratan los límites de datos de 50 Hz, al igual los mismos 15 como con los periodos de integración más cortos. La estación base indica donde los límites están para cada satélite y el DSP decide si adicionar o sustraer la suma de los 20 intervalos de integración coherente • de 1 ms a o desde su suma de corrida. 20 Sin embargo, debido a que el producto de la incertidumbre de frecuencia y la constante de tiempo de integración afecta la pérdida en Ec/Nt, la incertidumbre de frecuencia se debe reducir a niveles muy pequeños para intervalos de integración 25 coherente, prolongados. Puesto que una integración de 20 ms con una incertidumbre de frecuencia de 20Hz da por resuLtado una pérdida de Ec/Nt de 2.42 dB, del mantenimiento de la misma pérdida con un tiempo de integración de 400 ms requiere que la incertidumbre de frecuencia se reduzca a 1 Hz. Para corregir este problema, la incertidumbre de frecuencia se reduce por debajo de 1 Hz de una manera jerárquica. Por 5 ejemplo, una primera búsqueda de frecuencia reduce la incertidumbre de 100 Hz a 20 Hz, una segunda búsqueda reduce la incertidumbre a 4 Hz, y una tercera búsqueda reduce la incertidumbre a 1 Hz. La búsqueda de frecuencia también compensa los errores en la 10 frecuencia Doppler obtenidos de estación base. • Adicionalmente, para realizar integraciones más prolongadas únicamente los satélites con efecto Doppler similar se buscan sobre los mismos datos para tiempos de integración prolongados, puesto que el 15 código Doppler es diferente para cada satélite. El DSP computa cuan largo se toma para deslizar 1/16 de un circuito y gira el decimador conforme recolecta una ventana de datos de integración coherente.

• Adicionalmente, se toman múltiples ventanas de datos 20 en esta modalidad. De esta manera, se ha descrito un método y aparato para realizar la localización de posición en un sistema de comunicación inalámbrica. La previa descripción de las modalidades preferidas se 25 proporciona para permitir que cualquier persona experta en la técnica haga o use la presente invención. Las varias modalidades serán más aquellos expertos en la técnica y los principios genéricos definidos en la presente se pueden aplicar a otras modalidades sin el uso de la facultad inventiva. De esta manera, la presente invención no se propone para que se limite a las modalidades mostradas en la presente, si no que debe concordar con el alcance más amplio consistente con los principios y nuevas características descritas en la presente . 10 • •

Claims

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN Habiendo descrito el presente invento, se considera como una novedad y, por lo tanto, se • reclama como propiedad lo contenido en las siguientes 5 REIVINDICACIONES : 1. Un método para realizar la localización de posición en una unidad suscriptora en un sistema terrestre de teléfono inalámbrico usando un conjunto de satélites, cada uno que transmite una señal, al 10 sistema terrestre de teléfono inalámbrico que tiene • estaciones base, que comprende los pasos de: transmitir un mensaje de ayuda desde la estación base a la unidad suscriptora, el mensaje de ayuda que contiene información con respecto al límite 15 de datos para cada señal del conjunto de satélites; aplicar códigos de correlación a cada señal produciendo datos de correlación correspondientes, acumular los datos de correlación sobre un primer intervalo que precede a un límite de datos 20 correspondiente produciendo un primer resultado de acumulación, y un segundo intervalo después del límite de datos correspondiente produciendo un segundo resultado de acumulación. 2. El método según la reivindicación 1, que 25 comprende además los pasos de: adicionar el primer resultado de acumulación y el segundo resultado de acumulación produciendo un primer resultado completo de sustraer el primer resultado de acumulación del segundo resultado de acumulación produciendo un segundo resultado completo de acumulación; • seleccionar el primer resultado completo de 5 acumulación cuado es mayor en magnitud que el segundo resultado de acumulación; seleccionar el segundo resultado completo de acumulación cuando es mayor en magnitud que el primer resultado de acumulación. 10 3. Un método para realizar la localización • de posición usando un conjunto de satélites, cada uno que transmite una señal, que comprende los pasos de: aplicar códigos de correlación a cada señal produciendo datos de correlación correspondientes; 15 acumular los datos de correlación sobre un conjunto de intervalos cada uno que precede a un límite de datos correspondiente produciendo un primer conjunto de resultados de acumulación, y sobre un • segundo conjunto correspondiente de intervalos que 20 siguen a cada uno del límite de datos correspondientes produciendo un segundo conjunto de datos de acumulación. 4. El método según la reivindicación 3, que comprende además los pasos de: 25 adicionar el primer conjunto de resultados de acumulación y el segundo conjunto de resultados de acumulación produciendo un primer conjunto de resultados completo de sustraer el primer conjunto de resultados de acumulación del segundo conjunto de resultados de acumulación produciendo un segundo resultado completo • de acumulación; comparar en magnitud los primeros resultados completos de acumulación y los segundos resultados completos de acumulación; seleccionar un resultado completo de acumulación más grande en magnitud de un conjunto 10 combinado de resultados de acumulación que contienen • los primeros resultados completos de acumulación y los segundos resultados completos de acumulación. •