TW455691B - Passive position determination using two low-earth orbit satellites - Google Patents
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Description
4556 9 1 A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明(1 ) 發明背景 I- 發明範圍 本發明與使用衛星來決定物體位置有闕。更精確而士, 本發明是一種利用通信號特徵而決定衛星通信系蘇的用户 終端裝置位置之方法。 II- 相關技藝説明 典型的以衛星爲基準的通信系統包括,至少一個陸地基 台(以下統稱爲閘道)、至少一個用户終端裝置(例如,行動 電話)、以及至少一個衛星,可在閘道與用户終端裝置之間 中繼通信信'號。閘道提供用'户一終端裝置與其他用户終端裝 置或通信系統,如陸地電話系統之間的中繼線3 目前已發展出各類的多向近接通信系統,可在大量的系 統用户之間傳輸貝料°這類技術包括,分時多向近接 (TDMA)、分頻多向近接(FDMA)、與劃碼多向近接(cdmA) 展寬頻譜等技術’這些技術的基本要則已爲木技藝的熟知 。多向近接通信系統的CDMA技術,已分別於美國專利號 碼4,901,307,1990年2月13日發佈,標題爲”使用衛星或 陸地轉發器的展寬頻請多向近接通信系統",與美國專利申 請系列號碼08/368,570,建檔曰期1995年1月4日,標題 爲"展寬頻譜通信系統使用全頻譜傳輸電力,來追縱個別容 器相位時間與能源的方法與裝&置”等二文件中説明。該二文 件已·^ 4曰足爲本發明的讓受人,並成爲本發明的參考資料a 上述的專利文件討論多向近接通信系統,在該類系統内 ,行動或遙控系統用户運用終端裝置來與其他系户或 (請先閱讀背面之注意事項再..π本頁) ilf— 裝. 訂 線 - — - --—— _____- 4 - — 本紙張尺度適用中國國家榡準(CNS ) A4規格(210X297公釐) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 4556 9 1 at ____B7 五、發明説明(2 ) 連線系統用户’例如公共電話切換網路通信。用户终端裝 置經由閘道與使用CDMA展寬頻譜類型通信信號的衛星來 通k衛星形成光束’將衛星信號發射至地表,而照明— 個”地點”或區域。針對地點的典型衛星光束型式,係以預 測coverage型式中排定的許多光束所组成。正常説來,每 個光束係由許多涵蓋了 一個共同地域的所謂子光束(或稱 之爲CDiMA頻道)所组成,每個資光束佔用的波段不—樣。 典型的寬展頻譜通信系統係一個預選僞隨噪聲(PN)碼序 的機組’於調制成載波信號最〜爲發送得通信信號之前,調 制(開展)預測譜段的資訊信號。;PN開展,是本技藝中一項 廣爲人知的譜相開展發送方法,可以產生發送所的信號, 該信號的頻帶寬度遠大於數據信號的頻帶寬度。於正向通 信線路(亦即始於閘道,終於用户終端裝置的通信線路)中 ’ PN開展碼或雙序列,可以區分閘道對不同光束所發送的 信號’並且區分多向路徑信號。正常情況下,在既定的子 光束中,所有信信號共同使用這些PN碼3 正常情況下,CDMA寬展頻譜系統以channelizing碼來 區分正向線路衛星光束針對特殊用户終端裝置所發送的信 號3換言之,使用獨特的··channelizing”正加碼來提供正向 線路上每個用户終端裝置其獨的正交頻道。Walsh功能 一般用來執行channelizing代碼,陸地系統的典型長度爲 64個代碼晶片,而衛星系統爲128個代碼晶片= 典型的寬展頻譜通信系統,如於美國專利號碼4,901,307 _- ____ - 5 -___________________ 本紙張尺度適用中國國家標翠(CNS ) Μ規格(2丨0>;297公釐) ^------1T------線 * · (诗先閔讀背面之注意事¾再 P本頁j 經濟部中央標準局負工消费合作社印製 4 5 5 6 9 彳 a7 _____B7_ 五、發明説明(3 ) 文件所述,説明運用於正向用户終端裝置通信的密接調制 與解除調制之使用方法。使用本方法的通信系統,將”導頻 ••載波信號(以下統稱爲"導頻信號”)當成正向密接相位基準 來使用。換言之,導頻信號,一般而言並不包含資料調制 ,由coverage區域的閘道來傳輸。正常情形下,單一導頻 信號是根據所使用的光束與頻率,由每個問道來傳輸。接 收閘道信號的全部用户終端裝置共用這類導頻信發。 用户終端裝置使用導頻信號來獲取初始系统同步化與時 間 '頻率、以及其他由閘道所傳輸的信號之相位追縱。由 追蹤導頻信'號載波而獲得的'相'位資訊,可當成其他系統^ 號,或通信信號的密接解除調制之載波相位基準來使用。 本技街可讓許多通信信號將導頻信號當成相位基準來共用 ’因而降低成本’並造就了較具效率的追败機制。 若用户終端裝置並未位於通信時間内(也就是説,用户终 端裝置不接收或傳輸通信信號)’則閘道可以用呼叫信號來 傳送資訊到特定的用户終端装置。例如,當特定行動電話 接收到呼叫時,閘道會用呼叫信號警示行動電話3呼叫信 號亦可用來分配信號頻道指配内容、近接頻道指配内容與 系統過頭資訊。 用户終端裝置可利用傳送近接信號或反向近接傳感器, 來呼應呼叫信號(也就是説’通&信中繼線起於用户終端裝置 ’而終於問道)。當用户終y而裝置開啓呼·叫時,亦可使用來 近接信號。 以用户終端裝置請求通信時’通信系統需要決定用户終 -6- (請先閲讀背面之注意事項再 r本頁} -裝 訂 線 本纸張尺度適用中國國家揉準(CNS ) A4規格(2丨OXM7公楚) ----- 經濟部t央標华局—工消費合作社印製 455691 A7 _________B7___五、發明説明(4 ) 端裝置的位置。用户終端裝置資訊的需求源自於幾個考量 。其一是該系統應選擇適當的閘道以提供通信中繼線,其 中有一層面是爲通信中繼線對適合服務供應商(例如,電話 公司)之配置。服務供應商位於特定的地理區域,處理位於 該地理區域用户的呼叫服務。當以用户終端裝置請求通信 時’通信系統可以依用户終端裝置所在的地理位置,將該 通呼叫配置到服務供應商。爲要決定適當的地理區域,通 信系統需要用户終端裝置的位置。若必須依政治邊界或契 約所規定的服務,將呼叫配置到服務供應商時,亦會產生 類似的考量内容。 衛星通信系統嘗試定位特定的用户終端裝置時,它會以 該用户終端裝置的最後一個位置開頭,來限制搜尋範圍。 利用改善有關用户最後一個已知位置資訊的正確性,可使 搜尋更有效率。另一個方法是,讓用户終端裝置傳播”無線 電信標”信號,或以用户終端裝置進行雙向通信信號交流, 來定期測定用户終端裝置的位置。由於用户終端裝置需要 傳輸信號,因此本方法以”作用中"位置測定著稱,另外亦 有幾個位置測定系統著稱。 美國海軍採用另一項傳統傳輸系統。在該系統中,用户 終端裝置利用低地軌道衛星(LEO),執行持續信號傳播的 Doppler測量,本測量可持續美分鐘。該系統的衛星中通常 需要兩條通道,且需要等上100分鐘以上。 另一項習知之嘗試係由ARGOS及SARSAT (調查與拯救 衛星)系統所採用。在此嘗試中,用户終端發出一斷續的指 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(2丨Ox297公釐) (諳先閱讀背面之注意^項再 r本頁) -裝. 訂 線 455691 A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印掣 -8 五、發明説明(5 ) 引(&號至衛星上之一接收器,而其便作信號之頻率測量。 假使衛星自用户終端接到多於四個指引信號,一般上它便 能解決用户終端之位置。因爲指示信號係斷續的,致不適 於例如由TRANSIT系統所執行之—延伸之D0ppier測量。 本方法的主要優點在於用户终端裝置必須傳輸無線電信標 信號。 另一項傳統方法是由全球定位系統(GPS)所採用,在本系 統中’每一個衛星傳播包括衛星位置推算曆的時間標記信 號° ‘用户ί冬^裝置接收GPS信號,用户終端裝置會計算 相對於自身鐘點時刻的傳輸延〜遴,並決定對傳輸衛星位置 的假距離。GPS系統需要三個衛星來測定兩面式方位,而 第四個衛星則用來測定三面式方位。G p s系統主要的缺點 在於至少需要三個衛星來測定位置。 上述方法的共同缺點在於用户終端裝置需要個別的傳輸 器或接收器,另外還需要處理通信信號。 美國專利號碼5,12 6,7 4 8,-發佈於1 9 9 2年7月3 0曰,標 鸿爲雙衛星導航系統與方法"的文件中亦討論了另一項傳 統方法。本方法運用兩個衛星,經由三橫向來測定用户終 端裝置的位置。本方法雖有用,但得到兩種可能的位置, 這種模擬兩可的情況需要更多的資訊來解釋。 使用中位置測定方式,以無k法產生總値的形式消耗通信 波寬’再說,用户終端裝置必須達成定期的傳輸,如此一 來,會造成行動電話或手提用户終端裝置的電源大量漏電( 例如,電池)。 本紙張尺度14财關)' ! I I 坤水 ί n I . 訂 t~ I線 - (請先閏讀背面之注意事項再 €本頁) 455691 A7 B7 經濟部中夹標隼局員工消费合作社印製 五、發明説明(6 因此眞正需要是以衛星爲基準的位置測定系統,可以讓 用户終端裝置測定自身的從動位置。 發明總結 本發月疋種系統與方法,可無誤地測量用户終端裝置( 例如,行動電話)在衛星通信系統,例如低地軌道衛星通信 系統中的從動位置。本發明位置測定之所以稱爲,,從動n, 原因在於用户終端裝置並不需要自己進行傳輸。本系統包 括-個用户終端裝置、纟少兩個含已知位置與已知速度的 衛星、與一個可供經由衛星與用户終端裝置溝通的閘道( 那就是陸地基台)。每-個❹‘傳播有關於自己位置的資訊 (亦以位置推算曆著稱)。纟方法包括,可描述用户終端裝 置與衛星之間的空間與時間關係之決定參數’並運用此參 數與已知的位置以及衛星速度,找出用户終端裝置的位置: 所使用的兩種參數分別爲:距離差距與距離速率差距。 蚰者代表(1)用户終端裝置與第一個衛星之間的距離,(2) 用户終端裝置與第二個衛星之間的距離,此(㈠與之間的 差距。後者代表(1)用户終端裝置與第—個衛星之間的相對 幅射速度,(2)用户終端裝置與第二個衛星之間的相對幅射 速度,此(1)與(2)之間的差距。 在衣發明的圖示中,使用重複計重GaUSS-Newton最小矩 形方法,依所使用的參數與k知位置和已知衛星速度,找 出用户終端裝置的位置。 本發明的特色在於其名爲”以距離爲基準的暫存•,之方法 ’依據此方法’用户終端裝置可如上述般,以定期的間隔 -9- 未紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) ---— ---------抽衣------1T------^ *. (諳先閲讀背面之注意事項再 C本頁} 455691 备 G1 ^ 後一個主動測定位置之間 〜端裝置測量到其位置與最 置會以閘道來”登記·,,有顯著差距時,該用户終端装
同此FLU 新位置。以此方法,衛s ]道可測量到用户终端裝置的 成無謂的傳輸,即可維持、。系、死,不需用户終端裝置達 訊。 用户終端裝置定時準確的位置資 本發明的優點之~在於 _
衛星,料讓用户終端塋二匕可只利用兩個衛星’如LEC 本获明Μ ^ 置劍定到從動位置。 本發明的另一項優點是、 衛星通信线改變M w Ε可讓用户終端裝置決定通知 又。垃置的,時、機。 i 圖示簡述 本發明的特色與優點, ,,, 入 以考以下圖示内容與相關功能元 件的評述而愈加明顯易 呢疋 士 Λ 兄。另外,參照號碼最左邊的數位 表示參照號碼出現的第—個圖示。 圖1揭示典型的通信系统· 圖2爲用户钿裝置所使用的示範收發機構造圖; 圖3閘道所使料示範傳輪與接收裝置構造圖; 圖4用尸終端裝置所使用的示範時間追蹤環路構造圖; 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 髮· -59 (請先閱讀背面之注意事項再 C本頁j
測量自己的從動位置。A 圖5用尸終端裝置所使用的示範頻率追蹤環路構造圖; 圖6與圖7揭示到地球表面衛星的子點與發射,相關於 衛星的距離差距與距離速率差^^參數的等量線; 圖8揭不本發明圖示運作的流程圖; 圖9表示本發明可運作的示範環境構造圖;及 圖10爲一流程圖,依本發明的圖示’描述以距離爲基华 本紙張尺度朝帽隊縣(CNS } Μ規格(2敝297公 A7 B7 455691 --------- 五、發明説明(8 暫存的運作 圖式之詳細説明 簡介 本發明爲一種系统與方法,使用至少兩個低地軌道(LEO) 衛星’在衛星通信系統中,測定用户終端裝置的從動位置 s對於熟知相關技藝的人士而言,本發明的概念可運用至 衛星系統的事實應是顯而易見的,若衛星與用户終端裝置 之間的相對運動有助於以下所描述的距離速率差距測量法 ’則該系統中的衛星會以非LEO軌道來運行。 本發明的相關圖示會在以•下-詳述,雖然討論了特定的步 戰、圖解與編排’讀者應了解這只是爲解釋方法之一,熟 知相關技藝的人士應知道,還可以運用其他的方法來解釋 ,且不偏離本發明的本質與應用範疇= 本文分五部份來討論本項發明,首先説明典型的衛星通 信系統;第二描述系統定位方法所運用的參數;第三,以 其物理觀點來説明定位法:.第四,執行定位法;第五描述 本系統的"以距離爲基準的暫存Μ特色= II.典型的衛星通信系統 圖1爲典型的衛星通信系統1 〇〇。衛星通信系統100由間 道102、衛星ι〇4Α、104Β、以及使用者終裝置106所组 成。一般説來,使用者終裝置“106有3種型式:固定型使 用者終裝置106Α,這種型式多半安裝於永久結構:行動型 使用者終裝I 106Β,這種型式多半安裝於汽車;以及手提 式使用者終裝I 1 06C,這種型式多半隨手攜帶。閘道!〇2 -11 - 本紙張尺度適用中圉國家標準(CNS ) A4規格(2:0X297公釐) I ^------IX------.^ - 厂 (請先閲讀背面之注意事項再 Γ本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印架 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 4 5 5 6 9 1_ B7 五、發明説明(9 ) 經由衛星104A、1 04B而與使用者終裝置1〇6通信。 圖2爲使用者終裝置1 〇6所使用的—種收發器200。收發 器200至少使用一個天線2 10,將傳輸至類比接收器2 14 的通信信號加以接收。類比接收器2 1 4將通信信號加以降 頻轉換 '擴大 '以及數位化。天線共用器元件2 12使得天 線同時具有發送及接收的功能。不過,有些系統以不同的 天線來處理不同的頻率。 類比接收器2 14所輸出的數位通信信號,至少傳輸至— 個數位式數據接收器2 16 A以及數位式搜尋接收器2 1 8。視 單位可以接'受的複雜程度,*可一以在"傾角"組態中使用數位 式數據接收器2 16 B至2 16 N以取得所需的信號變化度,這 對熟悉相關技術的人並不困難。這種組態中的接收器稱爲·· 傾角接收器,”每個數位式數據接收器2 16(A-N)稱爲"指針,,。 ”傾角接收器•'的指針不僅可以在信號變化度上發揮功能 ’也可以從數個衛星接收信號。因此,本發明使用兩個衛 星以冗成定位的使用者終裝.置’至少得同時使用兩個數位 式數據接收器2 16(A至N) ’來接收衛星的信號。此外,必 須使用一個(以上)數位式搜尋接收器2 1 8以迅速獲得信號 ,或是彼此分擔一段工作時間。 數位式數據接收器2 16 A至2 1 6N以及數位式搜尋接收器 2 1 8至少電聯了一個使用者終“裝置控制處理器。控制處理 器220提供了基本信號處理 '計時、電源及手傳控制或對 等、以及選擇k號載波所用的頻率等功能°控制處理器)2 〇 執行的另一項基本功能’係選擇或操縱通信信號波形處理 -12- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210/ 297公釐) (請先閲讀背面之注意事項再 Γ本頁) .裝- 455691 A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明(10 ) 所用的PN碼序或正交功能。控制處理器220信號處理還包 括了本發明所採用的參數定位。必須使用額外或專用的電 路’來計算相對定時及相對頻率這類信號參數,以提高測 量的效率或速度,或改善控制處理信號源的配置s 數位式數據接收器2 1 6 A至2 1 6N的輸出資料電聯至使用 者終裝置中的使用者數位式基帶電路222。使用者數位式 基*?ιγ黾路2 2 2係以向/仗使用者終裝置使用者傳輸資訊的 處理、顯示元件所組成。換言之’像是短暫或長期的數位 式記憶體這類信號或數據儲存元件:像是顯示營幕、剩 、鍵觀端子、以及手提式收‘發: A/D元件、聲碼器自 動語言合成儀,以及其他語音、類比信號處理元件等等; 皆是這個技術使用者基帶電路的組成。如杲採用多樣性ρ 號處理’使用者數位式基帶電路222可包含一個多樣性组 合器與解碼器。部分元件係由控制處理器22〇控制或與之 通信。 ί吾音或其他數據係源自使.用者終裝置的輸出訊息或通信 信號,使用者數位式基帶電路222可以將所要發送的數據 加以接收、儲存、處理、或其他配置。使用者數位式基帶 電路222將數據提供給一個發送調制器226,發送調制器 2 2 6由控制器處理器2 2 0控制其運作。發送調制器2 2 6輸出 的資枓傳輸至功率放大器228-,功率放大器228將輸出功 率控制提供给發送功率放大器230,將天線2 10的輸出信 號發送至閘道。 收發器200亦採用一個或數個預校元件或預校器232及 -13- I--------坤衣------ΐτ------^ -, (請先閱讀背面之注意事項再.1本頁) 各纸乐尺度適用中國國豕標準(〔>15}六4規格(210父297公楚) 經濟部中央樣準局員工消費合作社印製 4 5 5 6 9 1 a7 ~~---B7 五、發明説明(11) ~ --- 2 3 4。預校器的操作权.λ t α 、 乍係於共待、普遍擁有的用途“非同步衛 星系統所用的時間组# t t i λ 頰率預校中封閉進行,這種用途有其
應用號碼(必須加以如A 知叱,Attorney Docket 編號 PA338), IS號碼以基準方式加以整合。預校多發生於基帶頻率數位 式功率控制$ 228輸出資料時。包括頻率調整的基帶資訊 於發运功率放大器23〇執行順向轉換時,轉換成適當的中 心頻率。預杈或頻率調整所使用的技術對業界並不陌生。 舉例來説,可以經由複雜的信號旋轉來執行預校,這相當 於藉由變數來放大信號,其ω係根據已知的衛星位置 與所要的頻'道頻率計算而成、、這對於以同相位⑴或轉像差 相位(Q)頻道來處理的通信信號非常有用^可以使用直接的 數位式合成裝置來產生部分的轉動產品。或者,您也可以 使用對等式轉動數位式計算元件來執行一系列的非分立式 轉動,以產生所要的整體轉動,前題爲該計算元件採用二 進位轉移、加算、或減算。本發明對於這些技術與相關硬 體相當熟悉。 或是您也可以在發送功率放大器230輸出資料的發送路 fe上處理預校元件234,來調整輸出信號的頻率。您可以 使用廣爲人知的技術,像是順向、逆向轉換發送波形,來 完成這項作業。然而,於類比發送器的輸出資料上改變頻 率就困難多了’其原因在於使· 了一連串的濾波器才形成 了現有的波形,此時改變波形可能與濾波過程有所干格。 此外,預校元件234亦可爲使用者終裝置類比順向轉換及 調制階段(230)選頻或控制裝置的一部分。如此可以使用適 __ -14- 本紙張尺度中_家標準(CNS )爐格(2丨〇x297公釐) '' (諳先聞讀背面之注意事項再 η本頁) -裝 訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 -15- A556 9 1 五、發明説明(12 ) 當調整的頻率,一舉將數位信號轉換成所要的發送頻率。 接收到的通信信號或其他信號源一樣的信號,其與測得 信號參數相對應的資訊或數據,可以發送至使用本技術許 多廣爲人知技術的閘道。舉例來説,您可以用個別資訊信 號的型式來傳輸資訊,或是將資訊附錄至使用者數位基帶 電路222所配置的其他訊息。您也可以使用發送調制器226 或控制處理器228所控制的發送功率控制器228,以預定 控制位元的型式來插入資訊。 數位數據接收器2 16 A-N以及搜尋接收器2 1 8,係以信號 相關元件進'行组態,來解調'並'll蹤特定的信號。搜尋接收 器2 1 8可以搜尋導頻信號、或是其他相對固定的強烈信號 型式:而數據接收器2 16A-N可以追蹤導頻信號,或是對於 與測得導頻信號有關的信號加以解調。因此,您可以監測 這些單位的輸出資料,來提供本發明計算參數所需的資訊 。使用者終裝置106針對接收到的通信信號或是信號源一 樣的信號測量所得的資訊,將被發送至使用本發明多項技 術的閘道=舉例來説,您可以用個別資訊信號的型式來傳 輸資訊,或是將資訊附錄至使用者數位基帶電路222所配 置的其他訊息。數位數據接收器2 16A-N亦採用了頻率追縱 元件,監視這種元件即可提供控制處理器220有關正被解 調的信號其頻率與定時資訊π項]4與圖5對此有進一步討 論。 根據當地的振盪器頻率,控制處理器220利用這些資訊 來測定所接收的信號與原先預期的頻率標定至相同波段時 私纸紅度賴中賴家標g ( CNS ) Α4規格(2mx297公楚 私衣------II------^ -~ (請先Η讀背面之注意事項再 t本頁) 經濟部中央標準局員工消斧合作社印製 455691 五、發明説明(Ί3 ,兩者之間的偏置程度。
Doppler轉移有關的 、、或其他與頻率偏置、誤差、 /Doppler儲存器,或1 ^視需要而儲存於一個或多個誤差 器220可以利用該资^來憶體元件236 =控制處理 用各項通信錢的開道。整其操作料,或是傳輸至使 個時間基準元件238來產生儲存曰期、時 刀寺時間貝訊’以利於 、更新時間。也可以由F星位置。您可以定期的儲存 由閘道毛期提供時間。此外,每當使 用者終裝置輸入—個"關閉,,沾也 。神m 失效模式,亦會儲存目前的 、 ,4間共π使用,以測定各個時間獨 互信號參數與使用者終裝置位置的變動。 此外’儲存器或記憶體元件24Q、242亦可以儲存以下 詳响參數的特夂貪訊a舉例而言,記憶體元件24〇可以將 使用者終裝S針對5E離轉數所做㈣#加以射,像是 兩個到達信號之間頻率篇置的差1。記憶體元件242可以 將使用者終裝置釺對距離差.距參數所做的測量加以儲存, 像疋兩個L號到達時間的差i。這些記憶體元件使用本技 街所通用的結構與電路,可以形成個別獨立的元件,或是 可以控制其資訊儲存狀態的較大單一結構,以方面將來擷 取。 圖2的本機或基準振盪器2_5_g係類比接收器2丨4的基準, 可以在基中將輸入的信號逆向轉換爲所要的頻率。多重中 介轉換步驟亦可以採用這種裝置,將信號轉換爲所要的頻 率。如圖所示,振盪器250亦可做爲類比發送器230的基 -16- 本紙張尺度適用中國國家榡準(CNS ) A4規格(210X297公釐) 另衣 ,H ί . ~"、1τ[ II ί— ~~ί ϊ! ---n -- I---- - t— .__i -1 (請先閲讀背面之注意事項再 C本頁} , 經濟部中央標準局員工消費合作社印11 45 56 9 1 A7 __ — . __ B7 五、發明説明(14 ) 準,於基帶順向轉換爲所要的载波頻率,以利反向中繼發 送。振盟器250可做爲定時電路252的頻率標準或基準β 定時電路252於使用者終裝置2〇〇中產生其他階段或處理 元件所需的定時信號,像是定時追縱電路、數位接收器 2 16Α-Ν及2 1 8中的相關器發送調制器226、時間基準元件 2、以及控制處理器220。定時電路252可以加以組態, 使其在處理器控制下,產生計時或時鐘信號中的減速或步 進功能。換言之,可以用預定的數量來調整時間追蹤。如 此一來,可以從"正常”的定時中步進或減速這些編碼的用 途,特別是在晶片期間。這樣r组成這些編碼的PN碼或晶 片可以在不同的定時中發揮所要的用途。 圖j爲閘迢102中使用的發送、接收裝置3〇〇。圖3顯示 的部分有一個落多個連接至天線3 1〇的類比接收器3 14, 將經過逆向轉換、放大 '數位化,且使用本技術各項設計 的通信信號加以接收。有些通信系統使用多重天線3丨〇。 類比接收益J 14所輸出的數.位信號,至少是一個數位接收 模組的輸入資料,一般係由324的虛線指出。 雖然衣技術有著許多變化,每個數位接收器模组324皆 相應至管理閘道1 02與使用者終裝置丨〇6之間的信號處理 元件。類比接收器3 14可以提供許多類比接收模组324輸 入資料。正常情況下,這種模说係用於閘道〖〇2,以調節 逑的衛星光束以及任何時間所必須處理的多樣性模式信號 。每個類比接收模組324有一個或多個數位數據接收器 3 1 6以及一個搜尋接收器3丨8。搜尋接收器3〖8多半搜尋導 __________- 17 - 本紙張尺度適用中國國家標^TcNS ) A4規^7^^:、釐 (請先閲讀背面之注項再 Γ本頁) -裝'
*1T A7 B7 455691 — 五 '發明説明(15 頻"is號以外的適當信號多樣性模式。您可以平行使用幾個 搜尋器來提高搜尋速度。多重數位收器316a_3 16N於使用 通信系統的地方,係針對信號接收的便利來使用。 數位數據接收器316的輸出資料提供給後續的基帶處理 元件3 2 2 ’這種元件所使用的裝置對於本技術並不陌生, 此處不再贅言。圖示的基帶裝置包括了多樣組合器以及解 碼器’可以爲每個使用者將多重路徑信號組合爲一個輸出 貪料。圖示的基帶裝置還包括了介面電路,可以提供輸出 數據’特別是對數位切換或網路。許多其他的已知元件( 不限此類元'件),像是聲碼器‘自<動語言合成儀、數據modem 、數位數據切換以及儲存元件,皆可爲基帶處理元件322 的成分。這些元件可以控制或指定數據信號傳輸至一個或 多個發送模组334 = 每個發送至使用者終裝置1 06的信號皆電聯至一個或數 個迺當的發送模組3 3 4。正常情況下,閘道使用許多發送 模組3 3 4,同時對許多個使.用者終裝置丨〇6、幾個衛星及 光束提供服務。本技術對於決定閘道丨〇2使用的發送模組 334的數量之變數並不陌生’像是系統複雜度、看到的衛 星數量、使用者電容、所選的多樣程度、等等。 每個發送模组334包括一個發送調制器3 26,發送調制 条2 6調制了错相開展的數據^以利發送,以及一個電聯至 數位發送功率控制器328的輸出信號,數位發送功率控制 器3 2 8控制了輸出數位信號的發送功率。數位發送功率控 制器3 2 8多半使用最低功率’以利於降低干擾與資源分配 私紙铢尺i適用中國囷家標準(CNS ) A4規格(210X297^7 (請先聞讀背面之注意事項再 r本頁) 裝. 訂 經濟部中央橾犖局負工消费合作社印絮 -18- 455691 A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明(16 ) ,於補償發运路徑及其他傳輸特色時,則會使用適當的功 率,發送調制器326使用pn產生器332來開展信號。這種 編碼產生過程也會形成閘道1〇2 —個或數個控制處理器气 儲存元件的功能部分。 數位發送功率控制器3 2 8的輸出資料係傳輸至總計器 3 3 6,由總計器3 3 6將數位發送功率控制器3 2 8的輸出資料 與其他發送功率控制電路的輸出資料加以總計a這些輸出 資料係以相同的頻率發送至使用者終裝置的信號,同一光 束内之輸出資料爲發送功率控制器3 2 8的輸出資料。绅計 器336的輸ί資料提供給類纪簽送器3 3 8,以利類比〜數位 轉換’轉換爲適當的RF載波頻率、進—步擴大、渡竣二 及輸出至一或多個天線340以利幅射至使用者終裝置 。視通彳s系統的複雜度與組態,天線3〖〇、340有$心Λ ^ ^ j能相 同。 主少一個閘道控制處理器320電聯至接收器模組3、 發送模組334、以及基帶電路322 ^這些單位的结構可能 彼此各自獨立。控制處理器320提供指令及控制信銳以: 行以下功能(不限於這些功能):信號處理、定時信號產生 功率控制、手傳控制、多樣組合、以及系統介面等。此 外,控制處理器320還可以指派PN開展碼、正交碼序、, 及使用者通信所使用的特定發*送器、接收器模組。此\ 控制處理器320可以計算參數,並執行本發明的定位方法: 控制處理器320還控制了導頻的產生與功率、同步、呼 叫頻道信號及其與發送功率控制器S28的相連。導頰頻道 以 ί請先聞讀背面之注意事項再 ?本頁) -裝- -Φ 線 -19 瓣級適用中) A4« ( 210X297^1 A7 B7 455691 ----— - . _ 五、發明说明(17 只疋一種信號,數據無法調制這種信號,這種信號可以使 用重覆不變的型式或是不變的幀頻結構。換言之,用以形 成導頻信號頻道的正交功能多半有一個固定値,像是所有 1’或〇·,或是以散佈各處重覆的i,或〇,的型式。 雖然控制處理器320可以直接電聯至模組的元件,像是 發达模组334或是接收模组324 ;不過,每個模组多半由 特定模组處理器所組成,像是發送處理器33〇或是接收處 理器32 1,這些處理器控制了該模組的元件。因此,如圖3 所不’ fe制處理器320係電聯至發送處理器33〇或是接收 處理器j2 1。同樣的’—個’單、控制處理器32〇可以較爲 有效的把制許多模組以及資源的操作。發送處理器3 3 0控 制了導頻的產生及信號功率'同步'呼叫信號、通信頻道 ^號’以及其與功率控制器328之間的電聯。接收處理器 j 2 1控制了搜尋、解調用的pN開展碼,並且監測接收的功 平。本發明所用的方法還可以使用接收處理器3 2 1來測定 k號參數’或是將接收自使用者終裝置的參數資訊加以偵 測與傳輸’以減低控制處理器32〇的負擔。 必須使用一個或多個預校器342或頻率預校元件344, 以執仃本發明的一項功能。正常情況下,優先使用預校器 342來調整數位功率控制器328以基帶頻率所輸出的數位 輸出資科。如同使用者终裝置一樣,包括了頻率調整的基 帶譜相資訊,於類比發送器338執行順向轉換時,轉換爲 遇當的中心頻率。完成頻率預校所使用的技術亦爲本技術 所热知’像是上述的複合信號轉動、其轉動角係根據已知 衣紙張尺度· ^------ΪΤ------^ J' (請先閱讀背面之注意事項再^本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 20- 經濟部中央標準局員工消f合作社印製 45 56 9 1 A7 —--~ B7 五、發明説明(18 ) 的衛星位置所要的頻道頻率計算而成。如同使用者終裝置 —樣’您可以同時使用其他信號轉動的技術及相關硬體, 而不致於與本發明的原則、範圍有所干格= 除了頻率預校之外,您或許希望藉由時間預校的功能來 更動信號的相對定時或PN碼。您可以於基帶產生信號,且 在功率處理器328輸出資料之前,調整編碼產生及定時, 或是其他信號參數定時,來更動信號的相對定時或PN碼。 舉例來説,控制器320可以決定編碼產生的時間、及其相 對足時與度於信號的用途。此外,控制器320還可以發送 調制器326回應信號的時間' ^以及功率控制器328將信號 發送至各個衛星的時間。不過,不論已知的時間預校元件 或電路係屬於同一單位或爲個自獨立的單位,即使缺乏頻 平預校元件,仍可视需要使用預校元件342、344。 圖3的預校器3U係於總算器3S 6之前的發送路徑進行處 理。如可以依您的需要對於每使用者終裝置信號個別控制 ’不過’如果在總算器336 .之後執行預校功能,則可以使 用單獨的頻率預校元件,其原因在於使用者終裝置自間道 共用了相同的發送至衛星的路徑。 或者,預校器344可以在類比發送器338其輸出資料的 發送路徑加以處理,以熟悉的技術來調整輸出信號的頻率 。如果要在類比發送器的輸出d曼料上改變頻率,則較爲困 難,而且可能干擾信號的遽波處理過程。或者,件可以亩 接用控制處理器320來調整類比發送器338的輪出頻率二 以提供一個偏置自正常中心頻率的轉移輸出頻率。 21 本紙張尺度適用中國國家標準(CN,S ) A4規格(210X29?公釐) tIT------線 (請先閱讀背面之注意事項再 r本頁) A7 455691 ____B7 五、發明説明(19 ) 〜 輸出彳έ號的頻率校正量係根據閉道與各衛星之間已知的 Doppler效應’以建立通信。衛星所必須轉移的D〇ppler效 應量,係由使用已知衛星軌道位置數據的控制處理器32〇 計算。衛星軌道位置數據可以儲存於/擷取自—個或多個 儲存器元件346,像是檢查表或記憶體元件。這项數句可 以由其他信號源提供’端視您的需要而定。您可以使用斗 多相當熟悉的裝置’像是RAM、ROM電路 '或是磁帶儲 存裝置’來建構儲存器元件346。這項資訊可以建立閑道 於特定時間使用衛星所需的D〇ppler調整。 如圖3所杀,時間與頻率草蒞(TFu)348提供了類比接收 器3 14基準頻率信號。有些情況下,由GSP接收器所發出 的Universal Time信號可以做爲這個處理過程的—部分。 ^也可以視1要在多重中介轉換步戰中採用頻率單位 (丁FU) 348 。TFU348亦可做爲類比發送器338的基準。 TFU 348還可以對其他階段提供定時信號,或是對閘道發 运、接收裝置3 00提供處理元件,像是數位接收器3丨6a_n 及318中的相關器、發送調制器326、以及控制處理器32〇 。TFU 348還可以加以组態,經由處理器的控制,以預定 量來減緩或加速(時鐘)信號的相對定時。 圖4執行的定時測量,係使用者終裝置所使用的時間追 縱還路400。這種時間追蹤環4稱之爲Tau Dither型式, 與本技術所知一樣。圖4來自頹比接收器的輸入通信信號 ,多丰會經過多重取樣,而後輸入至分樣器4〇2。分樣器 402以預選的速率與定時運作將特定的樣本傳輸至接收器 (請先閏讀背面之注意事項再 f本頁) 裝· 線 經濟部中央標隼局員工消費合作杜印裂 經濟部中央標準局負工消費合作社印聚 ! 4556 9 1 A7 --~-__ 87 五、發明説明(2〇 ) 的後續階段。 被分樣的樣本係傳輸至組合元件404,這種組合元件多 半爲倍增器,與適當的系統搭配之後,可以將pN產生器或 信號源406提供的PN開展碼加以組合,以反開展該信號。 被反開展的仏號係傳輸至组合元件4 〇 8 ,與編瑪產生器或 信號源4 10所提供的適當正交碼功能%加以组合,以取得 數據。正父碼功能係指建立通信信號頻道的功能。一般而 言’雖然也使用其他的強烈信號,這個過程多半使用導頻 及呼叫信號。因此’與本技術一樣,正交碼多半專指用以 建立導頻信號及呼叫信號的 '编、。或者,與本技術一樣, 您也可以先將Ρ Ν開展碼及正交碼加以組合,然後—舉樣本 組合3 時間追縱電路可以如同美國專利Ν 〇 · 4,9 0 1,3 0 7 —樣,採 用一個"早/晚”結構。這種方法其輸入信號定時與數位接 收β 2 16定時相同或經過校準,經由對正常晶片時間所產 生的偏置輸入數據流加以取.樣測量而得。該偏置量介於正 負1 /2ΡΝ碼晶片期’分別稱之爲,,前,,、"後"3 如果正負偏置數據的定時與額定反開展輸入信號峰値對 稱相異,則’’前””後"取樣値的差距爲〇。換言之,如果„ 半的晶片偏置係集中於所接收信號的”準時定時”,則"前,,,_ 後"信號之間的差距値爲0。4〇„果接收器2 16使用的相對定 時未能準確的追蹤該接收信號的定時,且較輸入數據爲快 ,則其後-負-差距(late-minus-early difference)會產生—個 正値的校正信號。反之,如果信號定時過慢,其差距會產 _ ____-23 -_ 本紙張尺度適用中國Ϊ家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) ~ '--- ^------1T------^ Λ 一请先閲讳背面之注意事項存本頁) A7 B7 455691 五、發明説明(21 生一個負値的校正信號。顯然,您可以视需要來採用反相 或其他關係。 必須控制分樣器輸出資料使其P/2晶片早於正常解調的 晶片,才可完成這項技術。然後將分樣器輸出資料加以反 開展及解碼,所得數據會在預選期間(正常情況下爲符號期 間)於累加器4 14進行累加。所累加的符號數據會提供符號 能量’由方波元件4 16加以方波化,以提供,,前,,信號非負 量値。 另一組樣本係由累加器4 14於下一個預選期間加以累加 '總計、或整合。不過,這#Γ期間會以—組延遲元件4 i 2 來延遲PN碼及正交碼的作用一個晶片週期。這與改變樣本 定時或分樣’而產生該反開展、解碼數據的,,後"樣本具有 同樣的故果=該反開展、解碼的數具係由累加器4 14於預 選期間進行累加。亦可以視需要而使用其他元件或裝置。 所累加的••後"由方波元件4 16加以方波化。所得的,,前"、,, 後"方波化値係取扣自對方或-相互比較以於元件418產生所 要的前/後定時差距。由定時濾波器420對此差距進行濾 波’以提供加速/減速信號4 2 2。時間追縱環路不斷改變 使用非延碼遲及延遲碼,以產生"前"、”後"符號,這些符 號可以更新或產生"加速/減速”信號422的値。除非重新 設定接收器定時,比方接收幕停用或轉移追縱新的信號( 這對熟悉本技術的人相當容易),否則將會持續這項功能。 分樣過程其初始及輸出定時控制與編碼延遲,係由像定 時控制電路424的電路提供。換言之,定時控制電路424 -24 本紙張尺度適用中圉囷家標準(CNS ) A4規格(2!0'〆297公釐) 裝 訂 線 (請先閱讀背面之注意事項再· Τ本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明(:22 ) 根據分樣器402測定選樣定時。與此同時pN開展碼及正交 碼的產生,係由定時控制電路424的信號加以控制。後面 這個定時作業稱之爲"PN啓用"’原因在於啓用了編碼的用 途。或許會有初始化或EPOCH定時信號。時控制電路424 所選取的定時,係由加速/減速信號4 2 2加以調整,以會 應定時環路輸出。一般而言’以一定的持續期間加速定時 ’該持續期間爲一個晶片週期的一 *〗、部分,比方像晶片的 1/8,此時必須重覆取樣8次,以在分樣之前收集輸入的信 號。本技術對於這種定時、加速 '減速作業相當熟悉。 每個指針或數位接收器調'整-其定時量以求能與輸入的信 號同步或校準,以利其測定信號到達時間的相對延遲。只 要追縱定時環路400其時間改變(加速/減速)的總量即可 完成這項作業。可以利用累加器426在預選期間對於每個 加速/減速彳3號或指令進行累加或總計。如此可以提供輸 入信號及接收器定時其校準所需的時間總/淨改變量。這 即爲本機使用者終裝置或接收器定時的信號偏置量a如果 使用者終裝置與閉道接近或同步,這個偏置量可以測量作 號於閘道與使用者終裝置之間的延遲,以計算距離。遣憾 經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 的是,由於本機振盪器並不精確或是漂移等許多因素,導 至無法直接計算。 雖然如此,兩個數位接收器丨6所執行的定時調整可以 提供到達差距値的相對時間。每個數位接收器接收衛星 104 A或104B的信號,然後將追蹤信號所需的定時調整加 以測定。所需的定時調整可以直接提供給控制處理器,或 -25- ^紙張尺度中料(CNS ) A 7 B7 5 5 6 9 1-- 五、發明説明(23 ) 是提供給負責計算的遠,由計算元件形成這兩者之間的差 距。其差距爲兩個信號到達使用者終装置的相對時間差距 ,可以傳送至閘道。 如上所述’這項數據可以發至閘道’做爲其他訊息的一 部分或是時間資訊信號。這項資訊可以儲存於瞬時記憶體 元件,以利稍後的傳輸與使用。這項資訊可以用"時間標記 "的型式提供或儲存,以反應收集的時間;如此閘道即能有 該數據的精確時間,並且可以更準確的測定使用者終裝置 位置。不過如上瑣述,通信系統對於位置要求的精準度並 不嚴苛。如'果資訊在收集後‘短1月内即發送出去,將難以順 利的完成其時間標記程序。一般説來,數據係於其測量的 數據幀頻内發出。如有傳輸上的問題,會在傳輸之前再度 產生該數據,其所需時間不過幾個幀頻。不過,時間標記 讓數據傳輸更具彈性,並且不受動作時間的限制,可以重 覆信號傳輸或整組信號。如果系統不使用時間標記來保持 所需的精準度’即可能使用.固定的定時槽及報告裝置。 這個過程與閘道所接收的信號類似,不同點在於並未偵 測出導頻信號且其正交碼亦多半與存取探測信號有關。問 道的一項優點在於,其定時爲絕對時間基準。換言之,如 上所述’間道有著精確的系統定時,可以精確測定PN碼或 正乂碼與其本身時間的時間差㉛。如此一來閘道可以根據 每個接收益或指釺所使用的PN碼的狀泥,來精確測定傳輸 '人數或距離。可以利用傳輸次數或距離來策應本發明中的 距離參數與距離差距參數。因此,儘管其他用途也能利用 26- 襄------ίτ------m -. (請先閱讀背面之注意事項再.?本頁) M濟部中央標準局員工消资合作社印製 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 v 4 5 5 6 9 1 A7 ___ B7 五、發明説明(24 ) 這項資訊’每個指針可以個別處理這項資訊,而不須像先 前一樣以元件428來组合這項資訊。 圖^係執行頻率測量爲使用者終裝置所使用的頻率追蹤 環路500的概圖。您可以利用頻率測量來測定本發明中的 距離率參數及距離率差距參數。圖5類比接收器的通信信 號輸入至轉動器502。轉動器502在數位接收器或指針於 預選、可i周的相位運作,以將源於類比接收器的數位樣本 中的殘留頻率誤差偏置量加以刪除。 此用CDMA型式的信號時,可以將樣本傳輸至一個或多 個組合元件504,這種元件»是倍增器,再搭被適當的 系統,與編碼產生器或信號源5〇6所提供的pn開展碼加以 組合,以取得數據。這種pN開展碼或正交碼可以個別組合 或是一次组合。如果以通信頻道來調整頻率,則可以使用 Hadamard變壓(FHT)元件來取代组合器5〇4以及编碼產生 器5 06。美國專利申請號碼〇8/625 48i,„追蹤正交Walsh
調制的頻率”對於這項技術有—所説明,這項技術已讓渡給本 發明,並已納入附註中D 累加器5 14將經過轉動、反開展、解碼的信號於符號期 間進行累加,以提供數據符號;所得資料係提供給矢量交 叉產品元件或產生器5 1 8。同一時間,將每個符號提供給 一個符號時間延遲元件5 1 6 ·,崎號時間延遲元件5 16在將 符號傳輸至夂又產品產生器518之前,會提供一個符號期 間延遲。 交叉產品產生器518在既定的符號與先前的符號之間形 ----- - 27 - 本纸張尺度遗用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公楚) ---------^------II------0 (請先閱讀背面之注意事項再、..-4本頁) 455691 A7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明(25 ) 成-個矢量交又產品,以測定符號間的相位改變。如此 以對於輸入信號所知的相位轉動進行誤差測量。交 j生器518的輸出資料,係提供給轉動器5〇2及編碼產: β 506做爲頻率誤差評估或調整變數之用。 如上所述’反開展及料㈣的定時”,係由定朴 制電路524這類電路提供。所提供的定時可能輸出自上述 的定時環路。 每個指針或數位接收器調整相位,來與輸人信號進行校 準二其相位調整量可以測定到達信號的相對頻率偏置量。 換言之,轉刼器調整相位以*刪|信號校準中的殘留誤差, 其相位調整量顯示了到達信號頻率與預期或使用者终裝置 本機基準頻率的偏置量。 ' 由於通信系統係於通信信號的固定波段组中運作,因此 接收器知道所使永的中心頻率或額定載波頻率。不過由於 Doppler轉移或其他效應的影響(即使相當小),到達信號的 頻¥終光不會疋預期的中心频率。上述的調整限定了偏置 量,以測定到達信號的Doppler轉移及實際頻率3 只要經由頻率追蹤環路5 00來追蹤改變總量即可完成這 項作業。您可以使用累加器522 ,在預選期間對誤差估、 信號、指令的相位改變進行累加。只要定標至適當的波段 ,即可提供輸入信號及接收器嘀率其校準所需的總/淨改 變量。這即爲本機使用者終裝置或接收器頻率的信號偏置 •^*· 〇 如上所述’這項數據可以發至閘道,做爲其他訊息的一 {請先閱讀背面之注意Ϋ項再.T本頁) -裝. 訂 線 -28- 私紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4現格(210X297公釐) -濟部中央榡準局員工消費合作、社印製 455691 A7 五 '發明説明(26) —- 部分或是頻率資訊信號。這項資饥可以错存於瞬 =件,以利稍後的傳輸與使用。可以用”時間標記"的型^ 提供這項資訊。由於數據多半在測得的幾個數據幀頻:;内 即發出,遇有任何問題還可以重新產生,因此通常不需要 這個步驟。如果系統不使用時間標記來保持所需的精^度 ’即可能使用固定的定時槽及報告裝置。 & ϊ Π.可用的參數 在相關圖示中,本發明運用了兩種參數:距離差距與距 離速率差距。這些參數分別描述了用户终端裝置106與衛 星104A與ί04Β之間的空間,時^關係。這些參數與它們的 剛量方法以及應用將在以下内容中介紹3 圖6與圖7分別標示代表這些參數的等同線向地球表面 的發射。參數的等量線爲一曲線,連接所有相同參數値的 點。圖6與圖7標示了兩個衛星ι〇4Α與ι〇4Β的子點614八 與6 14Β(也就是地球表面上的點即爲衛星正下方的點),而 相關於衛星! 04Α與1 04Β的.距離差距與距離速率差距參數 之向地表的發射等量線a χ軸602Α與y軸602Β,按照原 比例縮小數千倍,可説明示範比例。 距離差距。距離差距參數代表用户終端裝置〗〇6與兩個 衛星104A與1 04B之間的距離。在本發明的相關圖示中, 距離差距參數是指在(1)特定用^户終端裝置〖〇6與第一個衛 星104A之間的距離與(2)用户终端裝置i〇6與第二個衛星 i04B之間的距離,此(1)與⑺之間的差距dR_。地表上的等 量線dR投影可描述一组的雙曲線,如在圖6所描述的604 _______________ -29- 本纸張尺度適用中國國^標孪((:阳)六4規格(21〇^297公趁) ^ ^^------1T------^ (諳先閔讀背面之注11^項再 €本頁) ^ 5 56 9 1 a? B7 五、發明説明(27 ) 曲線’而dR=〇量線則指直線。 本發明的相關圖示中,dR是由以下的方法所取得的。首 先,閘道102傳輸兩種信號,第一種信號經由第一個衛星 104 A傳輸到用户終端裝置1 06 :而第二種信號則經由第二 個衛星104B傳輸到用户終端装置106。本發明的相關圖示 中,第一種與第二種信號在閘道102睛己受到預先修正, 如在圖3所示一樣,因此它們可經由第一個衛星104A與第 二個衛星1 04B來重新大量同時傳輸° 第二,用户終端裝置106決定(1)用户終端裝置106收到 第一個衛星:ί言號的時間,與'(2了用户終端裝置106收到第二 個衛星信號的時間,此(1)與(2)之間的延遲差距。此延遲差 距自此以來表示3最後,用户終端裝置才可以從決定 dR 熟知相關技藝的人士應了解,dR亦可在不背離本發 明本質與應用範園的原則下,經由其他方法取得。 本發明的對照圖示中,△/可用作距離差距參數。 在本發明的相關圖示中,.第一信號爲導波信號,熟知相 關技藝的人士應了解,合適的信號亦可在不背離本發明本 员與應用範圍的原則下,經由其他方法取得。 經濟部中夬標準局員工消費合作杜印製 本發明的相關圖示中,如上所述,在傳輸之前,第—與 第一L唬已由閘迢102所預先修正,方便信號的pN碼可由 衛星1〇4八與104B重新同步化傳輸(包括適當的子光束的 PN碼构置量),而用户終端裝置1〇6可用兩個接收到的 來比較PN代碼狀態,以測定心。在對照圖示中,第—與 第二信號並未受到預先修正,但第一與第二信號之間的重 本紙狀度相 ( cns ) -- A7 B7 五 455691 、發明説明(28 新傳輸差距效應,會在接收到信號之後,由閘道1〇2移除 。熟知相關技藝的人士應了解,亦可用其他預先修正方法 ’來補償閘道102與衛星1〇4A與104B之間的路徑長度差 5巨。 距離速率差距。距離速率差距(亦稱爲D〇ppler差距)參數 說明了(1)特定用户終端裝置106與第—衛星1〇4A之間的 题離速率,與(2)用户終端裝置1〇6與第二衛星ι〇4Β之間的 诞離速率,(1)與(2)之間的差距。本發明的對照圖示中,距 離速率差距參數爲在(1)特定用户终端裝置1〇6與第一衛星 104A之間的'相對幅射速度,·與飞2)特定用户终端裝置與 第一衛星104B之間的相對幅射速度,(丨)與(2)之間的差距 以A尺來表示。 本發明的對照圖示中,距離速率差距參數是頻率差距句r ,以用户終端裝置106測量,是指經由第—衛星1〇4A接收 開道1 02的信號頻率,與經由第二衛星1 〇4B接收閘道i〇2 的仏號頻率,兩者之間的頻率差距。△尺的的關係如下: 知△/乘以光速’再除以中央載波頻率,即可得到。 等量線在地表的投影線爲—組的曲線,如圖6所標示的線 條,以606來表示3 本發明的相關圖示中,△穴用以下的方法測得。首先,閘 道傳輸兩種信號。第一信號經由第—衛星! 〇4 Α來傳輸到用 户終端裝置106,而第二信號是經由第二衛星1 〇4B傳輸到 用户終端裝置106 。本發明的對照圖示中’第一與第二信 號的頻率會在閘道102預先修正,因此由第一衛星j 〇4八與 本紙伕尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規 ^------II------0 (請先閲讀背面之注意事項再..T本頁) 經濟部中央標準局貝工消资合作社印製 31 鲤濟部中央標準局負工消費合作社印製 455691 A7 p—-------B7______ 五、發明説明(29 ) 第二衛星104β所重新傳輪的信號具有相同的頻率。 第二’用户終端裝置106測定(1)接收自第一衛星的信號 頻率’與(2)接收自第二衛星的信號頻率,(1)與(2)之間的 差距’這個頻率差距以來表示。用户終端裝置106將△/ 乘以光速’再除以第一與第二信號的中央載波頻率,可得 到ΔΛ 。熟知相關技藝的人士應了解,亦可在不背離本 發明本質與應用範圍的原則下,經由其他方法取得。 本發明的相關圖示中,第一信號是在傳輸之前,由閘道 1 02所預先修正,調整信號的頻率來補償因第一衛星1 〇4a 與閘道1 02乏間的已知相對達為而造成的D〇ppier移位。而 在對照圖示中’並未修正信號與頻率。熟知相關技藝的人 士應了解,亦可利用其他的修正方法來補償衛星i〇4A與 1 0 4 B的運動。 在本發明的相關圖示中,第一信號爲導波信號,熟知相 關技藝的人士應了解,合適的信號亦可在不背離本發明本 質與應用範圍的原則下,經由其他方法取得3 IV.定位方法 上述的參數可用來測定用户終端裝置106的位置。參數 的物理表徵可當成了解本發明的輔助工具,以投影在地表 上的等量參數曲線來表示。 本發明的相關圖示中,位置&的測定是根據距離差距與距 離速率差距參數。在圖6中,距離差距參數是dR,而距離 速率差距參數是Δ/。圖6標示衛星104A與104B的子點616A 與6 1 6B ;以及相關於衛星1 04的dR與△/參數之等量線在 _-32- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS > A4規格(2I0X297公釐) --- (請先閲讀背面之注意事項再 r本頁) .裝. '1Γ « —fj 1^1 j „ 455691 A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明(3〇 地表上的投影。參數的等量線爲一曲線,連接所有相同東 數値的點。X軸602A與y軸602B,按照原比例縮小數千 倍,可説明示範比例。 圖6標示了一組的等量-dR曲線,通常以604來表示。每 一條等量-dR曲線爲雙曲線’連接具有相同値的點,並 以90度的角度與基線6 12相交(也就是説,一條線連接衛星 104的子點614)。在圖6中,dR以數千公里的比例來縮小 => dR = 0等高線是指基線612的正常平分線。dR= + 〇 5等高 線位於dR=〇的右方,連接超出衛星5〇〇公里與衛星 104A的距離之間的點。 · 4 圖6亦標示了 △/爲一組的曲線’以kIiz表示爲606線。 Δ/曲線的形狀爲衛星i〇4A與104B相對速度的功能。衛星 104A與104B的代表速度向量,在線的移動上,以箭頭標 示爲6 1 6 A與6 16B => △/的最大區域位於靠近圖6的上方, 衛星104A與104B的子轨跡在此相交(亦就是連接子點的線)。 典型的情形下’如圖6所標示的,衛星1 〇4並非以平行 線移動’因此dR與△/僅相交一次,在用户終端裝置ι〇6右 側臨近區域。這樣的結果提供了正確無誤的位置,例如, 若dR= + 500km而Δ/=+20 kHZ ,則用户終端裝置會位於圖6 的608A的位置。 然而在其他的情形下,dR等高線會與等高線相交兩 次,或dR等高線會正切或幾乎正切到用户終端裝置1 〇6臨 近區域的Δ/等調線3本幾何學結果在衛星丨〇4的速度向量 平行或幾乎平行時,會造成如圖7所示—樣,Λ/等高線近 -33- 表紙張尺度適用中国國家樣準(CNS ) Α4規格(210X297公f ) ---------装------ΪΤ------,^ (請先閱讀背面之注意事項再 n本頁) • 4 5 5 6 9 1 kl B7 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 五、發明説明(31 ) 於用尸終端裝£ 106的臨近區域。例如圖7,當所測量到 的參數爲4卜+ 50〇1^而么/= + 65砧2 ’則因爲這些等含绩 相交於702A與丽,因此該結果顯得模糊。這類的:題 稱爲"位置不明” s 再舉一個例子,當所測量到的dR=· 1〇〇〇 km而δ/ = + 73 k出 時,所得的結果很可能錯誤,因爲這些等高線幾乎正交/ 如點702C所示。目此,參數的小誤差可能會造成位置的大 及差,這樣的問題被稱爲精確幾何簡化(GD〇p)等距。上述 的兩個問題均可用以下所描述的"以距離爲基準的暫存”方 法來解決。, * - 圖8爲一流程圖,説明了本發明相關圖表的運作情形。 用以上的敘述與步驟8〇4來決定一個或多個距離差距參數 ;用以上的敘述與步骤808來決定一個或多個距離速率差 距參數。然後,地表上的用户終端裝置位罝,是以已知位 置、衛星速度、距離差距與距離速率差距參數等來決定, 如以下與步驟8 1 0中所述一樣。 V.定位執行 在詳述定位執行之前,應先説明本發明的定位方法在何 種味境下可以運作。圖9爲一構造圖可説明此一示範環境 此5衣i兄爲一電腦系統9 0 0,可以形成控制處理器2 2 0與 /或控制處理器320的一部份-。電腦系統9〇〇包括,一個 或多個處理器,如處理器904。處理器904連接到通信眞 流排906。示範電腦系統可描述多種圖示。在閲讀以下的 敘述之使’热知相關技藝的人士,可以清楚地了解,使用 -34- 料氏铁尺度適用中国國家樣準(CNS) M規格(210χ;297公兹) ---------裝------ir------^ ·» (請先聞讀背面之ίί意事項再..r本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 4 5 5 6 9 1 A7 -------B7 五、發明説明(^ 〜 其他電腦系統、電腦建構、硬體機械、查詢表格等來執疒 本發明的定位方法。 ‘T 书腦系統900亦包括了一個主憶體9〇8,隨機近接記憶 姐(RAM) ’以及次記憶體9丨〇 。而次記憶體亦包括了,例 如,一個硬碟機912與/或可移動式儲存裝置9i4,代表 性的磁碟機、磁帶機以及光學磁碟機等。可移動式儲存裝 置914可自可移動式儲存裝置918讀取並/或寫入。可移 動式儲存裝置918表示磁片、磁帶、光學磁片等。可移動 式儲存裝置918包括電腦可用式儲存媒介,含所儲存的電 腦軟體與或資料。 在對照的圖示.中,次記憶體910包括相似的方法,可將 電腦程式或其他的指示載入電腦系統90〇 3這類方法包括 ’可移動式儲存裝置922與介面920。範例可包括程式爽 14 面.爽(可在電動玩具装置中找到),可移動式記憶晶片( 如EPROM或PROM) ’相關插座,其他可移動式儲存裝置 920與介面922 ’這些裝置可.使軟體與資料由可移動式儲存 裝置922移轉到電腦系統900中。 電腦系統900亦包括通信介面924。通信介面924可使軟 體與資料在電腦系統9 0 0與外部裝置之間,經由通信路徑 926來移轉軟體與資枓。通信介面924包括數據機、網路介 面(如Ethernet卡)、以及通信.埠等。經由通信介面924來移 轉的軟體與資料,可以以電子、電磁、光學或其他可由通 信路徑926的通信介面924接收的信號。 本發明定位方法的運作將以此示範環境來描述,以便利 _ -35- 本紙張尺度適用中國囷家標準(CNS ) Λ4規格(210x297公釐)
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In HI · --------^It• . f請先閣讀背面之注意事項再 r本頁) -1° 線 A7 33 455691 五、發明説明( 參考,但並不意圖使本發明的 一 S1 ^ 〇 Μ Ψ U十 上法侷限於本不範環境的 二二 閱讀過本敘述之後,熟知相關技 农Ή人士應了 ~如何在並他的理ρ 士 "社/、杷的環境中,執行定位法。 …發明的相關圖示中’以執行電腦系統彻下方所述的 疋位方法可到用户終端裝置⑽的位置。對於熟知相關 技藝的人士而言,卩用硬體機械裝置與查詢表格來執行定 位万法,而不需背離本發明與本質與應用範疇。 Μ X 1參數的向量以ζ來表示,包括了使用位置測定的% ^數。如熟知本技藝的人士所皆知,參數爲雙面式用户終 端裝位置向量X的非線性功,能勹 (請先聞讀背面之注意事項再r ,本頁) -裝- ^Ucn l〇ng]T 在此,"T”表示矩陣或向量的移項 (1) 根據 .π 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 z-h(^)+v (2) 上式中的Μ X 1向量v代表測量誤差,而h爲非線性功能 ’表示所測量的參數與用户終端裝置I 〇6位置之間的關係 ° h亦是衛星ι〇4Α與104B的速度與位置功能。在對照圖 示中’用户終端裝置位置向量X可以用三種Cartesian座標 來定義,而非用經緯度來決定,如等式(3)所示。 x = [^ y ς]Τ (3) 根據Gauss的線性化法,ΐνΓχ Κ部份導函數矩陣Η是建 立來解決用户終端裝置1 06的位置,在此Κ表示未知位置 的數目,而(m,k)則是相對於第k個位置參數之第m個測 量之部份導函數,以已知位置X來決定。例如,位置向量 36一 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS〉A4規格(2】0X297公釐) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 45 56 9 1 A7 _______B7 五、發明説明(34 ) 表示經緯度’如在等式(1),則K等於2,而在矩陣Η的k=l 欄中的元件,表示相對於用户終端裝置106的經度,而k = 2 欄中的元件’可表示用户終端裝置1 〇6的緯度。若位置向 量位於Cartesian座標(K = 3),k = H的(1,2 ’ 3)分別指(X ’ y,z)。當使用Cartesian座標時,必須用另一個等式, 來表示座標中方波的總數即爲地球的幅射方波。x與Η之 間的關係可用以下的等式來表示: H = H〇)=|(x) (4) 重複計重'最小方波方法用 <來~^?·決未知位置參數。本發明 的相關圖示中,所運用的方法爲Gauss-Newton計舌方法, 在H. W. Sorenson的"參數計算-原則與問題,,,NewY〇rk, Marcel Dekker 1980 —文中論及。重複等式如下: χ,^=χι + (Ητ WHy]HTW(z-z) (5) 在此等式中,Xi與是目前與下一個位置估計,而%爲 Μ X Μ的重量矩陣=i表示重複號;碼,而i = 〇表示第—次舌 複。基於位置估計而建立的矩陣或向量以”Λ,,來表示。基準 點’如用户終端裝置10 6的取彳瓦一個已知位置,獲選來作 爲初始位置估計。若不知最後一個位置’則閘道丨02中任 一個位置皆可使用ΰ - Λ-Τ· H = H(xi) (6) 上述等式是以目前的位置估計與以下等式來決定部份導函 數矩陣。 -37- 本紙抉尺度適用中國國家標準(CNST^规格(刀0X297公釐) I I II 訂 ϋ H ^ (請先閱讀背面之注意事項再、τ本頁) A7 B? 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 455691 五、發明説明(35 '1 , ·. 以⑹ ⑺ 是-般認爲無誤的參數’用目前的位置估計來決定。當; 與…低於預先決定的門檻,則重複情形會终止。門檻是 由系統設計者與/或操作者,基於系統㈣度來設定二對 於熟知相關技藝的人而t,是很明顯的。例如,⑽可以 根據測量法與晶片速率的晶片精準度來決定。 MX Μ重量矩陣W之元件提供方法,可在已知參數多於 未知參數時,強調特定參數對估計位s ;的影m目關 圖示中’計重矩陣W是對純陣,元件會反應所要決 數的相對準確度。因此,元件-値是以系統已知測量精準产 Μ疋’對於熟知相關技藝的人士而言應是顯而易見的。 因此’以非常精準的測量方法所得到參數,較以不精準方 式所得到的參數更有用,計錢陣的元件Μ爲預決定値 ’可以機動地加以調整,若計重矩陣可以作爲反口測量錯 誤共分散矩陣來使用,則可獲得最佳的準確度。 9 若含零平均値與變數的測量誤差彼此不影響: (8) W是對角矩陣
以此W選擇的結果,所估計的位置向量χ之第k個元件 的變數,是以以下的等式表示J σ2^(ΗτΨΗ)-*,., , .^=1,2 (9) 瑕佼,在距離單位中的結合理論水平位置誤差可用以下 的等式來表示: -38 * ---------t------IT------線 (請先閱讀背面之注意事項再 f本頁j 以<7 爲其對角元件 σ 455691 A7 B7 五、發明説明(36 ) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製
Gp°s=Re %RTr+^L2c〇s2(/a〇 在此等式中的&是地球的幅射。 在相關圓示中,宏γ m i 疋仏法運用千h的橢圓模型當成地球表 面。在對照圖示中,令p 真, 心位万法最W以平滑的糖圓模型來作 爲地球表面研究路84地球儀。當“直收飲時,;, 與xi-】(間的差距低於預決的門檻,而細部的數位區域模 型替代了原本的平滑的模型’繼續重複直$ X値收歛,這 樣〜與xlM之間的差距會低㈠二預決⑽,因而減低了 任何因用户終端裝1 106的高低而造成的誤差。在對照圖 示中’細部數位區域模型在重'^預決數目之後遭到替代。 ,離門植數與上述的重複數目,會根據不同的變數而決 定’迈是熟知相關技藝的人士皆知的。 VI.以距離爲基準的暫存 ,在相關圖示中,本發明運用,,以距離爲基準的暫存,,追蹤 行動電話或用户終端裝置106的位置。依據本方法,用户 終端装置1〇6可以定期間隔·來決定其從動位置。用户蛛端 裝置106測定到其位置已與上—次主動_測定的位置大大不 同,它就會以閘道102來"暫存"。+爲要回應此項暫存,閘 這1〇2啓始主動位置測定。這些間隔的持續時問,與激發 數據傳送的位置變革規模,係依不同的變數,如用户終端 裝置逆度與重要邊界的接近點飞例如,以上所討論過政治邊 界與服務區域邊界)等來加以選擇,對於熟知此項技藝的人 士而言,這應是顯而易見的。在相關圓示中,這些梦數由 問道102下載到用户終端裝請中’且可隨著;;終端 (10) (#先閲讀背面之注意事項再,本頁) -裝- 訂 線 -39- 本紙張尺度適用令國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公着) 455691 Α7 Β7 經濟部中央標率局—工消費合作社印製 五、發明说明(π )
裝置接近或退出邊界,而修正增加或減少來定位其準確度 。以此種方法’衛星通信系統J〇〇爲用户終端裝置丨〇6維 持了足時且準確的位置資訊,而不需用户終端裝置1〇6達 成任何不必要的傳輸Q 當用户終端裝置1 06測定其從動位置時,即可以上次所 測足的位置爲目前位置的估計位置來開始。如此—來,可 顯著地免除位置不明的麻煩,但無法永遠解決GD〇p定距 的問題。由於位置資訊無法立即獲得,因此用户终端裝置 106必須短暫等待,方便衛星1〇4的快速變化的幾何學改進 並重複測定。本程序可—直*重-複,直到獲得正確的測定爲 止。 圖10爲一流程圖,依據本發明的相關圖示,來描述以距 離爲基準的暫存操作《本程序在用户終端裝置1〇6主動決 定時即已開始,如步驟丨002所表示的一樣。在本發明的相 關圖示中,當有二個或多個衛星i 〇4可用時,即可獲得使 用中的位置測疋,已在共有未決的申請文件,標題爲:,, 使用兩低地執道衛星的不明位置測定"(授權使用,代理判 決號碼PA27S)中説明,以下統合爲參考資料。當只有一個 衛星104可以使用,則可獲得使用中位置測定,已在共有 未決的申請又件,標題爲:”使用一低地軌道衛星的位置測 足授權使用’代理判決號碼+A286)中說明,以下統合爲 參考資料。如爲熟知相關技藝人士皆知一般,亦可將其他 使用中位置測足方法與本發明的以距離爲基準暫存合併使 用。在步驟1004中,用户終端裝置1〇6儲存主動測定位置β —-----—-------^ 叫 本紙張尺度適财^國家標芈(CNS 娜(21〇χ297公楚) 裝 — .1 ~. 訂—----線 a- {請先閣讀背面之注意事項再、..4本頁) A7 B7 4 5 56 9 五、發明説明(38 ) "疋時間消褪之後,如步驟1006表示一樣,用户级端裝 置106可職其從動位置,如以上所述以及如步驟1008所 ^用尸終端裝置106即可決定預期位置誤差σΡ03,參考 以上所述以及等式〇〇),與步驟1(m所示。若預期誤差很 太“如以步驟1012的”Y”分路表示’則用户終端裝置 會等待另-個間隔’如步驟1〇〇6所示,在從動開 定其位置。 Λ 々在本發明的相關圖示中,不論預期誤差是大與否,皆可 对其與預足門檻比較而決定之。在相關圖示中,門檻可以 調整來補償'各種的偏離誤差,,如,Τ以調整門檻來補償 由用户终端裝置106所引起的偏離誤差。 二而告預期誤差不大,如以步螺丨2的” γ"分路表示 ’則從動位置可與上次主動決定的位置比Μ,如在步驟 1 〇 14所表TR的一樣3若兩相比較的位置之間的差距很大, 如以步驟1016的,,Υ,’分路表示,則用户終端裝置1〇6會通 知閘道102,如在步驟〗0i8表示的_樣:本程序即爲,,暫 存”程序。在回應上,閘道102啓始使用中位置測定,如在 步驟1002中所表示的一樣3 然而,若兩相比較位置之間的差距不大,如以步驟ι〇ι6 的"N"分路表示,則用户終端裝置1〇6會等待另一個間隔, 如在步驟1006中所示一樣,.备從動開始前,決定其位^。 VII.結論 -n 雖然本發明的各項具體説明已於上敘述,但讀者仍應了 解上述内谷爲示範方法,不應爲此所限。對於熟知本技蔽 ______________ - 41 ~ 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(2丨0X297公嫠) ---------^— (請先閲讀背面之注意事項再、:,r本頁) M濟部中央標準局貝工消費合作社印裝 訂------線------ ^55691 A7 B7 五、發明説明(39 ) 的人士而言,可於不影響本發明的本質與應用範疇下作形 式與細部内容的變化。因此,本發明不應受限於上述的示 範説明,而應依以下的申請範圍與等同物來定義。 ----------坤衣------1T------^ (請先閲讀背面之注意事項再 ?本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 -42 - 本纸張尺度適用中國國家操準(CNS ) Α4規格(210 X 297公釐)
Claims (1)
- 煩請委,' ^-ii^-TC-!,4 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 455691 第86114249號專利中請案 中文_請專利範圍修正本(88年5月) ABCD 六、申請專利範圍 _修正補4 1‘ 一種決定衛星通信系統的位,包括: 用戶終端裝置; 至少兩枚含已知位置與已知速度的衛星; 經由該衛星與該用戶終端裝置通信的閘道; 距離差距參數測定表示’決定距離差距參數; 距離速率參數測定表示’決定距離速率參數;與 位置測定表示’根據該衛星已知位置與速度、該距離 差距參數、與讓距離速率差距參數,在地表上決定該用 戶終端裝置的位置。 2. 如申請專利範圍第丨項之位置測定系統,其中該距離差 距參數表示(1)該第一個衛星與該用戶終端裝置之間的 距離’與(2)該第二個衛星與該用戶終端裝置之間的距離 ,(1)與(2)之間的差距。 3. 如申請專利範圍第1項之位置測定系統,其中該距離差 距參數表示延遲差距,包括: 該用戶終端裝置的延遲差距測量裝置,可測量經由該 第一個衛星’而接收自該閘道的第一信號,與經由該第 一個衛星,而接收自該閘道的第二信號之間的延遲差距。 4. 如申請專利範圍第3項之位置測定系統,其中該第一個 與邊4 一個信號至少有一個會及時預先修正,以補償(a) 該閘道與該第一牧衛星之間的距離’與(b)該閘道與該第 二枚衛星之間的距離,(a)與(b)相關的延遲差距。 5. 如申請專利範園第1項之位置測定系統,其十該距離速 率差距參數,表示(丨)該第一牧衛星與該用戶終端裝置之 (請先Μ讀背面之注意事項再填寫本頁) •II 本紙張尺度適用中國囷家標準(〇阳)八4規格(210><297公釐) 4 5 5 6 9 六、申請專利範圍 A8 B8 C8 DS 修正 年月1i、上> 補无 (请先閲靖背面之注意事項再填寫本頁) 間的相對幅射速度,與(2)該第二枚衛星與該用戶終端装 置之間的相對幅射速度,(1)與(2)之間的差距。 6. 如申請專利範圍第1項之位置測定系統,其中該距離速 率差距參數,表示頻率差距,包括: 該用戶終端裝置的頻率差距測量裝置,可測量經由該 第一個衛星’而接收自該閘道的第一信號,與經由該第 二個衛星’而接收自該閘道的第二信號之間的頻率差距。 7. 如申請專利範圍第6項之位置測定系統,其中該第一個 與孩第二個信號至少有一個會及時預先修正,以補償(a) 該閘道與該第一枚衛星之間的相對幅射速度,與(b)該閘 道與該第二枚衛星之間的相對幅射速度,(a)與(b)之間的 差距而造成的D〇ppler移位。 8. 如申請專利範園第1項之位置測定系統,其中該位置測 定裝置包括: 可產生包含參數MX 1參數向量z的裝置,其中μ為 所測的參數數目; 可產生代表初始基準點的位置向量X的裝置; 經濟部t央標率局貝工消費合作社印策 可產生含有該衛星的已知位置’與速度的相關資訊之 部份導函數Η的裝置,以及可說明地球形狀的地球儀, 其中X與Η的關係如下: Η 哪 άχ 可產生Μ X Μ計重矩陣w的裝置,以強調特定參數的 影響力;與 可執行重複等式的裝置: 2 本紙張尺度逋用中國國家榇準(CNS ) Λ4規格(210X297公釐) 經濟部中央標準局貝工消費合作社印裝 -—严▲ AS 45 56 9 1 II D8 六、申請專利範圍 xi+! =Xi + {HT WHyx HTW{z~z) 其中Xi與xi+1為目前與下一個位置估計,而i代表重複 數子’直到X i與X _丨+1的差距低於第一個預測門楹。 9_如申請專利範圍第8項之位置測定系統,其中該計重矩 陣W為測量誤差共分散矩陣的反逆物。 10. —種通信系統包括,一個用戶終端裝置、至少兩枚含已 知位置與已知速度的衛星、一個可經由衛星與用戶終端 裝置通仏的閘道、以及一種可決定用戶終端裳置位置之 方法,本方法包括: (a) 測定距離差距參數; (b) 測定距離速率差距參數;與 (c) 依據衛星的已知位置與已知速度,和該距離差距參數 與距離速率差距參數,來決定地表上的用戶終端裝置 位置。 U·如_請專利範圍第10項之方法,其中距離差距參數表示 (1)該笫一個衛星與該用戶終端裝置之間的距離,與(2) 該第二個衛星與該用戶終端裝置之間的距離,(丨)與(2) 之間的差距。 12. 如申請專利範圍第10項之方法,其中距離差距參數代表 延遲差距’其中步驟(b)包括的步騾為: (i)以用戶終端裝置來測定經由該第一個衛星,而接收自 該閘道的第一信號’與經由該第二個衛星,而接收自 該閘道的第二信號之間的延遲差距。 13. 如申請專利範圍第12項之方法,其中該第—個與該第二 -3- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS )八4^格(公釐) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 4556 9 A$ B8 C8 D8申請專利範圍 =號修正,以補償⑷該閑道與 τ《間的相對幅射速度,與(b)該閘道與該第 二枚衛星(間的㈣幅射速度,⑷師)之間偏 成的延遲。 R如申請㈣範” 1”之m中該距離速率差距參 數,表不⑴琢第—枚衛星與該用戶終端裝置之間的相對 铴射速度,與(2)該第二枚衛星與該用戶終端裝置之間的 相對幅射速度,(1)與(2)之間的差距。 15.如申請專利範圍第10項之方法,其中⑷步驟包括 驟: (i)經由第一枚衛星,將接收自閉道的第一信號傳輸到用 戶終端裝置中,經由第二枚衛星,將接收自閘道的第 二信號傳輸到用戶終端裝置中;與 (ϋ)以用戶終端裝置來測量第一個信號與第二個信號之 間的頻率差距,其中該距離速率差距參數代表該頻率 差距。 16_如申請專利範圍第1 5項之方法,其中至少會預校一個_ 號頻率(第一個或第二個)’以補償以下兩者之間差距所 造成的Doppler轉移:(a)閘道與第一個衛星之間的相對 徑向速度以及(b)該閘道與另一個衛星之間的相對徑向 速度。 17. —種通信系統包括,至少兩牧含有已知位置與已知速度 的衛星,以及可經由衛星與用戶終端裝置通信的間道, 用戶終端裝置包括, -4 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS > A4说格(210 X 297公* ) IT i I— If Hi I I n i ^11——!————— T ,4*T (請先M讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央橾丰局員工消費合作社印«. 輕濟部中央榇準局Λ Η消費合作社印袋 4556 9 1 ll _________ D8 六、申請專利範圍 Γ-............................... U '- · 1 ·, I * * ,: I % ^ ^碎彳i 距離差距參數決定裝置;與 距離速率差距參數決定裝置; 其中根據該衛星已知位置與速度、該距離差距參數、 與讓距離速率差距參數’在地表上決定該用戶終端裝置 的位置。 18. -•種可保持用戶終端裝置在閘道中位置之方法,於—通 4系統包括用戶終端裝置、至少兩牧衛星、可經由衛星 與用戶終端裝置通信的閘道中,本方法包括以下步驟: (a) 用戶終端裝置的主動測定位置; (b) 以用戶終端裝置儲存該主動測定位置; (c) 在預測間隔之後,從動測定用戶終端裝置的位置; (d) 以該從動測定位置決定預期誤差; (e) 當該預期誤差並未超過第一個預測門植時,可在該主 動測定位置與從動測定位置之間決定差距;與 (f) 當該差距超過第二個預測門檻時,通知閘道。 19. 如申請專利範圍第18項之方法,包括以下步驟: (g) 當該預期誤差超過第一個預測門檻時,會執行步驟(c) 到(e)。 20-如申請專利範圍第18項之方法,包括以下步驟: 〇〇當該誤差未超過第二個預測門檻時,會執行步驟(c) 到-(f)。 21·如申請專利範園第18項之方法’其中第一個預測門樵以 調整過來補償偏離誤差。 22. —種可保持用戶終端裝置在閘道中位置之系統,於一通 __-5_-_ 本張尺度適用中國國家標率(CNS ) A4現格(210X297公釐) ~ --- In —^1 1 - - -I- II I - - I - I HI 一, (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 4 5 56 9 六、申請專利範圍 Λ8 B8 C8 D8 修正 補 ^ 與用戶終端裝置通信的閉道中,本系統包括: 主動測定用戶終端裝置位置的裝置; 以用戶終端裝置儲存該主動測量的裝置; 在預測間隔之後,決定用戶終端裝置從動位置的裝置; 在從動位置中,測定預期誤差的裝置; 當該已知誤差未超過第—個預測門襤時,決定從動測 定位置與主動測定位置間的差距;與 當差距超過第二個預測門檻時,通知閘道的裝置; 21如申清專利範圍第η項之系統,其中預測門檻已調整來 補償偏離誤差。 24. —種電腦可讀取之記錄媒體,其記錄了可執行一種可決 疋用戶終端裝置位置之方法’而該用戶終端裝置係包含 於一通訊系統中’此通訊系統尚包含:至少兩牧含已知 位置與已知速度的衛星以及一個可經由衛星與該用戶終 端裝置通訊之閘道,其中該方法包括: (a) 測定距離差距參數; (b) 測定距離速率差距參數;與 (c) 依據衛星的已知位置與已知速度,和該距離差距參數 與距離速率差距參數,來決定地表上的用户終端裝置 位置。 25. 如申靖·專利範圍弟24項之電腦可讀取之記錄媒體,其中 距離差距參數表示(1)該第一個衛星與該用卢終端裝置 之間的距離,與(2)該第二個衛星與該用戶終端裝置之間 的距離,(1)與(2)之間的差距- -6- 本紙張尺度適用中國國家揉< (CNS ) A4規格(210X297公釐) ----------,衣------訂 (锖先聞该背面之泣意事項再填寫本萸) 經濟部4-央梯率局M5:工消費合作社印裝 A8 B8 C8 D8455691 六' 申請專利範圍 26. 如申請專利範圍第24項之電腦可讀取之記錄媒體,其中 距離差距參數代表延遲差距’其中步驟(b)包括的步騾為 (i)以用戶終端裝置來測定經由該第—個衛星,而接收自 該閘道的第一信號’與經由該第二個衛星,而接收自 該閘道的第二信號之間的延遲差距。 27. 如申請專利範圍第26項之電腦可讀取之記錄媒體,其中 該第一個與該第二個信號至少有一個會及時預先修正, 以補償(a)該閘道與該第一牧衛星之間的相對幅射速度 ,與(b)該閘道與該第二枚衛星之間的相對幅射速度,(昀 與(b)之間的差距而造成的延遲。 28·如申請專利範圍第24項之電腦可讀取之記綠媒體,其中 該距離速率差距參數,表示(I)該第—枚衛星與該用戶終 端裝置之間的相對幅射速度’與(2)該第二枚衛星與該用 戶終端裝置之間的相對幅射速度,(1)與(2)之間的差距。 29. 如申請專利範圍第24項之電腦可讀取之記錄媒體,其中 (c)步驟包括以下步驟: (i) 經由第一枚衛星’將接收自閘道的第一信號傳輸到用 戶終端裝置中,經由第二枚衛星,將接收自閘道的第 二信號傳輸到用戶終端裝置中;與 (ii) 以用戶終端裝置來測量第一個信號與第二個信號之 間的頻率差距,其中該距離速率差距參數代表該頻率 差距。 30. 如申請專利範園第29項之電腦可讀取之記錄媒體,其中 •*7 · 私紙張尺度適用中國國家搞半(CNS ) A4洗格(2丨Οχ 297公羞) 1 - -1 In in I I 1-- >—^^1 HI —I ^^^1 (請先閲讀背面之注意Ϋ項再填窝本頁) 經濟部争央標牟局Μζ工消费合作社印製 455691六、申請專利範圍 A8 BB C8 D8 Μ 經濟部十失標準局I工消费合作社印裝 至少會預校一個信號頻率(第一個或第二個),以補償以 下兩者之間差距所造成的Doppler轉移:(a)閘道與第一 個衛星之間的相對徑向速度以及(b)該閘道與另—個衛 星之間的相對徑向速度。 31. —種電腦可讀取之記錄媒體,其記錄了可執行—種可保 持用戶終端裝置在一通信系統中與之通信之閘道中之方 法,該通信系統包括:該用戶終端裝置、至少兩個衛星 以及該閘道,該方法包括以下步驟: ⑻用戶終端裝置的主動測定位置; (b) 以用戶終端裝置儲存該主動測定位置; (c) 在預測間隔之後,從動測定用戶終端裝置的位置; (d) 以該從動測定位置決定預期誤差; (e) 當該預期誤差並未超過第一個預測門檻時,可在該主 動測定位置與從動測定位置之間決定差距;與 (f) 當該差距超過第二個預測門极時,通知閘道。 32. 如申請專利範圍第3丨項之電腦可讀取之記錄媒體,其中 該方法尚包括: ^ (g) 當該預期誤差超過第一個預測門檻時,會執行步驟 到(e) = C) 33. 如申請專利範圍第3 1項之電腦可讀取之記錄媒體,其 .該方法尚包括: 、 (h) 當該誤差未超過第二個預測門檻時, 到(f)。 吁會執行步驟(c) 34. 如申請專利範圍第3丨項之電腦可讀取之記錄媒體,其 第一個預測門檻以調整過來補償偏離誤差。 a -8 - 本紙張尺度遘用中國國家標準(CNS ) A4规格(21 OX297公釐) I - nn I - I I —n) ^^^1 I— -I lsaJ (請先閎讀背面之注意事項再填罵本頁)
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