FI114579B - Puhelun ylläpito paikannuksen aikana - Google Patents

Puhelun ylläpito paikannuksen aikana Download PDF

Info

Publication number
FI114579B
FI114579B FI20010420A FI20010420A FI114579B FI 114579 B FI114579 B FI 114579B FI 20010420 A FI20010420 A FI 20010420A FI 20010420 A FI20010420 A FI 20010420A FI 114579 B FI114579 B FI 114579B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
frequency
information
base station
position determination
frames
Prior art date
Application number
FI20010420A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Other versions
FI20010420A (fi
Inventor
Gilbert C Sih
Qiuzhen Zou
Brian S Edmonston
Original Assignee
Qualcomm Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Qualcomm Inc filed Critical Qualcomm Inc
Publication of FI20010420A publication Critical patent/FI20010420A/fi
Application granted granted Critical
Publication of FI114579B publication Critical patent/FI114579B/fi

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/13—Receivers
    • G01S19/24—Acquisition or tracking or demodulation of signals transmitted by the system
    • G01S19/29—Acquisition or tracking or demodulation of signals transmitted by the system carrier including Doppler, related
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/13—Receivers
    • G01S19/23—Testing, monitoring, correcting or calibrating of receiver elements
    • G01S19/235—Calibration of receiver components
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/13—Receivers
    • G01S19/24—Acquisition or tracking or demodulation of signals transmitted by the system
    • G01S19/246—Acquisition or tracking or demodulation of signals transmitted by the system involving long acquisition integration times, extended snapshots of signals or methods specifically directed towards weak signal acquisition
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/13—Receivers
    • G01S19/24—Acquisition or tracking or demodulation of signals transmitted by the system
    • G01S19/25—Acquisition or tracking or demodulation of signals transmitted by the system involving aiding data received from a cooperating element, e.g. assisted GPS
    • G01S19/254—Acquisition or tracking or demodulation of signals transmitted by the system involving aiding data received from a cooperating element, e.g. assisted GPS relating to Doppler shift of satellite signals
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/13—Receivers
    • G01S19/24—Acquisition or tracking or demodulation of signals transmitted by the system
    • G01S19/25—Acquisition or tracking or demodulation of signals transmitted by the system involving aiding data received from a cooperating element, e.g. assisted GPS
    • G01S19/256—Acquisition or tracking or demodulation of signals transmitted by the system involving aiding data received from a cooperating element, e.g. assisted GPS relating to timing, e.g. time of week, code phase, timing offset
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/13—Receivers
    • G01S19/24—Acquisition or tracking or demodulation of signals transmitted by the system
    • G01S19/30—Acquisition or tracking or demodulation of signals transmitted by the system code related
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/0009—Transmission of position information to remote stations
    • G01S5/0018—Transmission from mobile station to base station
    • G01S5/0036—Transmission from mobile station to base station of measured values, i.e. measurement on mobile and position calculation on base station
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S2205/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S2205/001—Transmission of position information to remote stations
    • G01S2205/008—Transmission of position information to remote stations using a mobile telephone network
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/0009—Transmission of position information to remote stations
    • G01S5/0045—Transmission from base station to mobile station
    • G01S5/0063—Transmission from base station to mobile station of measured values, i.e. measurement on base station and position calculation on mobile

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)
  • Vehicle Body Suspensions (AREA)
  • Telephonic Communication Services (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
  • Exchange Systems With Centralized Control (AREA)
  • Radio Relay Systems (AREA)

Description

114579
PUHELUN YLLÄPITO PAIKANNUKSEN AIKANA
Esillä oleva keksintö liittyy paikannukseen. Erityisesti esillä oleva keksintö liittyy uuteen ja parannettuun menetelmään ja laitteeseen paikannuksen 5 toteuttamiseksi langattomassa tietoliikennejärjestel mässä. Täsmällisemmin sanottuna keksinnön kohteena on se, mitä on esitetty itsenäisen patenttivaatimuksen johdanto-osassa.
Sekä valtiovallan asettamat säädökset että 10 kuluttajien kysyntä on ohjannut paikannustoimintojen tarvetta matkapuhelimissa. Maailmanlaajuinen paikannusjärjestelmä (GPS) on nykyään saatavilla paikannuksen toteuttamiseksi käyttäen GPS-vastaanotinta yhdessä maata kiertävän satelliittijoukon kanssa. Näin ollen 15 on toivottavaa toteuttaa GPS-toiminnallisuus matkapuhelimissa .
Matkapuhelimet, kuitenkin, ovat äärimmäisen herkkiä kustannuksille, painolle ja tehon kulutukselle. Näin ollen yksinkertaisesti ylimääräisen GPS-20 paikannuksen toteuttavan piiristön lisääminen ei ole tyydyttävä ratkaisu paikannustoiminnallisuuden järjes-tämiseksi matkapuhelimeen. Näin ollen esillä oleva ’;* keksintö on tarkoitettu GPS-toiminnallisuuden järjes- '·'* tämiseksi siten, että käytetään mahdollisimman vähän 25 ylimääräisiä komponentteja, aiheutetaan mahdollisimman vähän kustannuksia ja tehon kulutusta.
; ' : KEKSINNÖN YHTEENVETO
Esillä oleva keksintö on uusi ja parannettu : 30 menetelmä ja laite paikannuksen toteuttamiseksi lan- ; gattomassa tietoliikennejärjestelmässä. Keksinnön eräässä sovelluksessa tuodaan esiin menetelmä paikan-' ’ nuksen suorittamiseksi tilaajapäätelaitteessa langat- ' tomassa CDMA-tietoliikennejärjestelmässä, johon kuuluu • I 35 tukiasema, jossa menetelmässä vastaanotetaan paikan- .nuspyyntö tietoliikenneyhteyden aikana, siirrytään 114579 2 paikannusmoodiin, lähetetään kehyksiä tukiasemaan samalla, kun toteutetaan paikannusproseduuria ja palataan tietoliikennemoodiin, kun paikannusproseduuri on suoritettu. Täsmällisemmin sanottuna keksinnölle on 5 tunnusomaista se, mitä on esitetty itsenäisen patenttivaatimuksen tunnusmerkkiosassa. Keksinnön edullisina suoritusmuotoina esitetään se, mitä on esitetty epäitsenäisissä patenttivaatimuksissa.
Esillä olevan keksinnön muodot, tavoitteet ja 10 edut tulevat selvemmiksi seuraavasta yksityiskohtaisesta kuvauksesta, joka esitetään yhdessä oheisten piirustusten kanssa, joissa piirustuksissa viitenumerot ovat kauttaaltaan samat ja joissa:
Kuvio 1 on maailmanlaajuisen paikannusjärjes-15 telmän (GPS) aaltogeneraattorin lohkokaavio;
Kuvio 2 on äärimmäisen yksinkertaistettu loh-kokaaviokuvio esillä olevan keksinnön mukaisesti kon-figuroidusta matkapuhelinjärjestelmästä;
Kuvio 3 on lohkokaavio vastaanottimesta esil-20 lä olevan keksinnön erään sovelluksen mukaisesti;
Kuvio 4 on toinen lohkokaavio kuviossa 3 esitetystä lohkokaavioista;
Kuvio 5 on vastaanotin, joka on konfiguroitu esillä keksinnön erään sovelluksen mukaisesti; 25 Kuvio 6 on vuokaavio vaiheista, jotka toteu- tetaan paikannus toimenpiteen aikana; • *
Kuvio 7 on lohkokaavio DSP:stä, joka on kon-figuroitu esillä olevan keksinnön erään sovelluksen mukaisesti; 30 Kuvio 8 on vuokaavio, joka esittää vaiheita, ,7' jotka toteutetaan esillä olevan keksinnön erään sovel- : luksen mukaisen haun yhteydessä; /. Kuvio 9 on aikaviiva, joka esittää vaiheita, joiden aikana hienohaku ja karkeahaku toteutetaan ’ ; ‘ 35 esillä olevan erään sovelluksen mukaisesti;
» S
114579 3
Kuvio 10 on aikaviiva hakuprosessista, joka on toteutettu esillä olevan keksinnön erään sovelluksen mukaisesti;
Kuvio 11 on kaaviokuva hakuavaruudesta.
5 Kuvio 12 on lohkokaavio vastaanottimesta esillä olevan keksinnön erään toisen sovelluksen mukaisesti .
Uusi ja parannettu menetelmä ja laite paikannuksen toteuttamiseksi langattomassa tietoliikennejär-10 jestelmässä kuvataan seuraavassa. Esimerkkisovellus kuvataan digitaalisen matkapuhelinjärjestelmän yhteydessä. Vaikka käyttö tässä yhteydessä on edullista, keksinnön eri sovelluksia voidaan yhdistää eri ympäristöihin tai kokoonpanoihin. Yleisesti eri järjestel-15 miä, joita kuvataan tässä, voidaan toteuttaa käyttäen ohjelmilla ohjattuja prosessoreita, integroituja piirejä tai diskreettejä logiikkapiirejä, vaikkakin toteutus integroidussa piirissä on edullinen. Data, ohjeet, komennot, informaatio, signaalit, merkit ja ali-20 bitit, joihin saatetaan viitata hakemuksessa, esite tään edullisesti jännitteinä, virtoina, elektromagneettisina aaltoina, magneettikenttinä tai partikkeli leina, optisina kenttinä tai partikkeleina tai niiden J yhdistelmänä. Lisäksi kussakin lohkokaaviossa esitetyt 25 lohkot voivat edustaa laitteistoa tai menetelmävaihei- ’ ta.
I I
' Kuvio 1 on maailmanlaajuisen paikannusjärjes telmän (GPS) aaltogeneraattorin lohkokaavio. Ympyrä, ’*·** jossa on plus-merkki tarkoittaa modulo-2 lisäystä.
30 Yleisesti GPS-asetelma sisältää 24 satelliittia: 21 avaruuskulkuneuvoa (SV), joita käytetään navigoinnis-: sa, ja kolme varalla. Jokainen SV sisältää kellon, jo- ka on synkronoitu GPS-aikaan tarkkailemalla maa-I,; asemia. Paikan ja ajan määrittämiseksi GPS-vastaanotin ‘j ’ 35 käsittelee signaaleita, jotka vastaanotetaan usealta **’: satelliitilta. Ainakin neljää satelliittia on käytet- 4 114579 tävä neljän tuntemattoman (x, y, z, aika) ratkaisemiseksi .
Jokainen SV lähettää kaksi mikroaaltokanto-aaltoa: Kantoaallon LI 1575,42 MHz, joka kuljettaa 5 signaaleita, joita käycetään standardin mukaisessa paikannuspalvelussa (SPS) ja L2 kantoaallon taajuudella 1227,60 MHz, joka kuljettaa signaaleita, joita tarvitaan tarkassa paikannuspalvelussa (PPS). PPS:ää käyttävät hallinnolliset instanssit ja se mahdollistaa 10 tarkemman paikannuksen.
LI-kantoaalto moduloidaan karkealla keräys-koodilla (C/A), joka on 1023-alibittinen näennäis-satunnainen koodi, jota lähetetään 1,023 Mcps:llä, ja jota käytetään siviilipaikannuspalveluissa. (Karkeaa 15 keräyskoodia ei pitäisi sekoittaa tässä kuvattuihin karkeaan ja hienoon keräykseen, jotka molemmat sisältävät C/A-koodien käytön.) Jokaisella satelliitilla on oma C/A-koodi, joka toistuu yhden millisekunnin välein. P-koodi, jota käytetään PPS:ssä, on 10,23 MHz:n 20 koodi, joka on 267 päivää pitkä. P-koodi esiintyy molemmilla kantoaalloilla, mutta on 90 asteen vaihesiir-rossa C/A-koodiin nähden Ll-kantoaallolla. 50 Hz:n na- /i(·' vigointisanoma, joka XOR-portitetaan sekä C/A-koodin ja P-koodin kanssa ennen kantoaaltomodulaatiota, tar-25 joaa järjestelmäinformaatiota, kuten satelliitin rata- ,·*·, ja kellokorjauksia.
_ Jokaisella satelliitilla on C/A-koodi, joka ... kuuluu koodiperheeseen, jota kutsutaan kulta-koodeik- * » ·“ si. Kulta-koodeja käytetään, koska ristitulo niiden 30 välillä on pieni. C/A-koodi generoidaan käyttäen kahta 10-asteista siirtorekisteriä. Gl-generaattori käyttää polynomia 1+X3+X10, kun taas G2-generaattori käyttää polynomia 1+X2+X3+X6+X8+X9+X10. C/A-koodi generoidaan t ! » XOR-portittamalla Gl-siirtorekisterin lähtö G2- > · 'J 35 siirtorekisterin kahdella bitillä.
* V Kuvio 2 on äärimmäisen yksinkertaistettu loh- kokaavio matkapuhelinjärjestelmästä, joka on konfigu- 114579 5 roitu esillä olevan keksinnön mukaan. Matkapuhelimet 10 sijaitsevat tukiasemien 12 joukossa, jotka tukiasemat on kytketty tukiasemaohjaimeen (BSC) 14. Matkapuhelinkeskus MSC 16 yhdistää BSC:n 14 yleiseen kytken-5 täiseen puhelinverkkoon (PSTN). Toiminnan aikana jotkin matkapuhelimet välittävät puheluja liittymällä tukiasemiin 12, sillä aikaa, kun toiset ovat valmiustilassa .
Kuten kuvataan patenttihakemuksessa US 10 09/040,051 "System and Method for Determing the Posi tion of a Wireless CDMA Transceiver", jossa hakijana on sama kuin tässä hakemuksessa ja joka liitetään tähän viittauksella, paikannus toteutetaan lähettämällä paikannuspyyntösanoma, joka sisältää "avustavaa infor-15 maatiota", joka antaa matkapuhelimelle mahdollisuuden nopeasti lukkiutua GPS-signaaliin. Tämä informaatio sisältää SV:n ID-numeron (SV ID), estimoidun koodivai-heen, hakuikkunan koon estimoidun koodivaiheen ympärillä ja estimoidun taajuus-Dopplerin. Käyttäen tätä 20 informaatiota matkaviestin voi lukkiutua GPS-signaa-leihin ja määrittää paikkansa nopeammin.
Vasteena avustavaan sanomaan matkaviestin säätyy GPS-taajuudelle ja aloittaa vastaanotetun sig- ,·, ; naalin korreloimisen paikallisesti SV:eille generoi- < * 25 tuihin C/A-sekvensseihin tukiaseman osoittamana. Se käyttää avustavaa informaatiota kaventaakseen hakua-
» I
varuutta ja kompensoidakseen Doppler-vaikutukset ja > I » pseudoalueet kullekin satelliitille käyttäen aikakor-• ,,· relaatiota. Huomaa, että nämä pseudoalueet perustuvat 30 matkaviestimen aikaan (saadaan CDMA-vastaanottimen yh-;· distäjäjärjestelmän aikalaskurista) , joka on GPS-ajan viivästynyt versio.
Kun tämä informaatio on laskettu, matkavies-tin lähettää pseudoalueet kullekin satelliitille 35 (edullisesti 1/8 alibitin resoluutiolle) ja ajan, jol-loin mittaukset vastaanotettiin tukiasemaan. Sen jäi- * t i f r i ! t 114579 6 keen matkaviestin palautuu CDMA:hän jatkaakseen puhelua .
Vastaanotettuaan informaation BSC käyttää yksisuuntaista viive-estimaattia muuttaakseen pseudoalu-5 eet matkaviestimen ajasta tukiaseman aikaan ja laskee matkaviestimen estimoidun paikan ratkaisemalla usean kuvaajan leikkauspisteen.
Toinen parametri, joka saadaan avustavassa sanomassa, on taajuus-Doppler tai Doppler-siirtymä.
10 Doppler-ilmiö todistaa olemassa olevan muutoksen vastaanotetun signaalin taajuudessa johtuen suhteellisesta nopeudesta lähettimen ja vastaanottimen välillä. Doppler-vaikutusta kantoaallolle kuvataan taajuus-Doppleriksi, kun taas vaikutusta peruskaistasignaaliin 15 kutsutaan koodi-Doppleriksi.
GPS-tapauksessa taajuus-Doppler muuttaa vastaanotettua kantotaajuutta siten, että vaikutus on sama kuin demodulointi kantoaaltosiirtymällä. Koska tukiaseman GPS-vastaanotin aktiivisesti seuraa haluttua 20 satelliittia, se tuntee taajuus-Dopplerin, joka johtuu satelliitin liikkeestä. Edelleen satelliitti on niin kaukana tukiasemasta ja matkaviestimestä, että matka- .*· . viestimen näkemä Doppler on tehollisesti sama kuin tu- • » ; kiaseman näkemä Doppler. Keksinnön eräässä sovelluk- 25 sessa taajuus-Doppler-arvon korjaamiseksi matkaviestin *;;; käyttää rotaattoria vascaanottimessa. Taajuus-Doppler ’ vaihtelee välillä -4500 Hz - +4500 Hz ja muutosnopeus ' on luokkaa 1 Hz/s.
Koodi-Dopplerin vaikutuksesta 1,023 MHz: n 30 alibittinopeus muuttuu, mikä tehollisesti supistaa tai laajentaa vastaanotetun C/A-koodialibittien leveyttä. Keksinnön eräässä sovelluksessa matkaviestin korjaa koodi-Dopplerin kertomalla taajuus-Dopplerin suhteella ’ * 1,023/1575,42. Sen jälkeen matkaviestin voi korjata ' 35 koodi-Dopplerin ajan suhteen hidastamalla (tuomalla ; viiveen) vastaanotettujen IQ-näytteiden vaihetta 1/16 alibit in lisäyksin tarpeen mukaan.
114579 7
Kuvio 3 on lohkokaavio matkapuhelimen (langattoman tilaajapäätelaitteen) vastaanotto-osasta, joka on konfiguroitu esillä olevan keksinnön erään sovelluksen mukaisesti. Vastaanotettua aaltomuotoa 100 5 mallinnetaan C/A-signaalina c(n), joka on moduloitu kantoaallolle taajuudella wc+wd, jossa wc on ominais-kantotaajuus 1575,42 MHz ja wd on Doppler-taajuus, joka muodostuu satelliitin liikkeestä. Doppler-taajuus vaihtelee 0:sta satelliitin ollessa juuri yläpuolella 10 suunnilleen 4,5 kHz:iin pahimmassa tapauksessa. Vas taanottimen analogiaosaa voidaan mallintaa demoduloimalla kantoaaltotaajuutta wr ja satunnaisvaiheella Θ, jota seuraa alipäästösuodatus.
Saatu peruskaistasignaali siirretään A/D-15 muuntimen (ei esitetty) läpi digitaalisten I- ja Q- näytteiden muodostamiseksi, jotka näytteet tallennetaan siten, että niitä voidaan toistuvasti etsiä. Näytteet generoidaan kaksi kertaa C/A-koodialibitti-nopeudella (alibittix2), joka on pienempi resoluutio 20 kuin tarvitaan hienohakualgoritmien toteuttamiseksi, mutta joka mahdollistaa 18 ms:n näytedatan tallentamisen järkevään muistikokoon. Yleisesti on toivottavaa ·· toteuttaa haku suunnilleen suuremmalla kuin 10 ms :11a • ! • 1 vastaanoton mahdollistamiseksi kaikissa olosuhteissa, • 1 < • / 25 18 ms ollen kuitenkin integrointiaikana. Nämä olosuh- ··· teet sisältävät myös sisätilat tai paikat, joissa ei ole suoraan näkymää satelliittiin.
: Toiminnan aikana näytteitä ensin kierretään : kiertimellä 102 Doppler-taajuussiirtymän korjaamisek- 30 si. Kierretyt I- ja Q-näytteet korreloidaan eri offse- teillä satelliittien C/A-sekvensseistä ja saadut tulot integroidaan koherentisti Nc-alibittien yli integraat-' torilla 104. Koherentit integraatiosummat neliöitetään \V ja lisätään yhteen tuntemattoman vaihesiirtymän Θ vai- 35 kutuksen poistamiseksi. Hypoteesitestin lisäämiseksi tietylle siirtymälle yhdistetään useita koherentteja ’ aikajaksoja ei-koherentisti. Tämä yhdistäminen toteu- 8 114579 tetaan toistuvasti eri aikaoffseteillä satelliittisig-naalin aikaoffsetin löytämiseksi. Kierrin 102 poistaa taajuus-Dopplerin, joka syntyy satelliitin liikeistä.
Se käyttää Doppler-taajuutta, joka määritetään tu-5 kiasemalla (edullisesti kvantisoitu 10 Hz:n aikajaksoihin) ja kiertää I- ja Q-näytteet poistaakseen taa-juusoffsetin.
Keksinnön eräässä sovelluksessa kiertyminen on jatkuvaa vain koherentin integrointi-ikkunan yli.
10 Tällöin kierto pysähtyy koherenttien integrointijaksojen, esimerkiksi 1 ms:n välein. Syntyvä vaihe-ero eliminoidaan neliöimällä ja summaamalla.
Kuvio 4 on toinen lohkokaavio vastaanottimesta, joka on konfiguroitu keksinnön erään sovelluksen 15 mukaisesti, jossa vastaanottimen rotaattori-osaa kuvataan yksityiskohtaisemmin.
Kuvio 5 on vastaanotin, joka on konfiguroitu keksinnön vaihtoehtoisen sovelluksen mukaisesti. Tämä keksinnön sisäinen sovellus hyödyntää mahdollisuutta 20 rotaattorin pysäyttämiseen koherenttien integrointi- jaksojen välillä kiertämällä paikallisesti generoitua C/A-sekvenssiä tulonäytteiden sijaan.
,· , Kuten esitetään, C/A-sekvenssi c (n) on kier- « retty käyttämällä siniaaltoja sin(WdnTc) ja cos (WdnTc) ' ' 25 ja sen jälkeen se on tallennettu. C/A-sekvenssin kier- * ; täminen on tehtävä vain kerran kullekin satelliitille.
‘ ' Täten C/A-sekvenssin kiertäminen vähentää tarvittavaa * · laskentaa. Se myös säästää muistia käytetyssä DSP:ssä , ' laskennan toteuttamiseksi keksinnön eräässä sovelluk- 30 sessa.
• Toinen merkittävä haitta, joka heikentää pai- , kannusalgoritmin suorituskykyä on taajuusvirhe matkaviestimen sisäisessä kellossa. Tämä taajuusvirhe ohjaa ‘ lyhyiden 1 ms:n koherenttien integrointijaksojen käyt- ,· 35 töön. On edullista toteuttaa koherentti integrointi pidempien aikajaksojen yli.
» I » I » 114579 9
Esimerkkikokoonpanoissa matkaviestimen vapaasti kulkeva (sisäinen) paikallinen oskillaattori-kello on 19,68 MHz:n kristallivärähtelijä, jonka taa-juustoleranssi on +/-5 ppm. Tämä voi aiheuttaa suuria 5 virheitä luokkaa +/-7500 Hz. Tätä kelloa käytetään generoimaan GPS-signaalien demoduloimiseen käytettyjä kantoaaltoja, joten kellovirhe voi kasvattaa signaalin keräysaikaa. Koska hakuun käytettävä aika on hyvin lyhyt, tämän suuruusluokan virhe johtuen taajuustole-10 ranssista ei ole hyväksyttävä ja sitä on merkittävästi pienennettävä.
Pidempien koherenttien integrointiaikojen mahdollistamiseksi keksinnön eräässä sovelluksessa CDMA-vastaanotin korjaa paikallista oskillaattorivir-15 hettään käyttämällä ajoitusta, joka saadaan CDMA- alustuksesta tai muusta ajoituslähteestä, joka on saatavilla. Tämä muodostaa ohjaussignaalin, jota käytetään paikallisen oskillaattorikellon säätämiseen niin lähelle kuin mahdollista 19,68 MHz:iä. Paikalliseen 20 oskillaattorikelloon liitetty ohjaussignaali kiinnite tään, kun RF-yksikkö vaihtaa CDMA:sta GPS:ään.
Joka korjauksen jälkeen tukiasemalta (tai : muusta lähteestä) saatu ajoitusinformaatio kuitenkin j sisältää edelleen jonkin verran kellovirhettä. Keksin- * t 25 nön eräässä sovelluksessa saatu taajuusepävarmuus kor-jauksen jälkeen on +/- 100 Hz. Tämä jäljellä oleva virhe edelleen pienentää vastaanottimen suorituskykyä ja yleisesti ottaen estää pidemmän koherentin integ- » · '·*’ rointiaikajakson käytön. Keksinnön eräässä sovelluk- 30 sessa jäljelle jäävä virhe yksinkertaisesti vältetään /·* toteuttamalla ei-koherentti integrointi yli 1 ms:n : kestolla, mikä vähentää suorituskykyä.
Kuten kuviossa 1 myös esitetään, 50 Hz:n NAV/järjestelmädataa myös moduloidaan Ll-kantoaallol- * 35 le. Jos datasiirtymä (0:sta l:een tai 1: stä 0:aan) : ’ : esiintyy koherentin integrointi-ikkunan kahden puolik- ;·; kaan välillä, saatu koherentti integrointisumma on 0, 114579 10 koska puolikkaat poistavat toisensa. Tämä vähentää merkittävästi ei-koherenttien keräysten määrää, yhdellä pahimmassa tapauksessa. Vaikka kaikkien satelliittien datarajat synkronoidaan, ne eivät saavu matka-5 viestimeen samanaikaisesti johtuen reittiviive- eroista. Tämä reittiviive satunnaistaa tehokkaasti vastaanotettua datavaihetta.
Keksinnön eräässä sovelluksessa eri datavaiheiden ongelma eri signaaleilla on sisällyttää data-10 vaihe tukiasemalta matkaviestimeen lähetettyyn avus- tusinformaatioon. Koska tukiasema demoduloi 50 Hz: n dataa, se tietää milloin datasiirtymä esiintyy kullakin satelliitilla. Käyttämällä tietoa yksisuuntaisesta viiveestä tukiasema voi koodata datavaiheen, esimer-15 kiksi 5 bittiin (satelliittia kohden) osoittamalla, millä yhden millisekunnin (20:stä) aikajaksolla datasiirtymä esiintyy.
Jos koherentti integrointi-ikkuna on 50 Hz:n datarajalla, koherentti integrointi jaetaan kahteen 20 (2) osaan. Ensimmäinen osa edeltää datarajaa ja toinen osa seuraa datarajaa. Esimerkiksi, jos Enl on koherentti integrointisumma datarajaa edeltävän ikkunan yli ja En2 on koherentti integrointisumma datarajaa : · seuraavaan ikkunan yli, matkaviestin valitsee suurim- 25 man (voimakkuudeltaan) (Enl + En2) (jos data pysyy sa mana) ja (Enl - En2) (tilanteessa, jossa data muuttui) ottaakseen huomioon vaihesiirtymän. Matkaviestimellä on myös mahdollisuus suorittaa kahden puolikkaan ei-*·*' koherentti yhdistäminen dataikkunan yli tai jättää tä- 30 mä dataikkuna kokonaan huomiotta.
Keksinnön vaihtoehtoisessa sovelluksessa mat- kaviestin yrittää löytää datasiirtymiä ilman avus- ,vt tusinformaatiota tukiasemalta vertaamalla neliöidyn !,! summan voimakkuutta ja eroa yhden millisekunnin kohe- * · 35 rentissa integroinnissa.
; Keksinnön eräässä sovelluksessa käytetään laitevalmistajaperustaista DSP-(Digital Signal Proces- 114579 11 sor) sovellusta GPS-käsittelyyn. DSP vastaanottaa I-ja Q-näytteet alibittix2- (2,046 MHz) tai alibitti x8-(8,184 MHz) nopeudella ja tallentaa neljäbittisen vä-läyksen I- ja Q-näytteistä sisäiseen RAMiin.
5 Esimerkkisovelluksessa DSP generoi C/A-sek- venssin, toteuttaa kierron eliminoidakseen taajuus-Dopplerin ja korreloi hakuikkunan, joka annetaan tukiasemalla, yli kullekin satelliitille. DSP toteuttaa koherentin integroinnin ei-koherentin yhdistämisen ja 10 kallistaa IQ-näytedesimaattoria tarpeen mukaan kompen-soidakseen koodi-Dopplerin.
Laskennan ja muistin säästämiseksi alkuperäinen haku toteutetaan käyttäen alibittiresoluutiota ja hienompi haku l/8-alibitti (suurempi) -resoluution 15 saamiseksi toteutetaan parhaan indeksin (tai indeksien) ympärillä. Järjestelmän aikaa ylläpidetään laskemalla laitteiston generoimia 1 ms:n keskeytyksiä (saadaan paikalliselta oskillaattorilta).
Lisäksi keksinnön eräässä sovelluksessa hie-20 nohaku toteutetaan keräämällä alibittix8 näytteitä (korkeampi resoluutio) yhden alibitin yli eri alibit-tix8 siirtymin. Korrelaatiokoodeja lisätään kerättyi-, hin arvoihin, jolloin saadaan korrelaatioarvoja, jotka -t vaihtelevat tietyn alibittix8 siirtymän mukaan. Tämä 25 mahdollistaa koodioffsetin määrittämisen alibittix8 resoluutiolla.
Kuvio 6 on vuokaavio, joka osoittaa vaiheita, f ; jotka suoritetaan paikallisen oskillaattorivirheen '···’ korjaamiseksi paikannusproseduurin aikana esillä ole- 30 van keksinnön erään sovelluksen mukaisesti. Vaiheessa 500 määritetään, onko paikallista oskillaattoria kor- jattu hiljattain. Jos ei ole, alustussignaali vastaan- otetaan tukiasemalta ja paikallisen oskillaattorin virhe määritetään vertaamalla alustusajoitusta vai- *;* 35 heessa 502 ja korjaussignaalia, joka generoidaan pe- » » < : ' : rustuen kyseiseen virheeseen.
* » 114579 12
Sen jälkeen edetään vaiheeseen 504, jossa korjaussignaali kiinnitetään sen hetkiseen arvoonsa. Vaiheessa 506 siirrytään GPS-moodiin ja suoritetaan paikannus käyttäen korjattua kelloa. Kun paikannus on 5 suoritettu, matkaviestin jättää GPS-moodin vaiheessa 508.
Kuvio 7 esittää DSP-vastaanotinjärjestelmää, joka on konfiguroitu keksinnön erään sovelluksen mukaisesti. DSP toteuttaa koko hakuoperaation minimaali-10 sella ylimääräisellä laitteistolla. DSP-ydin 308, modeemi 306, liitäntäyksikkö 300, ROM 302 ja muisti (RAM) 304 yhdistetään väylällä 306. Liitäntäyksikkö 300 vastaanottaa RF-näytteet RF-yksiköltä (ei esitetty) ja antaa näytteet RAMiin 304. RF-näytteet voidaan 15 tallentaa karkealla resoluutiolla tai hienolla reso luutiolla. DSP-ydin 308 käsittelee näytteet, jotka on tallennettu muistiin käyttäen komentoja, jotka on tallennettu ROMiin 302 samoin kuin muistiin 304. Muistissa voi olla useita "pankkeja", joista osa tallentaa 20 näytteitä ja osa komentoja. Modeemi 306 toteuttaa CDMA-käsittelyn normaalimoodin aikana.
Kuvio 8 on vuokaavio vaiheista, jotka suori-; tetaan paikannuksen aikana. Paikannus alkaa, kun avus- : tussanoma on vastaanotettu ja RF-järjestelmä on kyt- * ’ 25 ketty GPS-taajuuksille vaiheessa 600. Kun RF on kyt- ketty vastaanottamaan GPS:ää, taajuuden seurantasil- * \ mukka kiinnitetään. DSP vastaanottaa avustusinformaa- » * tiota puhelimen mikroprosessorilta ja lajittelee sa-telliitit Doppler-voimakkuuksien mukaan.
30 Vaiheessa 602 karkea hakudata tallennetaan DSP RAMiin. DSP vastaanottaa muutamia satoja mikrose-kunteja tulodataa asettaakseen Rx AGC:n. DSP tallentaa järjestelmääjän ja aloittaa 18 ms:n ikkunan (DSP-muis-tirajoitus) tallentamisen alibittix2 IQ-datasta sen 3 5 sisäiseen RAMiin. Jatkuvaa dataikkunaa käytetään koo- •'· ; di-Dopplerin vaikutusten välttämiseksi.
13 1U579
Kun dataa on tallennettu, karkea haku toteutetaan vaiheessa 604. DSP aloittaa karkean (alibittix2 resoluutiolla) haun. Kullekin satelliitille DSP generoi C/A-koodin, kiertää koodia perustuen taajuus-5 Doppleriin ja korreloi tukiaseman määrittämän hakuik-kunan yli C/A-koodin toistuvalla soveltamisella tallentaakseen karkeaa hakudataa. Satelliitteja käsitellään saman 18 ms:n dataikkunan ajan ja paras alibit-tix2 olettama, joka ylittää kynnyksen, saadaan kulle-10 kin satelliitille. Vaikka 2 ms:n koherenttia integ-rointiaikaa (9 ei-koherentilla integroinnilla) käytetään keksinnön eräässä sovelluksessa, pidempi koherentti integrointiaika voi olla käytössä (esim. 18 ms) , vaikka edullisesti tehtäessä ylimääräisiä säätö-15 jä, kuten alla kuvataan.
Kun karkeahaku on toteutettu, toteutetaan hienohaku vaiheessa 606. Ennen hienohaun aloittamista DSP laskee kierretyn C/A-koodin kullekin satelliitille. Tämä antaa DSP:lie mahdollisuuden käsitellä hieno-20 hakua reaaliajassa. Suoritettaessa hienoa (alibittix8 resoluutiolla) hakua satelliitteja käsitellään yksi kerrallaan eri datalle.
DSP ensin kallistaa desimaattoria kompen-.*, : soidakseen koodi-Dopplerin annetulle satelliitille tai 25 satelliiteille. Se myös nollaa Rx AGC -arvon odottaes-saan seuraavaa 1 ms:n rajaa ennen 1 ms: koherentin in- » » ”*, tegrointi-ikkunan alibittix8 näytteistä tallentamista.
iti*· DSP käsittelee 5 jatkuvaa alibittix8 resoluu- ti» * · tion olettamaa tällä 1 ms:n koherentilla integrointi-30 ikkunalla, jossa keskiolettama on paras olettama, joka t/!* saadaan karkeassa haussa. Seuraavan 1 ms:n ikkunan kä- : sittelyn jälkeen tulokset yhdistetään koherentisti ja tämä 2 ms:n summa yhdistetään ei-koherentisti kaikille N:lie iteraatiolle.
< » ‘ 35 Tämä vaihe (alkaen desimaattorin kallistuk- : ·’: sesta) toistetaan samalle datalle seuraavassa satel- » t ·; ·· Hitissä kunnes kaikki satelliitit on käsitelty. Jos 14 1 1 4579 koodi-Doppler kahdelle satelliitille on voimakkuudeltaan samanlainen, voi olla mahdollista käsitellä molemmat satelliitit samalle datalle vaadittujen data-joukkojen määrän vähentämiseksi. Pahimmassa tapaukses-5 sa 8 2*N:n 1 ms:n dataikkunajoukkoa käytetään hienossa haussa.
Lopulta vaiheessa 608 tulokset raportoidaan mikroprosessorille ja vokooderikäsittely uudelleen-käynnistetään DSP:llä siten, että puhelu voi jatkua.
10 DSP raportoi pseudoetäisyydet mikroprosessorille, joka välittää ne edelleen tukiasemalle. Kun mikroprosessori uudelleenlataa vokooderiohjelman DSP-muistiin, DSP tyhjentää sen datamuististaan ja uudelleenkäynnistää vokooderin.
15 Kuvio 9 on kaavio, joka kuvaa hienoa hakua, joka suoritetaan karkean haun jälkeen. Parhaan alibit-tix2 vaiheen eristämisen jälkeen karkeassa haussa DSP suorittaa hienon haun tämän vaiheen ympärillä saadakseen alibittix8 resoluution.
20 Verrattavat 5 vaihetta hienossa haussa esite tään suljettuna laatikolla. Paras alibittix2 vaihe arvioidaan uudelleen siten, että vertailut voidaan tehdä « samalle datajoukolle. Tämä myös mahdollistaa karkean ί haun ja hienon haun käyttämisen eri integrointiajoil- 25 la. Hienohaku toteutetaan erikseen kullekin satellii-: tille, koska kullakin satelliitilla voi olla erilainen ; · arvo koodi-Dopplerille .
Kuvio 10 esittää aikajonon hakuprosessille suoritettuna keksinnön erään sovelluksen mukaisesti.
. 30 Kokonaisprosessointiaika (karkea- + hienohaku) on suunnilleen 1,324 sekuntia keksinnön eräässä sovelluk- > » ’;·* sessa, mikä ei keskeytä puhelua, vaan yhä mahdollistaa puhelun jatkamisen haun suorittamisen jälkeen. Koko-naishakuaika 1,324 sekuntia on ylärajalla, koska sil- 35 loin oletetaan, että DSP:n on etsittävä kaikki 8 sa-* *’ telliittia ja kullakin satelliitilla on hakuikkuna 68 ' ’ alibittiä. Todennäköisyys, että koko 1,324 sekuntia on 114579 15 tarpeen, on pieni kuitenkin johtuen satelliittien kiertoratojen geometriasta.
Ensimmäisen 18 ms:n 80 aikana IQ-näytedataa kerätään GPS-taajuudella. Jakson 82 aikana karkeahaku 5 suoritetaan sisäisesti, mikä voisi kestää 1.13 sekuntia, mutta mikä todennäköisesti keskeytyy aikaisemmin, kun satelliittien signaalit on identifioitu. Kun karkeahaku on suoritettu, C/A-koodit lasketaan aikajakson 84 aikana, mikä kestää 24 ms. Aikajaksojen 86 aikana 10 kallistusarvo säädetään koodi-Dopplerille ja Rx AGC:tä säädetään edelleen. Aikajaksojen 88 aikana hienohaku suoritetaan IQ-datanäytteille, jatkaen säätöä aikajaksojen 86 aikana. 18 ms:n integrointiajan käyttö mahdollistaa koodi-Dopplerin poistamisen, koska vastaan-15 otettua C/A-koodivaihetta siirretään alle 1/16 alibit-tiä. Säätöjen kahdeksan sekvenssiä ja hienohaut tehdään kahdeksalle satelliitille, minkä jälkeen paikan-nusproseduuri on suoritettu.
Lisäksi keksinnön joissakin sovelluksissa pu-20 helin jatkaa paluukanavakehysten lähettämistä tukiasemaan, vaikka paikannusproseduuria suoritetaan. Nämä kehykset voivat sisältää nollainformaatiota yksinker- • * > • ,· taisesti siksi, että tukiasemalle annetaan mahdolli- * ·.* suus pysyä synkronoituna tilaajalaitteeseen tai kehyk- ;· 25 set voivat sisältää ylimääräistä informaatiota, kuten : tehonohjauskomentoja tai informaatiopyynnön. Näiden kehysten lähettäminen toteutetaan edullisesti, kun GPS-näytteitä ei kerätä, kun RF-piiri on saatavilla
• I
tai kun GPS-näytteitä kerätään, jos riittävästi RF-30 piiristä on vapaana.
• · Vaikka 18 ms:n integrointiajalla vältetään koodi-Doppler, datan siirtyminen GPS-signaaleissa 50 ; Hz:n nopeudella voi aiheuttaa ongelmia, jos datamuu- , . toksia esiintyy 18 ms:n käsittelyjaksossa (kuten yllä 35 kuvattiin). Datamuutos aiheuttaa signaalin vaiheen siirtymisen. 50 Hz:n dataraja esiintyy eri paikoissa kullakin satelliitilla. 50 Hz:n siirtymien vaihe kul 114579 16 lekin satelliitille on tehokkaasti satunnaistuva muuttuvilla reittipituuksilla kultakin satelliitilta puhelimeen .
Pahimmassa tapauksessa, jos databitti kääntyy 5 koherentin integrointiaikajakson keskellä, koherentti integrointi saattaa täydellisesti pyyhkiytyä pois.
Tästä syystä keksinnön vaihtoehtoisessa sovelluksessa tukiaseman on kommunikoitava datan siirtymärajoilla kullakin satelliitilla puhelimeen (myös kuvattiin yl-10 lä). Edullisesti datan lähetysraja sisältyy avustussa- nomaan, joka lähetetään tukiasemalta (kuten 5-bittinen sanomajoukko, joka osoittaa millisekunnin aikajaksoa, jonka aikana siirtymä esiintyy kullakin satelliitilla) . Puhelin käyttää tätä rajaa jakaakseen koherentin 15 integrointiaikajakson kullekin satelliitille kahteen osaan ja päättääkseen, lisääkö vai vähentääkö koheren-tit integraatiosummat näissä kahdessa aikajaksossa.
Täten myös sisällyttämällä datarajan kuhunkin GPS-signaaliin paikannusproseduurin luotettavuutta paran-20 netaan.
Keksinnön eräässä sovelluksessa mikä tahansa taajuuden epävarmuus luo heikentymää Ec/Nt:hen, mikä » · kasvattaa koherenttia integrointiaikaa. Esimerkiksi ·.· +/-100 Hz:n epävarmuus aiheuttaa menetyksen Ec/Nt:ssä 25 nopeasti, koska koherentti integrointiaika kasvaa, ku ten esitetään taulukossa I.
(>* Ne Menetys Ec/Nt:ssä ·”' 1023 (1 ms)__0,14 dB_
2046 (2 ms) . 0,58 dB
t 1 .......... - — — — . 4092 (4 ms)__2,42 dB_ 6138 (6 ms)__5,94 dB_
’·. 8184 (8 ms) _12,6 dB
. ··. Taulukko I.
: .· 30 Kuten myös yllä huomattiin, matkaviestimet paikallisessa oskillaattorissa tuovat aina jonkin ver- 114579 17 ran tuntematonta taajuussiirtymää. Tämä tuntematon taajuussiirtymä estää pidemmän koherentin yhdistämisen ja integroinnin toteuttamisen. Pidempi koherentti parantaisi käsittelyä, jos tuntemattoman taajuussiirty-5 män vaikutuksia voitaisiin vähentää.
Keksinnön eräässä sovelluksessa tämä tuntematon taajuussiirtymä otetaan huomioon laajentamalla hakutilaa kahteen dimensioon sisältämään taajuushaut. Kullekin olettamalle suoritetaan useita taajuushakuja, 10 jossa jokainen taajuushaku olettaa taajuusoffsetin olevan tunnettu arvo. Sijoittamalla taajuusoffsetit voidaan vähentää taajuuden epävarmuutta äärimmäisen pieneen arvoon ylimääräisen laskennan ja muistin kustannuksella. Esimerkiksi, jos käytetään viittä taa-15 juusolettamaa, saatu hakutila esitetään kuviossa 11.
+/-100 Hz:n taajuusepävarmuudella, joka on tyypillisesti matkaviestimen toimintamäärittelyissä, tämä kokoonpano vähentää maksimitaajuussiirtymää 20 Hz:iin (yhden olettaman on oltava 20 Hz:n sisällä to-20 dellisella taajuusoffsetillä). 20 ms:n koherentilla integrointiajalla menetys Ec/Nt:ssä 20 Hz:n taajuusof f setillä on 2,42 dB:tä. Kahdentamalla taa-juusolettamien määrän 10:neen taajuuden epävarmuutta | voidaan vähentää 10 Hz:iin, mikä aiheuttaa menetyksen . 25 0,58 dB:tä Ec/Nt:ssä. Kuitenkin ylimääräisten oletta mien lisääminen laajentaa hakutilaa, mikä kasvattaa sekä laskenta- että muistivaatimuksia.
Keksinnön eräässä sovelluksessa lasketaan '··' taajuusolettama sisällyttämällä taajuusof f set taajuus- 30 Doppleriin ja laskemalla uusi kierretty PN-koodi kul- lekin taajuusolettamalle. Kuitenkin tämä kasvattaa : : taajuusolettamien määrää moninkertaisesti kokonaislas- kennassa: 5 taa juusolettamaa tarkoittaisi viisinker- täistä laskentaa.
;* 35 Vaihtoehtoisesti, koska taajuusepävarmuus on ;': pieni verrattuna taajuus-Doppleriin, kiertovaiheen ;·· voidaan ajatella olevan vakio 1 ms:n aikajakson yli (8 114579 18 % jaksosta 80 Hz:n olettamalla) keksinnön eräässä toisessa sovelluksessa. Siksi jakamalla koherentti integ-rointiaika 1 ms:n aliaikajaksoihin aliaikajaksojen in-tegrointisummia kierretään ylimääräisen tarvittavan 5 laskennan vähentämiseksi taajuushakujen laskennassa voimakkuudeltaan kolminkertaisesti. Tämän seurauksena on, että pidempi koherentti yhdistäminen voidaan toteuttaa ja tehokkuutta parantaa.
Kuvio 12 on lohkokaavio vastaanottimesta, jo-10 ka on konfiguroitu käyttämällä pidempää koherenttia yhdistämissovellusta. Ensimmäinen kertojajoukko 50 kompensoi taajuus-Dopplerin korreloimalla IQ-näytteet kierrettyyn C/A-koodiin. Tämä vastaa IQ-näytteiden kiertämistä ennen korrelaatiota modifiomattomalla C/A-15 koodilla. Koska taajuus-Doppler voi olla 4500 Hz, kiertoa sovelletaan jokaiseen alibittiin. Koherentin integroinnin 1 ms:n aikajakson yli jälkeen (1023 ali-bittiä) käyttäen keräimxä 52 toinen kertojajoukko 54 kiertää 1 ms:n integrointisummat (Σχ j Σ0) toteuttaak-20 seen taajuusolettamat. Kierretyt summat sen jälkeen lisätään koko koherenttiin integrointiaikajaksoon.
Muistutamme, että taajuus-Doppler-kierto las-: kettiin ainoastaan 1023 alibitille muistin ja lasken- ,j nan säästämiseksi. Pidemmälle kuin 1 ms:n koherentille 25 integrointiajoille jokainen koherentti integrointisum- ,· *, ma kerrotaan vaihesiirtymällä kiertovaiheen saamiseksi ajan suhteen jatkuvaksi. Tämän osoittamiseksi mate- ! * ,,, maattisesti 1 ms:n koherentti integrointiaika taajuus- » · ’· ·* Doppler-kiertoineen voidaan esittää seuraavasti: 30
;;; = Σ^Ι{η) +jQ(n)\;(n)e~JW‘!nr‘ , jossa Στ = Re{Sx} ja Σ0 = ImfsJ
.* jossa I (n) ja Q(n) ovat tulonäytteitä, jotka on vastaanotettu I- ja Q-kanavilla vastaavasti, c (n) ;\\ 3 5 on kiertämätön C/A-koodi, wd on taajuus-Doppler ja Tc 1 1 4579 19 on alibitin kesto (0,9775 μΞ) . 2 ms:n koherentti in tegrointi summa voidaan esittää seuraavasti: 2046 _ S(2ms) = Σ [/(«) + jQ{n)\:{n)e~JW'nT' n=1 5 1023 irm = Σ [/(«) + j<Q(n)\;(n)e-lw“nT‘ + e~Mm)T‘ Y [/(« + 1023) + 70(/1 + 1023]^-^ = S, + e-JwAmi)T‘S2 10 Tässä S1 on ensimmäinen 1 ms:n integrointisum- ma ja S2 on toinen 1 ms:n integrointi summa, jotka on laskettu käyttäen samoja kierrettyjä C/A-arvoja, joita käytettiin Sx:n laskemiseen. Termi e-2wd<1023>Tc on vaihe-siirtymä, joka kompensoi samojen kierrettyjen arvojen 15 käytön. Vastaavasti 3 ms:n koherentti integrointisumma voidaan esittää seuraavasti S(3ms) = Sx + e-^™yrc Si + e-i»A2m)Tc 20 Niinpä integrointiajän kasvattamiseksi käyt täen samaa 1023-elementtistä kierrettyä C/A-sekvenssiä *| (n+l) 1 ms:n integrointisumma on kerrottava arvolla e-jWdn(ims) ennen sen lisäämistä kokonaissummaan. Johtuen ;* tästä yhden millisekunnin integrointisummien kierrosta (! 25 voimme yhdistää tämän toiminnan taajuushakuun kahden | kiertämisen välttämiseksi. Tällöin, koska i • · » · -AC*!) _ e-j(-"d-VY/k)n(\ms) 3 0 voimme kertoa (n+l) :nnen 1 ms:n integroin- tisumman arvolla e'3 (wd+wh)n(lms) taajuusolettamien hakemiseksi ja taajuus-Dopplerin huomioimiseksi vaiheoffse-tiin.
Huomaa, että taajuushakua voidaan pienentää 35 yhden satelliitin keräämisen jälkeen, koska taa-juusepävarmuus ei riipu satelliitista. Paljon hienompi 114579 20 taajuushaku voidaan toteuttaa, jos pidempää koherent-tia integrointiaikaa toivotaan.
Keksinnön esimerkkisovelluksessa hienohaku toteutetaan samalla tavalla kuin karkeahaku kahdella 5 erolla. Ensiksikin integrointiaikajaksot aina lisätään koherentisti ei-koherentin neliöinnin ja lisäämisen sijaan. Toiseksi kiertoa taajuusepävarmuuden poistamiseksi (joka pitäisi olla tiedossa karkean haun jälkeen) yhdistetään taajuus-Doppler-vaihesiirtymään ja 10 sitä käytetään 1 ms:n koherentin integrointiaikajakso-jen kiertämiseen ennen niiden laskemista yhteen.
Keksinnön vaihtoehtoisessa sovelluksessa ko-herenttia integrointi-ikkunaa alibittix2:n datalla integroidaan integrointiajoilla, jotka ovat pidempiä 15 kuin 18 ms. Tämä sovellus on käyttökelpoinen, kun ylimääräistä muistia on käytettävissä. Pidemmille kuin 18 ms: n koherenteille integroinneille 50 Hz:n datarajat käsitellään samalla tavalla kuin lyhyemmiHäkin integrointi j aksoilla. Tukiasema osoittaa, missä rajat ovat 20 kullekin satelliitille ja DSP päättää, lisääkö vai vähentääkö 2 0 1 ms: n koherentin integrointiaikajakson summan sen juoksevaan summaan tai juoksevasta summas-ta.
• Kuitenkin, koska taajuusepävarmuuden tulo ja 25 integrointiaikavakio vaikuttaa Ec/Nt häviöön, taa-juusepävarmuutta on vähennettävä erittäin pieniin ta-t . soihin pitkillä koherenteilla integrointiaikajaksoil- la. Koska 2 0 ms:n integrointi 2 0 Hz:n taajuusepävar- » » ’*··’ muudella johtaa 2,42 dB:n häviöön Ec/Nt:ssä, saman hä- 30 viön ylläpitäminen 400 ms:n aikajaksolla edellyttää, että taajuusepävarmuus vähennetään 1 Hz: iin. Tämän on- gelman korjaamiseksi taajuusepävarmuutta vähennetään 1 ·/, Hz:iin hierarkkisesti. Esimerkiksi ensimmäinen taa- *·_ juushaku vähentää epävarmuutta 100 Hz: stä 20 Hz: iin, > · V 35 toinen haku vähentää epävarmuutta 4 Hz:iin ja kolmas : ,· haku vähentää epävarmuutta 1 Hz:iin. Taajuushaku myös 21 1 1 4579 kompensoi virheet taajuus-Dopplerissa, joka saadaan tukiasemalta.
Lisäksi pidempien integrointien suorittamiseksi vain satelliitteja, joilla on samanlainen Dopp-5 ler, haetaan samalla datalla pidemmille integroin-tiajoille, koska koodi-Doppler on erilainen kullekin satelliitille. DSP laskee, kuinka kauan kestää jakaa 1/16 alibitistä ja kallistaa desimaattoria kerätessään koherenttia integrointidataikkunaa. Lisäksi useita da-10 talkkunoita otetaan mukaan tässä sovelluksessa.
Näin ollen menetelmä ja laite paikannuksen toteuttamiseksi langattomassa tietoliikennejärjestelmässä on kuvattu. Edellä oleva edullisten sovellusten kuvaus on annettu, jotta ammattimies voisi valmistaa 15 tai käyttää edellä olevaa keksintöä. Näiden sovellusten eri modifikaatiot ovat ammattimiehelle ilmeisiä ja tässä esitettyjä yleisiä periaatteita voidaan soveltaa muihin sovelluksiin keksimättä mitään uutta. Näin ollen keksintöä ei ole tarkoitettu rajoitettavaksi tässä 20 esitettyihin sovelluksiin vaan tässä esitettyjen periaatteiden ja uusien ominaisuuksien laajimpaan piiriin.
» » I

Claims (8)

  1. 22 1 1 4579
  2. 1. Menetelmä paikannuksen suorittamiseksi päätelaitteessa (10) langattomassa CDMA-tietoliikenne-järjestelmässä, johon kuuluu tukiasema (12), t u n - 5. e t t u siitä, että menetelmä käsittää seuraavat vaiheet : vastaanotetaan paikannuspyyntö yhteyden aikana; vasteena paikannuspyyntöön säädetään päätelaite (10) nykyiseltä taajuudelta paikannustaajuudelle pai- 10 kannusinformaation vastaanottamiseksi; vastaanotetaan informaatiota paikannustaajuudella ja paikannetaan päätelaite (10) käyttäen vastaanotettua informaatiota samanaikaisesti lähettäen informaa tiota tukiasemalle (12); ja 15 palautetaan päätelaite (10) vastaanottamaan ja lä hettämään tukiasemalle (12) paikannuksen päätyttyä.
  3. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kehykset sisältävät tehonoh-jausinformaatiota lähtökanavan lähetystehon säätämi- 20 seksi.
  4. 3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kehykset ilmoittavat tu kiasemalle (12), että tilaajalaite (10) on paikkamoo- I dissa. ·* 25 4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kehykset ilmoittavat tu- | kiasemalle (12) paikkatietoproseduurin statuksesta.
  5. 5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, » · tunnettu siitä, että kehykset pyytävät ylimää- 30 räistä avustusinformaatiota paikannusproseduurin to- ’teuttamiseksi, ja että menetelmä edelleen käsittää seu-raavat vaiheet: : siirrytään tietoliikenneyhteysmoodiin ylimääräisen avustusinformaation vastaanottamiseksi; 35 palataan paikannusmoodiin paikannusproseduurin jatkamiseksi käyttäen ylimääräistä avustusinformaatio-* ta. 114579
  6. 6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kehykset sisältävät ajoi-tusinformaatiota muutosten tarkkailemiseksi irtoaikalä-hetysviiveessä tilaajan (10) ja tukiaseman (12) välillä 5 paikannusproseduurin aikana.
  7. 7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kehykset ovat normaalin liikenteen kehyksiä, joita käytetään tietoliikenneyhteyksien ylläpitämiseen.
  8. 8. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että signaalinäytteiden jälkeen satelliiteilta lähetetyt signaalit kerätään ennen paikannusproseduurin suorittamista loppuun. ; * < > · t I · » · ♦ ‘ ♦ » 114579
FI20010420A 1998-09-09 2001-03-02 Puhelun ylläpito paikannuksen aikana FI114579B (fi)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US09/150,075 US6211820B1 (en) 1998-09-09 1998-09-09 Call maintainance during position location
US15007598 1998-09-09
US9920343 1999-09-02
PCT/US1999/020343 WO2000014570A1 (en) 1998-09-09 1999-09-02 Call maintenance during position location

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FI20010420A FI20010420A (fi) 2001-03-02
FI114579B true FI114579B (fi) 2004-11-15

Family

ID=22533028

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI20010420A FI114579B (fi) 1998-09-09 2001-03-02 Puhelun ylläpito paikannuksen aikana

Country Status (14)

Country Link
US (1) US6211820B1 (fi)
EP (2) EP1112511B1 (fi)
JP (1) JP4522584B2 (fi)
KR (1) KR100646142B1 (fi)
CN (1) CN1228645C (fi)
AT (1) ATE557290T1 (fi)
AU (1) AU761917B2 (fi)
BR (1) BR9913551A (fi)
CA (1) CA2343237C (fi)
FI (1) FI114579B (fi)
HK (1) HK1038260A1 (fi)
ID (1) ID29146A (fi)
IL (2) IL141706A0 (fi)
WO (1) WO2000014570A1 (fi)

Families Citing this family (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB9812635D0 (en) * 1998-06-11 1998-08-12 Olivetti Telemedia Spa Location system
US6603800B1 (en) * 1999-03-22 2003-08-05 Interdigital Technology Corporation CDMA location
US6704348B2 (en) * 2001-05-18 2004-03-09 Global Locate, Inc. Method and apparatus for computing signal correlation at multiple resolutions
US6429811B1 (en) 2000-02-15 2002-08-06 Motorola, Inc. Method and apparatus for compressing GPS satellite broadcast message information
JP3573052B2 (ja) * 2000-02-22 2004-10-06 株式会社日立製作所 無線端末位置測定装置
US6831911B1 (en) * 2000-11-18 2004-12-14 Ashvattha Semiconductor Inc. System and method for receiving and processing GPS and wireless signals
AUPR405601A0 (en) * 2001-03-28 2001-04-26 Norwood Systems Pty Ltd Method for determining base station topology in a wireless network
US6819707B2 (en) * 2001-05-18 2004-11-16 Global Locate, Inc. Method and apparatus for performing signal correlation using historical correlation data
US7769076B2 (en) * 2001-05-18 2010-08-03 Broadcom Corporation Method and apparatus for performing frequency synchronization
US7190712B2 (en) * 2001-05-18 2007-03-13 Global Locate, Inc Method and apparatus for performing signal correlation
US7567636B2 (en) * 2001-05-18 2009-07-28 Global Locate, Inc. Method and apparatus for performing signal correlation using historical correlation data
US7006556B2 (en) * 2001-05-18 2006-02-28 Global Locate, Inc. Method and apparatus for performing signal correlation at multiple resolutions to mitigate multipath interference
US6891880B2 (en) * 2001-05-18 2005-05-10 Global Locate, Inc. Method and apparatus for performing signal correlation
US7995682B2 (en) * 2001-05-18 2011-08-09 Broadcom Corporation Method and apparatus for performing signal processing using historical correlation data
US6724342B2 (en) * 2002-04-19 2004-04-20 Sirf Technology, Inc. Compensation for frequency adjustment in mobile communication-positioning device with shared oscillator
US20050052317A1 (en) * 2003-09-04 2005-03-10 Eride, Inc. Combination navigation satellite receivers and communications devices
US7362263B2 (en) * 2003-09-04 2008-04-22 Seiko Epson Corporation Keeping accurate time for a hybrid GPS receiver and mobile phone when powered off
US8032276B2 (en) * 2004-12-07 2011-10-04 Geotab, Inc. Apparatus and method for optimally recording geographical position data
US8064414B2 (en) * 2005-12-13 2011-11-22 Qualcomm, Incorporated Range extension techniques for a wireless local area network
US7991408B2 (en) 2006-12-05 2011-08-02 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Use of local position fix when remote position fix is unavailable
GB2499907B (en) * 2011-11-03 2016-01-27 Cambridge Silicon Radio Ltd Amelioration of frequency errors and/or their effects
US11022444B1 (en) 2020-06-16 2021-06-01 Geotab Inc. Dataset simplification of multidimensional signals captured for asset tracking
US11609888B2 (en) 2020-07-31 2023-03-21 Geotab Inc. Methods and systems for fixed interpolation error data simplification processes for telematics
US11593329B2 (en) 2020-07-31 2023-02-28 Geotab Inc. Methods and devices for fixed extrapolation error data simplification processes for telematics
US11556509B1 (en) 2020-07-31 2023-01-17 Geotab Inc. Methods and devices for fixed interpolation error data simplification processes for telematic
US11838364B2 (en) 2020-11-24 2023-12-05 Geotab Inc. Extrema-retentive data buffering and simplification
US11546395B2 (en) 2020-11-24 2023-01-03 Geotab Inc. Extrema-retentive data buffering and simplification

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5119504A (en) * 1990-07-19 1992-06-02 Motorola, Inc. Position aided subscriber unit for a satellite cellular system
JPH09230025A (ja) * 1992-06-12 1997-09-05 Miwa Sci Kenkyusho:Kk 差動ｇｐｓ用固定局、移動体用ｇｐｓ測位機、ナビゲ ーション装置、及びｇｐｓ測位機用ラジオ受信機
US5726893A (en) * 1992-12-17 1998-03-10 Stanford Telecommunications, Inc. Cellular telephone with voice-in-data modem
US5420592A (en) 1993-04-05 1995-05-30 Radix Technologies, Inc. Separated GPS sensor and processing system for remote GPS sensing and centralized ground station processing for remote mobile position and velocity determinations
US5383219A (en) * 1993-11-22 1995-01-17 Qualcomm Incorporated Fast forward link power control in a code division multiple access system
JPH08317448A (ja) * 1995-05-16 1996-11-29 Nec Commun Syst Ltd 移動通信システムにおけるチャネル切替通知方式
JP2762965B2 (ja) * 1995-09-04 1998-06-11 日本電気株式会社 基地局送信電力制御方式
CN100371730C (zh) * 1995-10-09 2008-02-27 快速追踪有限公司 使用共享电路的合成gps定位***及通信***
US6208290B1 (en) 1996-03-08 2001-03-27 Snaptrack, Inc. GPS receiver utilizing a communication link
US6133871A (en) 1995-10-09 2000-10-17 Snaptrack, Inc. GPS receiver having power management
US5945944A (en) * 1996-03-08 1999-08-31 Snaptrack, Inc. Method and apparatus for determining time for GPS receivers
US5999125A (en) * 1996-07-31 1999-12-07 Motorola, Inc. Method and apparatus for a global positioning data service
DE19647819A1 (de) * 1996-11-19 1998-05-20 Bosch Gmbh Robert Verfahren zur Herstellung einer Funkverbindung und Mobilstation zur Durchführung des Verfahrens
US5883594A (en) * 1997-02-20 1999-03-16 Trimble Navigation Limited GPS receiver using a message system for reducing power consumption
US6154656A (en) 1997-02-27 2000-11-28 Ericsson Inc. Wireless communication device and system incorporating location-determining means
US6021330A (en) * 1997-07-22 2000-02-01 Lucent Technologies Inc. Mobile location estimation in a wireless system using designated time intervals of suspended communication
US6323805B1 (en) * 1998-09-09 2001-11-27 Qualcomm, Inc. Data boundary aware base station assisted position location

Also Published As

Publication number Publication date
WO2000014570A1 (en) 2000-03-16
EP1112511A1 (en) 2001-07-04
IL141706A0 (en) 2002-03-10
BR9913551A (pt) 2002-04-23
ATE557290T1 (de) 2012-05-15
US6211820B1 (en) 2001-04-03
HK1038260A1 (en) 2002-03-08
CN1317092A (zh) 2001-10-10
CN1228645C (zh) 2005-11-23
EP1847847A2 (en) 2007-10-24
ID29146A (id) 2001-08-02
JP4522584B2 (ja) 2010-08-11
KR20010082197A (ko) 2001-08-29
EP1112511B1 (en) 2012-05-09
FI20010420A (fi) 2001-03-02
AU761917B2 (en) 2003-06-12
IL141706A (en) 2006-04-10
EP1847847A3 (en) 2008-01-23
CA2343237C (en) 2006-07-04
KR100646142B1 (ko) 2006-11-14
JP2002524948A (ja) 2002-08-06
AU5908799A (en) 2000-03-27
CA2343237A1 (en) 2000-03-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI114579B (fi) Puhelun ylläpito paikannuksen aikana
FI114578B (fi) Yksinkertaistettu vastaanotin, joka on varustettu rotaattorilla, paikannusta varten
FI114742B (fi) Paikannus pienitoleranssisella oskillaattorilla
FI115168B (fi) Datarajasta tietoisen tukiaseman käyttäminen apuna paikannusmenetelmässä
FI111664B (fi) Vastaanotin paikannuksen toteuttamiseksi tehokkaalla rotaattorilla
KR100843519B1 (ko) 저공차 발진기를 사용하여 위치측정 및 위치지정을수행하기 위한 방법
FI111665B (fi) Luotettava paikannus muistirajoitetussa ympäristössä
MXPA01002495A (es) Localizacion de posicion con alta resolucion.
MXPA01002488A (en) Call maintenance during position location

Legal Events

Date Code Title Description
FG Patent granted

Ref document number: 114579

Country of ref document: FI

MM Patent lapsed