KR20000049038A - 단일 저궤도 위성을 사용한 위치결정 - Google Patents

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Abstract

저궤도 위성 통신 시스템 (100) 에서 사용자 터미널 (예를 들어, 이동 무선 전화) 의 위치를 결정하는 시스템 및 방법. 시스템은 사용자 터미널 (106), 공지의 위치와 속도를 갖는 하나이상의 위성 (104), 및 위성 (104) 를 통해 사용자 터미널 (106) 과 통신하는 게이트웨이 (102) (즉, 지상 기지국) 을 포함한다. 방법은 레인지 파라미터 (802) 및 레인지-레이트 파라미터 (806) 를 결정하는 단계를 포함한다. 레인지 파라미터는 위성 및 사용자 터미널 사이의 거리는 나타낸다. 레인지-레이트 파라미터는 위성 및 사용자 터미널 사이의 상대 방사 속도를 나타낸다. 지구 표면상의 사용자 터미널의 위치는 레인지 파라미터, 레인지-레이트 파라미터, 및 위성의 공지의 위치 및 속도에 기초하여 결정된다 (810).

Description

단일 저궤도 위성을 사용한 위치 결정{POSITION DETERMINATION USING ONE LOW-EARTH ORBIT SATELLITE}
일반적인 위성에 기초한 통신 시스템은 적어도 하나의 지상 기지국 (이하에서 "게이트웨이" 라고 칭함), 적어도 하나의 사용자 터미널 (예를 들어, 이동 전화기), 및 게이트웨이 및 사용자 터미널 사이에서 통신 신호를 중계하기 위한 적어도 하나의 위성을 구비한다. 게이트웨이는 하나의 사용 터미널에서 다른 사용자 터미널 또는 지상 전화 시스템과 같은 통신 시스템으로의 링크를 제공한다.
여러가지 다중 액세스 통신 시스템들이 다수의 시스템 사용자들 사이에 정보를 전송하기 위해 사용되어왔다. 이들 기술들은 시분할 다중 액세스 (Time Division Multiple Access), 주파수분할 다중 액세스 (Frequency Division Multiple Access), 코드분할 다중 액세스 (Cord Division Multiple Access) 확산스펙트럼 (Spread-sspectrum) 기술들을 포함하는데, 이들의 기본 원리는 주지되어 있다. 다중 액세스 통신 시스템에서 CDMA 기술의 사용은, "Spread Spectrum Multiple Access Communication System Using Satellite or Terrestrial Repeaters" 라는 명칭으로 1990년 2월 13일 주어진 미국 특허 번호 4,901,307 및 "Method and Apparatus For Using Full Spectrum Transmitted Power In a Spread Spectrum Communication System For Tracking Individual Recipient Phase Time and Energy" 라는 명칭으로 1995년 1월 4일 출원된 미국 특허출원번호 08/368,570 에 개시되어 있으며, 이들은 모두 본 발명의 양수인에 양도되어 있으며, 여기에 참조에 의해 삽입된다.
상기 특허 문서들은, 다수의 일반적인 이동 또는 리모트 (Remote) 시스템 사용자들이 다른 시스템 사용자들 또는 공중전화 스위칭 네트웨크와 같은 다른 연결된 시스템의 사용자들과 통신하기 위해 사용자 터미널을 사용하는 다중 액세스 통신 시스템을 개시한다. 사용자 터미널들은 CDMA 확산스펙트럼형 통신 신호를 사용하여 게이트웨이 및 위성을 통해 통신한다.
통신 위성들은 지표상에 위성 통신 신호를 투사함으로써 형성된 스폿 (Spot) 을 비추는 빔들을 형성한다. 스폿을 위한 일반적인 위성 빔 패턴은 소정의 유효범위 패턴으로 배열된 다수의 빔들을 구비한다. 일반적으로, 각 빔은 공통의 지리적 범위를 커버하는 다수의 소위 서브-빔 (CDMA 채널이라고 칭함) 을 구비하는데, 각 빔은 각각이 다른 주파수 대역을 차지한다.
일반적인 확산스펙트럼 통신 시스템에서는, 미리 선택된 PN (Pseudorandom Noise) 코드 시퀀스들의 세트가, 통신 신호로서의 전송을 위해 반송파 신호상에 변조하기 전에 소정의 스펙트럼 대역 상에 정보 신호들을 변조 (즉, 스프레드) 하기 위해 사용된다. 주지된 확산스펙트럼 전송 방법인 PN 스프레딩 (Spreading) 은 데이타 신호의 대역폭보다 더 큰 대역폭을 가진 전송 신호를 발생시킨다. 포워드 (Forward) 통신 링크 (즉, 게이트웨이에서 발생하여 사용자 터미널에서 종단되는 통신 링크) 에 있어서는, PN 스프레딩 코드 또는 이진 시퀀스들 (Sequence) 이 다른 빔들상에서 게이트웨이에 의해 전송된 신호들을 서로 구별하기 위해, 그리고 다중경로 신호들을 서로 구별하기 위해 사용된다. 이들 PN 코드들은 일반적으로 주어진 서브-빔내의 모든 통신 신호들에 의해 공유된다.
일반적인 CDMA 확산스펙트럼 시스템에서는, 채널화 코드들이 포워드 링크상에서의 위성 빔들내에서 전송된, 특정한 사용자 터미널을 위한 신호들을 서로 구별하기 위해 사용된다. 즉, 특정한 직교 채널 (Orthogonal Channel) 이, 특정한 채널화 직교 코드를 사용함으로써, 포워드 링크상의 각 사용자 터미널에 제공된다. 월쉬 (Walsh) 함수들이 채널화 코드들을 형성하는데 사용되는데, 이반적인 길이는 지상 시스템인 경우에는 64 코드 칩 (Chip) 정도이고 위성 시스템의 경우에는 128 코드 칩 정도이다.
미국 특허 번호 4,901,307 에 개시된 것과 같은, 일반적인 CDMA 확산스펙트럼 통신 시스템은 포워드 링크 사용자 터미널 통신을 위한 코히어런트 (Coherent ) 변조 및 복조의 사용을 기대한다. 이러한 접근 방식을 사용하는 통신 시스템에서는, '파일럿' (Pilot) 반송파 신호 (이하에서 "파일럿 신호" 라고 칭함) 를 포워드 링크를 위한 코히어런트 위상 기준으로 사용한다. 즉, 일반적으로 아무런 데이타 변조를 함유하지 않은 파일럿 신호는 유효범위 전체에 걸쳐 게이트웨이에 의해 전송된다. 단일 파일럿 신호는 일반적으로 사용되는 각 주파수를 위한 각 빔들을 위해 각 게이트웨이에 의해 전송된다. 이들 파일럿 신호들은 게이트웨이로부터 신호를 수신하는 모든 사용자 터미널에 의해 공유된다.
파일럿 신호는 초기 시스템 동기화 및 게이트웨이에 의해 전송되는 다른 신호들의 시간, 주파수, 및 위상 트랙킹 (Phase Tracking) 을 얻기위해 사용자 터미널에 의해 사용된다. 파일럿 신호 반송파를 트랙킹하여 얻어진 위상 정보는 다른 시스템 신호들 또는 트래픽 (Traffic) 신호들의 코히어런트 복조를 위한 반송파 위상 기준으로 사용된다. 이 기술은 많은 트래픽 신호들이 공통의 파일럿 신호를 위상 기준으로서 공유하는 것을 가능하게 하여, 보다 저가의 그리고 효율적인 트랙킹 메카니즘을 제공한다.
사용자 터미널이 통신 세션에 있지 않은 경우 (즉, 사용자 터미널이 트래픽 신호를 수신 또는 송신하고 있지 않음), 게이트웨이는 페이징 (Paging) 신호라고 알려진 신호를 사용하여 그 특정된 사용자 터미널에 정보를 전달한다. 예를 들어, 통화가 특정 이동 전화기에 이루어진 경우, 게이트웨이는 페이징 신호의 수단을 통해 이동 전화기에 경고한다. 페이징 신호는 트래픽 채널 할당, 액세스 채널 할당, 및 시스템 오버헤드 (Overhead) 정보을 배포하는 데에도 사용된다.
사용자 터미널은 리버스 링크 (즉, 사용자 터미널에서 발생하여 게이트웨이에서 종단되는 통신 링크) 상에 액세스 신호 또는 액세스 프로브 (Probe) 를 보냄으로서 페이징 신호에 응답할 수 있다. 액세스 신호는 사용자 터미널이 통화를 개시할 때에도 사용된다.
통신이 사용자 터미널을 필요로 할 경우, 상기 통신 시스템은 상기 사용자 터미널의 위치를 결정할 필요가 있을 수 있다. 사용자 터미널 위치에 대한 정보에 대한 필요는 수개의 고려에서 비롯된다. 1개의 고려는 상기 시스템은 상기 통신 링크를 제공하는 적합한 게이트 웨이를 선택하여야 한다. 이러한 고려의 1 특징은 상기 적합한 서비스 제공자 (예를 들어, 전화 회사)에의 통신 링크의 할당이다. 서비스 제공자는 전형적으로 특정한 지리적 영역에 지정되며, 그리고 그 영역에의 모든 통화를 처리한다. 통신이 특정한 사용자 터미널을 필요로 할 경우, 상기 사용자 터미널이 위치된 영역에 기초하여 상기 통신 시스템은 상기 통화를 서비스 제공자에 할당할 수 있다. 상기 적합한 영역을 결정하기 위하여, 상기 통신 시스템은 상기 사용자 터미널의 위치를 필요로 한다. 통화가 정치적인 경계 또는 축소된 서비스에 기초한 서비스 제공자에 할당되어야 할 경우, 유사한 고려가 생긴다.
위성 통신 시스템에서 위치 결정에 대한 중요한 필요 사항은 속도이다. 통신이 특정한 사용자 터미널을 필요로 하는 경우, 상기 사용자 터미널이 사용하는 게이트 웨이는 신속하게 선택되어야 한다. 예를 들어, 이동 전화 사용자는 통화를 걸 경우 수 초 이상의 서비스 지연을 참지 않는다. 이 경우의 위치 정확성에 대한 필요성은 속도에 대한 필요성 보다 중요하지 않다. 10 킬로미터 (km) 이하의 에러는 적절한 것으로 간주된다. 반대로, 가장 전형적인 접근 방법은 미국 해군의 TRANSIT 시스템에 의하여 채용된 것이다. 그 시스템에서, 상기 사용자 터미널은 저궤도 위성 (LEO)에 의하여 신호 전송 (broadcast)의 지속적인 도플러 (Doppler) 측정을 실시한다. 상기 측정은 수 분 동안 지속된다. 상기 시스템은 일반적으로 상기 위성의 2개 패스 (pass)를 필요로 하여, 100 분 이상의 대기를 필요로 한다. 추가적으로, 상기 위치 계산은 상기 사용자 터미널에 의하여 실시되기 때문에, 상기 위성은 그 위치 ("천체력 (ephemeris)"으로도 공지된) 정보를 전송해야 한다. 상기 TRANSIT 시스템은 (1 미터의 차수로서) 높은 정확성이 가능하더라도, 관련된 지연은 상업 위성 통신 시스템에서의 사용은 용인되지 않는다.
또 다른 종래의 접근 방법은 ARGOS 및 SARSAT (Search and Rescue Satellite) 시스템에 의하여 채용된 것이다. 그 시스템에서, 상기 사용자 터미널은 상기 위성 상에서 수신기로 간헐적인 비컨 신호 (beacon signal)를 송신하여, 상기 신호의 주파수 측정을 실시한다. 상기 위성이 상기 사용자 터미널로부터 4개 이상의 비컨 신호를 수신하면, 일반적으로 상기 사용자 터미널의 위치를 확인할 수 있다. 상기 비컨 신호가 간헐적이기 때문에, 상기 TRANSIT 시스템에 의하여 실시되는 것과 같은, 확장된 도플러 측정은 가능하지 않다.
또 다른 종래의 접근 방법은 상기 글로벌 위치 확인 시스템 (Global Positioning System, GPS)에 의하여 채용된다. 그 시스템에서, 각 위성은 상기 위성의 천체력을 포함하는 시각이 인지된 (time-stamped) 신호를 전송한다. 상기 사용자 터미널이 GPS 신호를 수신하는 경우, 상기 사용자 터미널은 그 자체의 클럭 (clock클락대하여 상대적인 상기 송신 지연을 측정하고 상기 송신하는 위성의 위치에 대한 의사 범위 (pseudo-range)를 결정한다. 상기 GPS 시스템은 2 차원 위치 확인을 위해서는 3개의 위성이 필요하여, 3차원 위치 확인을 위해서는 4번째 위성이 필요하다.
상기 GPS 접근 방법의 1 단점은 적어도 3개의 위성이 위치 결정을 위하여 필요하다는 것이다. 상기 GPS 접근 방법의 또 다른 단점은 상기 계산이 상기 사용자 터미널에 의하여 실시되기 때문에, 상기 GPS 위성은 그 천체력 정보를 전송하여야 하며 상기 사용자 터미널은 상기 계산에 대한 자원을 보유하여 상기 필요한 계산을 실시한다는 것이다.
상기 언급한 모든 접근 방법의 1 단점은 상기 사용자 터미널이 접근 방법을 사용하기 위하여, 통신 신호를 처리하기 위하여 필요한 것 이외에, 분리된 송신기 또는 수신기를 가져야 한다는 것이다.
또 다른 종래의 접근 방법은 참조로서 삽입된 발명의 명칭이 "이중 위성 운행 시스템 및 방법 (Dual Satellite Navigation System and Method)"이며 1992년 6월 30일자로 공표된 공유되는 미국 특허 번호 5,126,748에 공개된 것이다. 이 접근 방법은 2개의 위성을 사용하여 삼각법을 통해 상기 사용자 터미널의 위치를 원활히 결정한다. 유용하지만, 이 접근 방법은 2개의 위성을 필요로 한다.
그리하여, 필요로 하며 바람직한 것은 1개의 위성만을 사용하여 신속한 위치 결정이 가능한 위성에 기초한 위치 결정 시스템이다.
발명의 개요
본 발명은 저궤도 위성 통신 시스템과 같은 위성 통신 시스템에서 1개의 위성만을 사용하여 사용자 터미널 (예를 들어, 이동 전화)의 위치를 신속하게 결정하는 시스템 및 방법이다. 상기 시스템은 1개의 사용자 터미널, 소정의 위치 및 소정의 속도를 가지는 1개 이상의 위성 및 상기 위성을 통하여 상기 사용자 터미널와 통신하기 위한 게이트 웨이 (즉, 천체 기지국)를 포함한다. 본 방법은 상기 사용자 터미널 및 상기 위성사이의 시간적 및 공간적 관계를 기술하는 파라미터를 결정하는 단계와 상기 위성의 소정의 위치 및 소정의 속도와 상기 파라미터를 사용하여 사용자 터미널의 위치를 결정하는 단계들을 포함한다.
2개의 파라미터가 사용된다: 레인지 및 레인지-레이트. 상기 레인지 파라미터는 위성 및 사용자 터미널사이의 거리를 표시한다. 상기 레인지-레이트 파라미터는 사용자 터미널 및 위성사이의 상대적인 방사성의 속도를 표시한다.
본 발명의 바람직한 실시예에서는, 반복 가중 가우스-뉴톤 최소 제곱법 (interative weighted Gauss-Newton least-squares method)는 상기 위성의 공지된 위치 및 공지된 속도와 사용된 파라미터에 기초하여 사용자 터미널의 위치를 결정하기 위하여 사용된다.
본 발명의 1 장점은 LEO 위성과 같은 단일 위성을 사용하여 신속한 위치 결정을 허용한다는 것이다.
동일하거나 기능적으로 유사한 구성요소는 동일한 참조번호로 표시한 첨부도면을 참조한 이하의 상세한 설명으로부터 본 발명의 특징 및 효과가 보다 분명해질 것이다. 또한, 참조번호의 가장 좌측의 숫자는 그 참조번호가 처음 나타나는 도면을 지시한다.
본 발명은 일반적으로 위성을 이용한 물체 위치 결정에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 통신 신호의 특성을 사용하여 위성 통신 시스템에 있어서의 사용자 터미널의 위치를 결정하기 위한 방법에 관한 것이다.
도 1 은 전형적인 위성 통신 시스템을 도시하는 도면.
도 2 는 사용자 터미널에 사용되는 바람직한 송수신기의 블록도.
도 3 은 게이트웨이에 사용되는 바람직한 송신 및 수신장치의 블록도.
도 4 는 사용자 터미널에 사용되는 바람직한 시간 트래킹 루프의 블록도.
도 5 는 사용자 터미널에 사용되는 바람직한 주파수 트래킹 루프의 블록도.
도 6 은 위성과 관련된 거리 및 거리-속도 파라미터에 대한 등고선의 지구 표면으로의 위성 및 전사의 서브포인트 (sub-point) 를 도시하는 도면.
도 7(a) 는 사용자 터미널에서 측정되는 신호의 주파수 성분의 그래프.
도 7(b) 는 게이트웨이에서 측정되는 신호의 주파수 성분의 그래프.
도 8 은 본 발명의 바람직한 실시예의 동작을 도시하는 흐름도.
도 9 는 본 발명이 작용하는 바람직한 환경을 도시하는 블록도.
Ⅰ. 도입
본 발명은 하나의 저 지구 궤도 (low-Earth orbit: LEO) 만을 사용하는 위성 통신시스템에서 사용자 터미널의 신속한 위치 결정의 시스템 및 방법이다. 관련 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 분명하겠지만, 본 발명의 개념은, 위성 및 사용자 터미널 사이의 상대적인 운동이 이하에서 설명되는 거리-속도 측정을 용이하게 하기에 충분하다면, 위성이 비 LEO 궤도를 이동하는 위성 시스템에도 적용될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예를 이하에서 상세히 설명한다. 특정한 단계, 구성 및 배치에 대하여 설명하겠지만, 이러한 설명은 예시적인 것일 뿐이라는 것을 이해하여야 한다. 관련 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한도내에서 다른 단계, 구성 및 배치를 사용할 수도 있다는 것을 인식할 것이다.
본 발명을 네 부분으로 나누어 설명한다. 첫째, 전형적인 위성 통신시스템을 설명한다. 둘째, 시스템 위치설정 방법에 사용되는 파라미터를 설명한다. 셋째, 실제의 표기법에 의하여 위치설정 방법을 설명한다. 마직막으로, 위치설정 방법의 실시를 설명한다.
Ⅱ. 전형적인 위성 통신 시스템
도 1 은 전형적인 위성 통신 시스템을 도시한다. 위성 통신 시스템 (100) 은 게이트웨이 (102), 위성 (104) 및 사용자 터미널 (106) 를 포함한다. 사용자 터미널 (106) 는 일반적으로 세가지 형태로, 영구적인 구조로 장착되는 고정 사용자 터미널 (106A), 이동 기구에 장착되는 이동 사용자 터미널 (106B), 및 휴대용 사용자 터미널 (106C) 가 있다. 게이트웨이 (102) 는 위성 (104) 을 통하여 사용자 터미널 (106) 와 통신한다.
사용자 터미널 (106) 에 사용되는 바람직한 송수신기 (200) 가 도 2 에 도시된다. 이 송수신기 (200) 는 신호를 하향 변환하고 증폭하며 디지털화하는 아날로그 수신기 (214) 로 전송되는 통신 신호를 수신하기 위하여 하나 이상의 안테나 (210) 를 사용한다. 동일한 안테나가 송신 및 수신 기능을 모두 갖도록 하기 위하여 듀플렉서 소자 (212) 가 일반적으로 사용된다. 그러나, 어떤 시스템은 다른 주파수로 동작하는 별도의 안테나를 채용한다.
아날로그 수신기 (214) 에 의해 출력된 디지털 통신 신호는 하나 이상의 디지털 데이터 수신기 (216A) 및 하나 이상의 디지털 검색 수신기 (218) 으로 전송된다. 관련 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 분명하겠지만, 수용할 수 있는 레벨의 유닛 복잡성에 따라, 원하는 레벨의 신호 다이버시티를 얻기 위하여 추가적인 디지털 데이터 수신기 (216B-216N) 가 레이크 (rake) 구성으로 사용될 수 있다. 이러한 방식으로 구성된 수신기는 "레이크 수신기" 라고 불리며, 각각의 디지털 데이터 수신기 (216) 는 "핑거 (finger)" 라고 불린다. 레이크 수신기의 핑거는 신호 다이버시티를 위해서 뿐만 아니라 여러 위성으로부터 신호를 수신하기 위해서도 사용된다. 또한, 추가적인 검색 수신기 (218) 가 고속 신호 획득에 사용된다.
하나 이상의 사용자 터미널 제어 프로세서 (220) 이 디지털 데이터 수신기 (216A-216N) 및 검색 수신기 (218) 에 전기적으로 결합되어 있다. 제어 프로세서 (220) 는 다른 기능들 중에서 기본적인 신호 처리, 타이밍, 전력 및 신호 캐리어에 사용되는 주파수의 선택 및 조정이나 핸드오프 (handoff) 제어를 제공한다. 제어 프로세서 (220) 에 의해 수행되는 또다른 기본적인 제어 기능은 PN 코드 시퀀스의 선택이나 조정 또는 직교 기능으로 통신 신호 파형을 처리하는데 사용된다. 제어 프로세서 (220) 의 신호 처리는 본 발명에 의해 채용된 파라미터의 결정을 포함할 수 있다. 상대적인 타이밍 및 주파수와 같은 신호 파라미터의 이러한 계산은 측정에 있어서의 효율이나 속도의 증가 또는 제어 처리 자원의 할당의 향상을 위하여 추가적인 또는 별도의 전용 회로를 포함할 수 있다.
디지털 데이터 수신기 (216A-216N) 에 대한 출력은 사용자 터미널 내의 사용자 디지털 기저 밴드 회로 (222) 에 전기적으로 결합된다. 사용자 디지털 기저 밴드 회로 (222) 는 사용자 터미널와 정보를 통신하는데 사용되는 처리 및 표시 소자를 구비한다. 즉, 일시적인 또는 장시간 디지털 메모리와 같은 신호나 데이터 저장 소자, 디스플레이 스크린, 스피커, 키보드 단자 및 핸드세트 (handset) 와 같은 입출력 장치, A/D 소자, 보코더 및 다른 음성과 아날로그 신호처리 소자, 등 모두가 이 분야에서 잘 알려진 소자를 사용하여 사용자 기저 밴드 회로의 일부를 형성한다. 다이버시티 신호 처리가 채용되면, 사용자 디지털 기저 밴드 회로 (222) 는 다이버시티 결합기 및 디코더를 구비할 수 있다. 이러한 소자들중 어떤 것들은 또한 제어 프로세서 (220) 와의 통신이나 그 제어하에서 동작할 수도 있다.
음성과 다른 데이터가, 사용자 터미널부터 발생되는 통신 신호 혹은 출력 메시지로서 준비할 때, 사용자 디지탈 기저대 회로 (222) 가 수신, 저장, 프로세스하도록 사용되고, 그렇지 않으면, 전송을 위한 소정의 데이터를 준비한다. 사용자 디지털 기저대 회로 (222) 는 이 데이터를 제어 프로세서 (220) 의 제어하에서 작동하는 전송 변조기 (226) 로 제공한다. 전송 변조기변조기출력은, 전력 제어기 (228) 전송되며, 상기 제어기는 안테나 (210) 에서 게이트웨이로 출력 신호의 최종 전송을 위한 전송 전력 증폭기 (230) 로 출력 전력 제어를 제어한다. 송수신기 (200) 는 하나 이상의 선행보정 소자 혹은 선행보정기 (232 및 234) 를 또한 사용할 수 있다. 이 선행보정기의 작동은 계류중인, 공동소임의 출원인 출원번호 No. (Attorney Docket Number PA338) 의 "Time And Frequency Precorrection For Non-Geostationary Satelite Systems" 에 개시되어 있으며, 이것은 참조로서 사용될 수 있다. 바람직하게는, 선행보정은 기저대 주파수에 있는 디지탈 전력 제어기 (228) 의 출력에서 나타난다. 주파수 조정을 포함하는 기저대 스펙트럴 정보는, 전송 전력 증폭기 (230) 에서 실행되는 상향전환 중에 적절한 중앙 주파수로 전달된다. 주파수 조정의 선행보정은 이 분야에서 공지된 기술을 사용하여 얻는다. 예를 들어, 상기 선행보정은 복잡한 신호 회전에 의해서 수행될 수 있는데, 이것은 ejwt의 인자를 신호에 곱한것과 동일하며, 여기서 w 는 공지된 위성 이피메리드(ephemerides) 와 소정의 채널 주파수를 기초로하여 계산된다. 이것은, 통신 신호가 동위상(I) 과 1/4 위상(Q) 에서 처리될 때 유용하다. 직접 디지탈 합성 장치는 얼마의 회전 산출물을 생성하기 위하여 사용될 수 있다. 또한, 직교 회전 디지털 산출 소자는 이진수 시프트, 가산 및 감산을 사용하여 일련의 뚜렷한 회전을 실행하도록 사용될 수 있어서, 소정의 전체 회전을 얻는다.
다른 것으로서, 선행보정 소자 (234) 는 전송 전력 증폭기 (230) 의 출력상의 전송 경로에 배치될 수 있어서, 출력 신호의 주파수를 조정한다. 이것은, 전송 파형의 상향 혹은 하향 전환과 같은 공지된 기술을 사용하여 얻을 수 있다. 아날로그 전송기의 출력상에서의 주파수의 변화는 좀 더 어려울 수 있는데, 이것은 파형을 형성하기 위하여 사용되는 일련의 필터가 있어서, 접합부에서의 변화가 필터링 프로세스를 간섭할 수도 있기 때문이다. 또한, 선행보정 소자 (234) 는 사용자 터미널의 변조 스테이지 (230) 과 아날로그 상향 변환을 위하여 제어 메카니즘 혹은 주파수 선택의 부분을 형성할 수 있어서 적절한 조정 주파수가 디지탈 신호를 소정의 전송 주파수를 한 단계에서 변화하기 위하여 사용된다.
수신된 통신 신호를 위한 하나 이상의 측정 신호 파라미터 혹은 하나 이상의 분할된 자원 신호에 대응하는 정보 혹은 데이터는 이 분야에서 공지된 다양한 기술을 사용하여 게이트웨이로 전송할 수 있다. 예를 들어, 상기 정보는 분할 정보로서 전달될 수 있으며, 또는 사용자 디지털 기저대 회로 (222) 에 의해서 제공된 다른 메시지에 부가될 수 있다. 선택적으로는, 상기 정보는, 제어 프로세서 (220) 의 제어하에서, 전송 변조기 (226) 혹은 전송 전력 제어기제어기 의해서 소정의 제어 비트로서 삽입될 수 있다.
디지털 수신기 (216A-N) 와 탐색 수신기 (218) 는, 신호 관련 소자로 구성되어서 특정한 신호를 복조하고 트랙한다.
탐색 수신기 (218) 는 파일롯 신호를 탐색하기 위하여 사용되거나 혹은 다른 상대적으로 고정된 패턴의 강한 신호를 탐색하기 위하여 사용되는 반면, 데이터 수신기 (216-N) 은 파일롯 신호를 트랙하기 위하여 사용되거나 혹은 검출된 파일롯 신호와 관련된 신호를 복조하기 위하여 사용된다. 그러므로, 이 유닛의 출력은 본 발명의 파라미터를 산출하기 위하여 사용될 정보를 제공하기 위하여 모니터링 될 수 있다. 수신된 통신 신호 혹은 분할된 자원 신호 상에서 사용자 터미널 (106) 에 의해서 수행된 측정값의 정보는 본 분야에서 공지된 다양한 기술을 사용하여 게이트웨이로 전송될 수 있다. 예를 들어, 상기 정보는 분리된 데이터 신호로서 전속될 수 있으며, 혹은 사용자 디지털 기저대 회로 (222) 에 의해서 제공된 다른 메시지에 부가될 수 있다. 데이터 수신기 (216(A-N)) 은 또한 모니터링 될 수 있는 주파수 트래킹 소자를 사용하여서, 복조될 신호를 위하여 제어 프로세서 (220) 으로 현 주파수와 타이밍 정보를 제공한다. 이것은 도 4 및 도 5 를 참조하여 이후에 설명될 것이다.
제어 프로세서 (22) 는, 동일한 주파수 대역으로 스케일될 때, 수신된 신호가 예측 주파수로부터 어느정도 오프셋되었는지를 결정하기 위한 정보를, 로컬 발진기 주파수를 기초로하여 사용한다. 주파수 오프셋, 에러 및 도플러 시프트에 관련된 상기 정보 및 다른 정보는 하나 이상의 에러/도프러 저장 혹은 메모리 소자 (236) 에 저장될 수 있다. 상기 정보는 제어 프로레서 (220) 에 의해서 사용될 수 있어서 그 작동 주파수를 조정하거나 혹은 다양한 통신 신호를 게이트웨이로 전송할 수 있다.
하나 이상의 타임 기준 소자 (238) 는, 위성 위치를 결정할 때 도움을 주는 날짜와 시간과 같은 연대 정보를 발생하고 저장하기 위하여 사용된다. 상기 시간은 주기적으로 저장되고 갱신될 수 있다. 상기 시간은 게이트웨이에 의해서 주기적으로 또한 제공될 수 있다. 또한, "턴오프"될 때와 같은 비활성 모드에 현재 시간이 각각의 시간에 사용자 터미널 입력에 저정된다. 상기 시간값은 "턴온" 시간과 연결되어 사용되어서 다양한 시간 종속 신호 파라미터와 사용자 터미널 위치 변화를 결정한다.
부가적으로, 저장 혹은 메모리 소자 (240 및 242) 는 다음에서 좀 더 상세하게 설명될 파라케어에 대한 특정한 정보를 저장하기 위하여 사용될 수 있다. 예를 들어, 메모리 소자 (240) 는 두 개의 도착 신호 사이에서의 상대 주파수 오프셋의 차이와 같은 레인지-레이트 파라미터와 관련된 사용자 터미널 즉정값을 저장할 수 있다. 메모리 소자 (242) 는, 두 신호를 위한 도착 시간에서의 차이와 같은 범위 차이 파라미터와 관련된 사용자 터미널 측정값을 저장하기 위하여 사용될 수 있다. 이 메모리 소자는 이 분야에서 공지된 구조와 회로를 사용하며, 뚜렷한 혹은 분리 소자로서 혹은 좀 더 큰 통일된 구조로서 형성될 수 있으며, 여기서 상기 정보는, 이후 복구를 위하여, 제어 방법으로 저장된다.
도 2 에 있어서, 로컬 또는 기준 발진기 (250) 은 아날로그 수신기 (240) 에 대한 기준으로서 이용되어 소망하는 주파수에서 베이스벤드에 입력 신호를 다운 컨버트한다. 이것은 또한 신호가 소망하는 베이스벤드 주파수에 도달할 때까지 소망한다면 다중 중간 변환 스텝에서 채용될 수 있다. 도시된 바와같이 발진기 (250)는 또한 아날로그 송신기 (230)에 대한, 베이스벤드로부터 소망하는 반송주파수로의 업-컨버트를 위한 기준으로서, 그리고 타이밍회로 (252) 에 대한 주파수 표준 또는 기준으로서 이용된다. 타이밍회로 (252) 는 다른 스테이지 또는 프로세싱 성분에 대한 타이밍 신호를 디지털 수신기 (216A-N 및 218) 내에 보정기, 전송 변조기 (226), 타임 기준 성분 (238) 및 제어 프로세서 (220) 와 같은 사용자 터미널 (200) 내에서 생성한다. 타이밍회로 (252) 는 또한 프로세서 제어 하에서 타이밍 또는 클럭 신호의 상대 타이밍 내에서 지체 또는 선행에 대한 지연을 생성하도록 구성될 수 있다. 즉, 타임 트래킹 은 소정의 양 만큼 조절될 수 있다. 이것은 또한 코드의 어플리케이션이 "정상" 타이밍 으로부터 전형적으로 하나이상의 칩 주기만큼 선행 또는 지체되는 것을 허용하여, 코드를 메이크-업하는 PN 코드 또는 칩은 소망하는 만큼 다른 타이밍으로 적용될 수 있다.
바람직한 게이트 웨이 (102) 에서 사용하기 위한 송신 및 수신 장치 (300) 가 도 3 에 도시되어 있다. 도 3 에 도시된 게이트 웨이 (102) 의 부분은, 종래기술에 공지된 다양한 기법을 이용하는 다음에 다운컨버트되고 증폭되고 디지트화된 통신신호를 수신하는 안테나 (310) 에 연결된 하나이상의 아날로그 수신기 (314) 를 가지고 있다. 아날로그 수신기 (314) 에 의해 출력된 디지트화된 신호는 324에서 일반적으로 점선으로 지시된 적어도 하나의 디지털 수신기 모듈에 입력으로서 제공된다.
각각의 디지털 수신기 모듈 (240) 은, 비록 어떠 변형이 종래기술에서 가능하지만, 게이트 웨이 (102) 와 하나의 사용자 터미널 (106) 사이에 통신을 처리하는데에 이용된 신호 프로세싱 성분에 관련된다. 하나의 디지털 데이터 수신기 (316) 는 다양한 디지털 수신기 모듈 (324) 에 대한 입력으로 제공될 수 있고, 다수의 각각의 모듈이 전형적으로 게이트 웨이 (102) 에 이용되어, 모든 위성 비임과 주어진 타임에서 처리될 가용 다이버시티 모드 신호를 수용한다. 각각의 디지털 수신기 모듈 (240) 은 하나 이상의 디지털 수신기 (316) 과 탐색기 (searcher) 수신시 (318) 을 가진다. 탐색기 수신기 (318) 는 파일럿 신호 이외의 신호의 적절한 다이버시티 모드에 대해 일반적으로 탐색하고, 수개의 탐색기가 탐색 속도를 증가시키기 위해 병렬로 이용될 수 있다. 통신 시스템에 구현되는 곳에서, 다중 디지털 데이터 수신기 (316A-316N) 이 다이버시티 신호 수신을 위해 이용될 수 있다.
디지털 데이터 수신기 (316) 의 출력은, 종래기술에 공지된 장치를 포한하고 여기에 더 도시되어 있지 않은, 후속하는 베이스벤드 프로세싱 성분 (322) 에 제공된다. 바람직한 베이스벤드 장치는 다이버시티 컴바이너와 디코더를 포함하여, 다중경로 신호를 각각의 사용자를 위한 하나의 출력으로 컴바인한다. 바람직한 베이스벤드 장치는 또한 출력데이터를 전형적으로 디지털회로 또는 네트워크에 제공하기 위한 인터페이스 회로를 포함한다. 보코더 (vocoder), 데이터 모뎀, 및 디지털 데이터 스위칭 및 저장 성분 등 다른 공지된 다양한 성분 (그러나 이들에 제한되지 않음) 이 베이스벤드 프로세싱 성분 (322) 의 일부로 형성될 수 있다. 이러한 성분은 하나 이상의 송신 모듈 (334) 에 데이터 신호의 전송을 제어 또는 지시하는 동작을 한다.
사용자 터미널 (106) 에 송신될 신호는 각각 하나 이상의 적절한 송신 모듈 (334) 에 전기적으로 결합되어 있다. 전형적인 게이트 웨이는 다수의 이러한 송신 모듈 (334) 를 이용하여 서비스를 많은 사용자 터미널 (106) 에 동시에 제공하고, 다수의 위성과 비임을 동시에 제공한다. 게이트 웨이 (102) 에 의해 사용되는 송신 모듈 (334) 의 수는, 종래기술에 공지된 인자들 즉, 시스템 복잡도, 통상의 뷰 (view) 에 있는 위성의 수, 사용자 량, 선택된 다이버시티-도 등으로 결정된다.
각각의 송신 모듈 (334) 은, 확산 스펙트럼이 송신용 데이터를 변조하고 디지털 송신 전력 제어기 (328) 에 전기적인 접속을 가진 송신 변조기 (326)을 포함하여, 출력 디지털 신호를 위해 이용된 송신 파워를 제어한다. 디지털 송신 전력 제어기 (328) 는 일반적으로 간섭 축소와 리소스 할당의 목적으로 최소 레벨의 파워를 인가하지만, 그러나 송신 경로와 다른 전송 경로의 특성에서의 감쇄를 상쇄할 필요가 있는 경우에, 적절한 레벨의 파워를 인가한다. PN 발생기 (332) 는 신호를 확산시키는 송신 변조기 (326) 에 의해 이용된다. 이러한 코드 생성은 또한 게이트 웨이 (102) 내에서 이용된 하나 이상의 제어 프로세서 또는 저장 성분의 기능적 부분으로 형성될 수 있다.
송신 전력 제어기 (328) 의 출력은 합산기 (336) 에 전송되고, 여기서 다른 송신 파워 제어 회로로 부터의 출력에 합산된다. 이러한 출력은, 송신 전력 제어기 (328) 와 동일한 비임 내에 동일한 주파수에서 다른 사용자 터미널 (106) 에의 송신용 신호이다 합산기 (336) 의 출력은 디지털-아날로그 변환, 적절한 RF 반송 주파수로의 변환, 또다른 증폭, 사용자 터미널 (106) 에 방사하기 위한 하나이상의 안테나 (340) 에의 출력을 위한 아날로그 송신기 (383) 에 제공된다. 안테나 (310, 340) 은 통신 시스템의 복접성과 구성에 의존하여 동일한 안테나가 될 수도 있다.
적어도 하나의 게이트 제어 프로세서 (320) 는 수신 모듈 (324), 송신 모듈 (334) 및 베이스벤드 회로 (322) 에 전기적으로 결합되어 있다. 이러한 유니트는 서로 물리적으로 이격되어 있을 수도 있다. 제어 프로세서 (320) 는 명령 및 제어 신호를 제공하여 , 다음의 것으로만 제한되지는 않지만 신호 프로세싱, 타이밍 신호 발생, 파워 제어, 핸드오프 제어, 다이버시티 컴바이닝, 및 시스템 인터페이싱과 같은 기능을 하게 한다. 또한, 제어 프로세서 (320) 는, PN 확산 코드, 직교 코드 시퀀스, 및 특정 송신기 및 수신시 또는 모듈을 사용자 통신을 위해 할당한다. 더나아가, 제어 프로세서 (320)는 파라미터를 연산하고 본 발명의 위치지정법을 수행하는데에 이용될 수 있다.
제어 프로세서 (320) 는 또한 파일럿의 생성 및 파워, 동기화, 및 페이징 채널 신호와 송신 파워 제어기 (28)에 대한 그들의 결합을 제어한다. 파일럿 채널은, 단순히 데이터에 의해 변조되지 않는 신호이고 또는 무변동 프레임 구조를 이용할 수도 있다. 즉, 파일럿 채널을 형성하는데에 이용되는 직교 기능은 모든 1 또는 0 와 같은 일정치를 가지거나 또는 인터스퍼스된 1 및 0 의 공지된 반복 패턴을 일반적으로 가진다.
제어 프로세서(320)는, 전송 모듈(334) 혹은 수신 모듈(324) 등의 모듈 소자에 전기적으로 직접 결합될 수도 있으며, 각 모듈은 일반적으로, 그 모듈의 소자를 제어하는, 전송 프로세서(330) 또는 수신 프로세서(321) 등의 특정-모듈 프로세서를 구비한다. 따라서, 도 3 에 도시된 바와 같이, 바람직한 실시예에서, 제어 프로세서(320)는, 전송 프로세서(330) 및 수신 프로세서(321)에전기적으로결합된다. 이런 식으로, 단일 제어 프로세서(320)는 다수의 모듈 및 리소스의 작동을 보다 효과적으로 제어할 수 있다. 전송 프로세서(330)은, 파일럿, 동기화, 페이징 신호, 및 트래픽 채널 신호의 생성 및 신호 파워를 제어하며, 그들 각각의 전력 제어기(328)에 대한 결합을 제어한다. 수신 프로세서(321)는, 복조에 대한 탐색, PN 스프레딩 코드를 제어하며, 수신된 파워를 모니터링을 제어한다. 또한, 프로세서(321)는, 본 발명의 방법에 사용되는 신호 파라미터의 결정에 사용될 수 있으며, 또한, 그러한 파라미터에 관하여 사용자 터미널로부터 수신된 정보를 검출 및 전송함으로써, 제어 프로세서(320)의 부하를 감소시킬 수 있다.
본 발명의 실시예를 구현하기 위하여, 하나 이상의 프리코렉서 또는 주파수 프리코렉션 소자(342)가 사용될 수도 있다. 프리코렉션 소자(342)을 사용하여 기저대 주파수에서, 디지털 전력 제어기(328)의 디지털 출력의 주파수를 조정하는 것이 바람직하다. 사용자 터미널에서와 같이, 상기 조파수 조정을 포함하는 기저대 스펙트랄 정보는, 아날로그 전송기(338)내에서 실행되는 업-컨버전 도중에 적절한 센터 주파수로 번역된다. 상기 주파수 프리코렉션은, 공지된 이페머리드 및 원하는 채널 주파수를 기초로하여 회전 각도가 계산되는, 전술된 복합 신호 회전 등의 종래기술을 이용하여 성취될 수 있다. 사용자 터미널에서와 같이, 본 발명의 사상과 범위를 벗어나지 않는 범위에서, 다른 신호 회전 기술 및 관련되 하드웨어가 사용될 수 있다.
주파수 프리코렉션 이외에, 신호의 상대적인 타이밍 또는 PN 코드을 변경하는 타임 프리코렉션을 갖는 것이 바람직하다. 이는, 일반적으로, 기저대에서 신호가 생성되고 전력 제어기(328)의 출력전에, 코드 생성 및 따이밍 또는 다른 신호 파라미터 타이밍중 하나를 조정함으로서 달성된다. 예를 들어, 신호가 변조기(326)에 의해 활성화되고, 전력 제어기(328)에의해 다양한 위성에 전송될 때 뿐만 아니라, 코드가 생성될 때, 제어기(320)는 그 상대적인 타이밍 및 신호에의 적용을 결정한다. 그러나, 유사한 독립단 유닛으로서 또는 그 일부분을 형성하는 공지된 타임 프리코렉션 소자 또는 회로를 이용하여, 주파수 프리코렉션 소자없이 또는 상기 주파수 프리코렉션에 추가하여, 프리코렉션 소자(342, 344)를 사용할 수 있다.
도 3 에는, 합산기(336)전의 전송 경로에 배치된 프리코렉터(342)가 도시되어 있다. 이때문에, 개인은 각 사용자 터미널 신호를 원하는 대로 제어할 수 있다. 그러나, 프리코렉션이 합산기(336) 이후에 수행되는 경우에는, 사용자 터미널이 게이트웨이로부터 위성까지의 동일한 전송 경로를 공유하기 때문에, 단일 주파수 프리코렉션 소자가 사용될 수 있다.
다른 방법으로는, 프리코렉터(344)가, 아날로그 전송기(338)의 출력상의 전송경로에 배치되어, 공지된 기술을 이용하여, 출력되는 신호의 주파수를 조정할 수 있다. 그러나, 상기 아날로그 전송기의 출력상의 주파수를 바꾸는 것은 보다 어려울 수 있으며, 신호 필터링 처리를 방해할 수 있다. 다른 방법으로, 아날로그 전송기(338)의 출력 주파수는 제어 프로세서(320)에 의해 직접 조정되어, 정상적인 센터 주파수로부터 떨어진 쉬프트된 출력 주파수를 제공한다.
출력되는 주파수에 부과된 주파수 코렉션의 양은, 통신이 구축된 게이트웨이 및 각 위성사이의 공지된 도플러(Doppler)에 기초한다. 위성 도플러를 설명하는데 요구되는 쉬프팅의 양은, 공지된 위성 궤도 위치 데이터를 이용하는 제어 프로세서(320)에 의해 계산될 수 있다. 이 데이터는, 룩업 테이블 혹은 메모리 소자 등의 하나 이상의 저장 소자(346)에 저상 및 추출될 수 있다. 또한, 이 데이터는, 다른 데이터 소오스로 부터 원하는데로 제공될 수 있다. RAM 및 ROM 회로, 또는 자기 저장 장치 등의 다양한 공지된 장치를 이용하여, 저장 소자(346)를 구성할 수 있다. 이 정보를 사용하여, 주어진 시간에, 게이트웨이에 의해 사용되는 각 위성에 대하여, 도플러 조정을 형성한다.
도 3 에 도시된 바와 같이, 시간 및 주파수 유닛(TFU)(348)은, 상기 아날로그 수신기(314)를 위한 기준 주파수 신호를 제공한다. 몇몇 응용에서는, GPS 수신기로부터의 유니버설 타임(Universal Time, UT) 신호가, 이 공정의 일부분으로써, 사용될 수 있다. 이는, 멀티플 인터미디에이트 컨버전 단계에도 채용될 수 있다. TFU(348)는, 아날로그 전송기(338)를 위한 기준으로서의 역할도 한다. 또한, TFU(348)는, 디지털 수신기(316A-N, 318)내의 코릴레이터, 전송 변조기(326) 및 제어 프로세서(320) 등의 게이트웨이 전송 및 수신 장치(300)내의 다른 스테이지 또는 프로세시 소자에 타이밍 신호를 제공한다. TFU(348)는, (클럭) 신호의 상대적인 타이밍을, 프로세서의 제어하에서 소정 양만큼 지연 혹은 전진시키도록 배치된다.
타이밍 측정을 수행하는 일 실시예가 도 4 에 도해되어 있으며, 사용자 터미널을 위한 타임 트래킹 루프(400)를 도시한다. 종래 기술에서 공지된 바와 같이, 이러한 종류의 타임 트레킹 루프는 타우 디더형(Tau Dither type)으로 지칭된ㄷ. 도 4 에서, 아날로그 수신기로부터의 입력 통신 신호는, 일반적으로 오버샘플되며, 그후 데시메이터(402)로 입력된다. 상기 데시메이터(402)는, 미리 선택된 속도 및 타이망으로 작동하여, 수신기의 이어지는 단계로 특정 샘플만 전송한다. 데시메이트된 샘플은, 조합 소자(404), 특히 PN 생성기 또는 소오스(406)에 의해 제공되는, 적절한 시스템 PN 스프레딩 코드와 조합하기 위한, 멀피플라이어로 전송되어 상기 신호를 역확산한다. 상기 역확산된 신호는, 코드 생성기 또는 소오스(410)에 의해 제공되는, 적절한 직교 코드 기능(Wi)과 조합되는, 조합 소자(408)로 전송되어, 데이터를 얻는다. 상기 직교 코드 기능들은, 통신 신호 채널을 생성하는데 사용되는 것들이다. 일반적으로, 다른 강력한 신호가 사용될 수 있다 하더라도, 파일럿 및 페이징 신호가 이 공정을 위해 사용된다. 따라서, 종개기술에서 공지된 바와 같이, 일반적으로, 상기 직교 코드는 파일럿 또는 페이징 신호의 생성에 사용되는 것이다.
타임 트랙킹 회로는 상기 U.S. 특허 4,901,307 호에 기재된 "초기/후기 (Early/Late)" 설계를 이용한다. 이러한 접근법에서, 입력 신호 및 디지털 수신기 (216) 의 타이밍이 동일하거나, 정렬되는 정도를, 정상 칩 타임으로부터의 오프셋에서 입력 데이터 스트림을 샘플링하여 측정한다. 이러한 오프셋은, PN 코드 칩 주기의 플러스 또는 마이너스 하프이고, 그 각각을 초기 또는 후기라고 부른다.
플러스 또는 마이너스 오프셋 데이터의 타이밍이 정상 디스프레드 입력 신호 피크의 타이밍으로부터 대칭적으로 벗어나면, "후기" 와 "초기" 샘플링 값 사이의 차이는 제로이다. 즉, 하프 칩 오프셋이 수신 신호의 약 "온 타임" 타이밍에 중심을 맞추었을 때, "후기" 및 "초기" 신호들 사이의 차이를 형성함으로써 생성된 값은 제로가 된다. 수신기 (216) 에 의해 이용되는 상대 타이밍이 수신된 신호 타이밍을 정확하게 감지하지 못하고, 입력 신호 데이터보다 상대적으로 빠른 경우에, 후기-마이너스-초기 차이는 포지티브값을 갖는 정정 신호를 생성한다. 다른 한편, 신호 타이밍이 너무 느리면, 이 차이는 네거티브값을 갖는 정정 신호를 생성한다. 역 (inverse) 또는 다른 관계도 또한 바람직하게 사용될 수 있는 것은 자명하다.;
이러한 기법을 실행하기 위해서, 데시메이터 출력 (decimator output) 을 제어하여, 신호를 복조하는데 통상적으로 사용되는 것보다 더 빨리 하프 칩을 발생시킨다. 그런 후, 데시메이터 출력이 디스프레드되고, 디코딩되며, 사전에 선택된 주기 (통상적으로 심벌 주기) 동안, 결과 데이터가 어큐뮬레이터 (414) 에 축적된다. 축적된 심벌 데이터는 심벌 에너지를 제공하고, 이 심벌 데이터는 스퀘어링 엘리먼트 (416) 에 스퀘어되어, "초기" 신호에 대한 넌-네거티브 크기 값을 제공한다.
샘플의 또다른 세트는 어큐뮬레이터 (414) 를 이용하여 사전에 선택된 연속적인 주기 동안, 축적되고, 합산되거나, 적분된다. 그러나, 이러한 주기 동안, 지연 소자 세트 (412) 를 이용하여, PN 및 직교 코드의 적용을 한 칩 주기만큼 지연시킨다. 이것은 샘플들의 타이밍, 또는 데시메이션을 교체시키고, 디스프레드되고 디코드된 데이터의 "후기" 버젼을 생성시키는 것과 동일한 효과를 갖는다. 이러한 디스프레드되고 디코드된 데이터는 사전에 선택된 주기 동안, 어큐뮬레이터 (414) 에 축적된다. 바람직하게는 추가된 소자들 및 기억 장치들을 사용할 수 있다. 축적된 후기 심벌 데이터는 스퀘어링 엘리먼트 (416) 에 스퀘어된다. 결과의 초기 및 후기 스퀘어드 값들은 서로로부터 공제하거나, 비교하여, 소자 (418) 내에서 바람직한 초기/후기 타이밍 차이를 생성한다. 이러한 차이는 타이밍 필터 (420) 를 이용하여 필터링되어서, "전진/지체 (advance/retard)" 신호 (422) 를 제공한다. 타임 트랙킹 루프는 비지연 및 지연 코드를 이용하는 것을 교체하는 것을 계속하여, 초기 및 후기 심벌들을 생산하여, "전진/지체" 신호 (422) 에 대한 값을 갱신 또는 생성시키는데 이용한다. 이것을 수신기 타이밍이 리세트될 때까지, 즉 수신기가 신규 신호를 트랙킹하기 위해 비활성화되거나, 시프트될 때까지 계속하며, 이는 당업자에게는 자명한 것이다.
데시메시션 프로세스 및 코드 지연에 대한 초기 (initial) 및 온고잉 타이밍 제어 (ongoing timing control) 는 타이밍 제어 회로 (424) 등과 같은 회로 소자에 의해 제공된다. 즉, 타이밍 제어 회로 (424) 는 데시메이터 (402) 로부터 샘플을 선택하는 타이밍을 결정한다. 동시에, 타이밍 제어 회로 (424) 로부터의 신호에 의하여 PN 스프레딩 및 직교 코드 발생도 제어한다. 이러한 더 늦은 타이밍은 때로 PN-인에이블이라 불린다. 왜냐하면, 코드의 적용을 할 수 있게 하기 때문이다. 초기화 또는 EPOCH 타이밍 신호도 있을 수 있다. 타이밍 제어 회로 (424) 에 의해 선택된 타이밍은, 타이밍 루프 출력에 응답하여 전진/지체 신호 (422) 에 의해 조정된다. 통상적으로, 타이밍이 칩 주기의 일부인 타임 길이만큼 전진된다. 예를 들면, 8 배 오버샘플링이 사용된 칩의 1/8 이 사용되어, 데시메이션 이전에 입력 신호를 수집한다. 이러한 타이밍의 이용과 전진 및 지체 메커니즘은 당업자들에게 공지되어 있다.
각 핑거 또는 디지털 수신기가 그 타이밍을 조정하여 입력 신호를 동기화 또는 정렬시키는 양이, 신호 도착 시간의 상대적인 지연을 결정하는데 이용된다. 이것은 타이밍 루프 (400) 에 의해 이용되는 타임 변화 (전진/지체) 의 전체 양을 트랙킹함으로써 용이하게 달성할 수 있다. 어큐뮬레이터 (426) 는 어큐뮬레이트를 간소화시키고, 사전에 선택된 주기 동안 각 전진/지체 신호 또는 커맨드를 합하는데 이용된다. 이것은 입력 신호 및 수신 타이밍을 정렬시키는데 필요한 변화의 전체 또는 실효량을 제공한다. 이것은 로컬 사용자 터미널 또는 수신기 타이밍으로부터 신호의 오프셋을 나타낸다. 사용자 터미널 타이밍은 상대적으로 게이트웨이와 근접하거나, 동기화되고, 이것은 게이트웨이 및 사용자 터미널 사이에서 통과하는 신호가 겪는 지연을 측정할 수 있게 한다. 불행히도, 로컬 발진기 부정확성 또는 드리프트 (drift) 등과 같은 많은 인자들은 통상적으로 그러한 직접적인 계산을 방해한다.
전술한 바와 같이, 이러한 데이터는 다른 메시지 또는 전용 시간 정보 신호들의 일부로서 게이트웨이에 보내질 수 있다. 이 데이터는 이후의 이동 및 사용을 위해 일시적인 메모리 소자에 기억될 수 있다. 정보는 수집 시간을 나타내는 "타임 스탬프" 의 특정 형태로 제공되거나 기억될 수 있기 때문에, 게이트웨이는 데이터에 대한 정확한 타임 관계를 갖고 있고, 더욱 정확하게 사용자 터미널 위치를 결정할 수 있다. 그러나, 상술한 바와 같이, 통신 시스템에서 바람직한 정확도는 그리 엄격하지 않다. 정보가 수집으로부터 매우 단시간 내에 송신되면, 타임 스탬핑은 그리 유효하지 않다. 통상적으로, 데이터는 측정하는 수 개의 데이터 프레임 내에 발신되고, 전송 문제가 있는 경우에, 전송 전에 다시 데이터를 발생시켜서, 수 개 이하의 프레임만이 올드 (old) 이다. 그러나, 타임 스탬핑은 데이터 송신을 더욱 융통성있게 할 수 있게 하며, 신호 또는 신호 세트의 전송을 실시간에 관계없이 반복한다. 그렇지 않으면, 시스템은, 타임 스탬핑이 바람직한 레벨의 정확도를 유지하는데 이용되지 않는 경우에, 고정된 타이밍 슬롯과 보고 요구를 이용한다.
프로세스는, 파일럿 신호가 검출되지 않는 것을 제외하면, 게이트웨이에 의해 수신된 신호를 위한 프로세스와 유사하고, 직교 코드는 통상적으로 액세스 프로브 신호와 관련되어 있다. 게이트웨이를 위한 한 가지 장점은 타이밍이 절대 시간 기준으로 생각될 수 있다는 것이다. 즉, 게이트웨이는 상술한 바와 같이 정확한 시스템 타이밍을 갖고, 정확하게 자신의 타임에 대한 PN 또는 직교 코드 적용을 위한 타임 차이를 결정할 수 있다. 이것은 게이트웨이가 각 수신기 또는 핑거용으로 이용되는 PN 코드의 상태로부터 정확한 통과 시간 또는 거리를 결정할 수 있게 한다. 이러한 통과 시간 또는 거리는 본 발명의 범위 파라미터를 결정하는데 이용될 수 있다. 따라서, 어떤 응용에는 유용하지만, 각 핑거에 대한 정보는 분리되어 처리될 수도 있고, 상술한 바와 같이 소자 (428) 를 이용하여 결합될 필요가 없다.
도 5 는 주파수 측정용 일실시예를 예시하고, 사용자 터미널용 주파수 트랙킹 루프 (500) 를 개략적으로 나타낸다. 이 주파수 측정은 본 발명의 레인지 레이트 파라미터의 결정에 이용될 수 있다. 도 5 에서는, 아날로그 리시버로부터의 통신 신호는 회전자 (502) 로 입력된다. 회전자 (502) 는 미리 선택되거나 조절 가능한 상에서 동작하여 아날로그 리시버로부터 디지털 리시버 또는 핑거에 도달하는 디지털 샘플로부터 레지듀얼 주파수 에러 또는 오프셋을 제거한다.
CDMA형 신호를 사용할 경우, 이 샘플은 데이터를 얻기 위해 1 개 이상의 코드 생성기 또는 소오스 (506) 에 의해 제공되는 적절한 시스템 PN 스프레딩 코드와 결합시키기 위하여, 1 개 이상의 결합 소자 (504), 전형적으로 멀티플라이어로 전송될 수 있다. 그와 같은 PN 스프레딩 및 직교 코드는 단일 단계의 신호와 별개 또는 동시에 결합될 수 있다. 주파수를 조정하는데 교통 채널을 사용할 경우, 결합기 (504) 및 코드 생성기 (506) 대신에 FHT (fast Hadamard transform) 소자를 이용할 수도 있다. 본 발명자가 양수인으로 되어 있으며, 참고로 여기에 통합된 "Frequency Tracking For Orthogonal Walsh Modulation" 이라는 제목의 미국 특허 출원 08/625,481 호에 이 기술이 개시되어 있다.
회전되고, 디스프레딩되며, 디코딩된 신호는 축적기 (514) 에서 심볼 기간 상부에 축적되어 데이터 신호를 제공하고, 그 결과는 벡터 크로스 곱 생성 소자 또는 생성기 (518) 에 제공된다. 동시에, 각각의 심볼은 크로스 곱 생성기 (518) 에 심볼을 전송하기 전에 1 개의 심볼 기간 지연을 제공하는, 1 개의 심볼 시간 지연 소자 (516) 에 제공된다.
크로스 곱 생성기 (518) 는 심볼간 상의 변이를 결정하기 위해 주어진 심볼과 선행 심볼간 벡터 크로스 곱을 형성한다. 이는 입력 신호에 주어진 상 회전의 에러를 측정한다. 크로스 곱 생성기 (518) 로부터의 출력은 주파수 에러 특정 또는 조정 인자로서 회전자 (502) 및 코드 생성기 (506) 에 제공된다.
디스프레딩 및 디코딩 처리용 타이밍 제어는 상술한 바와 같이, 타이밍 제어 회로 (524) 등의 회로망에 의해 제공된다. 이 타이밍은 상술한 타이밍 루프로부터의 출력으로 제공될 수도 있다.
각각의 핑거 또는 디지털 리시버가 입력 신호를 조절하기 위해 그 상을 조정시키는 양은 도달 신호의 상대적인 주파수 오프셋을 결정하는데 이용된다. 즉, 회전자의 상이 신호 조절의 레지듀얼 에러를 제거하기 위해 조절되어야 하는 양은 도달 신호 주파수가 사용자 터미널용으로 예상되거나 지역 참조 주파수로부터 오프셋되는 양을 나타낸다.
통신 시스템은 고정된 세트의 통신 신호용 주파수 대역내에서 동작하므로, 리시버에 의해 이용되는 센터 또는 노미날 캐리어 주파수를 알 수 있다. 그러나, 아주 적을 수도 있는 도플러 시프트 및 다른 효과의 결과로서, 도달 신호는 예상 센터 주파수에 있지 않을 것이다. 상술한 조정에 의해 도달 신호의 실제 주파수 및 도플러 시프트를 결정하는데 이용될 수 있는 오프셋이 정의된다.
이것은 주파수 트랙킹 루프 (500) 에 의해 실시되는 총변화량을 트래킹함으로써 용이하게 달성된다. 축적기 (522) 는 에러 측정, 신호, 또는 미리 선택된 기간 상의 코맨드로부터의 상 변이를 단순히 축적하는데 이용될 수 있다. 이는 들어오는 신호 및 리시버 주파수를 조절하는데 요구되는 총변화량 또는 순변화량을 제공하고, 적절한 주파수 대역으로 스케일링되는, 지역 사용자 터미널 또는 리시버 주파수로부터의 신호의 주파수 오프셋을 나타낸다.
앞서와 같이, 이 데이터를 다른 메세지의 일부 또는 주어진 주파수 정보 신호로서 게이트웨이에 전송할 수 있다. 이 데이터는 이후 전송용으로 임시 메모리에 저장될 수 있고, 몇몇 형태의 "타임 스탬프 (time stamp)" 가 제공될 수 있다. 그러나, 이는 데이터가 그 측정의 소수의 데이터 프레임내에서 전송되므로 일반적으로 필연적인 것은 아니고, 문제가 있다면 재생성될 수 있다. 그렇지 않다면, 이 시스템은 고정된 타이밍 슬롯을 이용할 것이고, 소망되는 수준의 정밀도를 유지하기 위해 타이밍 스탬핑을 이용할 경우 요건을 통보할 것이다.
Ⅲ. 이용 가능한 파라미터
바람직한 실시예에서, 본 발명은 2 개의 파라미터: 레인지 및 레인지 레이트를 사용한다. 이 파라미터는 사용자 터미널 (106) 와 인공 위성 (104) 간 공간적이고 일시적인 관계를 설명한다. 이 파라미터들과 그 측정 및 응용을 이하 설명한다.
도 6 은 지구의 표면에, 이러한 파라미터들을 나타내는 이소-컨투어 (iso-contour) 의 투영을 나타낸다. 파라미터의 이소-컨투어는 파라미터의 값이 동일한 모든 점을 연결한 곡선이다. 도 6 은 인공 위성 (104) 의 서브-포인트 (614) (즉, 인공 위성 바로 아래에 있는 지구 표면 상의 점) 을 나타내고, 지구 표면 상에, 인공 위성 (104) 에 연관된 레인지 및 레인지 레이트 파라미터에 대한 이소-컨투어의 투영을 나타낸다. 2 개의 축, 수천 킬로미터로 눈금을 매긴, x-축 (602A) 및 y-축 (602B) 은 표준 스케일을 예시하기 위해 제공된다.
레인지
레인지 파라미터는 인공 위성과 사용자 터미널 사이의 거리를 나타낸다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 레인지 파라미터는 인공 위성 (104) 과 사용자 터미널 (106) 사이의 거리 (R) 이다. 일반적으로 도 4 의 604 로 나타낸 바와 같이, 지구 표면상에 이소-R 컨투어의 투영은 관련 인공 위성 아래에 중심을 둔 원을 나타낸다. 본 발명의 바람직한 실시예에서는, 인공 위성 (104) 으로부터 사용자 터미널 (106) 로 전송되고 동일 인공 위성 (104) 으로 되돌아가는 신호의 RTD (round-trip delay) 를 측정함으로써 R 을 얻는다. 그 후, 일방 지연을 생성하기 위해 RTD 를 2 로 나누고, 그 결과에 신호 속도를 나타내는 빛의 속도를 곱하여 R 을 결정한다. 선택적인 실시예에서는, RTD 를 레인지 파라미터로서 사용한다.
본 발명의 바람직한 실시예에서는, 다음 방법으로 RTD 를 측정한다. 먼저, 공지된 러닝 PN 시퀀스 또는 스프레딩 코드를 포함한 신호가 게이트웨이 (102) 에 의해 전송된다. 이 신호는 인공 위성 (104) 에 의해 사용자 터미널 (106) 로 중계된다. 사용자 터미널 (106) 는 이 신호를 즉시 또는 공지된 지연 후에 재전송한다. 이 재전송된 신호는 동일한 인공 위성 (104) 에 의해 게이트웨이 (102) 로 재중계된다. 그 후, 게이트웨이 (102) 는 수신된 신호의 PN 시퀀스의 상태를 지역 PN 시퀀스의 상태에 비교한다. 그 후, 상태의 차이는 게이트웨이 (102) 와 인공 위성 (104) 사이의 공지된 지연을 포함하는 총 RTD 를 결정하는데 이용된다. 당업에서 공지된 바와 같이, 이러한 지연은 인공 위성 (104) 과 게이트웨이 (102) 사이의 거리가 게이트웨이 (102) 에 의해 유지되기 때문이라고 알려져 있다. 총 RTD (round-trip-delay) 에서 이 공지된 지연을 공제하여 RTD 를 얻는다. 공지된 인공 위성 이페메라이드 (ephemerides) 를 이용할 경우, 게이트웨이 (102) 와 인공 위성 (104) 사이의 공지된 지연을 당업에서 공지된 각종 방법으로 계산한다.
관련 기술분야의 당업자에게 분명하듯이, 본 발명의 사상 및 범위에 벗어남 없이 다른 방법들이 R을 구하는 데 채용될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 호 또는 호 확립 중에 왕복지연이 측정될 수 있다. 이 측정이 호 확립 중에 일어난다면, 측정된 신호는 보통 호출신호의 일부로서 게이트웨이 (126) 로부터 사용자 터미널 (106) 로 전송된다. 이 측정이 호 중에 일어난다면, 측정된 신호는 보통 게이트웨이 (102) 로부터 사용자 터미널 (106) 로 트래픽 신호의 일부로서 다시 전송된다. 관련 기술분야의 당업자에게 분명하듯이, 측정된 신호는, 본 발명의 사상 및 범위에 벗어남 없이 다른 타입의 신호이거나 다른 신호로 병합될 수 있다.
레인지-레이트. 레인지-레이트 파라미터는 사용자 터미널 (106) 또는 위성 (104) 사이의 방사상의 상대속도를 나타낸다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 레인지-레이트 파라미터는 사용자 터미널 (106) 과 위성 (104) 사이의 방사상의 상대속도 (R) 이다. 본 발명의 다른 실시예에서, 레인지-레이트 파라미터는 사용자 터미널 (106) 과 위성 (104) 사이에서 전달된 신호에서의 도플러 시프트 RTDop 이다. R 은 RTDop 에 광속을 곱하고 중심 반송주파수로 나눔으로써 계산될 수 있다. 도 6 의 606 에 일반적으로 도시된 바와 같이, 지구표면상의 iso-RTDop 컨투어의 투영은, 관련 위성의 속도벡터 (616) 에 대해 대칭인, 일군의 쌍곡선같은 곡선을 표현한다. 위성 (104) 의 서브-포인트 (614) 를 관통하는 RTDop = 0 컨투어는 직선을 표현한다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, R 은, 아래의 방법에 의해, 2개의 주파수를, 하나는 사용자 터미널 (106) 에서, 하나는 게이트웨이 (102) 에서 측정하여 결정된다. 사용자 터미널 (106) 은 위성 (104) 을 통해 게이트웨이 (102) 로부터 수신된 신호의 주파수를 측정하여 이 주파수를 게이트웨이 (102) 로 통지한다. 게이트웨이 (102) 는 동일 위성 (104) 을 통해 사용자 터미널 (106) 로부터 수신된 신호의 주파수를 측정한다. 따라서, 2개의 주파수측정은 게이트웨이 (102) 에서 사용가능하다. 바람직한 실시예에서, 주파수들은 로컬 오실레이터 주파수에 상관하여 측정된다. 그후, 실제 주파수는 아래 논의된 바와 같이 얻어질 수 있다. 이 기술은, 참고로 여기 포함된, 공유된 계류중인 출원인 적용번호를 갖는 "Determination Of Frequency Offsets In Communication Systems" (양수될 예정, Attorney Docket Number PA300) 에도 개시되어 있다.
이들 측정치는, 2개의 미지수, 즉, 사용자 터미널 (106) 의 로컬 오실레이터의 표준화된 오프셋 foff/f0과 방사상의 상대속도 R 를 갖는 2개의 방정식에 의해 표현될 수 있다. 이 방정식 쌍을 이 2개의 미지수에 대해 풀어서, R 뿐 아니라 foff/f0를 산출하는데, 관련 기술분야의 당업자에게 분명하듯이, 이는 위성통신시스템 동작의 다른 태양에서 유용한 측정치이다.
이들 두 방정식의 유도는 도 7a 와 도 7b 에 도시되어 있다. 도 7a 는 사용자 터미널 (106) 에서 측정된 주파수의 성분들의 도시이다. 도 7b 는 게이트웨이 (102) 에서 측정된 주파수의 성분들의 도시이다.
R = 위성 (104) 과 사용자 터미널 (106) 사이의 방사상의 상대속도
c = 전파속도 (광속)
fF= 포워드 링크 노미널 주파수
fR= 리버스 링크 노미널 주파수
f0= 사용자 터미널 (106) 의 로컬 오실레이터의 노미널 주파수
foff= 사용자 터미널 (106) 의 로컬 오실레이터의 주파수 오프셋
foff/f0= 사용자 터미널 (106) 의 로컬 오실레이터의 표준화된 주파수
도 7a 를 참조하면, 사용자 터미널 (106) 에서 측정된 주파수는 다음 수학식 1 에 의해 주어진다.
도 7b 를 참조하면, 게이트웨이 (102) 에서 측정된 주파수는 다음 수학식 2 에 의해 주어진다.
이 관계식에 따라, 수학식 1 과 수학식 2 를 가감하여 주파수 오프셋과 방사상의 상대속도를 모두 얻는다.
관련 기술분야의 당업자에게 분명하듯이, 본 발명의 사상과 범위에 벗어남 없이 다른 방법들이 R 을 얻는데 채용될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 주파수 측정은 호 중이나 호 확립 중에 일어날 수 있다. 이 측정이 호 확립 중에 일어난다면, 사용자 터미널 (106) 에서 측정된 신호는 호출신호이고, 게이트웨이 (102) 에서 측정된 신호는 액세스 신호이다. 이 측정이 호 중에 일어난다면, 사용자 터미널 (106) 및 게이트웨이 (102) 에서 측정된 신호는 트래픽 신호이다. 관련 기술분야의 당업자에게 분명하듯이, 본 발명의 사상과 범위에 벗어남 없이 다른 신호들이 사용될 수 있다.
Ⅳ. 위치결정 방법
상기 2개의 파라미터는 사용자 터미널 (106) 의 위치를 결정하는데 사용될 수 있다. 본 발명의 이해를 돕는 것으로서, 상기 파라미터의 물리적표현은 지구표면에 투영된 이소(iso)-파라미터 컨투어로서 제시된다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 위치 결정은 레인지와 레인지-레이트 파라미터에 의거한다. 도 6 에서, 레인지 파라미터는 R 이고 레인지-레이트 파라미터는 RTDop 이다. 도 6 을 참조하면, 하나의 iso-R 컨투어가 604 에서 일반적으로 도시되어 있는데, 이는 사용자 터미널 위성 (104) 사이의 2000km 의 범위를 나타내는 원을 형성한다.
또한, 도 6 은 통상적으로 606 에서 나타낸 바와 같이, 이소-RTDop 등고선 의 패밀리를 나타낸다. 이소-RTDop 등고선은 쌍곡선형이고, 위성 (104) 의 속도 벡터 (616) 에 대해 대칭적이다. 각 RTDop 등고선은 위상 (104) 에 대해 동일한 도플러 효과를 나타내는 지구 표면상에 상기 포인트들을 접속한다. 이소-RTDop 등고선은 kHz 단위로 기울어져 있고, RTDop 등고선은 위성 (104) 의 서브 포인트 (614) 를 통해 통과한다.
이 위치 결정법은 2 가지 문제점을 가지고 있다. 첫번째 문제는 위치의 모호함에 있다. 예를들면, R = 2000 km 및 RTDop = +30 kHz 인 경우를 보면 알 수 있다. 도 6 을 참조하면, R = 2000 km 등고선은 2 포인트, 즉, 610A 및 610B 에서 RTDop = +30 kHz 등고선을 교차한다. 더이상의 정보 없이도, 사용자 터미널 (106) 가 610A 또는 610B 에 있는지의 여부를 결정할 수 없다. 따라서, 해결책이 모호하다.
두번째 문제는 GDOP (Geometric Dilution of Precision) 으로서 공지되어 있다. GDOP "특이성" 은 측정시 작은 오차가 상기 포지션 해결에서는 오차를 크게 확대시게 한다. 레인지 및 레인지-레이트 등고선이 접선 또는 거의 접선인 경우, 도 6 에서와 마찬가지로, 포인트 610C 에서, 파라미터에 있어서의 작은 에러는 큰 포지션 에러를 발생시킬 수 있다. 더이상의 위치 정보 없는 경우, 레인지 및 레인지-레이트만을 이용하는 위치 결정법은 GDOP 특이성에 있어서 문제가된다.
이들 문제는 2 가지 이상의 방법으로 해결할 수 있다. 첫번째, 부가 정보가 포지션 모호성 및 GDOP 특이성 두가지를 해결할 수 있다. 이 정보는 부가적인 측정에 의해서, 또는 위성빔이 이용되는 것과 같은 다른 파라미터의 이용을 통해서 제공될 수도 있다. 이러한 기술중 하나가, (Attoney Docket Number PD456 로 양도되는) 출원 번호를 갖는 "Ambiguity Resolution For Ambiguous Position Solutions Using Satelite Beams" 라는 제목으로 공동 출원되어 공개된 기술이다. 두번째, 최종 인신 포지션과 같은 사용자 터미널 (106) 의 포지션을 추적을 개시함으로서 문제를 해결할 수 있다.
도 8 은 본 발명의 바람직한 실시예의 동작을 나타낸 흐름도이다. 하나 이상의 레인지 파라미터는 단계 802 에 나타낸 바와 상술한 바와 같이 결정될 수 있다. 하나 이상의 레인지 파라미터는 단계 806 에 나타낸 바와 상술한 바와 같이 결정될 수 있다. 그후, 단계 810 에서 나타낸 바와 이하 설명하는 바와 같이, 지구 표면상의 사용자 터미널의 위치는 위성의 공지된 위치 및 속도, 그리고 레인지 및 레인지-레이트 파라미터를 기초하여 결정된다.
Ⅴ. 위치 결정 실행
위치 결정 실행을 상세하게 설명하기 전에, 먼저 본발명의 위치 결정 방법을 수행할 수 있는 예시적인 환경을 설명한다. 도 9 는 예시적인 환경을 설명하는 블록 다이어그램이다. 이 환경은 제어 프로세서 (220) 및/또는 제어 프로세서 (320) 의 일부를 형성할 수 있는 컴퓨터 시스템 (900) 이다. 컴퓨터 시스템 (900) 은 프로세서 (904) 와 같은 하나 이상의 프로세서를 포함한다. 프로세서 (904) 는 통신 버스 (906) 에 접속된다. 각종 실시예를 본 예시적인 컴퓨터 시스템으로 설명한다. 본 상세설명을 숙독한 후에, 다른 컴퓨터 시스템, 컴퓨터 연산기, 하드웨어 상태 기기, 룩업테이블 등 및 그들의 각종 조합을 이용하여 본 발명의 위치 결정법을 수행하는 방법은 당해 분야에서 숙련된 자에게 명백하다.
컴퓨터 시스템 (900) 은 주 메모리 (908), 바람직하게는 램 (RAM) 을 포함하고, 또한 제 2 메모리 (910) 를 포함한다. 제 2 메모리 (910) 는, 예를 들어, 하드 디스크 드라이브 (912) 및/또는 플로피 디스크 드라이브, 마그네틱 테이프 드라이브, 광학 디스크 드라이드등을 의미하는 제거가능한 저장 드라이브 (914) 를 포함한다. 제거가능한 저장 드라이브 (914) 는 공지된 방식으로 제저가능한 저장 유닛 (918) 으로부터 판독 및/또는 저장가능한 저장 유닛 (918) 에 기록된다. 이해되는 바와 같이, 제거가능한 저장 유닛 (918) 은 컴퓨터 소프트웨어 및/또는 데이타가 저장된 컴퓨터에 사용하기에 적합한 저장 매체를 포함한다.
다른 실시예에 있어서, 제 2 메모리 (910) 는 컴퓨터 프로그램 또는 다른 명령을 컴퓨터 시스템 (900) 으로 로드되도록 하는 유사한 다른 수단을 포함할 수 있다. 그러한 수단은, 예를 들어, 제거가능한 저장 유닛 (922) 및 접속 장치 (920) 를 포함가능하다. 일례는 프로그램 카트리지 및 카트리지 접속 장치 (비디오 게임 디바이스에서 보여짐), 제거가능한 메모리 칩 (EPROM, 또는 PROM) 및 연결된 소켓, 및 소프트 웨어와 데이타를 제거가능한 저장 유닛 (922) 으로부터 컴퓨터 시스템 (900) 으로 전송되게 하는 인터페이스 (920) 와 다른 제거가능한 저장 유닛 (922) 을 포함가능하다.
컴퓨터 시스템 (900) 은 통신 인터페이스 (924) 를 포함한다. 통신 인터페이스 (924) 는 소프트웨어 및 데이터를 컴퓨터 시스템 (900) 과 외부 디바이스사이에 통신 패스 (926) 통해 전송되도록 한다. 통신 인터페이스 (924) 의 일례는 모뎀, 네트워크 인터페이스 (에서네트 카드와 같음), 통신 포트등을 포함한다. 통신 인터페이스 (924) 를 통해 전송된 소프트웨어 및 데이타는 전기, 전자기, 광학 또는 다른 신호를 통신 패스 (926) 를 통해 통신 인터페이스 (924) 에 의해 수신가능하게 하는 신호형태이다.
본 발명의 위치 결정법의 공정은 본 실시예의 환경에 관하여 기술되었다. 이러한 용어의 설명은 단지 편리성을 제공하는 것이다. 본 발명의 위치 결정법의 공정은 본 실시예의 환경의 이용에 제한되는 것을 의도하고 있지 않다. 사실, 다음의 설명을 읽은 후, 관련 분야의 숙련자들은 본 발명의 위치 결정법을 다른 환경에서 어떻게 실행하는 가에 관하여 알수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 사용자 터미널 (106) 의 위치는 컴퓨터 시스템 (900) 상에서 아래에 설명된 위치 결정법을 실행함으로써 결정된다. 관련 분야의 숙련자들에게 분명하게 이해되는 바와 같이, 위치 결정법은 하드웨어 상태의 기계, 룩업 테이블, 또는 기타 장치에 의해 본 발명의 범위 및 정신과 분리됨이 없이 실행될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, z 로 표시된 변수 중 M ×1 벡터는 위치 결정에 사용되는 M 개의 변수들로 구성된다. 벡터 z 는 상술한 변수들 중 하나 이상의 변수를 포함할 수 있다. 공지된 바와 같이, 이 파라미터들은, 다음식,
[수학식 5]
으로 표시되는 2차원의 사용자 터미널 위치 벡터 (x) 의 비선형 함수들이며, 이 때 첨자 "T" 는 다음식,
[수학식 6]
에 따른 행렬 또는 벡터의 전치를 나타내고, M ×1 벡터 (v) 는 측정 오차를 나타내며, h 는 측정 변수와 사용자 터미널 (106) 의 위치간의 관계를 나타낸다. 또한, h 는 위성 (104A 및 104B) 의 속도와 위치의 함수이다. 또다른 실시예에서, 사용자 터미널의 위치 벡터 (x) 는, 식 (7) 에 표시된 바와 같이, latitude 및 longitude으로보다는 데카르트 좌표 (Cartesian coordinates) 에 의해 정의될 수 있다.
[수학식 7]
가우스 선형화 방법에 의하면, M ×K 편미분 행렬 (H) 은 사용자 터미널의 위치를 설명하도록 구성되며, 이 때, K 는 위치 미정의 수이고, (m,k) 요소는 일정 위치 (x) 에서 결정된, k 번째 위치 변수에 대한 m 번째 측정값의 편미분이다. 예를 들면, 식 5 에서와 같이, 위치 벡터가 latitude 및 longitude 을 나타내는 경우라면, K 는 2 와 동일하고, 행렬 (H) 의 k = 1 인 열의 요소는 사용자 터미널 (106) 의 latitude 에 대한 편미분을 나타내며, k = 2 인 열의 요소는 사용자 터미널 (106) 에 대한 편미분을 나타낸다. 위치 벡터가 데카르트 좌표 (K = 3) 일 경우, H 의 k = (1,2,3) 열은 (x,y,z) 좌표를 각각 나타낸다. 데카르트 좌표를 사용할 경우, 아래의 식은 이 좌표의 제곱합이 지구 반경의 제곱인 것을 나타내는 데 사용된다. x 와 H 간의 관계는 다음식,
[수학식 8]
으로 주어진다.
반복 weighted 최소 제곱 방법은 미지의 위치 변수를 해결하는 데 사용된다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 사용된 방법은 H. W. Sorenson 의 Parameter Estimation - principles and Problems, New York, Marcel Dekker, 1980 에 기재되어 있는 weighted Gauss-Newton 방법이다. 반복식 (iterative equation) 은 다음식,
[수학식 9]
으로 주어지며, 이 때,및은 각각 전류 및 다음 위치 개산(estimate) 이며, W 는 M ?? M 웨이트 행렬이다. 첨자 i 는 반복수를 나타내고, i=0 은 제 1 반복을 나타낸다. 위치 개산에 기초한 행렬 또는 벡터는 첨자 "??" 로 표시된다. 사용자 터미널터미널 의 최종 위치와 같은 기준점이 초기 위치 개산으로 선택된다. 최후 위치가 알려지지 않을 경우에는, 게이트 (102) 의 위치와 같은 어떠한 위치도 사용될 수 있다.
다음식,
[수학식 10]
은 현재의 위치 개산에서 결정된 편미분 행렬이며, 다음식
[수학식 11]
은 현재의 위치 개산을 이용하여 결정된 기대 오차 제로의 (error-free) 변수들이다.와간의 차가 소정의 문턱값이하로 떨어질 때, 반복작업이 종료된다. 당업자들에게는 명백한 바와 같이, 이 문턱값은 시스템의 정확성에 기초한 시스템 설계자 및/또는 오퍼레이터에 의해 결정된다. 예를 들어, 이 문턱값은 칩의 측정 정확도 및 칩 속도에 기초할 수 있다.
M ×M 가중 매트릭스 (W) 의 성분은 미지수보다 더 많은 파라미터가 있을 때 추정위치 () 로 특정 파라미터의 영향을 강조하는 수단을 제공한다. 바람직한 실시예에서는, 가중 매트릭스 (W) 가 대각선행렬이고 그 성분은 상대적인 정확도를 반영하고 그 성분으로 각각의 파라미터는 결정될 수 있다. 그러므로, 이 성분들의 값은 관련분야의 숙련자에게는 명백한 바와 같이, 시스템의 공지된 측정정확도에 기초하여 설정된다. 따라서, 매우 정확한 측정에 근거한 파라미터는 정확하게 측정될 수 없는 파라미터보다 더 중요하다. 가중 매트릭스의 성분은 예정된 값으로 초기화되나, 동적으로 조정될 수 있다. 최적 정확도는 가중 매트릭스가 측정에러공분산매트릭스의 역함수로서 선택된다면 얻어진다.
상기 측정에러가 제로평균 및 분산과 서로 상관이 없다면:
그 밖에, W 는 대각선 성분으로서 σ2 M이 있는 대각선 매트릭스이다.
이 W 의 선택으로, 추정 위치벡터 (x) 의 k 번째 성분의 분산은 다음과 같이 주어진다:
최종적으로, 조합된 이론적인 수평위치에러 (단위가 거리임) 는 다음과 같이 주어진다:
여기서, RE 는 지구반지름이다.
바람직한 실시예에서, 위치결정방법은 지구표면에 대한 부드러운 타원면모델을 사용한다. 다른 실시예에서, 위치결정방법은 초기에 WGS-84 지구모델과 같은 지구표면에 대한 부드러운 타원면모델을 사용한다. xi 와 xi+1 간의 차이가 예정된 역치미만이 되도록 x 값이 수렴할 때, 상세한 디지탈영역모델은 부드러운 모델로 대체되고, 그리고 xi 와 xi+1 간의 차이가 제 2 의 예정된 거리역치미만이 되도록 x 값이 수렴할 때까지 계속 반복된다. 따라서, 사용자 터미널 의 고도에 의해서 발생된 모든 에러는 경감된다. 다른 실시예에서, 상세한 디지탈영역모델은 예정된 횟수의 반복후 대체된다. 거리역치의 값과 상술된 반복횟수는 관련분야의 숙련자에게는 명백한 바와 같이, 다양한 인자에 따라 결정된다.
Ⅵ. 결론
본 발명의 다양한 실시예가 상술되어 있지만, 이들 실시예는 한정을 의미하는 것이 아니라 실례로서 나타낸 것임을 알 수 있을 것이다. 관련분야의 숙련자라면 본 발명의 취지 및 범위로부터 일탈함이 없이 명세서내에서 형태 및 상세를 다양하게 변화시킬 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 상술된 전형적인 실시예에 의해서 한정되지는 않으나, 단지 첨부된 청구범위 등에 따라서 범위가 정해진다.

Claims (15)

  1. 사용자 터미널,
    공지의 위치와 공지의 속도를 갖는 하나이상의 위성,
    상기 하나이상의 위성을 통해 상기 사용자 터미널과 통신하는 게이트웨이,
    레인지 파라미터를 결정하는 레인지 파라미터 결정 수단,
    레인지-레이트 파라미터를 결정하는 레인지-레이트 파라미터 결정 수단,
    상기 위성의 상기 공지의 위치와 속도, 상기 레인지 파라미터, 및 상기 레인지-레이트 파라미터에 기초하여 지구의 표면상의 상기 사용자 터미널의 위치를 결정하는 상기의 게이트웨이내의 위치 결정 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 위성 통신 시스템을 위한 위치 결정 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 레인지 파라미터는 상기 위성 및 상기 사용자 터미널 사이의 거리를 나타내는 것을 특징으로 하는 위치 결정 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 레인지 파라미터는 라운드-트립 지연을 나타내고,
    신호의 라운드-트립 지연을 측정하는 상기 게이트웨이내의 라운드-트립 지연 측정 수단으로서, 상기 신호는 상기 게이트웨이로부터 상기 위성을 통해 상기 사용자 터미널로 송신되고 상기 사용자 터미널로부터 상기 위성을 통해 상기 게이트웨이로 재송신되는 라운드-트립 지연 측정 수단을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 위치 결정 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 레인지-레이트 파라미터는 상기 위성 및 상기 사용자 터미널 사이의 상대 방사 속도를 나타내는 것을 특징으로 하는 위치 결정 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 레인지-레이트 파라미터는 제 1 신호 및 제 2 신호의 주파수 측정을 나타내고,
    제 1 신호의 주파수를 측정하기 위한 상기 사용자 터미널내의 제 1 주파수 측정 수단으로서, 상기 제 1 신호는 상기 게이트웨이로부터 상기 위성을 통해 수신되는, 제 1 주파수 측정 수단,
    제 1 신호의 상기 주파수 측정을 상기 게이트웨이로 전송하는 상기 사용자 터미널내의 전송 수단, 및
    제 2 신호의 주파수를 측정하기 위한 상기 게이트웨이내의 제 2 주파수 측정 수단으로서, 상기 제 2 신호는 상기 사용자 터미널로부터 상기 위성을 통해 수신되는, 제 2 주파수 측정 수단을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 위치 결정 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 위치 결정 수단은,
    상기 파라미터를 구비하는 M×1 파라미터 벡터 (z) 를 발생하는 수단으로서, 상기 M 은 결정된 파라미터의 수인, 발생 수단,
    초기 기준점을 나타내는 위치 벡터 (x) 를 발생하는 수단,
    상기 위성의 상기 공지의 위치와 속도 및 지구의 형상을 설명하는 지구 모델에 관한 정보를 포함하는 편미분 매트릭스 (H) 를 발생하는 수단으로서, x 와 H 사이의 관계는,
    인, 수단,
    특정 파라미터의 영향을 강조하기 위하여 M×M 가중 매트릭스 (W) 를 발생시키는 수단, 및
    의 반복식 실행하는 수단으로서,와간의 차가 제 1 소정 스레쉬홀드 이하로 떨어질때까지와은 현재 및 다음 위치 산정을 각각 나타내고, i 는 반복수를 나타내는 위치 결정 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 위치 결정 수단은,
    와간의 차가 제 2 소정 스레쉬홀드 이하로 떨어질때까지 지구의 스무스 (smooth) 모델 및 지구의 상세한 지형 디지털 모델을 사용하는 수단을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 위치 결정 시스템.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 가중 메트릭스 (W) 는 측정 에러 공분산 매트릭스의 역인 것을 특징으로 하는 위치 결정 시스템.
  9. 제 6 항에 있어서, 상기 위치 결정 수단은 첫번째 n 반복을 위한 지구의 스무스 모델과 지구의 상세한 지형 디지털 모델을 사용하는 수단으로서, n 은 소정수인 수단을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 위치 결정 시스템.
  10. 사용자 터미널, 공지의 위치 및 공지의 속도를 갖는 하나이상의 위성, 및 위성을 통해 사용자 터미널과 통신하는 게이트 웨이를 구비하는 통신 시스템에서, 사용자 터미널의 위치를 결정하는 방법은,
    (a) 위성에 대하여 레인지 파라미터를 결정하는 단계,
    (b) 위성에 대하여 레인지-레이트 파라미터를 결정하는 단계,
    (c) 위성의 공지의 위치 및 공지의 속도, 상기 레인지 파라미터, 상기 레인지-레이트 파라미터에 기초하여 지구의 표면상의 사용자 터미널의 위치를 결정하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 레인지 파라미터는 위성 및 사용자 파라미터 사이의 거리를 나타내는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 10 항에 있어서, 상기 레인지 파라미터는 라운드-트립 지연을 나타내고, 상기 (a) 단계는,
    (i) 게이트웨이에서, 신호의 라운드-트립 지연을 측정하는 단계로서, 상기 신호는 게이트웨이로부터 위성을 통해 사용자 터미널로 송신되고 사용자 터미널로부터 위성을 통해 게이트웨이로 재송신되는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 10 항에 있어서, 상기 레인지-레이트 파라미터는 위성 및 사용자 터미널 사이의 상대 방사 속도를 나타내는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제 10 항에 있어서, 상기 (b) 단계는,
    (i) 게이트웨이로부터 위성을 통해 수신된 제 1 신호의 주파수를 사용자 터미널에서 측정하는 단계,
    (ii) 상기 제 1 신호의 상기 주파수 측정을 게이트웨이로 전송하는 단계,
    (iii) 사용자 터미널로부터 위성을 통해 게이트웨이로 제 2 신호를 송신하는 단계, 및
    (iv) 사용자 터미널로부터 위성을 통해 수신된 제 2 신호의 주파수를 게이트웨이에서 측정하는 단계로서, 상기 레인지-레이트 파라미터는 상기 제 1 및 제 2 신호의 상기 주파수 측정을 나타내는, 단계를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 공지의 위치 및 공지의 속도를 갖는 하나이상의 위성 및 위성을 통해 사용자 터미널과 통신하는 게이트웨이를 구비하는 통신 시스템에서, 사용자 터미널은,
    게이트웨이로부터 위성을 통해 수신된 제 1 신호를 재송신하는 수단, 및
    위성을 통해 게이트웨이에 의해 송신된 제 2 신호의 주파수를 측정하는 수단,
    상기 게이트웨이로 상기 주파수 측정을 전송하는 수단, 및
    위성을 통해 상기 게이트웨이로 제 3 신호를 송신하는 수단을 구비하고,
    지구 표면상의 사용자 터미널의 위치는 재송신된 제 1 신호, 상기 주파수 측정, 상기 제 3 신호, 및 위성의 공지의 위치 및 공지의 속도에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는 사용자 터미널.
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Families Citing this family (83)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10361802B1 (en) 1999-02-01 2019-07-23 Blanding Hovenweep, Llc Adaptive pattern recognition based control system and method
US8352400B2 (en) 1991-12-23 2013-01-08 Hoffberg Steven M Adaptive pattern recognition based controller apparatus and method and human-factored interface therefore
US6678311B2 (en) 1996-05-28 2004-01-13 Qualcomm Incorporated High data CDMA wireless communication system using variable sized channel codes
US6327534B1 (en) * 1996-09-30 2001-12-04 Qualcomm Incorporated Unambiguous position determination using two low-earth orbit satellites
US6215442B1 (en) * 1997-02-03 2001-04-10 Snaptrack, Inc. Method and apparatus for determining time in a satellite positioning system
US8050345B1 (en) 1999-08-09 2011-11-01 Kamilo Feher QAM and GMSK systems
US7548787B2 (en) 2005-08-03 2009-06-16 Kamilo Feher Medical diagnostic and communication system
US6298238B1 (en) 1998-09-09 2001-10-02 Qualcomm Incorporated Fast user terminal position determination in a satellite communications system
JP3031350B2 (ja) * 1998-09-14 2000-04-10 日本電気株式会社 スペクトラム拡散復調装置および方法
AU2051300A (en) * 1999-01-08 2000-07-24 Trueposition, Inc. Architecture for a signal collection system of a wireless location system
US7783299B2 (en) 1999-01-08 2010-08-24 Trueposition, Inc. Advanced triggers for location-based service applications in a wireless location system
US7966078B2 (en) 1999-02-01 2011-06-21 Steven Hoffberg Network media appliance system and method
US6366762B1 (en) * 1999-03-31 2002-04-02 Qualcomm, Inc. System and method for measuring round trip delay on the paging and access channels
FR2794245B1 (fr) * 1999-05-26 2003-06-20 Univ Lille Sciences Tech Procede et systeme de mesure de la distance entre deux objets mettant en oeuvre des sequences pseudo-aleatoires orthogonales
US7260369B2 (en) 2005-08-03 2007-08-21 Kamilo Feher Location finder, tracker, communication and remote control system
US9813270B2 (en) 1999-08-09 2017-11-07 Kamilo Feher Heart rate sensor and medical diagnostics wireless devices
US9373251B2 (en) 1999-08-09 2016-06-21 Kamilo Feher Base station devices and automobile wireless communication systems
US9307407B1 (en) 1999-08-09 2016-04-05 Kamilo Feher DNA and fingerprint authentication of mobile devices
US6288674B1 (en) * 1999-12-21 2001-09-11 Texas Instruments Incorporated Wireless communication system utilizing doppler diversity
JP3549100B2 (ja) * 2000-05-25 2004-08-04 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション 情報伝送方法、情報伝送システム、情報端末および情報記録媒体
US20020184653A1 (en) 2001-02-02 2002-12-05 Pierce Matthew D. Services based on position location using broadcast digital television signals
US6753812B2 (en) 2001-02-02 2004-06-22 Rosum Corporation Time-gated delay lock loop tracking of digital television signals
US6861984B2 (en) 2001-02-02 2005-03-01 Rosum Corporation Position location using broadcast digital television signals
US8106828B1 (en) 2005-11-22 2012-01-31 Trueposition, Inc. Location identification using broadcast wireless signal signatures
US6963306B2 (en) * 2001-02-02 2005-11-08 Rosum Corp. Position location and data transmission using pseudo digital television transmitters
US20050066373A1 (en) * 2001-02-02 2005-03-24 Matthew Rabinowitz Position location using broadcast digital television signals
US6559800B2 (en) * 2001-02-02 2003-05-06 Rosum Corporation Position location using broadcast analog television signals
US20050251844A1 (en) * 2001-02-02 2005-11-10 Massimiliano Martone Blind correlation for high precision ranging of coded OFDM signals
US8677440B2 (en) 2001-02-02 2014-03-18 Trueposition, Inc. Position determination using ATSC-M/H signals
US6522297B1 (en) 2001-02-02 2003-02-18 Rosum Corporation Position location using ghost canceling reference television signals
US8233091B1 (en) 2007-05-16 2012-07-31 Trueposition, Inc. Positioning and time transfer using television synchronization signals
US8102317B2 (en) * 2001-02-02 2012-01-24 Trueposition, Inc. Location identification using broadcast wireless signal signatures
US6952182B2 (en) * 2001-08-17 2005-10-04 The Rosom Corporation Position location using integrated services digital broadcasting—terrestrial (ISDB-T) broadcast television signals
US6717547B2 (en) 2001-06-21 2004-04-06 Rosum Corporation Position location using broadcast television signals and mobile telephone signals
US7463195B2 (en) 2001-06-21 2008-12-09 Rosum Corporation Position location using global positioning signals augmented by broadcast television signals
WO2009149104A2 (en) 2008-06-03 2009-12-10 Rosum Corporation Time, frequency, and location determination for femtocells
US7042396B2 (en) * 2001-08-17 2006-05-09 Rosom Corporation Position location using digital audio broadcast signals
US7471244B2 (en) * 2001-02-02 2008-12-30 Rosum Corporation Monitor units for television signals
US6970132B2 (en) * 2001-02-02 2005-11-29 Rosum Corporation Targeted data transmission and location services using digital television signaling
US7126536B2 (en) * 2001-02-02 2006-10-24 Rosum Corporation Position location using terrestrial digital video broadcast television signals
US6859173B2 (en) * 2001-06-21 2005-02-22 The Rosum Corporation Position location using broadcast television signals and mobile telephone signals
US6839024B2 (en) 2001-06-21 2005-01-04 Rosum Corporation Position determination using portable pseudo-television broadcast transmitters
US6914560B2 (en) * 2001-08-17 2005-07-05 The Rosum Corporation Position location using broadcast digital television signals comprising pseudonoise sequences
DE10308913A1 (de) * 2003-02-28 2004-09-30 Ais Advanced Infodata Systems Gmbh Flugsicherungssystem und hierzu verwendete Repräsentation der Erdoberfläche
EP1706756A2 (en) * 2004-01-15 2006-10-04 The Boeing Company Methods and systems for enhanced navigational performance
US7593811B2 (en) * 2005-03-31 2009-09-22 Deere & Company Method and system for following a lead vehicle
US7653483B2 (en) 2005-03-31 2010-01-26 Deere & Company System and method for determining a position of a vehicle
US7479922B2 (en) * 2005-03-31 2009-01-20 Deere & Company Method and system for determining the location of a vehicle
US7647177B2 (en) * 2005-03-31 2010-01-12 Deere & Company System and method for determining a position of a vehicle
US7720598B2 (en) 2005-03-31 2010-05-18 Deere & Company System and method for determining a position of a vehicle with compensation for noise or measurement error
US7522098B2 (en) * 2005-06-01 2009-04-21 Global Locate, Inc. Method and apparatus for validating a position in a satellite positioning system using range-rate measurements
US10009956B1 (en) 2017-09-02 2018-06-26 Kamilo Feher OFDM, 3G and 4G cellular multimode systems and wireless mobile networks
US7280810B2 (en) 2005-08-03 2007-10-09 Kamilo Feher Multimode communication system
US20070032245A1 (en) * 2005-08-05 2007-02-08 Alapuranen Pertti O Intelligent transportation system and method
US8179318B1 (en) 2005-09-28 2012-05-15 Trueposition, Inc. Precise position determination using VHF omni-directional radio range signals
US7498873B2 (en) 2005-11-02 2009-03-03 Rosom Corporation Wide-lane pseudorange measurements using FM signals
US20070121555A1 (en) * 2005-11-08 2007-05-31 David Burgess Positioning using is-95 cdma signals
US8149168B1 (en) 2006-01-17 2012-04-03 Trueposition, Inc. Position determination using wireless local area network signals and television signals
US7466266B2 (en) * 2006-06-22 2008-12-16 Rosum Corporation Psuedo television transmitters for position location
US7737893B1 (en) 2006-06-28 2010-06-15 Rosum Corporation Positioning in a single-frequency network
US8682341B1 (en) 2006-11-22 2014-03-25 Trueposition, Inc. Blind identification of single-frequency-network transmitters
US7463194B1 (en) * 2007-05-16 2008-12-09 Mitsubishi Electric Research Laboratories, Inc. Method for reducing radio ranging errors due to clock frequency offsets
US20090070847A1 (en) * 2007-07-06 2009-03-12 Rosum Corporation Positioning with Time Sliced Single Frequency Networks
EP2232288A4 (en) * 2007-12-12 2011-09-21 Trueposition Inc TRANSMITTER IDENTIFICATION FOR WIRELESS SIGNALS WITH A BIT TRANSMISSION LAYER FROM DAB (DIGITAL AUDIO BROADCAST)
US7792156B1 (en) 2008-01-10 2010-09-07 Rosum Corporation ATSC transmitter identifier signaling
US8125389B1 (en) 2008-10-20 2012-02-28 Trueposition, Inc. Doppler-aided positioning, navigation, and timing using broadcast television signals
US8253627B1 (en) 2009-02-13 2012-08-28 David Burgess Position determination with NRSC-5 digital radio signals
US8416129B2 (en) * 2009-04-20 2013-04-09 The Boeing Company Positioning determinations of receivers
US8213957B2 (en) 2009-04-22 2012-07-03 Trueposition, Inc. Network autonomous wireless location system
US9784848B2 (en) * 2010-04-02 2017-10-10 Skybitz, Inc. System and method for position determination using low earth orbit satellites
RU2448326C2 (ru) * 2010-06-10 2012-04-20 Открытое акционерное общество "Государственный научно-исследовательский навигационно-гидрографический институт" (ОАО "ГНИНГИ") Способ спутниковой коррекции автономных средств навигации подвижных объектов
US9019155B2 (en) 2012-05-03 2015-04-28 Raytheon Company Global positioning system (GPS) and doppler augmentation (GDAUG) and space location inertial navigation geopositioning system (SPACELINGS)
US9365303B2 (en) 2012-05-03 2016-06-14 Raytheon Company Position and elevation acquisition for orbit determination
US9075126B2 (en) 2012-06-28 2015-07-07 Raytheon Company Ground location inertial navigation geopositioning system (groundlings)
JP5729495B2 (ja) * 2014-01-24 2015-06-03 日立化成株式会社 感光性樹脂組成物を用いた感光性エレメント、ソルダーレジスト及びプリント配線板
US9864043B2 (en) * 2014-07-23 2018-01-09 Honeywell International Inc. FMCW radar with phase encoded data channel
US9791550B2 (en) 2014-07-23 2017-10-17 Honeywell International Inc. Frequency-Modulated-Continuous-Wave (FMCW) radar with timing synchronization
US10215850B2 (en) 2014-08-06 2019-02-26 Raytheon Company Orbital determination (OD) of geosynchronous satellites
CN105467028A (zh) * 2015-11-18 2016-04-06 北京万全德众医药生物技术有限公司 气相色谱法分离测定鲁拉西酮中间体光学异构体的方法
RU2679890C1 (ru) * 2017-10-06 2019-02-14 федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия связи имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного" Министерства обороны Российской Федерации Способ определения местоположения абонентского терминала с помощью спутника-ретранслятора на низкой околоземной орбите
US11337130B2 (en) 2018-04-16 2022-05-17 Sony Corporation Wireless communications apparatus and methods
US10624052B2 (en) * 2018-05-11 2020-04-14 Dish Network L.L.C. Timing advance for satellite-based communications
US10931365B2 (en) 2018-05-11 2021-02-23 Dish Network L.L.C. Timing advance for satellite-based communications using a satellite with enhanced processing capabilities

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4839656A (en) * 1984-08-16 1989-06-13 Geostar Corporation Position determination and message transfer system employing satellites and stored terrain map
WO1988001392A2 (en) * 1986-08-20 1988-02-25 The Mitre Corporation Ranging and processing satellite system for mobile surveillance and data link
US5126748A (en) * 1989-12-05 1992-06-30 Qualcomm Incorporated Dual satellite navigation system and method
CA2097974A1 (en) * 1992-08-03 1994-02-04 Kristine P. Maine Remote position determination
US5548801A (en) * 1993-02-10 1996-08-20 Kokusai Denshin Denwa Kabushiki Kaisha System for determining and registering location of mobile terminal for communication system with non-geosynchronous satellites
US5412388A (en) * 1993-08-11 1995-05-02 Motorola, Inc. Position ambiguity resolution
US5412389A (en) * 1993-08-11 1995-05-02 Motorola, Inc. Multibeam position ambiguity resolution
US5500648A (en) * 1993-08-11 1996-03-19 Motorola, Inc. Geolocation responsive radio telecommunication system and method therefor
US5552795A (en) * 1994-05-03 1996-09-03 Motorola, Inc. Location determination method and system using multi-beam satellites
US5619525A (en) * 1995-06-06 1997-04-08 Globalstar L.P. Closed loop power control for low earth orbit satellite communications system

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