내비게이션 비트 동기화의 실행 및 확인을 위한 방법{A METHOD FOR PERFORMING AND VALIDATING NAVIGATION BIT SYNCHRONIZATION}

관련 출원

본 출원은 2013년 6월14일에 중화인민공화국 국가지식산권국(SIPO)에 출원된 중국특허출원번호 제201310234884.2에 대한 우선권 및 미국 특허청에 2014년 5월 22일 출원된 미국특허출원번호 14/284,767에 대한 우선권을 주장한다.

본 발명은 전체적으로 인공위성 내비게이션 기술 분야에 관한 것이고, 구체적으로 본 발명은 내비게이션 비트 동기화 및 내비게이션 비트 동기화를 확인하기 위한 방법에 관한 것이다.

전자 산업 및 정보 기술의 발달과 함께 인공위성 내비게이션 및 위치 결정 기술이 널리 사용되고 사람들의 일상적인 생활에 중요한 영향을 미친다. 현재 4가지 종류의 인공위성 내비게이션 및 위치 결정 시스템이 세상에 존재하는데, 이는 중국, 미국, 러시아 및 유럽에 의하여 각각 개발된 바이두(BD) 내비게이션 시스템, 위성 항법 장치(GPS), 글로벌 내비게이션 인공위성 시스템(GLONASS) 및 갈릴레오 시스템과 같다. 각각의 내비게이션 시스템은 다른 인공위성 내비게이션 시스템으로부터 독립적으로 작동할 수 있고, 어느 하나의 위치 결정의 품질을 향상시키기 위하여 다른 인공위성 내비게이션 시스템과 함께 작동할 수 있다.

내비게이션 시스템의 기본 원리가 실시 예로 GPS 시스템과 함께 기술될 것이다. GPS 시스템은 다수 개의 인공위성을 포함한다. 이러한 인공위성은 지구 주위에 다수 개의 궤도에 분포되어 적어도 4개의 인공위성이 지구 위의 임의의 위치에서 가시적으로 되는 것을 보장한다. 각각의 GPS 인공위성은 계속적으로 의사 랜덤 코드(PRN) 시퀀스를 전송한다. 각각의 GPS 인공위성에 의하여 전송된 PRN 코드는 인공위성이 서로에게 영향을 미치지 않도록 서로 다르다. PRN 코드는 공중에게 이용 가능한 C/A (Course/Acquisition) 코드 및 군사적 적용을 위하여 전용되는 P(Y) 코드를 포함한다. C/A 코드의 주파수는 1.023MHz가 되고 반복 주기는 1 ms가 된다. 변조 GPS 신호는 내비게이션 데이터 및 PRN 코드의 결합이다. 내비게이션 데이터의 속도는 50 bit/s가 된다. 수신기가 내비게이션 데이터를 수신한 후, 인공위성 시간이 내비게이션 데이터로부터 추출되고, 이는 지역 시간과 비교된다. 인공위성과 수신기 사이의 거리는 인공위성 시간과 지역 시간에 따라 산출될 수 있고, 인공위성이 내비게이션 데이터를 전송하는 위치가 내비게이션 데이터에서 인공위성 위성 궤도력에 따라 산출될 수 있다. 결과적으로 수신기의 위치 및 속도가 계산될 수 있다.

수신기가 인공위성 신호를 수신하는 것으로부터 수신기의 위치를 결정하기까지 절차가 실시 예로 GPS 시스템과 함께 기술될 것이다. 베이스밴드 칩은 인공위성 신호를 수신하고, 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한다. 획득 모듈의 적분기가 인공위성 신호의 개략적 주파수(코스 주파수)(coarse frequency)의 탐색을 끝내고, C/A 코드의 경계(boundary)를 획득한다. 인공위성 신호의 개략적 주파수는 상대적으로 큰 편차(deviation)를 가질 수 있는데, 예를 들어 수십 헤르츠 또는 수백 헤르츠의 편차를 가질 수 있다. C/A 코드의 경계는 또한 밀리세컨드 경계로 언급될 수 있다. 이후 반송파가 인공위성 신호의 획득 후 C/A 코드로부터 분리되고, 적분 값 I 및 적분 값 Q가 출력될 것이다. 하나의 내비게이션 비트는 20 사이클의 C/A 코드를 포함하므로, 내비게이션 비트의 경계가 명확하지 않다. 내비게이션 비트 동기화 모듈은 적분 값 I 및 적분 값 Q에 기초하여 비트 전력을 축적하고(accumualte), 내비게이션 비트의 경계는 축적된 비트 전력에 기초하여 결정될 수 있다. 추적 모듈은 실시간으로 추적 주파수를 조절하여 위상을 동기화시킬 수 있다. 내비게이션 데이터는 내비게이션 비트의 경계에 따라 복조 되고, 인공위성의 위치가 획득될 수 있다. 인공위성과 수신기 사이의 의사 거리가 이후 산출될 수 있다. 위치 결정 계산이 다수 개의 인공위성 정보에 기초하여 실행될 수 있다. 위에서 개시된 것처럼, 내비게이션 비트의 경계를 결정하기 위하여, 비트 동기화가 먼저 이루어질 수 있다. 단지 이후 내비게이션 데이터 복조, 의사 거리 산출 및 위치 결정 내비게이션이 실행될 수 있다. 의사 거리 계산은 내비게이션 비트의 경계의 결정을 요구한다. 만약 내비게이션 비트의 경계의 결정에서 잘못이 존재한다면, 심각한 오류가 수신기에 의하여 출력된 위치 결정 결과에 나타날 수 있고, 낮은 위치 결정 정확성에 이를 수 있다.

도 1은 선행기술에서 개시된 최대 가능도 방법(최대우도법)(maximum likelihood method)을 사용하는 비트 동기화를 위한 순서도를 예시한 것이다.

단계 102에서, 서로 다른 비트 위상에 대응하는 비트 전력들이 산출된다. 비트 위상에 대응하는 비트 전력이 단계 104에서 축적된다. 단계 106에서, 비트 전력을 축적하기 위한 횟수가 미리 결정된 수에 도달하였는지 여부를 결정하는 것이 탐지된다. 최대 비트 전력을 가진 비트 위상이 단계 108에서 선택된다. 밀리세컨드 카운터가 단계 110에서 이에 따라 조절된다. 이후 인공위성 신호가 단계 112에서 추적되어 변조된다.

추가로 비트 위상의 비트 전력이 방정식 (1)에 따라 산출될 수 있다.

상기에서 I 및 Q는 각각 I(동상) 브랜치(branch)의 동상 적분 값 및 Q(직교) 브랜치의 직교 적분 값을 나타내고, 상기에서 i는 비트의 밀리세컨드 카운트를 나타낸다. 내비게이션 비트가 장시간에 걸쳐 반전되지(flip) 않을지라도, 비트 동기화 오류의 가능성을 감소시키기 위하여 비-일관성(non-coherent) 적분을 위한 축적 시간이 증가될 필요가 있는데, 다시 말해 비트 전력이 축적되는 횟수가 증가되어야 한다. 대개 비-일관성 적분을 위한 축적 시간은 4초로 설정된다. 달리 말하면, 비트 전력이 축적되는 횟수는 200이 된다. 그러나 보다 긴 비-일관성 적분 축적 시간이 보다 긴 초기 위치 결정 시간(TTFF)을 초래할 수 있다. 더욱이 인공위성 신호의 추적 품질이 나쁜 상황(예를 들어 주파수 편차로 인하여)에서, 최대 비트 전력을 가진 비트 위상이 쉽게 결정되지 않을 수 있고, 이로 인하여 비트 동기화에서 오류가 발생할 수 있다.

본 발명의 목적은 내비게이션 비트 동기화의 실행 및 확인을 위한 방법을 제공하는 것이다.

하나의 실시 형태에서, 수신기에 의하여 수신된 인공위성 신호의 내비게이션 비트의 비트 경계(boundary)를 결정하기 위한 방법이 개시된다. 상기 방법은 추정 내비게이션 비트(assumed navigation bit)를 균등하게 다수 개의 전력 유닛(power unit)으로 분할하는 단계, 상기 다수 개의 전력 유닛 각각의 단위 전력(unit power)을 산출하는 단계 및 다수 개의 위상을 결정하는 단계를 포함한다. 각각의 다수 개의 위상은 평가 비트 경계(estimated bit boundary)와 관련된다. 상기 방법은 추가로 다수 개의 전력 유닛의 단위 전력을 더하여 다수 개의 비트 전력을 얻는 단계를 더 포함한다. 다수 개의 비트 전력 각각은 다수 개의 위상 중의 하나와 관련된 평가 비트 경계(estimated bit boundary)에 대응한다. 내비게이션 비트의 비트 경계가 다수 개의 비트 전력에 기초하여 결정된다.

하나의 실시 형태에서, 수신기에 의하여 수신된 인공위성 신호의 내비게이션 비트의 동기화를 확인하기(검증하기)(validating) 위한 방법이 개시된다. 상기 방법은 비트 동기화를 초기화하는 단계 및 내비게이션 비트의 경계가 내비게이션 비트 경계의 선행하는(preceding) 결정으로부터의 내비게이션 비트의 경계와 일치하는지 여부를 결정하는 단계를 포함한다. 내비게이션 비트의 동기화는 내비게이션 비트의 경계가 내비게이션 비트 경계의 선행하는 결정으로부터의 내비게이션 비트의 경계와 일치하는 횟수에 기초하여 확인된다.

본 발명에 따른 방법은 최대 비트 전력을 가진 비트 위상이 쉽게 결정되도록 하고, 이로 인하여 비트 동기화에서 오류를 방지할 수 있다. 그리고 본 발명에 따른 방법은 내비게이션 비트 동기화의 정확성이 향상되고 내비게이션 비트 동기화를 위한 시간이 또한 감소되도록 한다.

도면을 참조하여 아래의 상세한 설명이 진행되면서 청구된 주제 사항의 실시 형태의 특징 및 이점이 명백해질 것이고, 아래의 도면에서 동일한 도면 부호는 동일한 부분을 나타낸다. 이러한 실시 형태는 도면을 참조하여 상세하게 기술될 것이다. 이러한 실시 형태는 비-제한적인 예시적 실시 형태가 되고, 상기에서 동일한 참조 부호는 다수 개의 관점의 도면에 걸쳐 유사한 구조를 나타낸다.
도 1은 종래의 실시 형태에 따른 내비게이션 비트 동기화 동안 내비게이션 비트 전력을 계산하기 위한 과정을 예시하는 순서도이다.
도 2a는 본 발명의 하나의 실시 형태에 따른 내비게이션 비트 동기화 동안 내비게이션 비트 전력을 산출하기 위한 과정을 예시하는 순서도이다.
도 2b는 본 발명의 하나의 실시 형태에 따른 내비게이션 비트 동기화 동안 내비게이션 비트 전력을 산출하기 위한 다른 과정을 예시하는 순서도이다.
도 3a는 본 발명의 하나의 실시 형태에 따른 내비게이션 비트 동기화를 위한 방법을 예시하는 순서도이다.
도 3b는 본 발명의 하나의 실시 형태에 따른 도 3a에 도시된 내비게이션 비트 동기화 방법을 위한 실시 예를 예시하는 순서도이다.
도 4는 본 발명의 하나의 실시 형태에 따른 내비게이션 비트 동기화를 확인하기 위한 방법을 예시하는 순서도이다.

본 발명의 실시 형태에 대한 참조가 상세하게 만들어질 것이다. 본 발명은 이러한 실시 형태와 결합되어 기술되는 한편, 본 발명이 이러한 실시 형태에 제한되는 의도를 가진 것으로 이해되지 않아야 한다. 이와 달리 본 발명은 본 발명의 기술적 사상 및 범위에 포함될 수 있는 대안 발명, 수정 발명 및 등가 발명을 포함하는 것으로 의도된다.

추가로 본 발명의 아래의 상세한 설명에서, 다양한 구체적인 사항이 본 발명의 명확한 이해를 위하여 기술된다. 그러나 본 발명은 이러한 상세한 사항이 없이 실행될 수 있는 것으로 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 이해될 것이다. 다른 예로 본 발명의 특징을 불필요하게 모호하게 하지 않도록 공지된 방법, 절차, 구성요소 및 회로는 상세하게 기술되지 않을 것이다.

도 2a는 본 발명의 하나의 실시 형태에 따른 내비게이션 비트 동기화 동안 내비게이션 비트 전력을 산출하기 위한 과정을 예시하는 순서도(200)이다. 실시 예로 하나의 실시 형태에서, 수신기는 GPS 인공위성으로부터 인공위성 신호를 수신한다. 그러나 비트 전력을 계산하기 위해 개시된 방법은 GPS 신호에 적용되는 것으로 제한되지 않고, 예를 들어 글로나스 신호 또는 바이두 신호와 같은 다른 내비게이션 시스템으로부터의 신호에 적용될 수 있는 것으로 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 인식될 것이다.

도 2a에 도시된 하나의 실시 형태에서, 내비게이션 데이터의 비트 속력은 50 bit/s가 된다. 이로 인하여 내비게이션 비트의 사이클은 20 ms가 된다. 달리 말하면, 하나의 내비게이션 비트는 각각의 C/A 코드의 사이클이 1 ms가 되는 C/A 코드의 20 사이클을 포함한다. 내비게이션 비트의 비트 전력은 아래에서 기술되는 것처럼 20 ms 이내에서 적분을 실행하는 것에 의하여 얻어질 수 있다. 만약 내비게이션 비트가 반전된다면(flips), 대응하는 비트 전력 또한 반전된다. 예를 들어 내비게이션 비트의 값이 양(1)으로부터 음(-1)으로 변하거나 또는 음으로부터 양으로 변한다. 그러므로 내비게이션 비트의 경계가 알려지지 않은 경우, 내비게이션 비트의 경계는 20개의 서로 다른 위상에 대응하는 비트 전력을 비교하는 것에 의하여 결정될 수 있다. 구체적으로 도 2a에 도시된 것처럼, 위상 1에 대응하는 비트 전력이 계산된다. 위상 1에 대응하는 비트 전력은 시간 t1에 시작하는 것으로 추정되는 내비게이션 비트의 전력을 나타낸다. 예시된 실시 예에서 내비게이션 비트는 시간 t5에 반전되므로, 시간 t1에 시작하는 추정 내비게이션 비트는 시간 t5에 비트 경계를 교차한다. 결과적으로 시간 t1으로부터 시간 t5의 축적 비트 전력 및 시간 t5 내지 시간 t20의 축적 비트 전력은 부분적으로 서로 서로 상쇄될 것이다. 유사하게 위상 2, 3 및 4에 대응하는 비트 전력(즉, 내비게이션 비트는 t2, t3 및 t4에 각각 시작하는 것으로 추정된다.)에 대하여 비트 전력은 또한 부분적으로 서로 서로 상쇄될 것이다. 위상 5에 대응하는 비트 전력(즉, 내비게이션 비트는 시간 t5에 시작하는 것으로 추정된다.)에 대하여, 그것은 비트 경계를 교차하지 않으므로, 축적 과정에서 비트 전력을 무효화시키는 성분이 존재하지 않는다. 그러므로 위상 5에 대응하는 비트 전력은 20개의 위상 중 가장 큰 것이 된다. 따라서 내비게이션 데이터의 비트 경계가 시간 t5에 있는 것으로 결정될 수 있다. 위에서 개시된 것처럼 서로 다른 위상에 대응하는 가장 큰 비트 전력에 기초하여, 내비게이션 비트의 경계가 결정될 수 있고, 이후 밀리세컨드 카운터가 내비게이션 비트의 경계에 따라 조절될 수 있고, 그에 의하여 비트 동기화가 이루어진다.

하나의 실시 형태에서, 제1 위상에 대응하는 추정 내비게이션 비트는 균일하게 n 전력 유닛으로 나누어지고, 상기에서 각각의 전력 유닛은 C/A 코드의 m 사이클을 포함하고, 상기에서 m은 2보다 크거나 2와 동일한 정수가 되고, 즉 전력 유닛은 적어도 2 ms 동안 지속된다. 하나의 실시 형태에서, 각각의 n 전력 유닛의 단위 전력이 산출된다. 제1 위상에 대응하는 비트 전력이 이후 n 전력 유닛의 단위 전력을 함께 축적하는 것(즉, 더하는 것)에 의하여 계산된다. 즉, 제1 위상에 대응하는 비트 전력이 방정식 (2)에 따라 산출될 수 있다:

상기에서 I는 GPS 신호의 획득을 완료한 수신기에 의하여 출력된 동상 브랜치(in-phase branch)의 적분 값을 나타내고, Q는 GPS 신호의 획득을 완료한 수신기에 의하여 출력된 직교 브랜치의 적분 값을 나타내고, i는 전력 유닛에 있는 밀리세컨드 카운트를 나타내고, j는 j번째 전력 유닛을 나타내고, 상기에서 m*n = 20이 되고(예시된 실시 예에 대하여), m은 2보다 크거나 2와 동일한 정수가 된다. 예를 들어 만약 추정된 비트가 균일하게 10 전력 유닛으로 나누어진다면(즉, n이 10과 동일하다), 각각의 전력 유닛은 2 ms 동안 지속된다(즉, m은 2와 동일하다). 전력 유닛의 단위 전력은 아래에서 개시된 단계를 실행하는 것에 의하여 얻어질 수 있다. 먼저 양쪽 모두 전력 유닛에 속하는 제1 밀리세컨드 동안 동상 브랜치의 적분 값 및 제2 밀리세컨드 동안 동상 브랜치의 적분 값이 더해지고, 그 합은 제1 제곱 값을 얻기 위하여 제곱이 된다. 유사하게 양쪽 모두 전력 유닛에 속하는 제1 밀리세컨드 동안 직교(quadrature) 브랜치의 적분 값 및 제2 밀리세컨드 동안 직교 브랜치의 적분 값이 더해지고, 그 합은 제2 제곱 값을 얻기 위하여 제곱이 된다. 마지막으로 제1 제곱 값이 제2 제곱 값에 더해져 전력 유닛(power unit)의 단위 전력(unit power)이 얻어진다. 10 전력 유닛의 각각의 단위 전력을 얻은 후, 각각의 단위 전력이 함께 축적되어 제1 위상에 대응하는 비트 전력을 얻는다. m 및 n이 m=5 그리고 n=4가 되어 m*n=20이 되는 조건을 만족하는 임의의 다른 값으로 설정될 수 있다는 것을 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 인지될 것이다.

바람직하게, 방정식 (2)에 따라 추정 내비게이션 비트의 비트 전력을 계산하는 것에 의하여, 연속 적분 시간이 감소되는데, 예를 들어 20 ms로부터 m ms로 감소된다. 결과적으로 축적 필터의 실효 대역폭(effective bandwidth)이 증가되고, 그에 의하여 축적 필터는 심지어 주파수 편차가 상대적으로 클지라도 성공적으로 작동될 수 있다. 그러므로 비트 경계가 서로 다른 위상에 대응하는 비트 전력에 따라 결정되는 상황에서 내비게이션 비트 동기화를 위해 개시된 방법은 비트 동기화가 실행되는 경우 신호 축적 품질을 위한 요구 사항을 감소시킬 수 있다. 예를 들어 심지어 추적 주파수 편차가 200 Hz 만큼 큰 경우라고 할지라도, 비트 동기화가 실행될 수 있다.

도 2b는 본 발명의 하나의 실시 형태에 따른 내비게이션 비트 동기화를 위한 내비게이션 비트 전력을 산출하기 위한 다른 과정을 예시하는 순서도(220)이다.

도 2b는 도 2a와 함께 기술될 것이다.

도 2b는 예를 들어 시간 T0로부터 시간 T1에 이르는 내비게이션 비트(232), 시간 T1으로부터 시간 T2에 이르는 내비게이션 비트(234) 및 시간 T2로부터 시간 T3에 이르는 내비게이션 비트(236)와 같은 N 내비게이션 비트를 나타낸 것이다. 실시 예에서, 내비게이션 비트는 장시간 동안 반전되지 않을 수 있으므로, 예를 들어 내비게이션 비트(232)의 값은 내비게이션 비트(234)의 값과 동일하다. 그러므로 서로 다른 위상에 대응하는 비트 전력 사이에 차이는 명확하지 않고, 이로 인하여 비트 경계가 식별되기 어렵다. 각각의 위상 사이에 명확한 비트 전력 차이를 얻기 위하여, 대응하는 위상의 축적된 비트 전력이 도 2a에 개시된 방법에 따라 산출될 수 있다. 보다 구체적으로, 대응하는 위상의 축적된 비트 전력이 대응하는 위상의 N 연속 비트(sequential bits)의 비트 전력을 결정하고, 이후 차례대로 N 비트 전력 값을 하나씩 축적하고, 축적된 비트 전력 값에 따라 비트 경계를 결정하는 것에 의하여 산출될 수 있다. 축적하는 N 비트 전력 값은 내비게이션 비트의 미리 결정된 수(즉, N)에 대응하는 전체 지속 시간 동안 비-연속적인 적분을 실행하는 것을 의미한다는 것을 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 인지할 것이다.

도 3a는 본 발명의 하나의 실시 형태에 따른 내비게이션 비트 동기화를 위한 방법을 예시하는 순서도(300)이다. 도 3a는 도 2a 및 도 2b와 함께 기술될 것이다. 비록 몇몇 특별한 단계가 도 3a에 개시되지만, 이러한 단계는 단지 예시적인 것이다. 도 3a를 위한 대안적인 또는 추가적인 단계가 또한 사용될 수 있는 한편, 이것은 본 발명의 범위에 속한다. 구체적으로 내비게이션 비트 동기화를 위한 도 3a에 예시된 방법은 아래에 개시된 단계를 포함한다.

비트 동기화는 단계 302에서 시작한다. 다음으로 각각의 전력 유닛의 단위 전력이 단계 304에서 산출된다. 보다 구체적으로 20개의 서로 다른 위상에 대하여 각각의 위상이 n 전력 유닛을 포함하고, 이후 각각의 전력 유닛의 단위 전력이 산출된다. 각각의 위상에 대응하는 n 전력 유닛의 단위 전력이 단계 306에서 다수 개의 위상에 대응하는 다수 개의 비트 전력을 얻기 위하여 하나씩 각각 축적된다(accumulated). 내비게이션 비트의 비트 경계가 단계 308에서 다수 개의 위상에 대응하는 다수 개의 비트 전력에 따라 결정된다.

바람직하게, 각각의 전력 유닛의 다수 개의 단위 전력을 축적하는 것에 의하여, 연속 적분 시간이 감소될 수 있다. 결과적으로, 축적 필터(accumulation filter)의 실효 대역폭이 증가되고, 그에 의하여 축적 필터는 심지어 주파수 편차가 상대적으로 클지라도 성공적으로 작동될 수 있다. 그러므로 내비게이션 비트 동기화를 위해 개시된 방법은 비트 동기화가 실행되는 경우 신호 축적 품질을 위한 요구 사항을 감소시킬 수 있다. 예를 들어 심지어 추적 주파수 편차가 200 Hz 만큼 큰 경우라고 할지라도, 비트 동기화가 실행될 수 있다.

하나의 실시 형태에서, 다수 개의 위상에 대응하는 다수 개의 비트 전력에 따라 비트 경계를 결정하는 단계 308은 추가로 아래의 단계를 포함한다. 먼저 예를 들어 도 2a에 도시된 것처럼 위상 5에 대응하는 비트 전력과 같이, 다수 개의 위상 중 하나에 각각 대응하는 다수 개의 비트 전력으로부터 최대 비트 전력이 선택된다. 이후 비트 경계는 최대 비트 전력에 따라 결정될 수 있다.

다른 실시 형태에서, 다수 개의 위상에 대응하는 비트 전력에 따라 비트 경계를 결정하는 단계 308은 도 3b에 도시된 단계 310 내지 318을 포함한다.

단계 310에서, 동일한 위상에 대응하는 순차 추정(assumed) 내비게이션 비트의 비트 전력이 하나씩 차례대로 축적되고, 비트 전력이 축적되는 횟수를 위한 카운트가 단계 312에서 보전된다. 만약 카운트가 미리 결정된 수 N에 도달한다면, 단계 314가 실행된다. 그렇지 않으면, 이러한 위상에 대응하는 N 순차 추정 비트 전력이 산출되고, 축적이 될 때까지 비트 전력 순서도는 단계 306 및 단계 310을 실행하도록 되돌아간다. 따라서 20개의 서로 다른 위상에 대응하는 비트 전력이 얻어진다.

단계 314에서, 최대 비트 전력(MAX), 제2-최대 비트 전력(SEC) 및 최소 비트 전력(MIN)이 단계 310에서 얻어진 20 개의 축적된 비트 전력으로부터 선택될 수 있다.

단계 316에서, 최대 비트 전력(MAX), 제2-최대 비트 전력(SEC) 및 최소 비트 전력(MIN)이 3개의 조건을 위하여 평가된다: (i) 제2-최대 비트 전력(SEC)에 의하여 최대 비트 전력(MAX)을 나누는 것에 의하여 얻어지는 제1 비율(R1)이 제1 문턱 값(TH1)에 비하여 큰지 여부; (ii) 최소 비트 전력(MIN)에 의하여 최대 비트 전력(MAX)를 나눈 것에 의하여 얻어지는 제2 비율(R2)이 제2 문턱 값(TH2)에 비하여 큰지 여부; 그리고 (iii) 최대 비트 전력(MAX)이 제3 문턱 값(TH3)에 비하여 큰지 여부. 만약 3개의 조건이 모두 만족된다면, 비트 동기화가 이루어진 것으로 결정되고 과정은 단계 318로 이행된다. 만약 3개의 조건 중 임의의 하나가 만족되지 않는다면, 즉 제1 비율(R1)이 제1 문턱 값(TH1)에 비하여 작거나 제1 문턱 값과 동일하거나, 또는 만약 제2 비율(R2)이 제2 문턱 값(TH2)에 비하여 작거나 제2 문턱 값과 동일하거나, 또는 만약 최대 비트 전력(MAX)이 제3 문턱 값(TH3)에 비하여 작거나 제3 문턱 값과 동일하다면, 비트 동기화는 실패한 것으로 결정되고, 과정은 단계 322로 이행된다.

단계 318에서, 비트 경계가 최대 비트 전력(MAX)에 따라 결정될 수 있고, 밀리세컨드 카운터가 이에 따라 조정될 수 있다. 이후 과정이 단계 320으로 이행되고 인공위성 추적 및 복조가 실행된다.

단계 322에서, 비트 동기화가 동기화 과정 시간을 초과하였는지 여부를 결정하는 것을 탐지한다. 만약 초과했다면, 비트 동기화는 실패한 것으로 결정되고 과정은 인공위성 신호를 다시 캡처하기 위하여 단계 324로 이행된다. 만약 아니라면, 과정은 302로 이행되어 비트 동기화가 시간 초과할 때까지 비트 동기화를 다시 시작한다.

바람직하게, 최대 비트 전력(MAX)은 제1 비율(R1)을 제1 문턱 값(TH1)과 비교하는 것에 의하여 20개의 추적된 비트 전력 중 명백한 피크 값을 가질 수 있다. 추가로 최대 비트 전력(MAX)이 최소 비트 전력(MIN)에 근접하는 조건이 예를 들어 20개의 내비게이션 비트가 단지 한번 반전된 것과 같이 제2 비율(R2)을 제2 문턱 값(TH2)과 비교하는 것에 의하여 제거될 수 있다. 그러므로 비트 동기화의 정확성이 본 발명의 하나의 실시 형태에 따른 내비게이션 비트 동기화를 위한 방법에서 신뢰성을 위한 더 많은 탐지 매개변수를 도입하는 것에 의하여 향상될 수 있다.

하나의 실시 형태에서, 문턱 값(TH1)은 N 내비게이션 비트가 반전되지 않고 실제 추적 상황에 따라 조절될 수 있는 조건을 고려하여 선택된다. 제2 문턱 값(TH2)은 내비게이션 비트가 가장 나쁜 상황, 즉 N 내비게이션 비트가 단지 한번 반전되는 조건을 고려하여 선택된다. 이러한 상황에서 최대 비트 전력(MAX)은 N*n 전력 유닛의 단위 전력을 하나씩 차례대로 더하는 것에 의하여 축적된 값과 동일하고, 최소 비트 전력(MIN)은 N*n-1 전력 단위의 단위 전력을 하나씩 차례대로 더하는 것에 의하여 축적된 값과 동일하다. 이로 인하여 제2 문턱 값(TH2)을 위한 이론적인 최소값은 N*n/(N*n-1)이 된다. 제2 문턱 값(TH2)은 또한 실제 축적 상황에 따라 조절될 수 있다. 하나의 실시 형태에서 제3 문턱 값(TH3)은 GPS 신호 강도가 극한 값(extreme value)(예를 들어 GPS 신호 강도가 25 dB이 되는)을 가지고 N 내비게이션 비트가 반전되지 않는다는 조건을 고려하여 선택된다. 제3 문턱 값(TH3)의 특정 값은 실제 추적 상황에 따라 조절될 수 있다.

바람직하게, 본 발명의 실시 형태에 따라, 전력 축적을 위한 축적 횟수(N)는 내비게이션 비트 동기화를 위한 방법에 따라 현저하게 감소될 수 있다. 예를 들어 만약 축적 횟수(N)가 30과 동일하다면, 비-일관성 적분 축적 시간은 0.6초와 동일하다. 내비게이션 비트가 반전하는 상황에서, 축적 횟수(N)는 비트 동기화를 위한 시간 비용을 직접 감소시키고, 수신기의 최초 위치 결정 시간 또한 감소될 수 있다.

도 4는 본 발명의 하나의 실시 형태에 따른 내비게이션 비트 동기화를 확인하기 위한 방법을 예시하는 순서도(400)이다. 도 4는 도 2a 내지 도 3b와 함께 기술될 것이다. 비록 몇몇 특정 단계가 도 4에서 개시되지만, 이러한 단계는 단지 실시 예이다. 도 4를 위한 몇몇 대안적인 또는 추가적인 단계가 또한 이용 가능하다. 구체적으로 내비게이션 비트 동기화를 확인하기 위한 방법의 실시 형태는 아래와 같은 단계를 포함할 것이다.

비트 동기화가 단계 402에서 시작하고, 예를 들어 비트 동기화가 도 3a에 도시된 단계 302, 단계 304, 단계 306 및 단계 308을 실행하는 것에 의하여 선행된다.

내비게이션 비트 동기화는 단계 404에서 비트 동기화를 실행하는 것이 첫 번째(즉, 제1 반복)인지 여부를 결정하기 위해 판단된다. 만약 비트 동기화를 실행하는 것이 첫 번째라면, 과정은 단계 414로 이행되는데, 그 결과 밀리세컨드 카운트가 내비게이션 비트 동기화의 결과에 따라 갱신되고, 내비게이션 데이터가 복조된다. 그렇지 않으면 과정은 단계 406으로 이행되고, 현재 결정된 내비게이션 비트의 비트 경계가 그들이 선행하는 반복 과정 동안 결정된 비트 경계와 매칭되는지 확인하도록 비교될 수 있다. 밀리세컨드 카운터가 조절되고, 내비게이션 데이터가 비교 결과에 따라 복조된다. 만약 현재 결정된 내비게이션 비트가 선행하는 반복 과정 동안 결정된 내비게이션 비트의 비트 경계와 매칭된다면, 과정은 단계 408로 이행되고, 그렇지 않으면 과정은 단계 416으로 이행된다.

내비게이션 비트 동기화의 카운트가 단계 408에서 하나만큼 증가된다. 내비게이션 비트 동기화의 카운트가 그것이 단계 410에서 미리 결정된 수(M)에 도달하였는지 여부를 결정하도록 확인된다. 만약 내비게이션 비트 동기화의 카운트가 미리 결정된 수(M)에 도달하였다면, 과정은 단계 412로 이행되는데, 그 결과 비트 동기화 탐지가 종료된다. 그렇지 않으면, 과정은 다시 단계 402로 이행되고, 다시 비트 동기화를 시작한다.

단계 416에서 내비게이션 비트 동기화 카운트가 제거되고, 복조 내비게이션 데이터가 폐기된다. 이후 과정은 단계 414로 이행된다.

위에서 언급된 것처럼, 몇몇 실시 형태에서 비트 동기화가 다수 번 실행된다. 만약 현재 결정된 내비게이션 비트의 비트 경계가 선행하는 반복 과정 동안 결정된 내비게이션 비트의 경계와 매칭되지 않는다면, 내비게이션 비트 동기화 카운트 및 복조 내비게이션 비트 데이터가 폐기될 수 있다. 비트 동기화 매칭을 위한 탐지는 경계가 연속 M번 동안 매칭될 때까지 다시 실행된다. 바람직하게, 오류 가능성은 본 발명에서 개시된 내비게이션 비트 동기화를 확인하기 위한 방법을 실행하는 것에 의하여 크게 감소한다. 예를 들어 만약 비트 동기화의 1회 오류의 가능성이 10 ^_2 이고, 연속 M-번의 확인 후 오류의 가능성이 10 ^-2M 이라면, 오류 가능성은 지수 형태로 감소하고, 동기화의 정확성이 향상된다. 첫 번째로 비트 동기화가 종료된 후 밀리세컨드 카운터가 갱신이 되므로, 수신기의 최초 위치 결정 시간이 본 발명에서 개시된 내비게이션 비트 동기화를 확인하기 위한 방법을 실행하는 것에 의하여 최적화된다.

위에서 언급된 것처럼, 내비게이션 비트 동기화를 위한 방법 및 내비게이션 비트 동기화를 확인하기 위한 방법이 개시된다. 본 발명에서, 수신기는 인공위성 신호를 수신하고, 내비게이션 신호의 내비게이션 비트는 의사-랜덤 코드의 제1 개수의 사이클을 포함한다. 내비게이션 비트 동기화를 위한 방법은 아래의 단계를 포함한다. 다수의 서로 다른 위상에 있는 각각의 위상에 대응하는 추정 내비게이션 비트가 전력 유닛의 제2 개수로 균등하게 분할되고, 각각의 위상에 대응하는 제2 개수의 전력 유닛의 단위 전력이 축적되어 다수 개의 위상에 대응하는 다수 개의 비트 전력을 획득하고, 내비게이션 비트의 비트 경계가 다수 개의 위상에 대응하는 다수 개의 비트 전력에 따라 결정된다. 구체적으로 본 발명에서 개시된 내비게이션 비트 동기화를 위한 방법에서 하나의 위상에 대응하는 비트 전력이 다수 개의 전력 유닛의 다수 개의 비트 전력을 축적시키는 것에 의하여 계산됨에 따라, 연속 적분 시간이 감소될 수 있다. 이로 인하여 추적 품질을 위한 요구 사항이 감소될 수 있다. 추가로 신뢰성은 제2-최대 비트 전력(SEC)에 의하여 최대 비트 전력(MAX)을 나누는 것에 의하여 얻어지는 제1 비율을 제1 문턱 값과 비교하고; 최소 비트 전력(MIN)에 의하여 최대 비트 전력(MAX)을 나누는 것에 의하여 얻어지는 제2 비율을 제2 문턱 값과 비교하고; 최대 비트 전력(MAX)을 제3 문턱 값과 비교하는 것에 의하여 증가될 수 있다. 그러므로 내비게이션 비트 동기화의 정확성은 향상되고 내비게이션 비트 동기화를 위한 시간 또한 감소된다.

위에서 개시된 것 및 도면은 본 발명의 실시 형태를 나타낸 것인 한편, 다양한 추가 발명, 변형 발명 및 대체 발명이 첨부된 청구범위에서 규정된 것으로 본 발명의 원리의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않고 만들어질 수 있는 것으로 이해될 것이다. 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 형상, 구조, 배열, 비율, 소재, 소자 및 구성요소 많은 변형 그리고 본 발명의 실시에서 사용되는 이와 다른 것을 이용하여 사용될 것이다. 그러므로 본 명세서에서 개시된 실시 형태는 모든 관점에서 예시적이며 제한되지 않는 것으로 간주되어야 하고, 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위 및 그들의 법적 등가물에 의하여 지시되고 위에서 제시된 개시에 제한되지 않는다.

302: 비트 동기화 시작
304: 각각의 최소 전력 유닛의 단위 전력 산출
306: 각각의 위상에 대응하는 N 최소 전력 유닛의 단위 전력을 더하여 다수 개의 위상에 대응하는 다수 개의 비트 전력을 획득
308: 다수 개의 위상에 대응하는 다수 개의 비트 전력에 따라 내비게이션 비트의 비트 경계를 결정