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Dokumentenidentifikation DE60220606T2 25.10.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001291665
Titel Kreuzkorrelationssystem zur Zeitrückgewinnung in Netzwerk-unterstützer GPS-Ortung
Anmelder Nokia Corp., Espoo, FI
Erfinder Akopian, David, 33720 Tampere, FI;
Syrjarinne, Jari, 33500 Tampere, FI
Vertreter Becker, Kurig, Straus, 80336 München
DE-Aktenzeichen 60220606
Vertragsstaaten AT, BE, BG, CH, CY, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PT, SE, SK, TR
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 30.08.2002
EP-Aktenzeichen 022560551
EP-Offenlegungsdatum 12.03.2003
EP date of grant 13.06.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 25.10.2007
IPC-Hauptklasse G01S 1/00(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP
IPC-Nebenklasse G01S 5/14(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   

Beschreibung[de]
GEBIET DER ERFINDUNG

Die Erfindung bezieht sich auf globale Positioniersysteme und insbesondere auf die Synchronisierung der Uhren (Systemzeit), die von den Empfängern verwendet werden, die die Information verwenden, die von solchen Positioniersystemen geliefert wird.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Im wohl bekannten globalen Positioniersystem (Global Positioning System (GPS)) ist die Synchronisation der Systemzeit (auch GPS-Zeit genannt) eine Schlüsselfunktion jedes GPS-Empfängers. Auf GPS basierende Empfängerpositionen werden durch den Schnitt einer Reihe gleichzeitiger Entfernungen zu die Erde umkreisenden Satellitenfahrzeugen (satellite vehicles, SVs) bestimmt. Die Entfernungen werden auf der Basis der Zeit, die vergeht zwischen dem Zeitpunkt, zu dem jedes SV ein Entfernungsbestimmungssignal sendet, und dem Zeitpunkt, zu dem das Entfernungsbestimmungssignal vom Empfänger empfangen wird, multipliziert mit der Lichtgeschwindigkeit bestimmt. Ein Entfernungsbestimmungssignal umfasst eine Anzeige, wann gemäß der Systemzeit das Entfernungsbestimmungssignal vom SV gesendet wurde. Das Entfernungsbestimmungssignal wird in sogenannte Navigationsdaten, die von jedem SV geliefert werden, eingeschlossen, wobei sie auch Information enthalten, die von einem Empfänger benötigt wird, um Satellitenumlaufbahnen (Position als eine Funktion der Systemzeit) zu konstruieren. Die Navigationsnachricht ist ein Signal mit 50 Hz, das aus Datenbits besteht, die die Umlaufbahnen der GPS SV, Uhrenkorrekturen und andere Systemparameter umfasst. Wenn entweder die Positionsdaten der Umlaufbahn des SV oder die GPS-Zeitdaten bei den Berechnungen des Empfängers nicht korrekt oder nicht vollständig sind, wenn beispielsweise die Navigationsdaten, die von einem Satelliten als Teil des Entfernungsbestimmungssignals geliefert werden, durch ein verrauschtes oder schwaches Signal nicht korrekt demoduliert werden können, dann können sich substantielle Positionsfehler ergeben. Unter solchen Bedingungen kann eine auf dem Netz basierende Zeitgebungshilfe verwendet werden, um die GPS-Zeitinformation zu rekonstruieren, das heißt, bestimmen zu helfen, wann ein Entfernungsbestimmungssignal gemäß der GPS-Zeit ankommt. Die GPS-Zeit ist ein "Papieruhr"-Ensemble (paper clock ensemble) aus einer Hauptsteueruhr und den SV-Uhren. Die GPS-Zeit wird in Wochen und Sekunden von 24:00:00 des 5. Januar 1980 aus gemessen und wird innerhalb einer Mikrosekunde der universalen koordinierten Zeit (UTC) gesteuert (aber nicht mit dieser synchronisiert); die GPS-Zeit weist keine Schaltsekunden auf und ist der UTC einige Sekunden voraus. Was hier als SV-Zeit bezeichnet wird, ist die Zeit, die von einem Satelliten aufrecht erhalten wird, der gewöhnlicherweise vier Atomuhren (zwei Cäsiumuhren und zwei Rubidiumuhren) verwendet, die von Bodensteuerstationen überwacht und gelegentlich zurückgesetzt werden, um die Zeit innerhalb einer Millisekunde der GPS-Zeit zu halten; Uhrenkorrekturdatenbits spiegeln den Versatz jeder SV-Uhr gegenüber der GPS-Zeit wieder.

Die Navigationsnachricht besteht aus zeitbezogenen Datenbits, die in Rahmen von 1500 Bits, unterteilt in fünf 300 Bit Unterrahmen, aufgeteilt sind; die zeitbezogenen Datenbits markieren die Zeit des Sendens jedes Unterrahmens. (Jeder Unterrahmen zeigt an, wann das erste Bit des nächsten Unterrahmens gemäß der SV-Zeit zu senden ist). Da die GPS-Navigationsnachricht bei 50 Hz gesendet wird, wird ein Datenrahmen alle dreißig Sekunden und ein Unterrahmen alle sechs Sekunden gesendet. Drei Unterrahmen von sechs Sekunden enthalten Uhrendaten und Daten bezüglich der Umlaufbahn. SV-Uhrenkorrekturen werden in einem Unterrahmen eins gesendet, und präzise SV-Umlaufbahn-Datensätze (Ephemeridendatenparameter) für das sendende SV werden in den Unterrahmen zwei und drei gesendet. Die Unterrahmen vier und fünf werden verwendet, um verschiedene Seiten der Systemdaten zu senden. Ein gesamter Satz von fünfundzwanzig Rahmen (125 Unterrahmen) bildet eine vollständige Navigationsnachricht, die über eine Zeitdauer von 12,5 Minuten gesendet wird.

Die Grundoperation bei einer auf GPS basierenden Positionsbestimmung nimmt eine Schätzung einer Signalempfangszeit und von Signalsendezeiten von jedem der mehreren Satelliten (idealerweise mindestens vier) vor, die verwendet werden, um Satellitenpositionen und dann die Entfernungen von den Satelliten zum Benutzer (GPS-Empfänger) zu berechnen. Die Schätzungen der Sendezeit können aus einer Kenntnis dreier Komponenten erhalten werden, nämlich einer Komponente einer Wochenzeit (Time of Week, TOW) (mit einer Genauigkeit von sechs Sekunden), einer Sekunden-Millisekunden-Komponente, die sich auf eine Anzahl von Millisekunden bezieht, die seit dem Beginn eines Unterrahmens vergangen sind, und einer dritte Submillisekunden-Komponente.

Der Standardpositionsbestimmungsmechanismus läuft folgendermaßen ab. Zuerst wird aus der Datennachricht, die vom SV-Signal geliefert wird, die TOW, zu der das SV-Signal gesendet wurde, gefunden, das heißt, die Zeit gemäß dem GPS-Empfänger, zu der die Bits, die die TOW anzeigen, empfangen werden, wird vom GPS-Empfänger gespeichert. Von dieser Zeit aus zählt der GPS-Empfänger die Anzahl der Millisekunden und Submillisekunden. (Die Submillisekunden-Komponente wird auf der Basis einer Korrelation des Signals mit gespreiztem Spektrum, das die empfangene Datennachricht trägt, mit einer Replik, geliefert, und die Millisekunden-Komponente wird auf der Basis der Differenz zwischen dem letzten Millisekundenzählwert und dem Millisekundenzählwert bei der TOW geliefert. Wenn der Satellit verfolgt wird, gibt es einen internen Millisekundenzähler, der von einem beliebigen Zeitpunkt an die Anzahl der Kodeepochen, das sind die Kodeperioden, zählt. Wenn der Millisekundenzählwert am TOW-Punkt eines empfangenen Signals und auch der letzte Millisekundenzählwert gegeben sind, wobei beide von einem identischen Zeitpunkt an gemessen werden, ist die Differenz der Millisekundenzählwert von der TOW). Die Sendezeit wird dann berechnet als: ttrans = TOW + Millisekunden + Submillisekunden, und die Pseudoentfernung wird ausgebildet als: Pseudoentfernung = Schätzung der Empfangszeit – ttrans.

Die Schätzung der Empfangszeit wird oft als die Zeit des Sendens für einen der Kanäle plus der nominalen Flugzeit (wie beispielsweise 70 ms) berechnet.

Wie oben angezeigt ist, sollte beim Bestimmen der Pseudoentfernung gemäß dem Standardverfahren der GPS-Empfänger mit der GPS-Zeit synchronisiert sein (um somit die Zeit bestimmen zu können, die vergangen ist, seit das TOW-Signal von einem SV gesendet und vom GPS-Empfänger empfangen wurde). Mehrere SVs und eine Navigationslösung (oder eine bekannte Position für einen Zeitsteuerungsempfänger) erlauben es, dass die SV-Zeit mit einer Genauigkeit festgelegt werden kann, die durch den Positionsfehler und den Pseudoentfernungsfehler für jedes SV begrenzt ist. Nachdem ein GPS-Empfänger die SV-Zeit für einen Satelliten präzise bestimmt hat, wandelt er sie in GPS-Zeit unter Verwendung von Information, die in der Navigationsnachricht geliefert wird, um.

Wie erwähnt wurde, wird der TOW-Zählwert in der Navigationsnachricht alle sechs Sekunden mitgeteilt; wobei aber bei schlechten Signalbedingungen eine Demodulation der Navigationsdaten manchmal nicht möglich ist. Bei solchen Bedingungen kann eine Zeitunterstützung von einem zellularen Netz (über eine Basisstation des zellularen Netzes), die eine Genauigkeit innerhalb weniger Sekunden aufweist, den TOW-Zählwert liefern, und die Submillisekunden-Komponente kann von einem Empfänger erhalten werden, der Erwerbungs- und Verfolgungstechniken des Stands der Technik verwendet. Wenn jedoch die Navigationsnachricht nicht demoduliert werden kann, und wenn jegliche Netzunterstützung eine nicht ausreichend genaue Zeitinformation liefert, muss der Millisekundenteil der Zeit unter Verwendung anderer Verfahren ermittelt werden (da die zellulare Unterstützung und die Erwerbungstechniken des Stands der Technik bei der Schätzung des Millisekundenteils keine Anwendung finden).

Für den Millisekundenteil wird eine Kreuzkorrelation im Fall schlechter Signalbedingungen verwendet, um die früher empfangenen rekonstruierten GPS-Navigationssignal-Unterrahmen oder Bitsequenzen mit denselben Informationselementen, die nachfolgend empfangen werden, auszurichten, wobei aber die Kreuzkorrelationstechnik die sinusförmigen Modulationen des Trägersignals berücksichtigen sollte, die nach dem Verfolgen der Phase im GPS-Empfänger, einer Modulation, die durch eine Dopplerverschiebung verursacht wird, und durch einen Uhrendrift, verbleiben, wobei dies hier als Restsinusmodulationen bezeichnet wird. Wenn die Restmodulationen nicht kompensiert werden, macht die Modulation des Satellitenträgersignals durch sinusförmige Modulation wegen einer Dopplerfrequenz und der Uhrendrift eine konventionelle Kreuzkorrelation, um die Sendezeit zu bestimmen, ineffektiv.

PROBLEM DAS DIE ERFINDUNG ÜBERWINDET

Die Erfindung kann in einem Fall verwendet werden, bei dem ein GPS-Empfänger einen Satelliten verfolgt, aber in einer Situation, bei der die Satellitennavigationsdaten nicht dekodiert werden können (beispielsweise durch schlechte Signalbedingungen).

Die Erfindung überwindet das Problem der Bestimmung einer GPS-Zeit im Fall eines SV-Signals schlechter Qualität, wobei die Qualität so schlecht ist, dass die Navigationsdaten aus dem SV-Signal vom GPS-Empfänger nicht dekodiert werden können, und die Spurverfolgungskomponente des Empfängers die Dopplerfrequenzverschiebung und den Uhrendrift nicht vollständig kompensieren kann. Die Erfindung stellt eine Verbesserung gegenüber dem Stand der Technik dar, da sie eine Kompensation der Dopplerfrequenzverschiebung und der Uhrenabweichung, die hier als sinusförmige Restmodulationen bezeichnet werden (das sind sinusförmige Modulationen, die von der Dopplerverschiebung und der Uhrenabweichung herrühren, die verbleiben, nachdem die Spurverfolgungskomponente das empfangene Signal verarbeitet hat), ermöglicht. Die Erfindung liefert eine genauere Millisekundenkomponente der SV-Zeit (SV-Zeit bezieht sich auf die Zeit, die vergangen ist, zwischen dem Zeitpunkt, zu dem ein Zeitstempelsignal vom SV gesendet wurde, und dem Zeitpunkt, zu dem es vom GPS-Empfänger empfangen wurde) als der Stand der Technik unter denselben schlechten Signalbedingungen (durch das Kompensieren der sinusförmigen Restmodulationen). In der Erfindung wird eine Kodemessung wie im Standardverfahren ausgeführt, das heißt der C/A-Kode wird wie gewöhnlich herausgeholt und liefert die Submillisekunden-Komponente, wobei aber, da angenommen wird, dass die Navigationsdaten verrauscht sind und nicht demoduliert werden können, die Millisekundenkomponente nicht geliefert wird.

Das Korrelationsverfahren der Erfindung verwendet die Idee, dass die Navigationsdaten, die von einem Satelliten gesendet werden, ungefähr bekannt sind (beispielsweise durch eine Hilfsquelle, wie ein zellulares Netz) und das Signal, das die Navigationsdaten trägt, entsprechend annähernd rekonstruiert werden kann. Die Erfindung verwendet dann das annähernd rekonstruierte Signal, um zu bestimmen, wo im tatsächlich rekonstruierten Signal einzelne Komponenten (wie Ephemeriden, Almanach oder eine andere Komponente) der Navigationsdaten auftreten. (Wie oben erwähnt wurde, verwendet gewisser Stand der Technik dieselbe Idee der Rekonstruktion, aber er führt keine Kompensation für die sinusförmigen Restmodulationen aus, wie das die Erfindung tut).

Unter den angenommenen Bedingungen sind die empfangenen Navigationsdaten verrauscht, so dass der GPS-Empfänger die Navigationsdaten nicht wie im Standardverfahren passend dekodieren kann, wobei aber der GPS-Empfänger unter Verwendung einer Kreuzkorrelation gemäß dem Stand der Technik und auch der Erfindung (die eine verbesserte Genauigkeit liefert) versucht, einen gesamten Satz von Daten (wie die Ephemeridendaten) auf einmal zu identifizieren, was leichter ist, als die einzelnen Elemente eines Satzes von Daten zu identifizieren, da die Identifizierung eines gesamten Satzes von Daten ein Integrieren über mehrere Datenbits erlaubt. Ein spezieller Satz der empfangenen Daten wird durch das Korrelieren des empfangenen Signals mit einem Signal, das den speziellen Satz von Daten einschließt, das vom GPS-Empfänger (oder durch eine Hilfsquelle) konstruiert wird, identifiziert. Der GPS-Empfänger korreliert dann das empfangene Signal mit dem konstruierten Signal und bestimmt so, wo der Satz von Daten im empfangenen Signal auftritt, auf der Basis dessen, dass eine Übereinstimmung aufscheint, während das konstruierte Signal über das empfangene Signal geschoben wird (oder äquivalent indem das empfangene Signal über das rekonstruierte Signal geschoben wird). Die Kenntnis, wo der Satz von Daten im empfangenen Signal auftritt, ist alles was benötigt wird, um die Millisekundenkomponente zu bestimmen. Somit wird in der Erfindung die TOW und die Millisekundenkomponente durch die Hilfsquelle und eine Kreuzkorrelation mit dem konstruierten Signal auf der Basis der Netzunterstützung geliefert, und die Submillisekunden-Komponente wird in der üblichen Weise bereit gestellt. Die Millisekundenkomponente in Kombination mit der Submillisekundenkomponente gibt uns die Pseudoentfernung. Die Pseudoentfernung wird dann (beispielsweise) in der Lösung der kleinsten Quadrate oder einem Kalman-Filter verwendet, um die Position des GPS-Empfängers und die Zeit (zu der bestimmt wird, dass der GPS-Empfänger die berechnete Position aufweist) gemäß der GPS-Zeit zu bestimmen.

Somit wird auch im Verfahren, das durch die Erfindung verbessert wurde, eine Korrelation über eine Serie von Navigationsdatenbits ausgeführt, wohingegen eine konventionelle Kreuzkorrelation sogar im Fall einer perfekten Ausrichtung der Datenbits, wenn sie über einer Serie von Navigationsdatenbits ausgeführt wird, wahrscheinlich misslingt, da bei der konventionellen Kreuzkorrelation die Modulation durch die Dopplerverschiebung und die Uhrenabweichung, das sind die sinusförmigen Restmodulationen, aus dem Signal nicht entfernt wird. Um die Wahrscheinlichkeit einer erfolgreichen Korrelation über eine so lange Zeitdauer zu erhöhen (die Länge des Signals umfasst mindestens mehrere wenn nicht viele Navigationsdatenbits), ist es wesentlich, die sinusförmige Restmodulation zu kompensieren.

WAS NOCH BENÖTIGT WIRD

Was benötigt wird, ist ein verbessertes Verfahren, mit dem ein GPS-Empfänger sich auf der Basis der beobachteten Ankunftszeit (nach der Uhr des GPS-Empfängers) von Signalen, die in schlechtem Signalzustand von einem SV gesendet werden, selbst auf die GPS-Zeit einstellen kann, indem er sich auf eine Unterstützung von einer Basisstation (die Zugang zu einem Signal höherer Qualität hat) verlässt, ein Verfahren, das die sinusförmige Modulation des Satellitensignals, die durch Dopplerverschiebung und Uhrenabweichung verursacht wird, berücksichtigt.

Das US-Patent Nr. 6,052,081 offenbart einen mobilen Empfänger, der ein SV-Signal erwirbt und empfängt, eine Pseudoentfernung auf der Basis des SV-Signals bestimmt, das SV-Signal entspreizt, eine Aufzeichnung der Satellitendatennachricht aus den erworbenen GPS-Signalen erzeugt, die verwendet wird, um die Pseudoentfernungen zu erzeugen oder zu bestimmen, die Aufzeichnung zu einer Station eines drahtlosen Kommunikationssystems überträgt, und die Station dann die Empfangszeit des SV-Signals durch den mobilen Empfänger bestimmt, auf der Basis einer Korrelation der Aufzeichnung mit einer zeitbezogenen Referenzaufzeichnung, das ist eine Aufzeichnung, die dieselbe Information einschließt, die aber durch den Stationsprozessor zeitlich ausgezeichnet wurde, nachdem sie vom Satelliten empfangen wurde. Die zeitliche Markierung wird als korrekt angenommen, und so kann die Station die zeitliche Differenz zwischen dem Zeitpunkt, zu dem sie die Satellitenaufzeichnung empfängt, und dem Zeitpunkt, zu dem der mobile Empfänger das tut, bestimmen. Der Zeitstempel wird verwendet, um an der Station die Empfangszeit des ursprünglich erworbenen SV-Signals durch den mobilen Empfänger zu bestimmen.

Es wird auch Bezug genommen auf die WO 98102973; US-A-5 579 338 und WO 99/26370.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die Erfindung liefert ein System, eine Vorrichtung und ein entsprechendes Verfahren für das Bestimmen der Zeit, zu der ein Signal eines Satellitenfahrzeugs (SV), das von einem mobilen Empfänger empfangen wurde, vom SV gesendet wurde. Das Verfahren gemäß der Erfindung ist in Anspruch 1 definiert, und die Vorrichtung gemäß der Erfindung ist in Anspruch 9 definiert. Das System gemäß der Erfindung ist in Anspruch 17 beansprucht.

Im Verfahren gemäß der Erfindung befindet sich der mobile Empfänger im Abdeckungsgebiet einer Station eines drahtlosen Kommunikationssystems, und das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: Liefern des SV-Signals, nachdem es entspreizt und geeignet frequenzmoduliert wurde und so eine Restfrequenzmodulation einschließt, und vor irgend einer Demodulation irgend welcher Demodulationsdaten, an einen Korrelator des mobilen Empfängers; Liefern des Inhalts von mindestens einem Teil desselben SV-Signals und eines TOW-Zählwerts durch die Station an den mobilen Empfänger; Ausführen einer Korrelation des SV-Signals mit einer Replik von mindestens einem Teil des SV-Signals, das aus dem Inhalt eines Teils des SV-Signals, das von der Station geliefert wird, bestimmt wird, durch den Korrelator; und Bestimmen der Zeit, zu der das Signal durch das SV gesendet wurde, auf der Basis der Millisekundenkomponente des SV-Signals, die von der Korrelation und dem TOW-Zählwert geliefert wird; wobei die Korrelation auf eine Art ausgeführt wird, die irgend eine Restfrequenzmodulation des SV-Signals berücksichtigt, durch einen Vorgang, der ein Multiplizieren des SV-Signals mit Sinuskurven oder aproximierten Sinuskurven bei diskreten Frequenzen beinhaltet, die einen Bereich überspannen, der die Frequenz der Restmodulation umfasst.

Die Station kann die Replik auf der Basis des Inhalts eines Teils des SV-Signals, das von der Station empfangen wurde, konstruieren.

Auch der mobile Empfänger kann die Replik auf der Basis des Inhalts eines Teils des SV-Signals, das von der Station empfangen wurde, konstruieren.

In einem anderen weiteren Aspekt der Erfindung kann auf das Multiplizieren des SV-Signals mit Sinuskurven bei diskreten Frequenzen eine kohärente Integration für jede diskrete Frequenz folgen.

In nochmals einem anderen Aspekt der Erfindung kann dem Multiplizieren des SV-Signals mit Sinuskurven bei diskreten Frequenzen eine Vielzahl von Subkorrelationen von Teilen der Replik mit entsprechend großen Teilen des SV-Signals vorausgehen, wobei jede dann mit den Sinuskurven bei diskreten Frequenzen multipliziert und in einer kohärenten Integration aufaddiert wird.

In einem nochmals weiteren Aspekt kann das Verfahren den Schritt einer nicht kohärenten Integration über eine Vielzahl von Ausgaben der kohärenten Integration umfassen. In einem nochmals weiteren Aspekt der Erfindung umfasst der Schritt der nicht kohärenten Integration über eine Vielzahl von Ausgaben der kohärenten Integration einen Schritt des Ausführens einer Operation, die entweder daraus besteht, dass man den absoluten Wert jeder Ausgabe der kohärenten Integration nimmt, jede Ausgabe der kohärenten Integration quadriert oder mit der zweiten Ausgabe beginnend jede Ausgabe der kohärenten Integration mit der komplex Konjugierten des Werts der vorherigen Ausgabe der kohärenten Integration multipliziert.

Die vorliegende Erfindung liefert somit eine Kreuzkorrelationstechnik für die Verwendung durch einen GPS-Empfänger (mit der Unterstützung von einer drahtlosen Basisstation), der ein SV-Signal empfangen hat, um die Zeit gemäß der GPS-Hauptuhr zu bestimmen, zu der das SV-Signal vom SV gesendet worden ist, eine Technik die genauer ist als die, die vom Stand der Technik geliefert wird, dadurch dass eine Kompensation jeglicher sinusförmiger Modulation des SV-Signals durch die Dopplerfrequenzverschiebung und die Uhrenabweichung, die nach dem Verarbeiten des SV-Signals durch die Spurverfolgungsstufe des GPS-Empfängers verbleibt, ausgeführt wird. Diese sinusförmigen Restmodulationen sind gewöhnlicherweise nur zu Zeiten bemerkbar, die mindestens mit der Periode der Unterrahmen einer Navigationsnachricht (sechs Sekunden) vergleichbar sind, nicht über die viel kürzeren Zeiten, die für das Erwerben und Verfolgen eines SV-Signals verwendet werden (kleiner als 20 msec, das heißt kleiner als die Periode/Epoche eines einzelnen Navigationsdatenbits). Gemäß der Erfindung liefert in einer Ausführungsform eine Basisstation eines drahtlosen Telekommunikationsnetzes an den GPS-Empfänger mindestens einen Teil derselben Navigationsnachricht, die der GPS-Empfänger vom SV empfangen hat. (In einer anderen Ausführungsform liefert die Basisstation nicht das tatsächliche Bitmuster/die Replik, sondern stattdessen nur Information, die ausreicht, dass der GPS-Empfänger die Replik konstruieren kann). Durch das Korrelieren der Replik mit dem SV-Signal, das tatsächlich vom GPS-Empfänger empfangen wurde, gemäß der Erfindung, und unter Verwendung der Kenntnis des Orts der Basisstation kann der GPS-Empfänger die angenäherte Zeit bestimmen, zu der das SV-Signal vom SV gesendet wurde. Es ist wichtig zu verstehen, dass unter den Bedingungen einer schlechten Qualität des SV-Signals der GPS-Empfänger die TOW in den Navigationsdaten nicht lesen kann; für die TOW verlässt sich der GPS-Empfänger auf eine Hilfsquelle. Mit einer solchen Hilfe kann der GPS-Empfänger bestimmen, während welches Unterrahmens das Signal empfangen wurde, das anzeigt, dass die TOW gesendet wurde (die Kenntnis der Signalsendetzeit Ttrans mit einer Genauigkeit von 3 Sekunden erlaubt das Bestimmen des Unterrahmens unter Verwendung von UnterrahmenTOW = gerundet (Ttrans/6 s)·6 s) wobei um die Information in Bezug auf den Unterrahmen, in welchem das TOW-Signal mit der Submillisekunden-Komponente gesendet wurde, zu kombinieren, der GPS-Empfänger fähig sein muss, die TOW, die von der Hilfsquelle geliefert wurde, mit einem Punkt auf dem empfangenen Signal zu verbinden. Um die Verbindung zu liefern, führt der GPS-Empfänger eine Kreuzkorrelation des konstruierten Datenbitmusters auf der Basis der TOW, die von der Hilfsquelle geliefert wird, mit dem empfangenen Signalfragment aus, und in einem Moment/einer relativen Position in der gleitenden Kreuzkorrelation gibt es eine Übereinstimmung. Der GPS-Empfänger markiert die Position, an der die Übereinstimmung auftritt, mit der bekannten TOW. Der GPS-Empfänger bestimmt dann den Millisekunden-Zählwert auf der Basis des Auftretens der Datenbitflanken (die Bestimmung erfolgt in unterschiedlichen GPS-Empfängern unterschiedlich). Mit dem Millisekundenzählwert an der identifizierten TOW-Position, der durch N dargestellt wird, und dem Millisekundenzählwert am Ende des Signals, der als M dargestellt wird, und mit dem Submillisekundenzählwert (ganze Zahl und Bruchteilschipzählwert), der als Ms dargestellt wird, wird die Empfangszeit berechnet zu Trec = TOW + (M – N)·&tgr;code + Ms·&tgr;chip wobei &tgr;code die Periode des PRN-Kodes (0,001 Sekunden) ist, und &tgr;chip die Chipdauer (1/1023000 Sekunden) ist. Somit Trec = TOW + (M – N)·0,001 (in Sekunden) + Ms/102300 (in Sekunden).

Die Korrelation der Erfindung wird so ausgeführt, dass jede sinusförmige Modulation des SV-Signals, die nach den Erwerbungs- und Verfolgungsstufen noch bleibt, kompensiert wird, das heißt, es werden sinusförmige Restmodulationen kompensiert. Die Korrelation umfasst das, was hier als kohärente Integrationsstufen angegeben wird, gefolgt (optional) von nicht kohärenten Integrationsstufen, die ein Quadrieren oder einen anderen Typ einer Operation umfassen, die ausgeführt führt, um die Empfindlichkeit des Systems zu erhöhen. Darüber hinaus hängt die Komplexität des Systems mit dem Frequenzbereich der sinusförmigen Restmodulation zusammen; eine Anwendung, bei der bekannt ist, dass sich die sinusförmige Restmodulation im Bereich [–50, 50] Hz befindet, wird eine geringere Berechnung erfordern als eine Anwendung, bei der bekannt ist, dass sich die sinusförmige Restmodulation im Bereich [–100, 100] Hz befindet.

Die Daten liegen im I/Q-Format vor (das heißt, die Daten werden als eine Serie komplexer Zahlen betrachtet) und sie werden mit mehreren Bits abgetastet. Gewöhnlicherweise werden am Ausgang des Spurverfolgungsverfahrens die Navigationsdaten unter Verwendung eines Schwellwerts dekodiert. Die Ausgabe für jedes Bit, das durch die Daten dargestellt wird, ist ein komplexer Wert, gewöhnlicherweise im I/Q-Format (In-Phase, Quadraturphase), beispielsweise (I, Q) = (123; 0,1) oder (I, Q) = (–123; 0,4). Die Q-Komponente ist im Spurverfolgungsverfahren bei guten Signalbedingungen klein. Wenn der Schwellwert beispielsweise 10 ist, dann wird die Ausgabe für (I, Q) = (123; 0,1) rein aus dem I-Kanal genommen und als Wert +1 angesehen, und für (I, Q) = (–123; 0,4) wird die Ausgabe als –1 angenommen. Bei schlechten Signalbedingungen liefert das Spurverfolgungsverfahren keine kleine Q-Komponente, und Bits vom I-Kanal werden manchmal nicht passend identifiziert. Statt dem Ausgeben nicht korrekten Datenbits gibt die Erfindung sowohl die I-Werte als auch die Q-Werte aus und verarbeitete sie zusammen, weswegen die sinusförmige Restmodulation und die Kreuzkorrelation der Erfindung auf komplexe Signale angewandt wird. Es kann mehrere Abtastwerte pro Datenbit in den I- und Q-Komponenten geben, wobei jeder Abtastwert wiederum durch mehrere Bits dargestellt wird. Die Datendauer beträgt 20 ms. Somit können beispielsweise 5 Abtastwerte sowohl der I- als auch der Q-Komponenten vorliegen, wobei jeder durch 4 Bits dargestellt ist.

Als Konsequenz, dass keine Phasenverriegelung benötigt wird, kann es jedoch eine sinusförmige Restmodulation in den Mehr-Bit-I/Q-Daten geben. Die Erfindung entfernt jedoch effizient die sinusförmige Restmodulation. (Im US-Patent Nr. 5,798,732 wird der Gegenstand einer möglichen sinusförmigen Restmodulation überhaupt nicht betrachtet).

Ein anderer Unterschied zwischen der vorliegenden Erfindung und dem Verfahren, das im US-Patent Nr. 5,798,732 offenbart ist, ist die Zeitsteuerung. In der vorliegenden Erfindung wird das Ergebnis einer Kreuzkorrelation nicht als solches verwendet (das heißt, um Signale auszurichten und dadurch auf die Zeitsteuerungsinformation zu schließen), sondern es wird nur verwendet, um ein Bitmuster zu identifizieren. Die tatsächliche Zeitsteuerung wird unter Verwendung eines getrennten Verfahrens bestimmt. In der vorliegenden Erfindung gibt die Kreuzkorrelation einen Zeitstempel (die TOW) für eine Position auf dem empfangenen Signal, wobei aber die tatsächliche Sendezeit durch das Hinzufügen der Millisekundenkomponente und der Submillisekundenkomponente konstruiert wird. Zusätzlich gibt es eine Positionsberechnungsstufe, um die korrekte Empfangszeit in der vorliegenden Erfindung zu identifizieren, wohingegen im Patent '732 die Empfangszeit indirekt identifiziert wird. Wie oben erwähnt wurde, bestimmt die Positionsberechnungsstufe dann, wann, gemäß der GPS-Zeit, das zeitbezogene Navigationsdatenbit tatsächlich empfangen wurde, beispielsweise unter Verwendung eines Kalman-Filters oder einer anderen Technik, um eine Lösung für die Empfangszeit als auch für die Position oder Geschwindigkeit des GPS-Empfängers zu erhalten.

Im Gegensatz zum US-Patent Nr. 6,052,081 versucht die vorliegende Erfindung die GPS-Zeit direkt aus den empfangenen Daten in Echtzeit zu gewinnen. Eine sogenannte Symboluhrensynchronisation (symbol clock synchronization) wird in der vorliegenden Erfindung verwendet, um die Datenbitflanken präzise festzulegen, und eine Musterübereinstimmung wird nur verwendet, um zu identifizieren, welcher Teil des empfangenen SV-Signals welchen Datensätzen (Ephemeriden, Almanach und so weiter) entspricht. Die Symbol-Uhren-Synchronisation vereinfacht das Kreuzkorrelationsverfahren im Falle von Anwendungen, bei denen es eine Vielzahl von Abtastungen pro Bit der Navigationsdaten gibt. Bei der Symbol-Uhren-Synchronisation wird, wenn der Ort der Bitflanken bestimmt werden kann, dann eine gleitende Kreuzkorrelation nicht durch das Verschieben einer Abtastung zu einer Zeit sondern durch das Verschieben von so vielen Abtastungen, wie sie einem einzelnen Bit von Navigationsdaten entsprechen, ausgeführt. Aber für eine Symbol-Uhren-Synchronisation muss der GPS-Empfänger wissen, welche Abtastungen welchen Datenbitflanken entsprechen. Ansonsten muss der GPS-Empfänger eine Kreuzkorrelation über alle die Schiebephasen ausführen. (Es gibt einen Algorithmus, der die Information angibt, welche Bitflanken welchen Abtastungen entsprechen). Der Symboltakt (Datenbittakt) wird aus den empfangenen Daten zurückgewonnen; er wird nicht von einer Basisstation geliefert. Darüber hinaus wird die sinusförmige Restmodulation im Verfahren, das im US-Patent Nr. 6,052,081 beschrieben ist, mit einer differentiellen Demodulation entfernt, während die vorliegende Erfindung eine andere Technik anwendet. Die vorliegende Erfindung könnte für Situationen verwendet werden, in denen das Satellitensignal nur frequenzverriegelt (frequency locked) (im schlimmsten Fall) ist, das heißt die sinusförmige Restmodulation ändert sich mit der Zeit.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Der obige Gegenstand und andere Gegenstände, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus einer Betrachtung der nachfolgenden detaillierten Beschreibung, die in Verbindung mit begleitenden Zeichnungen präsentiert wird, deutlich.

1 ist ein Blockdiagramm/Flussdiagramm einer Vorrichtung für das Ausführen jeder möglichen Ausrichtungsphase gemäß dem Stand der Technik;

2 ist ein Blockdiagramm/Flussdiagramm einer Vorrichtung gemäß der Erfindung, in der eine Kreuzkorrelation mit einem Entfernen/Kompensieren des sinusförmigen Restmodulation (der Dopplermodulation) ausgeführt wird;

3 ist ein Blockdiagramm/Flussdiagramm einer Vorrichtung für das Ausführen einer kohärenten Kombination und/oder Doppler-Entfernung/Kompensation gemäß der Erfindung; und

4 ist ein Blockdiagramm/Flussdiagramm, das die Verendung von Transformierten für die Demodulation und das kohärente Kombinieren gemäß der Erfindung zeigt.

BESTE ART FÜR DAS AUSFÜHREN DER ERFINDUNG

Gemäß der Erfindung liefert eine Basisstation eines drahtlosen Telekommunikationsnetzes einem Empfänger eines globalen Positioniersystems, der sich im Abdeckungsgebiet der Basisstation befindet, ein Bitmuster, das eine (möglicherweise genäherte) Replik mindestens eines Teils einer Navigationsnachricht, die tatsächlich durch den GPS-Empfänger von einem SV des GPS empfangen wird, darstellt. Der GPS-Empfänger verwendet die Replik, um die Zeit, zu der das Signal vom SV gesendet wurde, gemäß der GPS-Hauptuhr präzise zu bestimmen. Wenn der GPS-Empfänger das SV-Signal empfängt, so verarbeitet er es gemäß einer Spurverfolgungsstufe (tracking stage), die aus dem SV-Signal den Spreizkode und das Meiste des Trägers eliminiert. Es verbleibt jedoch mindestens ein Teil des Trägers, ein Teil der über die Zeitdauer (Millisekunden), die bei der Spurverfolgung verwendet wird, kaum bemerkbar ist, aber dennoch über Zeitperioden, die beim Lesen der sogenannten Navigationsnachricht, die den Dateninhalt des SV-Signals darstellt, benötigt wird, bemerkbar ist. Der GPS-Empfänger korreliert das Signal, das er tatsächlich empfängt (nach einer Verarbeitung durch die Spurverfolgungsstufe), mit der Replik auf eine Weise, die eine Kompensation für jegliche Restmodulation liefert, wie das unten erläutert wird.

Es ist für eine Basisstation natürlich nicht notwendig, die benötigte Replik zu liefern, sondern es reicht, genügend Information bereit zu stellen, damit der GPS-Empfänger die Replik konstruieren kann.

Es wird angenommen, dass der GPS-Empfänger die Navigationsnachricht in ausreichender Weise lesen kann, um die Wochenzeit-(TOW)-Komponente der Zeit, zu der das SV-Signal gesendet wurde, zu bestimmen (alternativ kann die Basisstation die TOW lesen und sie an den GPS-Empfänger liefern), und es wird auch angenommen, dass er eine Submillisekundenmehrdeutigkeit während den Erwerbungs- und Spurverfolgungsstufen eliminieren kann. Dann kann, wenn die Replik und das tatsächliche Signal präzise korreliert sind, was nicht erfolgen kann, ohne eine Restmodulation zu berücksichtigen (die sich durch den Doppler-Effekt und auch durch leichte Differenzen der Raten der verschiedenen Uhren, die am beschriebenen Verfahren beteiligt sind, beispielsweise der SV-Uhr, der Uhr des GPS-Empfängers, der Uhr der Basisstation und der GPS-Hauptuhr, ergeben kann), und der GPS-Empfänger den Ort der Basisstation berücksichtigt, der GPS-Empfänger die Mehrdeutigkeit von zwanzig Millisekunden in der Zeit, zu der das SV-Signal gesendet wurde, eliminieren, und somit die Sendezeit präzise bestimmen.

Gemäß dem Stand der Technik, wie er in 1 gezeigt ist, wird die GPS-Zeit durch einen GPS-Empfänger "wiedergewonnen" (das heißt, der GPS-Empfänger bestimmt gemäß der GPS-Hauptuhr die Zeit, zu der ein spezielles Bit eines SV-Signals von einem SV gesendet wurde) unter Verwendung eines Kreuzkorrelationsverfahrens, das zwei Bitsequenzen, ein empfangenes Signal und eine Replik umfasst. Die Replik wird über das empfangene Signal "gezogen" (oder umgekehrt), und an jeder relativen Position (Phase) wird ein Korrelationswert berechnet, der die Korrelation zwischen der Replik und einem Segment des empfangenen Signals anzeigt. Die Phase, die zum größten Korrelationswert führt, ist die Phase, die am wahrscheinlichsten ist. Mit anderen Worten, für eine beste Ausrichtung sollte entweder die Replik oder das Ausgangssignal um die Phase, die zum größten Korrelationswert führt, phasenverschoben werden.

Der Algorithmus für die Wiedergewinnung der GPS-Zeit, der vom Stand der Technik verwendet wird (und auch der Algorithmus, der von der Erfindung verwendet wird, wie er unten beschrieben ist), verwendet die folgenden Eingaben: Eine Anordnung, die das empfangene Ausgangssignal (Xs(n)) enthält, eine Anordnung, die das Repliksignal (Xr(n)) enthält, die Längen beider Anordnungen (Ns, Nr), einen möglichen Bereich der sinusförmigen Modulationsfrequenzen (&Dgr;F), der nach der Spurverfolgungsstufe noch verbleibt, die Anzahl der Abtastungen, die pro Bit des empfangenen Signals genommen werden (ks/b) und ein Flag, das anzeigt, wenn die Bitsynchronisation durch irgend einen anderen Algorithmus ausgeführt wird, so dass die Datenbitflanken (Fbs) bekannt sind. Im Folgenden wird für eine einfache Diskussion weiter angenommen, dass die Replik mit einer Rate von einer Abtastung pro Bit abgetastet wird.

Wenn man nun die 2 betrachtet, so wird gemäß der Erfindung ein Korrelationsverfahren ausgeführt, das ähnlich der konventionellen Korrelationstechnik ist, die in 1 dargestellt ist, in der Form, dass eine Replik über ein Segment das Ausgangssignals gleitet, wobei sie sich aber vom Stand der Technik auf zwei Arten unterscheidet. Zuerst wird statt dem Ausführen einer einzelnen Korrelation der Replik mit dem Ausgangssignalsegment das Korrelationsverfahren in mehrere Unterkorrelationen von Abschnitten des Ausgangssignalsegments aufgespalten, und als zweites werden die Ausgaben der verschiedenen Unterkorrelationen in einer Weise kombiniert, die eine Kompensation der sinusförmigen Restmodulation des Ausgangssignalsegments ausführt, einer Modulation bei einer Frequenz, die hier als Dopplerfrequenz unabhängig vom Ausmaß, in dem sie nur durch ein Dopplerverschiebungsphänomen verursacht wird, bezeichnet wird.

Wenn man weiter die 2 betrachtet, wird die Länge (Nss) jedes Abschnitts vorzugsweise auf der Basis der maximal möglichen Dopplerfrequenz &Dgr;F berechnet. Die Länge könnte beispielsweise gemäß dem folgenden Verfahren berechnet werden

wenn (Nss == 0), dann Nss = 1;

wobei die Eingaben des Algorithmus aus den Korrelatoren des Spurverfolgungskanals genommen werden. (Die Funktion floor (...) hat eine Ausgabe, die am dichtesten an der ganzen Zahl liegt, die den Wert des Arguments nicht übersteigt.

Das Modul zur kohärenten Kombination und der Kompensation der Restsinuskurven hat zwei Optionen, um die sinusförmige Restmodulation (die von der Dopplerverschiebung und der Uhrenabweichung verursacht wird) zu kompensieren. Bei einer Option werden mehrere Demodulationskanäle mit verschiedenen angenommenen Modulationsrestfrequenzen verwendet. Bei der anderen Option wird jede Unterkorrelationsausgabe mit der (komplex) konjugierten Version der benachbarten Unterkorrelationsausgabe multipliziert. Vorzugsweise werden beide Mechanismen verwendet, einer nach dem anderen, wie das in 3 dargestellt. Statt beide in der Folge zu verwenden, ist es jedoch möglich, die Restfrequenzkompensation und die kohärente Integration zu eliminieren und dennoch die Position zu finden, wo die maximale Korrelation auftritt.

Im in 3 dargestellten System werden im Abschnitt der Kompensation der Restmodulation die Ausgaben der Unterkorrelation zuerst mit komplexen sinusförmigen Signalen multipliziert mit Frequenzen, die einen Bereich überspannen, so dass mindestens eine Frequenz im Bereich dicht genug an der Restmodulationsfrequenz liegt, um die mögliche (unbekannte) Restmodulation zu demodulieren. Das Ergebnis der Multiplikation mit jeder unterschiedlichen Frequenz, das hier als Restmodulationsfrequenzkandidat bezeichnet wird, wird dann über eine gewisse Länge kohärent integriert, wobei man das Vorzeichen jedes Ausdrucks, der hinzugefügt wird, berücksichtigt. (Der Ausdruck "kohärente Integration" wird hier verwendet, um einen Unterschied zur sogenannten "nicht kohärenten Integration" anzugeben, in welcher der absolute Wert jedes Summanden genommen wird, bevor der zur Summe hinzugefügt wird. Somit ist die kohärente Integration einfach eine normale Integration).

Wenn man weiter die 3 betrachtet, stehen die Länge der kohärenten Integration und der Frequenzabstand zwischen den Kanälen in Bezug zueinander (wie das auch bei der Unterabschnittlänge und dem Frequenzabstand der Fall ist, die in Verbindung mit der obigen Gleichung (1) erwähnt wurden). Der kohärenten Integration folgt eine nicht kohärente Integration über eine Vielzahl von Ausgaben des kohärenten Integrationsschrittes (wobei jede als ein Summand der nicht kohärenten Integration dient), die eine der drei möglichen Verfahren des Entfernens der Vorzeichenabhängigkeit des Summanden verwendet: (1) Quadrieren jedes Abtastwertes (Summanden), bevor er der Summe hinzugefügt wird; (2) Nehmen des absoluten Werts jedes Summanden; und (3) Multiplizieren jedes Summanden mit dem komplex konjugierten Wert des vorherigen Abtastwerts/Summanden. Der maximale Korrelationswert für alle Restmodulationsfrequenzkandidaten ist die Ausgabe des Moduls der nicht kohärenten Integration. (Natürlich ist das, was man will, die Position, an der das Maximum auftritt, nicht der Wert selbst, und die Position, an der das Maximum auftritt, ist aus der relativen Position des konstruierten Signals und dem empfangenen Signalsegment, das den maximalen Korrelationswert angibt, bekannt). Wenn der Restmodulationsfrequenzwert selbst von Interesse ist, kann er als der Wert des Restmodulationsfrequenzkandidaten, für den die Ausgabe maximal war, geschätzt werden. Für den dritten Fall (in dem der Summand mit dem komplex konjugierten Wert des vorherigen Summanden multipliziert wird) liefert die komplexe Phase, die dem maximalen (Korrelations-) Wert entspricht, eine feinere Schätzung der Restmodulationsfrequenz als dies der Restmodulationsfrequenzkandidat tut.

Wenn man nun die 4 betrachtet, so können die Stufen der Demodulation und der kohärenten Integration der Erfindung kombiniert und unter Verwendung von Demodulationstransformierten implementiert werden, wie das in 4 gezeigt ist. Zusätzlich kann ein Auffüllen mit Nullen verwendet werden, um den Frequenzabstand zwischen benachbarten Dopplerfrequenzkandidaten und/oder geeigneten Abschnitts-/Integrationslängen zu wählen, um fähig zu sein, schnelle Transformationen zu verwenden.

Wenn eine Bitsynchronisation für das Bestimmen von Bitflanken des empfangenen Signals ausgeführt wird (durch irgend einen anderen Algorithmus oder als ein integraler Teil eines Systems gemäß der vorliegenden Erfindung), dann reduziert sich der Suchraum, da die Ausrichtungsphasen in einen diskreten Gitter durch das Verschieben der Replik um jeweils ein Bit statt um jeweils eine Abtastung verschoben werden, gesucht werden, so dass wenn die Abtastung beispielsweise mit einer Rate von 20 Abtastungen pro Bit ausgeführt wird, dann die Schrittgröße 20 Abtastungen beträgt. Somit wird die Komplexität der Kreuzkorrelation wesentlich reduziert, wenn die Bitflankeninformation verfügbar ist.

UMFANG DER ERFINDUNG

Es sollte verständlich sein, dass die oben beschriebenen Anordnungen die Anwendung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung nur illustrieren. Beispielsweise umfasst die Erfindung, obwohl sie im Kontext einer Basisstation eines drahtlosen Kommunikationssystems beschrieben wurde, das an einen mobilen Empfänger den Inhalt eines Teils desselben SV-Signals liefert, wie es vom mobilen Empfänger empfangen wurde, jede Einheit, das ist jede Station, einer drahtlosen Kommunikationseinrichtung, die einen solchen Inhalt liefert. Zusätzlich umfasst die Erfindung, obwohl sie so beschrieben wurde, dass sie eine Operation einschließt, die das Multiplizieren des SV-Signals mit Sinuskurven an diskreten Frequenzen bedingt, die einen Bereich überdecken, der die Frequenz der Restmodulation umfasst, auch das Verwenden einer Operation, die das Multiplizieren des SV-Signals mit angenäherten Sinuskurven einschließt, die beispielsweise eine Sequenz von Werten +1, –1, +1, –1 und dergleichen umfassen. Viele andere Modifikationen und alternative Anordnungen können von Fachleuten erwogen werden, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen, und die angefügten Ansprüche sollen solche Modifikationen und Anordnungen abdecken.


Anspruch[de]
Verfahren zum Bestimmen des Zeitpunkts, zu dem ein Signal eines Satellitenfahrzeugs (SV), das von einem mobilen Empfänger empfangen wird, von dem SV ausgestrahlt wurde, wobei sich der mobile Empfänger in dem Reichweitenbereich einer Station eines drahtlosen Kommunikationssystems befindet, wobei das Verfahren die Schritte umfasst:

a) Bereitstellen des SV Signals, nachdem es entspreizt und geeignet frequenzdemoduliert wurde, aber eine residuale Frequenzmodulation aufweist, und vor der Demodulierung von irgendwelchen Navigationsdaten, an einen Korrelator des mobilen Empfängers;

b) Bereitstellen des Inhalts von mindestens einem Teil des gleichen SV Signals und einer TOW, Time of Week, Zählung, durch die Station an den mobilen Empfänger;

c) Ausführen einer Korrelation des SV Signals mit einer Replik von mindestens einem Teil des SV Signals, bestimmt aus dem Inhalt eines Teils des SV Signals, das von der Station bereitgestellt wird, durch den Korrelator; und

d) Bestimmen des Zeitpunkts, zu dem das Signal von dem SV ausgestrahlt wurde, auf der Basis der Millisekunden-Komponente des SV Signals, die von der Korrelation und der TOW Zählung bereitgestellt wird;

wobei die Korrelation in einer Weise durchgeführt wird, die irgendeine residuale Frequenzmodulation des SV Signals berücksichtigt, durch einen Vorgang, der ein Multiplizieren des SV Signals mit Sinuskurven oder approximierten Sinuskurven bei diskreten Frequenzen beinhaltet, die einen Bereich überspannen, der die Frequenz der residualen Modulation umspannt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Station die Replik auf der Basis des Inhalts eines Teils des SV Signals konstruiert, das von der Station empfangen wird. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der mobile Empfänger die Replik auf der Basis des Inhalts eines Teils des SV Signals konstruiert, das von der Station empfangen wird. Verfahren nach Anspruch 1, wobei dem Multiplizieren des SV Signals mit Sinuskurven bei diskreten Frequenzen eine kohärente Integration für jede diskrete Frequenz folgt. Verfahren nach Anspruch 1, wobei dem Multiplizieren des SV Signals mit Sinuskurven bei diskreten Frequenzen mehrere Subkorrelationen von Teilen der Replik vorausgeht, mit entsprechend bemessenen Teilen des SV Signals, von denen jede dann mit den Sinuskurven bei diskreten Frequenzen multipliziert wird und in einer kohärenten Integration zusammenaddiert wird. Verfahren nach Anspruch 5, weiter umfassend den Schritt, nicht-kohärent über mehrere Ausgaben der kohärenten Integration zu integrieren. Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Schritt des nicht-kohärenten Integrierens über eine Vielzahl von Ausgaben der kohärenten Integration einen Schritt einschließt, einen Vorgang auszuführen, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus:

Nehmen des Absolutwertes jeder Ausgabe der kohärenten Integration, Quadrieren jeder Ausgabe der kohärenten Integration, und, beginnend mit der zweiten Ausgabe, Multiplizieren von jeder Ausgabe der kohärenten Integration mit der Komplexkonjugierten des Wertes der vorherigen Ausgabe der kohärenten Integration.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die residuale Modulation eine residuale Sinus-Modulation ist. Mobile Empfängervorrichtung, um ein Signal eines Satellitenfahrzeugs und eine Kommunikation von einer Station eines drahtlosen Kommunikationssystems zu empfangen, wenn in dem Reichweitenbereich davon, zum Bestimmen des Zeitpunkts, zu dem das Signal des Satellitenfahrzeugs (SV), das davon empfangen wird, von dem SV ausgestrahlt wurde, wobei die mobile Empfängervorrichtung umfasst:

a) einen Korrelator in dem mobilen Empfänger, der konfiguriert ist, um das SV Signal, nachdem es entspreizt und geeignet frequenzdemoduliert wurde, aber eine residuale Frequenzmodulation aufweist, und vor der Demodulierung von irgendwelchen Navigationsdaten zu empfangen;

b) Mittel zum Empfangen des Inhalts von mindestens einem Teil des gleichen Signals und einer TOW, Time of Week, Zählung von der Station;

c) Mittel zum Ausführen einer Korrelation des SV Signals mit einer Replik von mindestens einem Teil des SV Signals, bestimmt aus dem Inhalt eines Teils des SV Signals, das von der Station bereitgestellt wird, durch den Korrelator; und

d) Mittel zum Bestimmen des Zeitpunkts, zu dem das Signal von dem SV ausgestrahlt wurde, auf der Basis der Millisekunden-Komponente des SV Signals, die von der Korrelation und der TOW Zählung bereitgestellt wird;

wobei die Korrelation in einer Weise durchgeführt wird, die irgendeine residuale Frequenzmodulation des SV Signals berücksichtigt, durch einen Vorgang, der ein Multiplizieren des SV Signals mit Sinuskurven order approximierten Sinuskurven bei diskreten Frequenzen beinhaltet, die einen Bereich überspannen, der die Frequenz der residualen Modulation umspannt.
Vorrichtung nach Anspruch 9, konfiguriert zum Empfangen der Replik von der Station, wobei die Replik von der Station auf der Basis des Inhalts eines Teils des SV Signals, das von der Station empfangen wurde, konstruiert wurde. Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei der mobile Empfänger die Replik auf der Basis des Inhalts einer Teils des SV Signals konstruiert, das von der Station empfangen wird. Vorrichtung nach Anspruch 9, 10 oder 11, wobei dem Multiplizieren des SV Signals mit Sinuskurven bei diskreten Frequenzen eine kohärente Integration für jede diskrete Frequenz folgt. Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 9 bis 12, wobei dem Multiplizieren des SV Signals mit Sinuskurven bei diskreten Frequenzen mehrere Subkorrelationen von Teilen der Replik vorausgeht, mit entsprechend bemessenen Teilen des SV Signals, von denen jede dann mit den Sinuskurven bei diskreten Frequenzen multipliziert wird und in einer kohärenten Integration zusammenaddiert wird. Vorrichtung nach Anspruch 13, weiter Mittel umfassend, um nicht-kohärent über mehrere Ausgaben der kohärenten Integration zu integrieren. Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei die Mittel zum nicht-kohärenten Integrieren über eine Vielzahl von Ausgaben der kohärenten Integration Mittel einschließen, um einen Vorgang auszuführen, umfassend:

Nehmen des Absolutwertes jeder Ausgabe der kohärenten Integration, Quadrieren jeder Ausgabe der kohärenten Integration, und, beginnend mit der zweiten Ausgabe, Multiplizieren von jeder Ausgabe der kohärenten Integration mit der Komplexkonjugierten des Wertes der vorherigen Ausgabe der kohärenten Integration.
Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 9 bis 15, wobei die residuale Modulation eine residuale Sinus-Modulation ist. System, umfassend eine Empfängervorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 9 bis 16, und eine Station, die auf das gleiche SV Signal wie die mobile Empfängervorrichtung anspricht, um den Inhalt von mindestens eines Teils des gleichen SV Signals bereitzustellen, wie es von dem mobilen Empfänger empfangen wird.






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