KR100594123B1

KR100594123B1 - 이동통신 단말에서 전세계 위치확인 신호의 수신 장치 및방법

Info

Publication number: KR100594123B1
Application number: KR1020050037301A
Authority: KR
Inventors: 박찬우; 양정복; 최선; 박기현; 엄태일
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2005-05-03
Filing date: 2005-05-03
Publication date: 2006-06-28
Also published as: US7446703B2; US20060250302A1

Abstract

본 발명은 단말 기반 방식의 GPS 위치 확인 기능을 갖는 이동통신 단말에서 GPS 수신 감도를 향상시키는 장치 및 방법에 대한 것이다. GPS 수신기는, 이동통신 네트워크로부터 GPS 위성의 기본 정보를 포함하는 제1 무선주파수(RF) 신호를 수신하는 제1 RF 수신부와, 상기 제1 RF 수신부로부터의 출력을 이용하여 상기 기본 정보와 상기 이동통신 네트워크의 시스템 시간을 획득하는 제1 기저대역 처리부와, 상기 GPS 위성으로부터 네비게이션 데이터를 포함하는 제2 RF 신호를 수신하는 제2 RF 수신부와, 상기 기본 정보와 상기 시스템 시간을 이용하여 상기 네비게이션 데이터의 전체 정보 비트를 모사한 감도 지원(SA) 데이터를 생성하는 네비게이션 데이터 비트 예측부와, 상기 SA 데이터를 이용하여 모사된 신호와 상기 제2 RF 신호를 상관하여 상관 샘플들을 생성하는 제2 기저대역 처리부와, 상기 제2 기저대역 처리부로부터의 상기 상관 샘플들을 이용하여 상기 이동통신 단말의 위치 해를 계산하는 신호 검출부로 구성된다. 이러한 본 발명은, 장시간의 동기적분 과정에서 데이터 비트의 반전으로 인한 동기적분 결과의 상쇄 현상을 방지하여, 이동통신 단말에서 GPS 신호의 수신 감도를 향상시킨다.

GPS, NAVIGATION MESSAGE, SA DATA, SUBFRAME, CDMA

Description

이동통신 단말에서 전세계 위치확인 신호의 수신 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR RECEIVING GPS SIGNAL IN MOBILE TELECOMMUNICATIONS TERMINAL}

도 1은 전형적인 단말 기반 방식의 GPS 수신기 구조를 나타낸 블록도.

도 2a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 단말 지원 방식의 GPS 수신기 구조를 나타낸 블록도.

도 2b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 네비게이션 데이터 비트 예측부(240)의 상세한 구조를 나타낸 블록도.

도 3은 네비게이션 데이터의 구성을 도시한 도면.

도 4a 내지 4e와 도 5a 내지 도 5e는 네비게이션 데이터의 서브프레임들을 나타낸 도면.

도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 네트워크 데이터의 서브프레임 구성 동작을 나타낸 흐름도.

도 7 내지 도 13은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 생성된 SA 데이터를 적용한 서브프레임 구간의 신호대 잡음비를 나타낸 도면.

도 14 및 도 15는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 생성된 SA 데이터가 적용되지 않는 구간과 적용되는 구간 및 전체 구간의 신호대 잡음비 평균값을 나타낸 도면.

본 발명은 전 세계 위치 확인 시스템(Global Positioning System: 이하 "GPS"라 함.)에 관한 것으로서, 특히 단말 기반 방식의 GPS 위치 확인 기능을 갖는 이동통신 단말에서 GPS 수신 감도를 향상시키는 장치 및 방법에 관한 것이다.

현대 사회가 발전해 나감에 따라서 개인휴대통신 역시 비약적으로 발전해 나가고 있으며 더불어 각종 다양한 부가 서비스를 지원하고 있다. 특히 일부 국가들은 위치확인(GPS) 시스템을 이동통신 단말에 기본적으로 장착하도록 규정하여 모든 이동통신 단말을 대상으로 각종 위치정보 관련 서비스를 제공하는 추세에 있다. 지구 근방에는 정해진 궤도를 따라 지구를 돌면서 그들 자신의 천체위치(ephemeris)와 시스템 시간을 브로드캐스팅하여, GPS 수신기가 자신의 위치를 결정할 수 있도록 하는 많은 GPS 인공위성들이 존재한다. 이동통신 단말에 장착될 수 있는 GPS 수신기는 적어도 4개의 GPS 인공위성들로부터 동시에 전송되는 GPS 신호들의 상대적인 도착 시간들을 계산하여 정확한 시간과 자신의 위치를 결정한다.

GPS에 의한 측위는 위성으로부터 발사되는 전파의 지연시간을 계측하고 위성 궤도로부터의 거리를 이용하여 현재의 위치를 구하는 것이다. 제1 위성으로부터의 거리를 알면, GPS 수신기의 현재 위치는 상기 제1 위성을 중심으로 하여 반경이 상기 위성으로부터의 거리로 되는 구의 표면의 어느 한 곳이 된다. 제2 위성으로부터의 거리를 알면, GPS 수신기의 현재 위치는 상기 제1 위성을 중심으로 하는 구와 상기 제2 위성을 중심으로 하는 구가 겹치는 원주상의 어느 한 곳이 된다. 그리고 제3 위성으로부터의 거리에 의해 3번째의 구가 상기 원주와 겹치는 두 교점 중 어느 하나가 상기 GPS 수신기의 현재 위치가 된다. 여기서 위성과 GPS 수신기 사이의 거리는, 위성으로부터의 GPS 신호가 GPS 수신기에 도달하는 시간에 따른 실제 거리에, 사용자 시간오차에 의한 거리오차가 포함되므로 의사거리(Pseudo-range)라 칭한다. 따라서 GPS 수신기는 제4 위성으로부터의 거리를 이용하여 상기 시간오차를 제거한다.

GPS 신호에 의한 측위 절차는 종종 수분 정도의 많은 시간이 소모된다. 특히 한정된 배터리 수명을 가지는 이동통신 단말에 적용되는 소형화된 GPS 수신기에 있어서 이러한 시간의 소모는 수용될 수 없을 정도의 수준이다. 이 때문에 일부 수신기는 인접한 GPS 지원(Assisted GPS: 이하 AGPS라 칭함) 서버, 즉 PDE(Position Determination Entity) 서버로부터 위성 탐색에 필요한 대략적인 기본 정보를 제공받는다. 상기 기본 정보는, 이동통신 단말을 서비스하는 네트워크의 기지국에 의해 상기 이동통신 단말로 제공된다. 일 예로서 동기식 CDMA(Code Division Multiple Access) 무선 네트워크에서는 위치 기반 서비스(Location Based Service)와 관련해 단말과 PDE 서버간의 메시지 프로토콜로서, IS-801을 지원한다.

하기에 GPS를 이용하는 다양한 위치 확인 서비스의 예를 설명한다.

1. 단말 지원(Mobile Assisted) 방식의 위치 확인 서비스

단말 지원 방식은 IS-801에서 정의한 위치 확인 서비스 중 가장 많이 사용되는 방식이다. 단말 지원 방식은 PDE 서버로부터 위치 측정에 필요한 정보로서 획득 지원(Acquisition Assistance: 이하 AA라 칭함) 데이터 및 감도 지원(Sensitivity Assistance: 이하 SA라 칭함) 데이터(optional)를 단말에 제공하고, 단말은 상기 AA 데이터 및 SA 데이터를 이용한 최단 시간의 GPS 동작을 통해 위성들로부터의 의사거리를 측정한다. PDE 서버는 무선 네트워크를 통해 상기 측정된 정보를 수신하여 상기 단말의 위치 해를 계산한다.

상기 단말 지원 방식은 특히 E911 서비스와 같이 네트워크 측에서 단말의 위치를 알아내고자 할 때 유용하다. 그러나 한번의 위치 확인 서비스에 한번의 위치 해만이 얻어지므로 네비게이션 등의 어플리케이션과 같이 단말의 연속적인 위치 해가 필요한 경우에는 적합하지 않다.

2. 단말 기반(Mobile Based) 방식의 위치 확인 서비스

단말 기반 방식은 단말 지원과는 달리, 단말에서 위성들의 천체위치(Ephemeris)와 알마낙 데이터(Almanac Data), 그리고 단말의 대략적인 위치정보를 PDE 서버로부터 수신하고 AA 데이터를 직접 생성하며, 상기 AA 데이터에 의해 측정된 위성으로부터의 의사거리를 이용하여 단말에서 직접 위치 해까지 계산하는 방식이다. 상기 단말 기반 방식은 단말의 GPS 관련 동작이 복잡해지는 대신, 연속적인 위치 해를 구해야 하는 경우에 적합하다.

SA 데이터란 단말 지원 방식에서 단말이 선택적으로 PDE 서버에 요청하여 수 신하는 데이터로,서 약 10초 분량의 GPS 네비게이션 정보 비트를 포함하고 있다. 상기 정보 비트를 이용하면 동기 적분(coherent integration) 시간을 증가시킬 수 있으므로, GPS 수신 감도를 향상시킬 수 있다.

단말 기반 방식의 위치 확인 서비스에서 연속적인 위치 해를 구하게 되면, 많은 경우에 GPS 동작은 장시간 연속적으로 지속된다. PDE 서버로부터 단말에 제공되는 10초의 SA 데이터는 이런 경우에 충분한 정보 비트를 제공하지 못하므로 단말 지원 방식에서는 사용되고 있지 않다. 그런데 네비게이션 정보 비트의 부재는 동기 적분 시간을 증가시키는 것을 제한하여, 채널의 환경이 열악해 지는 경우 단말이 위성의 신호를 획득하지 못하거나 놓쳐 버리는 경우가 생긴다. 즉, GPS 수신 감도가 감소하게 되는 것이다.

도 1은 전형적인 단말 기반 방식의 GPS 수신기 구조를 나타낸 블록도이다.

도 1을 참조하면, GPS 위성(102)은 표준측위용의 L1 및 고정밀 측위용의 L2의 두 반송파를 통해 GPS 신호를 송출한다. 상기 GPS 신호는 단말(142) 및 PDE 서버(104)로 수신된다. PDE 서버(104)는 상기 GPS 신호를 복조하여 상기 위성(102)의 현재 위치와 속도 정보 등의 위성 궤도 정보를 포함하고 있는 천체위치 데이터와 알마낙 데이터, 그리고 대략적인 위치 해를 구하고, 상기 천체위치 데이터와 상기 구해진 데이터를 포함하는 기본 정보를 생성한다. 상기 기본 정보는 CDMA 네트워크(144)의 이동 교환국(Mobile Switching Center: MSC)(106)에 의해 단말(142)이 위치하는 셀을 커버하는 기지국(Base Station: BS)(108)으로 전달되고, 기지국(108)은 상기 기본 정보를 CDMA 신호에 실어 상기 단말(142)로 전송한다.

GPS 위성(102) 및 CDMA 기지국(108)으로부터의 RF(Radio Frequency) 신호는 단말(142)의 안테나(110)로 수신되고, 이중화기(Duplexer)(112)에 의해 CDMA RF 수신부(114)와 GPS RF 수신부(118)로 제공된다. CDMA RF 수신부(114)는 상기 RF 신호에 포함된 CDMA 신호를 추출하며, CDMA 기저대역 처리부(116)는 상기 추출된 CDMA 신호를 복조 및 복호하여 PDE 서버(104)로부터의 기본 정보 및 CDMA 네트워크(144)의 시스템 시간 정보를 획득한다. 온도-보상 수정 발진기(Temperature-Compensated Crystal Oscillator: TCXO)(112)는 상기 CDMA 기저대역 처리부(116)에 의해 획득된 시스템 시간에 동기하여 CDMA RF 수신부(114)와 GPS RF 수신부(118) 및 GPS 기저대역 처리부(122)로 기준 클럭을 제공한다.

GPS RF 수신부(118)는 상기 RF 신호에 포함된 GPS 신호를 추출하며, 상기 추출된 GPS 신호는 GPS 기저대역 처리부(122)의 믹서(130)로 제공된다. GPS 기저대역 처리부(122)의 반송파 NCO(Carrier Numerically Controlled Oscillator)(124)는 상기 TCXO(120)로부터 제공된 기준 클럭에 동기하여 GPS 신호의 반송파 주파수 신호를 생성하며, 코드 NCO(126)는 마찬가지로 상기 기준 클럭에 동기하여 코드 주파수 신호를 생성한다. 코드 발생기(128)는 상기 코드 주파수 신호에 따라 GPS 위성(102)의 PRN(Pseudo-Random Noise) 코드를 발생한다.

믹서(130)는 상기 GPS RF 수신부(118)로부터의 GPS 신호에 상기 반송파 NCO(124)로부터 제공된 반송파 주파수 신호를 혼합하여 기저대역 신호를 출력하며, 상관기(132)는 상기 기저대역 신호와 상기 코드 발생기(128)로부터의 상기 PRN 코드를 입력받는다. 한편, GPS 기저대역 처리부(122)는 상기 기본 정보를 이용하여 자체적으로 AA 데이터를 생성하고, 상기 AA 데이터를 이용하여 GPS 위성(102)에서 수신되는 실제 GPS 신호의 모사(replica) 신호를 만들어 상관기(132)를 통해 상기 실제 GPS 위성 신호와의 상관 결과를 얻는다. 즉 상관기(132)는 상기 PRN 코드를 이용하여, 상기 믹서(130)로부터의 GPS 신호에 상기 모사 신호를 상관하여 상관 결과를 얻는다. 여기서 상관기(132)는 상기 상관 결과를 미리 정해지는 동기적분 시간, 예를 들어 1ms(milli-second) 동안 누적하여 상관 샘플들을 출력한다.

상기 상관 샘플들은 메모리(134)에 저장된다. 피크 검출부(136)는 상기 메모리(134)에 저장된 샘플들 중 소정 임계치 이상의 피크 에너지를 가지는 샘플을 검출하며, 의사거리 측정부(138)는 상기 검출된 샘플을 이용해 단말(142)의 상기 위성(102)에 대한 의사거리를 구한다. 위치해 계산부(140)는 적어도 4개의 GPS 위성들에 대해 계산된 의사거리 값들과 상기 기본 정보에 포함되는 천체위치 데이터를 이용하여 단말(142)의 위치 해를 계산한다.

앞서 언급했듯이 SA 데이터는 단말 지원 방식의 위치 확인 동작에서 GPS 수신 감도를 향상시키기 위해서 PDE 서버(104)에서 보내주는 데이터로서, 단말(142)에서 수신될 GPS 네비게이션 데이터의 정보 비트를 포함한다. SA 데이터를 사용하게 되면 네비게이션 데이터의 정보 비트를 알 수 있게 됨으로써 동기적분 시간을 증가시킬 수 있다. SA 데이터가 없다면 단말(142)은 하나의 데이터 비트 경계인 20ms 내에서만 적분이 가능하지만, SA 데이터를 사용할 수 있다면 동기적분 시간은 60~100ms까지 증가될 수 있다. 장시간의 동기적분을 사용하는 경우, GPS 수신 감도는 SA 데이터를 쓰지 않는 경우에 비해 2~3dB 증가하게 된다.

그런데, 단말 기반 방식에서는 단말 지원 방식과는 다르게 SA 데이터를 PDE 서버(104)로부터 수신하지 않는다. 만약 단말(142)이 요구에 의해 SA 데이터를 수신하더라도, 상기 수신된 SA 데이터는 약 10초 동안만 유효하므로 단말(142)의 위치 해를 연속적으로 오랫동안 계산할 수 있어야 하는 단말 기반 방식에서는 사용하기에 적절하지 않다. 따라서 종래 기술의 단말 기반 방식에서는 SA 데이터의 부재로 데이터 비트 경계인 20ms이상의 동기 적분은 수행할 수 없으며, 따라서 단말 지원 방식에 비해 2~3dB 정도 감도가 떨어질 수 밖에 없었다. 주로 이동통신 단말의 GPS 네비게이션 어플리케이션 등에 사용되는 단말 기반 방식에서 감도의 저하는 큰 문제가 된다.

따라서 상기한 바와 같이 동작되는 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 본 발명은, 예측 가능한 모든 네비게이션 데이터의 정보 비트를 미리 예측하여 SA 데이터를 단말이 자체 생성하는 장치 및 방법을 제공한다.

본 발명은, 추가적인 데이터의 수신 없이 실제의 SA 데이터와 유사한 SA 데이터를 단말에서 자체 생성하여 사용함으로써 GPS 수신 감도를 향상시키는 장치 및 방법에 관한 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 창안된 본 발명의 실시예는, 이동통신 단말에서 전세계 위치확인 신호의 수신 장치에 있어서,

이동통신 네트워크로부터 GPS 위성의 기본 정보를 포함하는 제1 무선주파수 (RF) 신호를 수신하는 제1 RF 수신부와,

상기 제1 RF 수신부로부터의 출력을 이용하여 상기 기본 정보와 상기 이동통신 네트워크의 시스템 시간을 획득하는 제1 기저대역 처리부와,

상기 GPS 위성으로부터 네비게이션 데이터를 포함하는 제2 RF 신호를 수신하는 제2 RF 수신부와,

상기 기본 정보와 상기 시스템 시간을 이용하여 상기 네비게이션 데이터의 전체 정보 비트를 모사한 감도 지원(SA) 데이터를 생성하는 네비게이션 데이터 비트 예측부와,

상기 SA 데이터를 이용하여 모사된 신호와 상기 제2 RF 신호를 상관하여 상관 샘플들을 생성하는 제2 기저대역 처리부와,

상기 제2 기저대역 처리부로부터의 상기 상관 샘플들을 이용하여 상기 이동통신 단말의 위치 해를 계산하는 신호 검출부로 구성된다.

본 발명의 다른 실시예는, 이동통신 단말에서 전세계 위치확인 신호의 수신 방법에 있어서,

이동통신 네트워크로부터 GPS 위성의 기본 정보를 포함하는 제1 무선주파수(RF) 신호를 수신하는 과정과,

상기 제1 RF 수신부로부터의 출력을 이용하여 상기 기본 정보와 상기 이동통신 네트워크의 시스템 시간을 획득하는 과정과,

상기 GPS 위성으로부터 네비게이션 데이터를 포함하는 제2 RF 신호를 수신하는 과정과,

상기 기본 정보와 상기 시스템 시간을 이용하여 상기 네비게이션 데이터의 전체 정보 비트를 모사한 감도 지원(SA) 데이터를 생성하는 과정과,

상기 SA 데이터를 이용하여 모사된 신호와, 상기 제2 RF 신호를 상관하여 상관 샘플들을 생성하는 과정과,

상기 상관 샘플들을 이용하여 상기 이동통신 단말의 위치 해를 계산하는 과정으로 구성되는 것을 특징으로 구성된다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

후술되는 본 발명은 GPS 수신기를 구비하는 이동통신 단말에 있어서, PDE 서버로부터 이동통신 네트워크를 통해 수신하는 기본 정보, 즉 천체위치 데이터 및 알마낙 데이터와, CDMA 시스템 시간 정보를 이용하여 단말 내에서 자체적으로 GPS 네비게이션 데이터의 정보 비트 전체를 최대한 예측하여 단말 지원 방식에서 쓰이 는 SA 데이터를 생성해내는 것이다.

SA 데이터는 AA 데이터와 마찬가지로, GPS 시스템에서 GPS 신호의 획득(acquisition)과 추적(tracking)을 좀 더 용이하게 하기 위해 사용된다.

여기서 AA 데이터는 초기 신호를 획득해야 하는 상황에서 획득을 용이하도록 PDE 서버에서 보내주는 데이터를 말한다. 예를 들어 AA 데이터에는 위성의 코드 및 도플러 주파수를 탐색해야 하는 위치 및 범위를 명시한 값이 들어있으며, GPS 수신기는 가능한 모든 코드와 도플러 범위를 모두 탐색(search)하는 대신 상기 AA 데이터에 명시된 코드와 도플러 범위만을 탐색한다. AA 데이터가 없는 경우, 최대 코드 탐색 구간은 +/-512 칩(chip), 최대 도플러 탐색 범위는 +/-4000Hz 가 된다. 여기서 AA 데이터에 포함된 코드 탐색 구간이 +/- 15 칩이라고 하면, GPS 수신기가 탐색해야 하는 구간이 작아짐으로서 탐색 시간이 줄어들고 그에 따라 신호 획득 시간이 상대적으로 줄일 수 있다.

SA 데이터는 네비게이션 데이터의 50bps(bit/sec) 분량에 대한 예측 값으로서, 탐색 위치와 범위를 알려주는 AA 데이터와는 달리 동기적분을 20ms이상 오래 지속할 때 사용된다. SA 데이터를 이용하게 되면, 코드로 변조되어 있는 네비게이션 데이터 비트의 영향(+ 혹은 -)을 제거할 수 있게 되어 20ms이상의 동기 적분 시에 나타나는 상쇄현상이 없어지게 되어 감도가 증가되는 효과를 얻을 수 있다.

도 2a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 단말 지원 방식의 GPS 수신기 구조를 나타낸 블록도이다.

도 2a를 참조하면, GPS 위성(202)은 표준측위용의 L1 및 고정밀 측위용의 L2 의 두 반송파를 통해 GPS 신호를 송출한다. 상기 GPS 신호는 단말(270) 및 PDE 서버(206)로 수신된다. PDE 서버(206)는 상기 GPS 신호를 복조하여 상기 위성(202)의 현재 위치와 속도 정보 등의 위성 궤도 정보를 포함하고 있는 천체위치 데이터와 알마낙 데이터, 그리고 대략적인 위치 해를 구하고, 상기 구해진 데이터를 포함하는 기본 정보를 생성한다. 상기 기본 정보는 CDMA 네트워크(204)의 이동 교환국(Mobile Switching Center: MSC)(106)에 의해 단말(270)이 위치하는 셀을 커버하는 기지국(Base Station: BS)(210)으로 전달되고, 기지국(210)은 상기 기본 정보를 CDMA 신호에 실어 상기 단말(270)로 전송한다.

GPS 위성(202) 및 CDMA 기지국(210)으로부터의 RF(Radio Frequency) 신호는 단말(270)의 안테나(212)로 수신되고, 이중화기(Duplexer)(218)에 의해 CDMA RF 수신부(214)와 GPS RF 수신부(220)로 제공된다. CDMA RF 수신부(214)는 상기 RF 신호에 포함된 CDMA 신호를 추출하며, CDMA 기저대역 처리부(216)는 상기 추출된 CDMA 신호를 복조 및 복호하여 PDE 서버(206)로부터의 기본 정보 및 CDMA 네트워크(204)의 시스템 시간 정보를 획득한다. 온도-보상 수정 발진기(Temperature-Compensated Crystal Oscillator: TCXO)(222)는 상기 CDMA 기저대역 처리부(216)에 의해 획득된 시스템 시간에 동기하여 CDMA RF 수신부(214)와 GPS RF 수신부(220) 및 GPS 기저대역 처리부(224)로 기준 클럭을 제공한다.

GPS RF 수신부(220)는 상기 RF 신호에 포함된 GPS 신호를 추출하며, 상기 추출된 GPS 신호는 GPS 기저대역 처리부(224)의 믹서(232)로 제공된다. 상기 GPS 기저대역 처리부(224)는 상기 믹서(232)와 반송파 NCO(226)와 코드 NCO(228)와 코드 발생기(230) 및 상관기(234)로 구성된다. 도시하지 않을 것이나 상기 상관기(234)는 동기적분기를 포함한다. 또한 상기 GPS 기저대역 처리부(224)는 상기 GPS 위성(202)에 대한 기본 정보를 획득하기 위한 메시지 수신부(236)와 디코더(238)를 더 포함한다. 상기 기본 정보를 이용하여 SA 데이터를 생성하는 네비게이션 데이터 비트 예측부(240)는 상기 GPS 기저대역 처리부(224)에 포함되거나 혹은 별도로 구성될 수 있다.

GPS 기저대역 처리부(224)의 반송파 NCO(Carrier Numerically Controlled Oscillator)(226)는 상기 TCXO(222)로부터 제공된 기준 클럭에 동기하여 GPS 신호의 반송파 주파수 신호를 생성하며, 코드 NCO(228)는 마찬가지로 상기 기준 클럭에 동기하여 코드 주파수 신호를 생성한다. 코드 발생기(230)는 상기 코드 주파수 신호에 따라 GPS 위성(202)의 PRN(Pseudo-Random Noise) 코드를 발생한다. 믹서(232)는 상기 GPS RF 수신부(220)로부터의 GPS 신호에 상기 반송파 NCO(226)로부터 제공된 반송파 주파수 신호를 혼합하여 기저대역 신호를 출력하며, 상관기(234)는 상기 기저대역 신호와 상기 코드 발생기(230)로부터의 상기 PRN 코드를 입력받는다.

한편, 메시지 수신부(236)는 상기 CDMA 기저대역 처리부(224)로부터 제공된 상기 기본 정보를 포함하는 메시지와 CDMA 시스템 시간 정보를 IS-801 포맷으로 수신하고, 디코더(238)는 상기 메시지를 복호하여 천체위치 데이터와 알마낙 데이터로 구성된 상기 기본 정보를 획득한다. 네비게이션 데이터 비트 예측부(240)는 상기 CDMA 기저대역 처리부(224)로부터 제공된 상기 기본 정보를 이용하여 상기 GPS 위성(202)으로부터의 네비게이션 데이터 전체를 모사(replica)한 SA 데이터를 생성 하고, 상기 SA 데이터를 상관기(234)로 제공한다. 여기서 네비게이션 데이터 비트 예측부(240)의 상세한 동작은 도 2b를 참조하여 후술될 것이다.

상관기(234)는 상기 PRN 코드를 이용하여, 상기 믹서(232)로부터의 기저대역 신호에 상기 SA 데이터로부터 얻은 모사 신호를 상관하여 상관 결과를 얻는다. 여기서 상관기(234)는 상기 상관 결과를 미리 정해지는 동기적분 시간 동안 누적하여 상관 샘플들을 출력한다. 여기서 동기적분 시간은 상기 SA 데이터의 신뢰도 있는 부분의 길이에 따라 정해질 수 있다.

여기서 상기 상관기(234)의 동작에 대해 보다 상세히 설명하면 다음과 같다. 상기 상관기(234)는 입력신호와 모사신호를 곱하는 곱셈기(혹은 변조기)와 적분기로 구성되어 있다. 상기 상관기(234)는 입력되는 실제 신호(잡음이 섞인 PRN코드, 즉 상기 믹서(232)로부터의 기저대역 신호)와 상기 코드 발생기(230)에서 만들어 낸 PRN 코드의 모사신호(replica)를 상기 곱셈기에 의해 곱하여 나온 결과를 누적시킨 후, 일정한 문턱 값(threshold)을 넘는지를 확인한다. 만약 상기 코드 발생기(230)에서 만들어낸 PRN 코드의 모사 신호가, 상기 입력되는 실제 신호 안에 감춰진 PRN 코드와 일치하지 않는다면, 상기 곱셈 결과는 아주 작은 값이 되어 상기 문턱값을 넘지 못하게 되고, 결국 원 신호를 복구하지 못한다. 여기서, 모사 신호는 상관기(234)에서 실제 신호와 곱할 목적으로 수신기에서 자체적으로 만들어내는, 수신되는 실제 신호와 동일한 PRN 코드를 갖는 신호이다.

상기 상관 샘플들은 위치 해 계산에 이용될 수 있도록, 신호 검출기(272)의 메모리(242)에 저장된다. 신호 검출기(272)는 상기 메모리(242)와 피크 검출부 (244)와 의사거리 측정부(246)와 위치 해 계산부(248)로 구성된다. 피크 검출부(244)는 상기 메모리(242)에 저장된 샘플들 중 소정 임계치 이상의 피크 에너지를 가지는 샘플을 검출하며, 의사거리 측정부(246)는 상기 검출된 샘플을 이용해 단말(270)의 상기 위성(202)에 대한 의사거리를 구한다. 위치해 계산부(248)는 적어도 4개의 GPS 위성들에 대해 계산된 의사거리 값들과 상기 기본 정보에 포함되는 천체위치 데이터를 이용하여 단말(270)의 위치 해를 계산한다.

상기 디코더(238)에 의해 복호된 상기 기본 정보는 GPS 위성(202)이 송신하는 네비게이션 데이터의 정보 비트 형태를 가진다. 도 3에 상기 네비게이션 데이터의 구성을 도시하였다.

상기 도 3을 참조하면, 한 프레임의 네비게이션 데이터는 총 25 페이지로 구성되어 있고 하나의 페이지는 총 5개의 서브프레임을 포함한다. 처음 3개의 서브프레임들(302, 304)의 내용은 시간 정보 및 궤도 정보로 페이지마다 동일하지만, 4번째와 5번째 서브프레임들(306)은 위성의 개별 이력이나 건강상태(health) 정보, 즉 알마낙이나 전리층의 보정계수 등을 포함하며, 페이지마다 내용이 바뀐다. 각 서브프레임은 6초 길이의 300비트로 구성되므로, GPS 위성(202)의 전체 정보를 수집하는 데에는 12.5분의 시간이 소요된다.

각각의 서브프레임(308)은 총 10개의 워드(word)로 구성되어 있고 각 워드(310)는 30비트의 정보, 즉 24비트의 데이터와 6비트의 오류정정 패리티 비트를 포함한다.

다음은 각 서브프레임에 들어 있는 비트 수를 나타낸다.

-. 하나의 워드에 들어 있는 비트 수 = 30bit / word

-. 하나의 서브프레임에 들어 있는 비트 수 = (10 word / subframe) * (30bit / word) = 300bit / subframe

-. 하나의 페이지에 들어 있는 비트 수

= (5 subframe / page) * (10 word / subframe) * (30bit / word) = 1500 bit / page

-. 총 25 페이지에 들어 있는 비트 수

= 25 page * (5 subframe / page) * (10 word / subframe) * (30bit / word) = 75000 bit / 총 25 page

전체 25 페이지당 5 서브프레임의 데이터 구조에서, 단말의 네비게이션 데이터 비트 예측부(240)는 천체위치 데이터와 알마낙 데이터 등을 포함하는 기본 정보를 PDE 서버로부터 수신하고 단말(270)의 시스템 시각을 이용하면, 전체 25 페이지당 5 서브프레임의 데이터 비트 대부분을 예측하여, 시간제한이 없는 전체 SA 데이터를 생성한다. 이는 단말 지원 방식의 SA 데이터가 단지 10초 분량의 데이터 비트만을 포함하는 것과 구별된다.

하기에서는 네비게이션 데이터 비트 예측부(240)에서 생성하는 서브프레임과 워드의 내용을 상세히 설명한다.

도 4a 내지 4e(이하 도 4라 통칭함)와 도 5a 내지 도 5e(이하 도 5라 통칭함)는 네비게이션 데이터의 서브프레임들을 나타내고 있다. 여기서 음영으로 나타낸 구간이 예측 가능한 데이터 비트를 나타낸다.

도 4a 내지 도 4c에 나타낸 서브프레임 1,2,3은 천체위치(Ephemeris) 데이터를 포함하고 있으며, 매 페이지마다 같은 포맷을 가지고 천체위치 데이터가 위성에 의해 갱신되기 전까지 값은 내용을 유지한다.

도 4a는 클록 및 위성 품질(Clock & Quality)을 나타내는 서브프레임1이다.

도 4a를 참조하면, 워드1은 서브프레임의 동기를 맞추기 위한 8비트의 프리앰블과, 원격측정(telemetry) 정보를 담고 있는 16비트의 TLM(Telemetry Message) 및 6비트의 패리티 비트(P)를 포함하는 TLM 워드이다. 상기 패리티 비트(P)는 모든 워드에 대해 포함된다. 상기 프리앰블은 '0x8B'의 고정된 값을 가지며, 상기 TLM은 CDMA 시간 정보로부터 유추된다. 워드2는 17비트의 축약된(truncated) 위크시간(Time of Week: TOW)과 다음 서브프레임의 시작위치를 나타내는 정보 등을 포함하는 HOW(Handover Word) 워드다. 상기 TOW는 일요일을 시작으로 한 주에서 얼마나 지났는가를 나타내는 초 단위의 정보로서, CDMA 시간 정보로부터 유추된다. 워드3은, 1024 주기를 가지며 1980년부터 시작하는 위크번호(Week Number: WN)와 고정된 값의 비트들로 구성된다. 상기 위크번호는 CDMA 시간 정보로부터 유추된다.

워드3의 마지막 일부 비트로부터 워드 8의 처음 일부 비트에 걸쳐 있는 IODC(Issue Of Data)는 클럭 보정(clock correction)에 필요한 파라미터의 변화가 있는지에 따라, 변화된 데이터 셋의 지정 번호(issue number)를 나타낸다. PDE 서버로부터의 기본 정보로는 상위 2MSB(Most Significant Bit)는 알 수 없다. 워드 8 및 워드 10의 적어도 일부는 기본 정보로부터 알 수 있다. 워드 8의 상위 8비트는 IODC의 LSB(Least Significant Bit)가 되는 IODE(Issue Of Data Ephemeris)이며, 천체위치 파라미터를 나타낸다. 워드 8의 16비트 T_OC는 위성 클럭 보정을 위한 기준 시간이며, 워드 9의 8비트 a_f2와 16비트 a_f1 및 워드 10의 22비트 a_f0은 위상 클럭 보정을 위한 주파수 에러의 변화율과 주파수 에러 및 위상 에러에 해당하는 다항식 보정 계수(Polynomial correction coefficient)이다.

도 4b는 천체위치 데이터를 나타내는 서브프레임2이다.

도 4b를 참조하면, 워드 1 및 워드 2는 서브프레임1과 동일하다. 워드3은 8비트의 IODE와 궤도 반경에 대한 사인 하모닉 보정 항의 크기(Amplitude of the sine harmonic correction term to the orbit radius)를 나타내는 16비트의 C_rs로 구성된다. 워드 4는 계산된 값과의 평균 움직임 차이(Mean motion difference)를 나타내는 16비트의

및 M₀의 상위 8비트로 구성되며, 워드 5는 상기 M₀의 하위 24비트로 구성된다. 상기 M₀은 기준시간에서의 평균 편차(Mean anomaly at reference time)를 의미한다.

워드 6은 위도에 대한 코사인 하모닉 보정 항의 크기(Amplitude of the cosine harmonic correction term to the argument of latitude)를 나타내는 16비트의 C_uc와 e의 상위 8비트로 구성되며, 워드 7은 상기 e의 하위 24비트로 구성된다. 상기 e는 궤도의 이심율(Eccentricity of the orbit)을 나타낸다. 워드 8은 위도에 대한 사인 하모닉 보정 항의 크기(Amplitude of the sine harmonic correction term to the argument of latitude)를 나타내는 C_us와

의 상위 8비트 로 구성되며, 워드 9는 상기

의 하위 24비트로 구성된다. 상기

는 15일축의 제곱근(Square root of the semimajor axis)을 나타낸다. 워드 10은 천체위치의 기준시간(reference time for ephemeris)을 나타내는 16비트의 t_oe와 예측 불가능한 비트들을 포함한다.

도 4c는 천체위치 데이터를 나타내는 서브프레임3이다.

도 4c를 참조하면, 워드1 및 워드2는 서브프레임1과 동일하다. 워드3은 경사각에 대한 코사인 하모닉 보정 항의 크기(Amplitude of the cosine harmonic correction term to the angle of inclination)를 나타내는 16비트의 C_ic와

의 상위 8비트로 구성되며, 워드4는 상기

의 하위 24비트로 구성된다. 상기

는 기준시간에서 궤도면의 상승노드의 경도(Longitude of ascending node of orbit plane at reference time)를 나타낸다. 워드5는 경사각에 대한 사인 하모닉 보정 항의 크기(Amplitude of the sine harmonic correction term to the angle of inclination)를 나타내는 16비트의 C_is와 i₀의 상위 8비트로 구성되며, 워드6은 상기 i₀의 하위 24비트로 구성된다. 상기 i₀은 기준시간에서의 경사각을 나타낸다.

워드7은 궤도 반경에 대한 코사인 하모닉 보정 항의 크기(Amplitude of the cosine harmonic correction term to the orbit radius)를 나타내는 16비트의 C_rc와

의 상위 8비트로 구성되며, 워드8은 상기

의 하위 24비트로 구성된다. 상기

는 근지점(perigee argument)을 나타낸다. 워드 9는 적경(赤經)의 변화율(Rate of right ascension)을 나타내는 24비트의

(Omega-dot)로 구성되며, 워드10은 8비트의 IODE와 경사각의 변화율(Rate of inclination angle)을 나타내는 14비트의 IDOT를 포함한다.

도 4d는 알마낙 데이터를 나타내는 서브프레임5의 페이지 1-24이다.

도 4d를 참조하면, 워드1 및 워드2는 서브프레임1과 동일하다. 워드3은 6비트의 SV(Space Vehicle) ID와 16비트의 e로 구성되며, 워드4는 알마낙 시간(Time of Almanac: ToA)을 나타내는 8비트의 t_oa와 i₀=0.3(semi-circles)에 대한 상대값을 나타내는 16비트의

로 구성된다. 워드5는 16비트의

(Omega-dot)와 8비트의 SV 건상상태(SV Health)로 구성된다. SV 상태의 MSB는 네비게이션 데이터의 건강상태(health status)를 나타내고, 5LSB는 위성의 신호 요소의 건강상태, 예를 들어 L1 대역에서 C/A(Clean and Acquisition 혹은 Coarce and Acquisition) 신호가 위크(weak)인지 데드(dead) 인지 등을 나타낸다. PDE 서버로부터의 알마낙 데이터가 존재하는 경우 SV 건강상태는 '1'로 채워지고, 그렇지 않으면 '0'으로 채워진다.

워드6은 24비트의

로 구성되고, 워드7은 24비트의

으로 구성되고, 워드8은 24비트의

로 구성되고, 워드9는 24비트의

으로 구성되고, 워드10은 11비트의 a_f0과 11비트의 a_f1로 구성된다. 여기서 a_f1은 a_f0의 8MSB와 3LSB 사이에 위치한다.

도 4e는 알마낙 데이터를 나타내는 서브프레임5의 페이지25이다.

도 4e를 참조하면, 워드1 및 워드2는 서브프레임1과 동일하다. 워드3은 SV 페이지(SV(Page)를 나타내는 6비트와, t_oa를 기준으로 하는 알마낙 기준 위크번호를 나타내는 WN_a를 나타내는 8비트를 포함한다. 워드 4 내지 워드 9는 각 4개의 SV에 대해 6비트의 SV 건강상태를 포함한다. 따라서 서브프레임5의 페이지25에는 최대 24개의 SV 건강상태가 포함될 수 있다. 마지막 워드10의 21비트는 예비된 영역이다. 각 SV 건강상태는 PDE 서버로부터 수신한 기본 정보에 포함되어 있다.

여기서 SV 페이지에 대해 설명하면 다음과 같다. 즉, 서브프레임5의 페이지 1-24, 서브프레임4의 페이지2-5, 7-10에는 총 32개의 위성들 중 특정 위성에 매칭되는 알마낙 데이터가 포함되는데, SV ID가 0(binary all zero)인 경우는 더미 SV를 나타낸다. SV ID가 33-50은 존재하지 않는다. SV ID가 51-63인 경우는 특정 위성의 알마낙 데이터가 아닌 선택적 컨텐츠(alternative contents)가 포함된다.

도 5a 내지 도 5e에 나타낸 서브프레임4의 모든 페이지에서도 워드1 및 워드2는 서브프레임1과 동일하다.

도 5a는 알마낙 데이터를 나타내는 서브프레임4의 페이지 1,6,11,16,21이며, 도 5b는 알마낙 데이터는 알마낙 데이터를 나타내는 서브프레임4의 페이지 12,19,20,22,23,24이다. 도 5a와 도 5b를 참조하면, 워드3의 처음 2비트는 데이터 ID를 나타내고 다음 6비트는 SV 페이지를 나타낸다. 서브프레임4의 페이지 1,6,11-12,16,19-24의 나머지 워드3과 워드4 내지 워드10은 예측될 수 없는 정보 포맷을 가지므로, 네비게이션 데이터 비트 예측부에 의해 '0'으로 채워진다.

도 5c는 알마낙 데이터의 전리층 정보를 나타내는 서브프레임4의 페이지18이 며, 워드3은 2비트의 데이터 ID와 6비트의 SV 페이지와 각 8비트인

과

로 구성된다. 워드4는 각 8비트인

,

으로 구성되며, 워드5는 각 8비트인

,

으로 구성된다. 상기

(i=0, 1, 2, 3)는 전리층 효과(ionospheric)에 의해 야기되는 에러의 정정을 위한 수직 지연의 크기(Amplitude of the vertical delay)를 나타내는 3차 방정식의 계수이다. 상기

(i=0, 1, 2, 3)는 전리층 효과에 의해 야기되는 에러의 정정을 위한 모델 주기(the period of the model)를 나타내는 3차 방정식의 계수이다. 상기 계수들은 기본 정보에 포함되어 있다.

도 5d는 알마낙 데이터의 안티-스풉(Anti-spoof) 정보를 나타내는 서브프레임4의 페이지25이며, 워드3은 2비트의 데이터 ID와 6비트의 SV 페이지를 포함한다. 워드3의 나머지 부분과 워드4 내지 워드8은 군용과 같은 특수한 용도를 위해 일반 표준 사용자가 액세스 할 수 없도록, 공개되지 않은 P(Precision or Protect) 코드로 암호화한 각 SV 구성(Config) 정보를 포함한다. 워드8의 마지막 일부부터 워드 9 및 워드 10은 서브프레임5의 페이지25에 미처 포함되지 못한 나머지 SV의 건강상태가 포함된다. 상기 SV 구성 정보는 PDE 서버로부터 수신한 기본 정보가 존재하는 경우 "1001"로 채우고, 그렇지 않으면 "0000"으로 채운다. 상기 SV 건강상태는 상기 기본 정보로부터 얻을 수 있다.

도 5e는 알마낙 데이터를 나타내는 서브프레임4의 페이지 13,14,15,17이며, 도 5a 및 도 5b와 마찬가지로 워드3의 처음 일부를 제외한 나머지는 예측될 수 없는 정보 포맷을 가지므로, 네비게이션 데이터 비트 예측부에 의해 '0'으로 채워진 다.

도 4a 내지 도 4c에 나타낸 서브프레임1,2,3의 모든 데이터 비트 중에서 PDE 서버(206)에서 수신된 IS-801 포맷의 기본 정보의 천체위치 데이터를 이용하여 예측 가능한 비트는 다음과 같다.

- 서브프레임1의 예측 가능한 비트 수와 서브프레임의 총 비트 수의 비율

= 159bit / 300bit (53%)

-. 서브프레임2의 예측 가능한 비트 수와 서브프레임의 총 비트 수의 비율

= 288bit / 300bit (96%)

-. 서브프레임3의 예측 가능한 비트 수와 서브프레임의 총 비트 수의 비율

= 300bit / 300bit (100%)

따라서 천체위치 데이터의 총 예측 가능한 비트 수와의 비율은 다음과 같다.

-. 천체위치 데이터(서브프레임 1,2,3)의 총 예측 가능한 비트 수와 천체위치 데이터의 총 비트 수의 비율

= 747bit / 900bit (83%)

도 4d 내지 4e와 도 5에서 보이듯이 알마낙 데이터를 포함하고 있는 서브프레임4와 5는 페이지 번호에 따라 각기 다른 데이터 포맷을 가지고 있다. 이 중 공개된 데이터 포맷만을 살펴보면, 도 5의 서브프레임4는 모두 3가지의 서로 다른 데이터 포맷을 가지고 있다. 도 5a와 5b에 나타낸 페이지 1,6,11-17, 및 페이지 19-24는 같은 데이터 포맷을 가지고 있다. 반면 도 5c에 나타낸 서브프레임 4의 페이지 18과, 도 5d에 나타낸 서브프레임4의 페이지 25는 또 다른 데이터 포맷을 가지 고 있다. 따라서 서브프레임4에서 예측 가능한 비트 수는 3가지의 서로 다른 데이터 포맷에 대해서 다음과 같다.

-. 서브프레임4의 페이지 1,6,11-17,19-24에서 예측 가능한 비트 수와 서브프레임4의 총 비트 수의 비율

= 70bit / 300bit (23.3%)

-. 서브프레임4의 페이지 18에서 예측 가능한 비트 수와 서브프레임4의 총 비트 수의 비율

= 152bit / 300bit (50.7%)

-. 서브프레임4의 페이지 25에서 예측 가능한 비트 수와 서브프레임4의 총 비트 수의 비율

= 300bit / 300bit (100%)

따라서 서브프레임 4에서 평균적인 총 예측 가능한 비트 수의 비율은 다음과 같다.

-. 서브프레임 4의 총 예측 가능한 비트 수와 서브프레임 4의 총 비트 수의 비율의 평균

= 82.48bit / 300bit (27.5%)

도 4d에 나타낸 서브프레임5의 페이지 1-24는 동일한 데이터 포맷을 가지고 있고, 도 4e에 나타낸 서브프레임 5의 페이지 25만 다른 데이터 포맷을 가지고 있다. 따라서 서브프레임5의 예측 가능한 비트 수는 2가지의 데이터 포맷별로 다음과 같다.

-. 서브프레임5의 페이지 1-24에서 예측 가능한 비트 수와 서브프레임5의 총 비트 수의 비율

= 300bit / 300bit (100%)

-. 서브프레임5의 페이지 25에서 예측 가능한 비트 수와 서브프레임5의 총 비트 수의 비율

= 257bit / 300bit (85.7%)

그러면 서브프레임 5에서의 평균적인 총 예측 가능한 비트 수의 비율은 다음과 같다.

-. 서브프레임 5의 총 예측 가능한 비트 수와 서브프레임 4의 총 비트 수의 비율의 평균

= 7457bit / 25 page * page / 서브프레임 5 * 서브프레임 5 / 300bit (99.4%)

따라서 모든 서브프레임의 모든 페이지에서 예측 가능한 비트 수는 다음과 같다.

-. 예측 가능한 비트 수와 모든 데이터 비트 수의 비율

= 30964bit / (300bit / 서브프레임 * 5 서브프레임 / page * 25 page)

= 30694bit / 37500bit (81.9%)

결과적으로 네비게이션 데이터 비트 예측부(240)는 네비게이션 데이터의 전체 이용 가능한 데이터 비트 중 81.9%의 데이터 비트를 예측하여 SA 데이터로서 생성한다.

도 2b를 참조하여 네비게이션 데이터 비트 예측부(240)의 상세한 구성 및 동작을 설명한다.

도 2a를 참조하면, 네비게이션 데이터 비트 예측부(124)의 TLM 워드 생성기(250)와 HOW 워드 생성기(254)는, CDMA 이동통신 네트워크를 통해 수신한 GPS 위성의 기본 정보와 CDMA 시스템 시간을 이용하여, 모든 서브프레임의 워드1과 워드2에 각각 공통적으로 들어가는 TLM 워드와 HOW 워드를 생성한다. 패리티 생성기 1,2(252, 256)는 상기 TLM 워드와 상기 HOW 워드를 패리티 비트 부호화하여 상기 TLM 워드와 상기 HOW 워드의 오류 정정을 위한 패리티 비트를 각각 생성하고, 상기 TLM 워드와 상기 HOW 워드에 상기 패리티 비트를 각각 첨부하여 워드1 및 워드2를 구성한다.

서브프레임 판단기(258)는 상기 CDMA 시스템 시간에 의해 페이지 번호와 서브프레임 번호를 판단하며, 워드 생성기(260)는 상기 기본 정보의 천체위치 데이터와 알마낙 데이터 등을 가지고 서브프레임의 나머지 워드들(워드3 내지 워드10)을 생성한다. 패리티 생성기 3(262)은 상기 워드 3 내지 워드 10을 패리티 비트 부호화하여 상기 워드 3 내지 워드 10의 오류 정정을 위한 패리티 비트를 생성하고, 상기 워드3 내지 워드10에 상기 패리티 비트를 첨부한다.

포맷 변환기(26)는 상기 각 패리티 비트를 포함하는 워드 1 내지 워드 10을 조합하여 IS-801 형태의 SA 데이터로 구성한다. 이렇게 만들어진 SA 데이터는 상관기(234)의 입력으로 제공되며, 상관기(234)는 상기 SA 데이터에 의해 최대 100ms의 장시간 동기적분 과정에서 네비게이션 데이터 비트의 예측 불가능한 반전에 의한 동기 적분 결과의 상쇄 현상을 방지한다.

GPS 위성이 송신하는 네비게이션 데이터는, 데이터의 1과 0에 따라 반송파의 위상이 반전하는 위상천이변조(Phase Shift Keying: PSK)를 사용한다. 따라서 실제 수신된 GPS 신호에 상관할 모사 신호는, 상기 실제 수신된 GPS 신호의 위상에 최대한 일치하여야 한다. 본 발명에 따라 생성되는 SA 데이터는 네비게이션 데이터의 전체 데비터 비트 중 예측 가능한 모든 비트들을 최대한 모사하므로, 상관기(234)는 장시간의 동기적분이 가능하게 된다.

도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 네트워크 데이터의 서브프레임 구성 동작을 나타낸 흐름도이다. 하기에 나타낸 과정들은 단말의 네비게이션 데이터 비트 예측부에 의해 수행되는 것이나, 하기에서는 설명의 편의를 위하여 단말로 언급할 것이다.

먼저 도 6a를 참조하면, 과정(602)에서 단말은 CDMA 기지국을 통해 PDE 서버로부터의 기본 정보가 수신되었는지의 여부를 판단함으로써 이용 가능한 위성이 존재하는지를 확인한다. 위성이 이용 가능하면, 과정(604)에서 단말은 CDMA 시스템 시간을 이용하여 위크번호(WN)와 위크시간(TOW)을 계산한다. 상기 위크번호(WN)와 위크시간(TOW)에 의해 해당하는 서브프레임 번호와 페이지 번호가 확인된다.

과정(606)에서 상기 위크번호는 각 서브프레임의 첫 번째 워드인 TLM 워드를 생성하는데 사용된다. 서브프레임의 첫 번째 워드인 TLM 워드에는 서브프레임의 시작 검출을 위해 프리앰블이 붙게 되는데 상기 프리앰블은 16진수의 0x8B로 고정 상수값을 갖는다. 과정(608)에서는 상기 생성된 첫 번째 워드에 대한 패리티 부호화 를 통해 6비트의 패리티 비트가 생성된다.

과정(610)에서 상기 위크시간은 각 서브프레임의 두 번째 워드인 HOW 워드를 생성하는데 사용된다. 두 번째 워드의 모든 비트들이 채워지면, 과정(612)에서 상기 두 번째 워드에 대한 패리티 부호화를 통해 6비트의 패리티 비트가 생성된다. TLM 워드과 HOW 워드는 각 서브프레임에 공통적으로 들어가지만, 세 번째 워드부터 열 번째 워드에 들어가는 정보 비트는 서브프레임별 및 페이지별로 다르므로, 다음의 과정에서 서브프레임과 페이지를 구별한다.

과정(614)에서 단말은 상기 위크번호와 위크시간에 따라 확인된 서브프레임 번호와 페이지 번호에 따라 천체위치 서브프레임을 구성할 것인지를 판단한다. 서브프레임 번호가 1, 2, 3 중 하나이면 페이지 번호에 상관없이 과정(616)에서 천체위치 서브프레임의 워드3 내지 워드10을 생성한다. 그렇지 않은 경우 과정(622)에서 서브프레임 5의 페이지 1 내지 24인 알마낙 서브프레임을 생성할 것인지를 판단한다. 과정(624)에서는 서브프레임 5의 페이지 1 내지 24인 알마낙 서브프레임의 워드3 내지 워드10을 생성한다. 과정(626)에서는 예측 가능한 다른 서브프레임, 예를 들어 서브프레임 4의 페이지 18인 전리층 서브프레임, 서브프레임4의 페이지 25인 안티-스풉 서브프레임 혹은 서브프레임5의 페이지 25인 건강상태 서브프레임을 생성할 것인지를 판단한다. 과정(628)에서는 해당 서브프레임의 워드3 내지 워드10을 생성한다. 그렇지 않은 경우 과정(630)에서 서브프레임 번호와 페이지 번호에 따라 나머지 서브프레임의 워드들을 생성한다. 구체적으로 서브프레임 번호가 4이고 페이지 번호가 1, 6, 11-24인 서브프레임들에 대한 워드3 내지 워드10을 생성한 다.

상기 과정(616), 과정(624), 과정(628) 및 과정(630) 중 하나에서 워드들이 생성되면, 과정(618)에서 단말은 전체 네비게이션 메시지를 구성하기에 충분한 모든 25개의 서브프레임이 생성되었는지를 판단한다. 충분한 서브프레임이 생성되지 않았으면, 과정(606)으로 복귀한다. 이때 TOW가 다시 계산된다. TLM 워드에 포함되는 주 번호는 한 네비게이션 데이터를 구성하는 모든 서브프레임에 대해 동일하나, HOW 워드에 포함되는 TOW는 일요일을 기준으로 주(week) 중에서 얼마나 많은 시간이 지났는가를 초로 나타낸 것이고 하나의 서브프레임의 길이는 6초이므로, 다음 서브프레임을 구성하기 위하여, 이전 TOW에 6초를 더하여 TOW를 다시 계산한다.

반면 충분한 서브프레임이 생성되었으면, 과정(620)에서 단말은 상기 생성된 서브프레임을 조합하여 해당 위성의 네비게이션 데이터를 나타내는 SA 데이터를 생성한다. 상기 SA 데이터는 GPS 기저대역 처리부(224)의 상관기(234)로 제공된다.

도 6b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 서브프레임의 생성 동작(616, 628)을 나타낸 흐름도이다. 즉 도 6a의 과정(616) 및 과정(628)은 PDE 서버로부터 수신한 기본 정보에 따라 워드들을 생성한다.

도 6b를 참조하면, 과정(632)에서 단말은 PDE 서버로부터 수신한 기본 정보에 포함된 천체위치 데이터 혹은 알마낙 데이터의 해당하는 정보 비트에 따라 해당 서브프레임의 워드3 내지 10 중 하나를 생성한다. 과정(634)에서는 패리티 부호화에 의해 상기 생성된 워드에 대한 패리티 비트가 생성된다. 과정(636)에서 해당 서브프레임에 대한 10개의 워드가 모두 생성되었는지를 확인하여 모두 생성되었으면 과정(616,628)을 완료하고, 그렇지 않으면 과정(632)으로 복귀한다.

도 6c는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 알마낙 서브프레임의 생성 동작(630)을 나타낸 흐름도이다. 즉 과정(630)에서는 서브프레임 5의 페이지 1 내지 24에 대한 워드들을 생성한다.

도 6c를 참조하면, 과정(640)에서 단말은 서브프레임 번호와 페이지 번호의 관계를 통해 위성 ID를 설정한다. 여기서 위성 ID의 생성에 대한 일 예를 설명하면 다음과 같다.

1. 서브프레임5의 페이지1-24에서는, 페이지 번호가 1-24이면 SV ID도 1-24이다.

2. 서브프레임4의 페이지2-5, 7-10에서는, 페이지 번호가 2-5이면 SV ID는 25-28이고 페이지 번호가 7-10이면 SV ID는 29-32이다.

3. 서브프레임4의 페이지1,6,11인 경우, SV ID는 57로 동일하다. 서브프레임5의 경우와 중첩해서 고려한 후 결정한다.

과정(642)에서 PDE 서버로부터 수신한 기본 정보의 상기 위성 ID에 대한 위성 건강상태가 양호(true)한지를 판단한다. 만일 양호하지 않으면, 과정(650)에서 상기 위성 ID에 해당하는 건강상태를 더미(dummy) SV로 설정한 워드를 생성하고 동작을 종료한다. 여기서 더미 SV는 PDE 서버에서 알마낙 데이터가 제공되지 않은 위성을 의미하며, 이때 데이터 ID, SV ID, 패리티 비트를 제외한 나머지 비트는 "101010..."으로 채워지게 되고, DATA ID는 "01", SV ID는 "000000"으로 채워진다.

반면 양호하면, 과정(644)에서 단말은 상기 기본 정보의 상기 위성 ID에 대 한 알마낙 데이터를 설정한 워드를 생성한다. 과정(646)에서는 패리티 부호화에 의해 상기 생성된 워드에 대한 패리티 비트가 생성된다. 과정(648)에서 단말은 알마낙 서브프레임에 대한 10개의 워드가 모두 생성되었는지를 확인하여 모두 생성되었으면 과정(622)을 종료하고, 그렇지 않으면 과정(644)으로 복귀한다.

도 6d는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 서브프레임의 생성 동작(630)을 나타낸 흐름도이다. 즉 도 6a의 과정(630)은 각 위성 ID에 대한 워드들을 미리 정해지는 값 혹은 임의의 값으로 설정한다.

도 6d를 참조하면, 과정(652)에서 단말은 예측 불가능한 서브프레임, 즉 서브프레임 4의 페이지 1, 6, 11-24의 워드3 내지 10 중 하나를 미리 정해지는 값 혹은 임의의 값으로 설정한다. 과정(654)에서는 패리티 부호화에 의해 상기 생성된 워드에 대한 패리티 비트가 생성된다. 과정(656)에서 해당 서브프레임에 대한 10개의 워드가 모두 생성되었는지를 확인하여 모두 생성되었으면 과정(630)을 완료하고, 그렇지 않으면 과정(652)으로 복귀한다.

이상과 같이 동작하는 장치 및 방법을 이용하면, 단말 기반 방식으로 동작하는 단말의 GPS의 수신 감도를 높일 수 있다. 하기에, 본 발명에 따라 생성한 SA 데이터를 이용하는 GPS 수신기의 신호대 잡음비(Signal to Noise Ratio: S/N)를 각 서브프레임의 1ms단위로 측정한 실험 결과를 나타낸 것이다. 하기의 실험결과는 각각의 서브프레임에서 측정된 S/N과 SA 데이터의 데이터 비트가 예측되었는지의 여부를 서브프레임과 페이지별로 보여 준다. 하기되는 도 7 내지 도 13에서 "Applied SA"는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 생성된 SA 데이터를 적용하여 GPS 신호를 수신하였음을 나타내며, 'HIGH'는 SA가 적용되었음을 의미하고 'LOW'는 SA 데이터가 적용되지 않았음, 즉 해당 구간의 데이터 비트들이 임의의 값으로 설정되었음을 의미한다. 또한 "Measured S/N"은 한 서브프레임 구간에서 측정된 S/N을 나타내는 것이다.

도 7은 서브프레임1의 수신구간에서 측정한 S/N을 나타낸 것이다. 서브프레임 1은 천체위치 데이터의 일부를 포함하며 모든 페이지 1~25에서 동일한 포맷을 갖고 있다. 도시한 바와 같이, 서브프레임1에 대해서 워드4 내지 워드7의 약 120비트를 예측할 수 없다. 예측할 수 없는 구간에 비해 예측할 수 있는 구간에서 S/N이 보다 높게 나타남을 알 수 있다.

도 8은 서브프레임2의 수신구간에서 측정한 S/N을 나타낸 것이다. 서브프레임2는 천체위치 데이터의 일부를 포함하며 모든 페이지 1~25에서 동일한 포맷을 갖고 있다. 도시한 바와 같이, 서브프레임2에 대해서 마지막 워드10의 일부 비트를 제외하고는 모든 데이터 비트를 예측할 수 있다. 따라서 예측할 수 없는 일부 구간을 제외한 전 구간에서 높은 S/N이 얻어진다.

도 9는 서브프레임3의 수신구간에서 측정한 S/N을 나타낸 것이다. 서브프레임3은 천체위치 데이터의 일부를 포함하며 모든 페이지 1~25에서 동일한 포맷을 갖고 있다. 서브프레임3에 대해서 모든 데이터 비트를 예측할 수 있으므로, 도시한 바와 같이 전체 서브프레임 구간에서 높은 S/N이 얻어진다.

도 10은 페이지 번호가 1,6,11,16,21 혹은 12,19,20,22,23,24 또는 13,14,15,17인 경우 서브프레임4의 수신구간에서 측정한 S/N을 나타낸 것이다. 여기에 나타낸 페이지들은 단말 기반 SA 알고리즘으로 복원 가능한 데이터 비트의 분포가 동일하다. 도시한 바와 같이 서브프레임4의 페이지 1, 6, 11, 16, 21 혹은 12, 19, 20, 22, 23, 24, 또는 13, 14, 15, 17에 대해서 워드1,2,3의 일부 비트 이외에는 데이터 비트의 값을 예측할 수 없다. 따라서 예측할 수 있는 워드 1~3의 구간에서 높은 S/N이 얻어진다.

도 11은 페이지 번호가 18인 경우 서브프레임4의 수신구간에서 측정한 S/N을 나타낸 것이다. 서브프레임4의 페이지18에서는 워드1 내지 워드5 및 서브프레임4의 마지막 2비트에 대한 예측이 가능하다. 따라서 예측이 가능한 약 50%의 구간에서 높은 S/N이 얻어진다.

도 12는 페이지 번호가 1 내지 24인 경우 서브프레임5의 수신구간에서 측정한 S/N을 나타낸 것이다. 서브프레임5의 페이지 1~24는 동일한 포맷의 알마낙 데이터를 포함한다. 서브프레임5의 페이지 1~24에 대해서 모든 데이터 비트를 예측할 수 있으므로, 도시한 바와 같이 전체 서브프레임 구간에서 높은 S/N이 얻어진다.

도 13은 페이지 번호가 25인 경우 서브프레임5의 수신구간에서 측정된 S/N을 나타낸 것이다. 서브프레임5의 페이지25는 SV 건강상태 데이터의 일부를 포함하고 있으며, 이 중 일부 비트가 예측이 불가능하다. 따라서 도시한 바와 같이 일부 패리티 비트들을 예측할 수 없는 구간을 제외하고는 높은 S/N을 얻는다.

이상의 도 7 내지 도 13에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따라 생성된 SA 데이터가 적용된 구간에서는 S/N이 안정되게 높게 나오며, SA 데이터를 예측 불가능 한 구간에서는 S/N이 최대 5dB이상 감쇠된다.

도 14는 천체위치 데이터를 포함하는 서브프레임1,2,3에서 본 발명에 따라 생성된 SA 데이터가 적용되지 않는 구간과, 적용되는 구간 및 전체 구간의 S/N 평균값을 나타내었다.

도시한 바와 같이, SA 데이터가 적용되지 않는 구간에서는 평균 S/N이 37dB 이하이나, SA 데이터가 적용된 구간에서는 평균 S/N이 38.5dB 이상이 된다. 따라서 본 발명에 따라 생성된 SA 데이터의 서브프레임1,2,3을 이용하여 실제 네비게이션 데이터의 서브프레임1,2,3을 수신할 때, SA 데이터를 이용하지 않은 경우에 비해 약 1.6dB의 수신감도 향상을 얻는다. 하기 <표 1>은 서브프레임1,2,3에 대한 S/N의 측정결과를 비교한 것이다.

	SA 미적용 구간	SA 적용 구간	전체 구간
평균 S/N	36.7703	38.6757	38.4267

도 15는 알마낙 데이터를 포함하는 서브프레임4,5에서 본 발명에 따라 생성된 SA 데이터가 적용되지 않는 구간과, 적용되는 구간 및 전체 구간의 S/N 평균값을 나타내었다.

도시한 바와 같이, SA 데이터가 적용되지 않는 구간에서는 평균 S/N이 36dB 이하이나, SA 데이터가 적용된 구간에서는 평균 S/N이 37.5dB 이상이 된다. 따라서 본 발명에 따라 생성된 SA 데이터의 서브프레임4,5를 이용하여 실제 네비게이션 데이터의 서브프레임4,5를 수신할 때, SA 데이터를 이용하지 않은 경우에 비해 약 1.3dB의 수신감도 향상을 얻는다. 하기 <표 2>은 서브프레임4,5에 대한 S/N의 측정결과를 비교한 것이다.

	SA 미적용 구간	SA 적용 구간	전체 구간
평균 S/N	35.6294	37.8263	36.9805

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되지 않으며, 후술되는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 동작하는 본 발명에 있어서, 개시되는 발명중 대표적인 것에 의하여 얻어지는 효과를 간단히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은, 이동통신 단말의 GPS 수신기에서 이동통신 네트워크를 통해 수신한 GPS 위성들의 기본정보와 CDMA 시스템 시간 정보를 이용하여 전체 네비게이션 데이터와 유사한 SA 데이터를 생성하고, 상기 SA 데이터를 이용하여 실제 네비게이션 데이터를 수신함으로써, 장시간의 동기적분 과정에서 데이터 비트의 반전으로 인한 동기적분 결과의 상쇄 현상을 방지할 수 있다. 이러한 본 발명은 이동통신 단말에서 GPS 신호의 수신 감도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims

이동통신 단말에서 전세계 위치확인 신호의 수신 장치에 있어서,

이동통신 네트워크로부터 GPS 위성의 기본 정보를 포함하는 제1 무선주파수(RF) 신호를 수신하는 제1 RF 수신부와,

상기 제1 RF 수신부로부터의 출력을 이용하여 상기 기본 정보와 상기 이동통신 네트워크의 시스템 시간을 획득하는 제1 기저대역 처리부와,

상기 GPS 위성으로부터 네비게이션 데이터를 포함하는 제2 RF 신호를 수신하는 제2 RF 수신부와,

상기 기본 정보와 상기 시스템 시간을 이용하여 상기 네비게이션 데이터의 전체 정보 비트를 모사한 감도 지원(SA) 데이터를 생성하는 네비게이션 데이터 비트 예측부와,

상기 SA 데이터를 이용하여 모사된 신호와 상기 제2 RF 신호를 상관하여 상관 샘플들을 생성하는 제2 기저대역 처리부와,

상기 제2 기저대역 처리부로부터의 상기 상관 샘플들을 이용하여 상기 이동통신 단말의 위치 해를 계산하는 신호 검출부로 구성되는 것을 특징으로 하는 상기 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 제2 기저대역 처리부는,

상기 제1 기저대역 처리부로부터의 상기 기본 정보를 수신하는 메시지 수신부와,

상기 메시지 수신부를 통해 수신한 상기 기본 정보를 천체위치 데이터와 알마낙 데이터로 구분하여 상기 네비게이션 데이터 비트 예측부로 제공하는 디코더를 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 네비게이션 데이터 비트 예측부는,

상기 시스템 시간을 이용하여 원격측정(Telemetry) 정보를 담고 있는 TLM(Telemetry) 워드를 생성하는 TLM 워드 생성기와,

상기 TLM 워드를 패리티 부호화하여 제1 패리티 비트를 생성하고 상기 제1 패리티 비트를 상기 TLM 워드에 첨부하여 제1 워드를 생성하는 제1 패리티 생성기와,

상기 시스템 시간을 이용하여 위크시간 정보를 담고 있는 HOW(Handover Word) 워드를 생성하는 HOW 워드 생성기와,

상기 HOW 워드를 패리티 부호화하여 제2 패리티 비트를 생성하고 상기 제1 패리티 비트를 상기 HOW 워드에 첨부하여 제2 워드를 생성하는 제2 패리티 생성기와,

상기 시스템 시간에 의해 상기 SA 데이터의 서브프레임 번호와 페이지 번호를 구하고, 상기 서브프레임 번호와 상기 페이지 번호에 따른 서브프레임을 확인하 는 서브프레임 판단기와,

상기 기본 정보를 이용하여 상기 확인된 서브프레임의 제3 내지 제10 워드를 생성하는 워드 생성기와,

상기 제3 내지 제10 워드를 각각 패리티 부호화하여 제3 내지 제10 패리티 비트를 생성하고, 상기 제3 내지 제10 패리티 비트를 상기 제3 내지 제10 워드에 각각 첨부하는 제3 패리티 생성기와,

상기 패리티 비트를 포함하는 상기 제1 내지 제10 워드를 미리 정해지는 포맷에 따라 하나의 프레임으로 구성하는 포맷 변환기로 구성되는 것을 특징으로 하는 상기 장치.
제 3 항에 있어서, 상기 워드 생성기는,

상기 서브프레임 번호와 상기 페이지 번호에 따른 상기 서브프레임이 서브프레임1 내지 3의 천체위치 서브프레임인 경우, 상기 기본 정보를 이용하여 상기 제3 내지 제10 워드의 예측 가능한 비트들을 설정함으로써 상기 제3 내지 제10 워드를 생성하는 것을 특징으로 하는 상기 장치.
제 3 항에 있어서, 상기 워드 생성기는,

상기 서브프레임 번호와 상기 페이지 번호에 따른 상기 서브프레임이 서브프 레임5의 페이지 1 내지 24인 알마낙 서브프레임인 경우, 상기 서브프레임 번호와 상기 페이지 번호의 관계를 통해 위성 ID를 결정하여,

상기 기본 정보의 상기 위성 ID에 대한 건강상태가 양호하지 않으면 상기 제3 내지 제10 워드의 상기 위성 ID를 더미 SV(Space Vehicle)로 설정하고, 상기 기본 정보의 상기 위성 ID에 대한 건강상태가 양호하면 상기 제3 내지 제10 워드의 상기 위성 ID를 상기 기본 정보의 알마낙 데이터로 설정하는 것을 특징으로 하는 상기 장치.
제 3 항에 있어서, 상기 워드 생성기는,

상기 서브프레임 번호와 상기 페이지 번호에 따른 상기 서브프레임이, 서브프레임4의 페이지 18인 전리층 서브프레임이거나, 서브프레임4의 페이지25인 안티-스풉 서브프레임이거나, 서브프레임5의 페이지25인 건강상태 서브프레임인 경우, 상기 기본 정보를 이용하여 상기 제3 내지 제10 워드의 예측 가능한 비트들을 설정함으로써 상기 제3 내지 제10 워드를 생성하는 것을 특징으로 하는 상기 장치.
제 3 항에 있어서, 상기 워드 생성기는,

상기 서브프레임 번호와 상기 페이지 번호에 따른 상기 서브프레임이, 서브프레임4의 페이지 18인 전리층 서브프레임이거나, 서브프레임4의 페이지25인 안티- 스풉 서브프레임이거나, 서브프레임5의 페이지25인 건강상태 서브프레임인 경우, 상기 기본 정보를 이용하여 상기 제3 내지 제10 워드의 예측 가능한 비트들을 설정함으로써 상기 제3 내지 제10 워드를 생성하는 것을 특징으로 하는 상기 장치.
제 3 항에 있어서, 상기 워드 생성기는,

상기 서브프레임 번호와 상기 페이지 번호에 따른 상기 서브프레임이, 서브프레임4의 페이지 1,6,11-17,19-24인 경우, 상기 제3 내지 제10 워드의 예측 불가능한 비트들을 미리 정해진 값 혹은 임의의 값으로 설정함으로써 상기 제3 내지 제10 워드를 생성하는 것을 특징으로 하는 상기 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 기저대역 처리부는,

상기 시스템 시간에 동기하여 반송파 주파수 신호를 생성하는 반송파 NCO(Carrier Numerically Controlled Oscillator)와,

상기 제2 RF 신호에 상기 반송파 주파수 신호 신호를 혼합하여 기저대역 신호를 출력하는 믹서와,

상기 시스템 시간에 동기하여 코드 주파수 신호를 생성하는 코드 NCO와,

상기 코드 주파수 신호에 따라 상기 GPS 위성의 PRN(Pseudo-Random Noise) 코드를 발생하는 코드 발생기와,

상기 PRN 코드를 이용하여, 상기 기저대역 신호에 상기 SA 데이터에 따른 모사 신호를 상관하고, 상기 모사 신호를 상기 SA 데이터의 신뢰도 있는 부분의 길이에 따른 동기적분 시간 동안 누적하여 상관 샘플들을 상기 신호 검출부로 출력하는 상관기로 구성되는 것을 특징으로 하는 상기 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 신호 검출부는,

상기 제2 기저대역 처리부로부터 출력되는 상관 샘플들을 저장하는 메모리와,

상기 메모리에 저장된 상관 샘플들 중 피크 에너지를 가지는 샘플을 검출하는 피크 검출부와,

상기 검출된 샘플을 이용하여 상기 이동통신 단말의 상기 GPS 위성에 대한 의사거리를 측정하는 의사거리 측정부와,

상기 의사거리와 다른 위성들에 대해 측정된 의사거리를 이용하여 상기 이동통신 단말의 위치 해를 계산하는 위치 해 계산부로 구성되는 것을 특징으로 하는 상기 장치.
이동통신 단말에서 전세계 위치확인 신호의 수신 방법에 있어서,

이동통신 네트워크로부터 GPS 위성의 기본 정보를 포함하는 제1 무선주파수 (RF) 신호를 수신하는 과정과,

상기 제1 RF 수신부로부터의 출력을 이용하여 상기 기본 정보와 상기 이동통신 네트워크의 시스템 시간을 획득하는 과정과,

상기 GPS 위성으로부터 네비게이션 데이터를 포함하는 제2 RF 신호를 수신하는 과정과,

상기 기본 정보와 상기 시스템 시간을 이용하여 상기 네비게이션 데이터의 전체 정보 비트를 모사한 감도 지원(SA) 데이터를 생성하는 과정과,

상기 SA 데이터를 이용하여 모사된 신호와, 상기 제2 RF 신호를 상관하여 상관 샘플들을 생성하는 과정과,

상기 상관 샘플들을 이용하여 상기 이동통신 단말의 위치 해를 계산하는 과정으로 구성되는 것을 특징으로 하는 상기 방법.
제 11 항에 있어서, 상기 기본정보는, 천체위치 데이터와 알마낙 데이터로 구성되는 것을 특징으로 하는 상기 방법.
제 11 항에 있어서, 상기 SA 데이터를 생성하는 과정은,

상기 시스템 시간을 이용하여 원격측정(Telemetry) 정보를 담고 있는 TLM(Telemetry) 워드를 생성하는 과저오가,

상기 TLM 워드를 패리티 부호화하여 제1 패리티 비트를 생성하고 상기 제1 패리티 비트를 상기 TLM 워드에 첨부하여 제1 워드를 생성하는 과정과,

상기 시스템 시간을 이용하여 위크시간 정보를 담고 있는 HOW(Handover Word) 워드를 생성하는 과정과,

상기 HOW 워드를 패리티 부호화하여 제2 패리티 비트를 생성하고 상기 제1 패리티 비트를 상기 HOW 워드에 첨부하여 제2 워드를 생성하는 과정과,

상기 시스템 시간에 의해 상기 SA 데이터의 서브프레임 번호와 페이지 번호를 구하고, 상기 서브프레임 번호와 상기 페이지 번호에 따른 서브프레임을 확인하는 과정과,

상기 기본 정보를 이용하여 상기 확인된 서브프레임의 제3 내지 제10 워드를 생성하는 과정과,

상기 제3 내지 제10 워드를 각각 패리티 부호화하여 제3 내지 제10 패리티 비트를 생성하고, 상기 제3 내지 제10 패리티 비트를 상기 제3 내지 제10 워드에 각각 첨부하는 과정과,

상기 패리티 비트를 포함하는 상기 제1 내지 제10 워드를 미리 정해지는 포맷에 따라 하나의 프레임으로 구성하는 과정으로 구성되는 것을 특징으로 하는 상기 방법.
제 13 항에 있어서, 상기 제3 내지 제10 워드를 생성하는 과정은,

상기 서브프레임 번호와 상기 페이지 번호에 따른 상기 서브프레임이 서브프레임1 내지 3의 천체위치 서브프레임인 경우, 상기 기본 정보를 이용하여 상기 제3 내지 제10 워드의 예측 가능한 비트들을 설정함으로써 상기 제3 내지 제10 워드를 생성하는 것을 특징으로 하는 상기 방법.
제 13 항에 있어서, 상기 제3 내지 제10 워드를 생성하는 과정은,

상기 서브프레임 번호와 상기 페이지 번호에 따른 상기 서브프레임이 서브프레임5의 페이지 1 내지 24인 알마낙 서브프레임인 경우, 상기 서브프레임 번호와 상기 페이지 번호의 관계를 통해 위성 ID를 결정하여,

상기 기본 정보의 상기 위성 ID에 대한 건강상태가 양호하지 않으면 상기 제3 내지 제10 워드의 상기 위성 ID를 더미 SV(Space Vehicle)로 설정하고, 상기 기본 정보의 상기 위성 ID에 대한 건강상태가 양호하면 상기 제3 내지 제10 워드의 상기 위성 ID를 상기 기본 정보의 알마낙 데이터로 설정하는 것을 특징으로 하는 상기 방법.
제 13 항에 있어서, 상기 제3 내지 제10 워드를 생성하는 과정은,

상기 서브프레임 번호와 상기 페이지 번호에 따른 상기 서브프레임이, 서브프레임4의 페이지 18인 전리층 서브프레임이거나, 서브프레임4의 페이지25인 안티- 스풉 서브프레임이거나, 서브프레임5의 페이지25인 건강상태 서브프레임인 경우, 상기 기본 정보를 이용하여 상기 제3 내지 제10 워드의 예측 가능한 비트들을 설정함으로써 상기 제3 내지 제10 워드를 생성하는 것을 특징으로 하는 상기 방법.
제 13 항에 있어서, 상기 제3 내지 제10 워드를 생성하는 과정은,

상기 서브프레임 번호와 상기 페이지 번호에 따른 상기 서브프레임이, 서브프레임4의 페이지 18인 전리층 서브프레임이거나, 서브프레임4의 페이지25인 안티-스풉 서브프레임이거나, 서브프레임5의 페이지25인 건강상태 서브프레임인 경우, 상기 기본 정보를 이용하여 상기 제3 내지 제10 워드의 예측 가능한 비트들을 설정함으로써 상기 제3 내지 제10 워드를 생성하는 것을 특징으로 하는 상기 방법.
제 13 항에 있어서, 상기 제3 내지 제10 워드를 생성하는 과정은,

상기 서브프레임 번호와 상기 페이지 번호에 따른 상기 서브프레임이, 서브프레임4의 페이지 1,6,11-17,19-24인 경우, 상기 제3 내지 제10 워드의 예측 불가능한 비트들을 미리 정해진 값 혹은 임의의 값으로 설정함으로써 상기 제3 내지 제10 워드를 생성하는 것을 특징으로 하는 상기 방법.
제 11 항에 있어서, 상기 기저대역 샘플들을 생성하는 과정은,

상기 시스템 시간에 동기하는 반송파 NCO(Carrier Numerically Controlled Oscillator)에 의해 반송파 주파수 신호를 생성하는 과정과,

상기 제2 RF 신호에 상기 반송파 주파수 신호 신호를 혼합하여 기저대역 신호를 출력하는 과정과,

상기 시스템 시간에 동기하는 코드 NCO에 의해 코드 주파수 신호를 생성하는 과정과,

상기 코드 주파수 신호에 따라 상기 GPS 위성의 PRN(Pseudo-Random Noise) 코드를 발생하는 과정과,

상기 PRN 코드를 이용하여, 상기 기저대역 신호에 상기 SA 데이터에 따른 모사 신호를 상관하고, 상기 모사 신호를 상기 SA 데이터의 신뢰도 있는 부분의 길이에 따른 동기적분 시간 동안 누적하여 상기 상관 샘플들을 출력하는 과정으로 구성되는 것을 특징으로 하는 상기 방법.
제 11 항에 있어서, 상기 위치 해를 계산하는 과정은,

상기 상관 샘플들을 저장하는 과정과,

상기 저장된 상관 샘플들 중 피크 에너지를 가지는 샘플을 검출하는 과정과,

상기 검출된 샘플을 이용하여 상기 이동통신 단말의 상기 GPS 위성에 대한 의사거리를 측정하는 과정과,

상기 의사거리와 다른 위성들에 대해 측정된 의사거리를 이용하여 상기 이동통신 단말의 위치 해를 계산하는 과정으로 구성되는 것을 특징으로 하는 상기 방법.