專利名稱：信號預(yù)測的方法、設(shè)備和系統(tǒng)的制作方法
相關(guān)申請本申請要求2000年8月8日提出的60/223670號美國臨時申請的優(yōu)先權(quán)，其題目為“改進GPS信噪比的方法、設(shè)備和系統(tǒng)(Method，Apparatus，andSystem of Improving GPS Signal-To-Noise Ratio)”。
背景技術(shù)：
發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及接收來自己知源的信號，尤其涉及從已知源接收的信號內(nèi)容的預(yù)測。
相關(guān)技術(shù)描述由于公知NAVSTAR全球定位衛(wèi)星(GPS)系統(tǒng)的發(fā)展，位置和時間判定的方便性和準(zhǔn)確性已顯著提高。美國海岸警衛(wèi)導(dǎo)航中心(弗吉尼亞，亞歷山大港)的《全球定位系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)定位業(yè)務(wù)信號規(guī)范》(第二版，1995年6月2日)說明NAVSTAR GPS系統(tǒng)。另一個這種系統(tǒng)是俄羅斯共和國維持的GLONASS GPS系統(tǒng)。當(dāng)前可提供GPS接收機，用于飛機、輪船和地面測量，還可用于個人便攜。
NAVSTAR GPS系統(tǒng)提供在6個軌道平面環(huán)境地球運行的32顆衛(wèi)星或“航天器”(SV)(每一軌道平面4顆衛(wèi)星及其備份)。由于地球在該系統(tǒng)下方轉(zhuǎn)動，每一SV軌道重復(fù)幾乎相同的地面軌跡。軌道平面等距間隔并對赤道面傾斜，從而確保從地球上任何(無障礙)點對至少5個SV存在視距路徑。
地基監(jiān)視站測量來自SV的信號，將這些測量值編入每一衛(wèi)星的軌道模型。從這些模型計算軌道數(shù)據(jù)和SV時鐘校正。然后，SV借助每一SV用不同的擴展碼(也稱為Gold碼或粗捕獲碼或C/A碼)，通過對調(diào)制在RF載波上的1.023MHz碼片速率直接序列擴頻信號進行BPSK調(diào)制，以50位/秒的數(shù)據(jù)速率發(fā)送其位置的有關(guān)信息。下文中，SV發(fā)送信號承載的信息稱為“導(dǎo)航數(shù)據(jù)”。
GPS接收機通過組合指示SV位置的導(dǎo)航數(shù)據(jù)和從SV接收的信號的延遲或相位(指示接收機與SV之間的距離)，計算其位置。由于接收機時基振蕩器不準(zhǔn)確，盡管可用來自附加SV的信號(如果可提供)使準(zhǔn)確性較好，還需要來自至少4個SV的信號以分辨3維位置。
希望通過增加具體移動單元的定位性能，增強某些移動通信無線系統(tǒng)。一個原因是美國聯(lián)邦通信委員會(FCC)頒布的法規(guī)(目錄號94-102，第3報告和命令，1999年9月15日采納，1999年10月6日公布)要求美國全部蜂窩網(wǎng)通信公司在2001年10月前能夠把911告警電話的蜂窩網(wǎng)電話機定位，其中67％的呼叫在50米內(nèi)，95％的呼叫在150米內(nèi)。無線通信系統(tǒng)中其他定位性能應(yīng)用包含增值消費者業(yè)務(wù)性能，諸如導(dǎo)航和支持車隊管理。
無線通信系統(tǒng)中一種支持定位的方法是移動單元增加GPS定位性能。然而，GPS接收機一般要求無障礙且信號強，移動單元不能提供。在不利的SNR條件下(例如，從接收機到至少4個SV不能建立直接視距路徑的建筑物或車輛內(nèi))檢測GPS信號是持續(xù)存在的問題。
為了在接收機檢測GPS信號，可用匹配濾波器產(chǎn)生在搜索相干峰中擴展碼，并用于接收信號中，此方法稱為相干綜合。短相干綜合指在一個數(shù)據(jù)位以下的期間(GPS信號時，短于20毫秒)的綜合，而長相干綜合指一個數(shù)據(jù)位以上期間的綜合。由于長綜合期可顧及高處理增益，期望用長相干綜合。
對諸如GPS信號之類信號采用長相干綜合的一個缺點是其上調(diào)制的數(shù)據(jù)會綜合成產(chǎn)生低幅值或零幅值的輸出。換句話說，如果調(diào)制在信號上的每一二進制數(shù)據(jù)碼元(這里標(biāo)為“0”或“1”)在綜合期間和其他二進制數(shù)據(jù)碼元一樣頻繁出現(xiàn)，則綜合期間匹配濾波器的輸出，其總和會為零，檢測不到信號。即使數(shù)據(jù)碼元之和非零值，所得接收機性能在多數(shù)情況下也會嚴(yán)重降低。
授予Vnnucci發(fā)布的6118977號美國專利揭示一種移動接收機中用公知GPS導(dǎo)航數(shù)據(jù)產(chǎn)生發(fā)送信號的本機拷貝的方法，其中包含信號數(shù)據(jù)的調(diào)制的表示。此方法使移動接收機可用長相干綜合對接收信號取相關(guān)，而不會遭受上述輸出劣化。6118977號專利的方法要求進行本節(jié)接著講的處理步驟。水平面上具有對全部SV無障礙視野的輔助系統(tǒng)在移動接收機解調(diào)并發(fā)送導(dǎo)航數(shù)據(jù)位的同時，接收GPS信號。該輔助系統(tǒng)將解調(diào)的導(dǎo)航數(shù)據(jù)位傳給移動接收機。移動接收機利用輔助系統(tǒng)傳來的導(dǎo)航數(shù)據(jù)位，離線處理存儲的數(shù)據(jù)取樣。
不幸的是，移動接收機中存放對處理數(shù)據(jù)取樣需要的存儲容量使6118977號專利的方法不切實際，所需要的存儲容量受數(shù)據(jù)取樣率、相干綜合長度、SV數(shù)以及同時試搜索信號的碼相位數(shù)和多普勒假設(shè)數(shù)的支配。注意，典型的移動接收機不能同時從SV和輔助單元檢測信號，因而循環(huán)操作(即重復(fù)使用相同的存儲單元存放不同的接收信號段而維持相干綜合時)不能減少所要求的存儲容量。
因此，需要一種方法設(shè)備和系統(tǒng)，使接收機可對信號接收機進行長相干結(jié)合，而無在這些接收機中裝入大規(guī)模存儲器件的過渡負荷。

發(fā)明內(nèi)容


圖1說明GPS數(shù)據(jù)信息的各部分。
圖2說明GPS子幀結(jié)構(gòu)和GPS交接字結(jié)構(gòu)。
圖3說明GPS幀劃分成發(fā)射機狀態(tài)(或星歷)子幀組和系統(tǒng)狀態(tài)(或年歷)子幀組。
圖4是本發(fā)明一實施例預(yù)測數(shù)據(jù)的方法的流程圖。
圖5是本發(fā)明另一實施例預(yù)測數(shù)據(jù)的方法的流程圖。
圖6說明預(yù)測緩存器工作原理。
圖7A說明一組預(yù)測緩存器的工作原理。
圖7B說明另一組預(yù)測緩存器的工作原理。
圖8A～圖8C示出本發(fā)明實施例的設(shè)備的框圖。
圖9A是本發(fā)明又一實施例預(yù)測數(shù)據(jù)的方法的流程圖。
圖9B是本發(fā)明又一實施例預(yù)測數(shù)據(jù)的方法的流程圖。
圖10是本發(fā)明又一實施例預(yù)測數(shù)據(jù)的方法的流程圖。
圖11是示出實現(xiàn)TLM字測試任務(wù)和TLM字校正任務(wù)的流程圖。
圖12是本發(fā)明又一實施例預(yù)測數(shù)據(jù)的方法的流程圖。
圖13A是本發(fā)明又一實施例預(yù)測數(shù)據(jù)的方法的流程圖。
圖13B是本發(fā)明又一實施例預(yù)測數(shù)據(jù)的方法的流程圖。
圖14是本發(fā)明又一實施例預(yù)測數(shù)據(jù)的方法的流程圖。
圖15A是本發(fā)明又一實施例預(yù)測數(shù)據(jù)的方法的流程圖。
圖15B是本發(fā)明又一實施例預(yù)測數(shù)據(jù)的方法的流程圖。
圖16A是本發(fā)明又一實施例預(yù)測數(shù)據(jù)的方法的流程圖。
圖16B和圖16C示出本發(fā)明實施例的設(shè)備的框圖。
圖16D是本發(fā)明又一實施例預(yù)測數(shù)據(jù)的方法的流程圖。
圖16E和圖16F示出本發(fā)明實施例的設(shè)備的框圖。
圖17是本發(fā)明又一實施例預(yù)測數(shù)據(jù)的方法的流程圖。
圖18是實現(xiàn)相位二義性分辨任務(wù)的流程圖。
圖19是實現(xiàn)接收幀完整性校驗任務(wù)的流程圖。
圖20是實現(xiàn)任務(wù)P700的P700a以預(yù)測指針的流程圖。
圖21是實現(xiàn)計算并存儲預(yù)測子幀的子任務(wù)的流程圖。
圖22是校驗并校正星期數(shù)變化的子任務(wù)的流程圖。
圖23是實現(xiàn)子幀任務(wù)的流程圖。
圖24是本發(fā)明實施例提供預(yù)測數(shù)據(jù)的方法的流程圖。
圖25A是本發(fā)明一實施例的系統(tǒng)的框圖。
圖25B是本發(fā)明另一實施例的系統(tǒng)的框圖。
圖26是實現(xiàn)發(fā)送預(yù)測數(shù)據(jù)任務(wù)的流程圖。
圖27A和圖27B示出本發(fā)明實施例的設(shè)備的框圖。
圖28A和圖28B示出本發(fā)明實施例的設(shè)備的框圖。
圖29是實現(xiàn)預(yù)測數(shù)據(jù)發(fā)送任務(wù)的流程圖。
圖30是實現(xiàn)任務(wù)P400的P400C以發(fā)送預(yù)測數(shù)據(jù)的流程圖。
圖31是實現(xiàn)預(yù)測數(shù)據(jù)發(fā)送任務(wù)的流程圖。
圖32是實現(xiàn)舊預(yù)測數(shù)據(jù)測試并校正任務(wù)的流程圖。
圖33示出本發(fā)明一實施例的設(shè)備的框圖。
圖34示出本發(fā)明一實施例的設(shè)備的框圖。
圖35示出本發(fā)明一實施例的設(shè)備的框圖。
詳細說明在本揭示的全部過程，術(shù)語“范例”應(yīng)解釋為指示一個例子或一個事件，沒有對該具體事例優(yōu)選的含義。
接收信號所載送數(shù)據(jù)的已有知識可用于支持長相干綜合。如果已知信號中的二進制數(shù)據(jù)碼元序列(例如GPS信號中的導(dǎo)航數(shù)據(jù))，則可避免進行長相干綜合時數(shù)據(jù)碼元綜合所造成性能劣化的問題，能達到接收機性能較佳。該過程后文也稱為“調(diào)制消除”。例如，通過預(yù)測導(dǎo)航數(shù)據(jù)，可對GPS數(shù)據(jù)接收施加調(diào)制消除。
如圖1所示，一個NAVSTAR GPS(后文稱為“GPS)數(shù)據(jù)幀包含在30秒的周期發(fā)送的1500位(即速率為50位/每秒)。在一個含25幀的塊(通常稱為“子幀”)發(fā)送GPS數(shù)據(jù)信息。將一超幀內(nèi)的每一幀分成5個300位的子幀。因而，50位/每秒的速率時，每一子幀具有6秒的持續(xù)時間。每一子幀又分成10個30位的字，每一字含24位數(shù)據(jù)和6位碼串(通常是循環(huán)冗余碼(CRC)檢驗和)。GPSCRC算法可表示如下校驗和位1＝XOR{數(shù)據(jù)位1，2，3，5，6，10，11，12，13，14，17，18，20，23}；校驗和位2＝XOR{數(shù)據(jù)位2，3，4，6，7，11，12，13，14，15，18，19，21，24}；校驗和位3＝XOR{數(shù)據(jù)位1，3，4，5，7，8，12，13，14，15，16，19，20，22}；校驗和位4＝XOR{數(shù)據(jù)位2，4，5，6，8，9，13，14，15，16，17，20，21，23}；校驗和位5＝XOR{數(shù)據(jù)位1，3，5，6，7，9，10，14，15，16，17，18，21，22，24}；校驗和位6＝XOR{數(shù)據(jù)位3，5，6，8，9，10，11，13，15，19，22，23，24}；其中，數(shù)據(jù)位1以及檢驗和位6分別是圖1中所示一個字最左位和最右位，XOR{.}表示括號內(nèi)各量的模2和。其他信號格式可用1個或多個其他檢錯碼算法產(chǎn)生檢驗和。這些檢驗和例如可出現(xiàn)在數(shù)據(jù)字的始端或中部，或者可與該字的其位他位交錯。
GPS子幀的每一位(包括CRC檢驗和位)在發(fā)送前還通過以下那樣與前一字(已發(fā)送)檢驗和的末2位中一特定位進行“異或”(XOR)運算而覆蓋奇偶性發(fā)送位1＝(數(shù)據(jù)位1)XOR(先前發(fā)送位30)；發(fā)送位2＝(數(shù)據(jù)位2)XOR(先前發(fā)送位30)；發(fā)送位3＝(數(shù)據(jù)位3)XOR(先前發(fā)送位30)；發(fā)送位24＝(數(shù)據(jù)位24)XOR(先前發(fā)送位30)；發(fā)送位25＝(校驗和位1)XOR(先前發(fā)送位發(fā)送位26＝(校驗和位2)XOR(先前發(fā)送位發(fā)送位27＝(校驗和位3)XOR(先前發(fā)送位發(fā)送位28＝(校驗和位4)XOR(先前發(fā)送位發(fā)送位29＝(校驗和位5)XOR(先前發(fā)送位發(fā)送位30＝(校驗和位6)XOR(先前發(fā)送位其他信號格式用不同的編碼、覆蓋或加密方案。同樣，另一格式中，僅對數(shù)據(jù)串的一部分位進行編碼。此外，上述GPS檢錯和奇偶性運算可用其他方式表示(例如，可將它們組合成產(chǎn)生等效結(jié)果一個運算，如上述GPS標(biāo)準(zhǔn)文件2.5.2節(jié)及其參考圖所述)。
如圖2所示，每一GPS子幀按序包含一數(shù)據(jù)串(稱為遙測字或“TLM”字)、一交接字和8個信息字。交接字(或“HOW”)按序包含稱為星期時間(或“TOW”)值的17位時間標(biāo)記、2個標(biāo)志位、指示幀內(nèi)子幀位置的3位子幀識別(或“SFID”)碼、2個奇偶控制位和6位檢驗和。選擇奇偶控制位(即HOW的位23和24)，使檢驗和的最后2位(即檢驗和的位5位6或者HOW的位29和位30)為零。由于每一子幀的第10(末尾)字在這些位具有奇偶控制位，上述奇偶性覆蓋運算不會改變GPS子幀的第一字和第3字。在本發(fā)明一實施例的方法中，此效應(yīng)可用于防止數(shù)據(jù)差錯傳播到子幀邊界外(例如通過迫使子幀的最后2位的值為零)。
如圖3所示，GPS幀的每一子幀可指示發(fā)射機狀態(tài)或系統(tǒng)狀態(tài)。具體而言，每一GPS數(shù)據(jù)幀中頭3個子幀的信息字(這些子幀包含發(fā)射機狀態(tài)組)含有進行發(fā)射的SV的軌道數(shù)據(jù)和時鐘數(shù)據(jù)。子幀1包含涉及發(fā)射SV的時鐘校正和健全信息，子幀2和子幀3包含發(fā)射SV的準(zhǔn)確軌道數(shù)據(jù)組(也稱為“星歷數(shù)據(jù)”)、此后，子幀1～3的信息數(shù)據(jù)稱為“星歷數(shù)據(jù)組”。無數(shù)據(jù)更新時，在每幀重復(fù)SV專用星歷數(shù)據(jù)組。
子幀4和子幀5包含系統(tǒng)狀態(tài)組，這些子幀的信息字包含全部衛(wèi)星共用的年歷數(shù)據(jù)或其他數(shù)據(jù)。無數(shù)據(jù)更新時，僅每一超幀(即每25幀或125子幀)重復(fù)系統(tǒng)范圍的年歷數(shù)據(jù)。因此，每12.5分鐘由SV發(fā)送1完整的數(shù)據(jù)信息?！睳AVSTAR GPS系統(tǒng)的更詳細說明見例如B.W.Parkinson和J.J.Spilker Jr.編輯的《全球定位系統(tǒng)理論和應(yīng)用》(卷1，1996年)〕。
圖4示出本發(fā)明一實施例預(yù)測數(shù)據(jù)的方法的流程圖。在任務(wù)P100接收數(shù)據(jù)(例如從SV接收導(dǎo)航數(shù)據(jù))。任務(wù)P200中，至少根據(jù)接收數(shù)據(jù)預(yù)測“未來”數(shù)據(jù)(例如將來要接收的數(shù)據(jù))，并且在任務(wù)P300存儲該預(yù)測數(shù)據(jù)。
假設(shè)不發(fā)生數(shù)據(jù)更新，可期望超幀中的多數(shù)的數(shù)據(jù)與先前超幀中數(shù)據(jù)相同。因此，給定任何125個連續(xù)幀的順序，則可期望其后續(xù)125個字幀大部分相同。圖5示出本發(fā)明另一實施例預(yù)測數(shù)據(jù)的方法。在任務(wù)P110接收GPS超幀。任務(wù)P310中由于2個先后發(fā)送的相鄰超幀內(nèi)容中有少量變化，將接收的超幀存放到緩存器(此后稱為“預(yù)測緩存器”)作為以后SV要發(fā)送的超幀的預(yù)測，并且通常作為下一超幀的預(yù)測。應(yīng)注意，采用超遙遠的預(yù)測，預(yù)測越不準(zhǔn)。因此，最準(zhǔn)確地采用最新近接收的超幀預(yù)測要接收的下一超幀。在預(yù)測緩存器存儲已預(yù)測的將來數(shù)據(jù)(即先前接收的超幀)。任務(wù)P310可與任務(wù)P110同時出現(xiàn)，使得收到整個超幀前至少可提供一部分預(yù)測數(shù)據(jù)。
圖6示出適合用于圖4或圖5所示方法的1個預(yù)測操作例子。本例的預(yù)測緩存器可作為循環(huán)隊列(也稱為“環(huán)形緩存器”)實現(xiàn)。一具體例子中，該緩沖器具有2個GPS超幀(即250個字幀或25分鐘的導(dǎo)航數(shù)據(jù))的容量。預(yù)測數(shù)據(jù)位在寫指針指示的位置寫入緩存器，該指針僅按一個方向在緩存器內(nèi)轉(zhuǎn)動。緩存器一旦填滿，進一步寫入的操作即蓋寫先前存放在寫入位置上的數(shù)據(jù)。圖5所示方法中，寫指針指示比t0提前12.5分鐘(即一個GPS超幀)的有效時間，這里t0定義為收到觀察數(shù)據(jù)(對應(yīng)于正在寫入的預(yù)測數(shù)據(jù))的時間。
采用圖6所示的緩存器，則可將預(yù)測數(shù)據(jù)提供給從t0跨到t0之后25分鐘(即2個GPS超幀)的時間窗的任務(wù)部分。通過簡單改變緩存儲器規(guī)?？扇我鈹U展(或縮小)此25分鐘的時間窗。根據(jù)具體實現(xiàn)的技術(shù)規(guī)范，希望以8位字節(jié)單元的導(dǎo)航信息字或子幀或者不同規(guī)模的塊對緩存器進行接收數(shù)據(jù)的寫入和/或檢索。
如圖7A所示，可對數(shù)量有限的SV(例如僅對當(dāng)前可見的SV子集)緩持緩存器陣列?；蛘?，如圖7B所示，可維持包含具有32個緩存器的陣列的預(yù)測緩存器，其中每個緩存器專用于一個具體的GPS SV，并且按照SV識別(ID)號編索引號(圖7B中表示為00000到11111的二進制數(shù))。這種布局中，通過指定進行發(fā)射的SV的ID號可識別緩存器陣列中任何具體的預(yù)測數(shù)據(jù)子幀，以選擇相關(guān)緩存器和用于選擇緩存器內(nèi)子幀的子幀索引號(例如圖6所示250子幀緩存器所需的模250 TOW值)。
圖8A示出本發(fā)明實施例的設(shè)備100的框圖。預(yù)測實體10接收數(shù)據(jù)(例如由接收機輸出的數(shù)據(jù))，并且執(zhí)行這里說明的數(shù)據(jù)預(yù)測方法。預(yù)測緩存器(例如預(yù)測緩存器20)包含可按以下參照圖6、圖7A和/或圖7B說明那樣配置的存儲單元。例如，預(yù)測緩沖器可包含1個或多個半導(dǎo)體存儲器件〔例如動態(tài)或靜態(tài)隨機存取存儲器(RAM)〕、鐵電存儲器件和/或光存儲器件。該器件可做成專用芯片或部件，或者該器件可集成以包含設(shè)備和/或含該設(shè)備的器具中的1個或多個其他單元的芯片或部件中。一種實施中，預(yù)測緩存器通過載關(guān)控制信號、數(shù)據(jù)和/或地址信號的1條或多條總線連接預(yù)測實體。
預(yù)測緩存器可具有雙端口或其他機構(gòu)，以便可同時存儲和檢索數(shù)據(jù)。預(yù)測緩沖器的存儲單元也可存儲設(shè)備和/或含該設(shè)備的器具的其他數(shù)據(jù)。這時，預(yù)測緩存器不需要駐留在存儲單元的固定部分，存儲單元的1個區(qū)可一次用于存放預(yù)測數(shù)據(jù)，另一次用于存放其他數(shù)據(jù)。有此實施例中，預(yù)測實體以外的單元也可訪問預(yù)測緩存器的存儲單元。
預(yù)測實體(例如預(yù)測實體10)可包含具有1個或多個微處理器、數(shù)字信號處理器和/或其他邏輯單元陣的處理單元。該邏輯單元陣可做成專用芯片或部件，或者可集成到包含設(shè)備和/或含該設(shè)備的器具中的1個或多個單元的芯片或部件中。例如，預(yù)測實體可包含嵌入的處理器和/或制入專用集成電路的處理器核。
預(yù)測實體通過根據(jù)1條或多條程序執(zhí)行執(zhí)令(串行和/或并行)完成上述方法和其他功能，這些程序可為硬布線或存放到只讀存儲器(ROM)、諸如可擦除或電可擦PROM(分別為EPROM和EEPROM)等可編程ROM、RAM或諸如快速擦寫存儲器之類的非易失性RAM(NVRAM)中。有些實施中，至少一部分指令和/或關(guān)聯(lián)值(諸如執(zhí)行時訪問的變量)可存放到預(yù)測緩存器的存儲單元中。或者預(yù)測實體可從1個或多個其他裝置或設(shè)備接收其全部或部分指令(例如在有線和/或無線的網(wǎng)絡(luò)連接上)。預(yù)測實體還可執(zhí)行涉及裝置和/或含該裝置的設(shè)備的其他功能。代替這些指令，或與這些指令一起，預(yù)測實體還可響應(yīng)從設(shè)備內(nèi)外其他裝置和/或處理單元執(zhí)行的其他程序收到的信號(例如中斷請求)完成上述方法。
圖8B示出本發(fā)明另一實施例的設(shè)備110的框圖，其中包含信號接收機30，接收發(fā)射信號，并將數(shù)據(jù)輸出到預(yù)測實體12，后者計算預(yù)測數(shù)據(jù)并將其存放到預(yù)測緩存器21。圖8C示出設(shè)備110a的實施例。其中包含GPS接收機32。接收機32接收SV發(fā)射的信號，并且將GPS導(dǎo)航數(shù)據(jù)輸出到預(yù)測實體14，后者計算預(yù)測數(shù)據(jù)并將其存放到預(yù)測緩存器22，如上所述。
一實施例中，每一預(yù)測緩沖器包括含預(yù)測數(shù)據(jù)和附加信息的4字節(jié)(即32位)存儲單元。例如，每一存儲單元可具有為提示該單元含有效預(yù)測而設(shè)定的有效標(biāo)志。操作開始時，全部有效標(biāo)志復(fù)位，看到SV后，可提供接收數(shù)據(jù)，從而存儲預(yù)測時設(shè)定有效位。此后，有效位可根據(jù)影響預(yù)測可靠性的事件進行復(fù)位，或者可不進行復(fù)位。另一實施例中，可用1位以上的有效標(biāo)志指示不同程度的可靠性。
每32位存伴單元可包含30位導(dǎo)航字和1位有效標(biāo)坊?；蛘呖蓪?0個導(dǎo)航字作為1個30位指針與1個或多個有效標(biāo)志一起存儲。另外，可將每一導(dǎo)航字的數(shù)據(jù)作為24數(shù)據(jù)位(即無檢驗和的計算和/或無奇偶性覆蓋)存儲，或可將每一10個字的子幀的數(shù)據(jù)作為240位或30字節(jié)存儲。通過省略諸如奇偶控制位和/或其他容易再產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息位等冗余信息，可進一步減小預(yù)測子幀的存儲長度。后者的情況下，可在從緩存器檢測數(shù)據(jù)的同時或其后(例如響應(yīng)預(yù)測請求，后文說明)，在某點進行檢驗和的計算、奇偶性覆蓋和/或其他冗余信息的計算。
盡管圖5的方法處理開銷小，部分接收數(shù)據(jù)會從1個超幀變到下一超幀。例如，至少有些部分的GPS導(dǎo)航數(shù)據(jù)信息會從1個超幀變到下一超幀。由于檢驗和的運算和奇偶數(shù)覆蓋運算，僅改變一位也會破壞GPS之幀其余的大部分。
每一子幀變化的GPS信息的1個部分是呈現(xiàn)為HOW頭17位的時間標(biāo)記(即TOW值)。在星期六至星期日的午夜復(fù)位，則TOW值指示下一子幀遷移的GPS時間。TOW值中的每一單元指示6秒的周期(即1個GPS子幀)，并且從1子幀到下一子幀，TOW值正好遞增1個單元。由于該遞增，用圖5的方法預(yù)測時，GPS子幀中的時間標(biāo)坊會不正確，因而HOW不正確。
由于規(guī)定HOW的最后2位具有零值，希望通過迫使這些位為零(即下一子幀檢驗和的運算或奇偶性覆蓋運算中參考這些位之前)，抑制HOW差錯傳播入GPS子幀3～10。在進行預(yù)測時或在按預(yù)測的適當(dāng)通知可調(diào)整所請求預(yù)測的期間，也可跳過或丟棄HOW，使從預(yù)測緩存器檢索的預(yù)測數(shù)據(jù)不包含HOW。或者，利用預(yù)測數(shù)據(jù)的單元可忽略預(yù)測的HOW。
圖9A中，提供本發(fā)明另一實施例的方法。在任務(wù)P105接收數(shù)據(jù)信息，任務(wù)P205則更新信息中的1個或多個時間標(biāo)記。任務(wù)P215產(chǎn)生可反映新時間標(biāo)記帶來的信息變化的新檢錯碼，任務(wù)P315將預(yù)測信息存放到預(yù)測緩存器。
圖9B示出實現(xiàn)圖9A所示方法的流程圖。任務(wù)P210中，每一接收子幀的TOW遞增125。任務(wù)P220中，重新產(chǎn)生各子幀中每一字的檢驗和，計算字2和字10的奇偶控制位23和24，并且對全部的位進行奇偶性覆蓋，如上文所述?；蛘?，可僅重新產(chǎn)生字2的檢驗和以及字2的奇偶控制位23和24。任務(wù)P210、P220和P320中的1個或多個可與任務(wù)P110同時發(fā)生，使收到整個超幀前可處理并且/或者可得到預(yù)測數(shù)據(jù)的至少一部分。另一實施例中，可在接收數(shù)據(jù)存放到預(yù)測緩存器后執(zhí)行任務(wù)P210和P220，同時使適當(dāng)?shù)挠行粡?fù)位，直到完成這些任務(wù)。假設(shè)信號接收完備且無數(shù)據(jù)更新，則可期望預(yù)測完全準(zhǔn)確。
本發(fā)明又一實施例的預(yù)測方法中，測試固定的數(shù)據(jù)串(例如GPS TLM字)。GPS TLM字包含固定8位的同步首部，并且在多數(shù)情況下，TLM字在一星期的期間在全部GPS子幀都相同。然而，有時SV會發(fā)送常規(guī)TLM字由非常規(guī)的(例如含分類系統(tǒng)信息的TLM字)替換的子幀。雖然非常規(guī)TLM字的出現(xiàn)很大程度上不能預(yù)測，但連結(jié)子幀中非常不可能出現(xiàn)非常規(guī)TLM字。通過存儲常規(guī)TLM字的拷貝并且在預(yù)測中用該拷貝置換收到的非常規(guī)TLM字，能使TLM字預(yù)測差錯的數(shù)量減少約50％。
圖10示出具體本實現(xiàn)上述方法的流程圖。在任務(wù)P112接收部分?jǐn)?shù)據(jù)信息(例如GPS子幀)。任務(wù)P212中測試該部分的固定數(shù)據(jù)串。該固定數(shù)據(jù)串可以是GPS數(shù)據(jù)信息中的TLM字或另一數(shù)據(jù)信息中的同步和/或訓(xùn)練序列(例如用于信道估計)。該測試的結(jié)果可用于糾正預(yù)測中的數(shù)據(jù)串或示出差錯標(biāo)志(例如通過發(fā)布告警信號或使受影響的預(yù)測數(shù)據(jù)塊有效標(biāo)志復(fù)位)。任務(wù)P322中，將預(yù)測數(shù)據(jù)存放到預(yù)測緩存器(例如通過SV ID和TOW編索引號)。
圖11與執(zhí)行TLM校正的任務(wù)P770實施例一起示出執(zhí)行GPS TLM字測試的任務(wù)P212的一個實施例P212A。在任務(wù)P562校驗收到的TLM字，觀察是否不同于收到的最后TLM字。如果連續(xù)2次收到相同的TLM字，則在任務(wù)P564中將其作為常規(guī)TLM字存儲到例如微處理器的寄存器或其他存儲位置。任務(wù)P566中，將收到的PLM作為最后收到的PLM字存入存儲器。任務(wù)P770中，預(yù)測數(shù)據(jù)內(nèi)用收到的TLM置換常規(guī)TLM。
GPS數(shù)據(jù)信息的信息數(shù)據(jù)中，可出現(xiàn)2種主要類型的更新。第一種是更新星歷數(shù)據(jù)，每2小時出現(xiàn)1次，并且在GPS時間邊界準(zhǔn)確開始。星歷數(shù)據(jù)更新使年歷數(shù)據(jù)不變，并且由于整組星歷數(shù)據(jù)長度僅為了子幀，每2小時的周期僅包含星歷預(yù)測可能出錯的18秒時間。即使在此3幀的跨度內(nèi)，也還能進行有限的預(yù)測，其原因在于能預(yù)測3個丟失的GPS子幀中各自的頭2個字TLM字最可能不變，HOW的標(biāo)志位也不變，同時可從以前收到的數(shù)據(jù)和GPS時間產(chǎn)生HOS的其余部分。
在應(yīng)用預(yù)測下一超幀的數(shù)據(jù)預(yù)測方法(如圖5所示)中，有些情況下在能得到SV的第一預(yù)測前，需要等待12.5分鐘(例如冷啟動后或重新捕獲SV時)，即使反復(fù)設(shè)定星歷數(shù)據(jù)。圖12示出本發(fā)明又一實施例的方法，其中僅30秒后就可提供許多GPS數(shù)據(jù)信息的預(yù)測。
在任務(wù)P120接收子幀1～3的字3～10(可處理或忽略任何其他接收數(shù)據(jù))。任務(wù)P330中，將字3～10作為后續(xù)幀相應(yīng)值的預(yù)測存到預(yù)測緩存器。如上文所述，字3～10的奇偶編碼和CRC操作不取決于字1和2的內(nèi)容。期望僅不頻繁改變時，如果需要，預(yù)測中也可包含TLM字(字1)。
圖13示出將上述方法用于僅30秒后取得1個整幀的預(yù)測數(shù)據(jù)的方法(僅子幀1～3)。任務(wù)P230中，更新任務(wù)P130中所接收子幀的TOW，以對應(yīng)于下一子幀(即其值遞增5)。任務(wù)P240中，根據(jù)所預(yù)測未來數(shù)據(jù)的其他位重新計算奇偶校驗位，重新產(chǎn)生檢驗和，并且如以上對任務(wù)P220所述，進行覆蓋。任務(wù)P340中，將預(yù)測子幀在后續(xù)幀中相同幀的對應(yīng)位置存放到預(yù)測緩存器。注意，盡管此方法有助于僅30秒后提供子幀1～3的預(yù)測，子幀4和5的年歷數(shù)據(jù)即使不更新也僅每一超幀重量，并且一般不可得到提供后續(xù)幀預(yù)測所需的信息。
冷啟動GPS接收機(例如手持GPS接收機或裝在車輛或諸如蜂窩網(wǎng)電話機等移動單元的GPS接收機)時，或者在低高度捕獲上長的SV或重新捕獲SV的情況下，可用圖13所示的方法在僅延遲30秒后預(yù)測出60％的GPS數(shù)據(jù)信息位。如果能使預(yù)測數(shù)據(jù)用的操作同步成僅在每一接收幀的子幀1～3期間工作，則預(yù)測100％有效。這時，假設(shè)施加預(yù)測數(shù)據(jù)的接收機與GPS時間同步(如果需要，在操作初始30秒內(nèi))。
圖14和圖15示出修改成可雙重預(yù)測的圖12和圖13中方法的形式。這些實施例中，星歷數(shù)據(jù)不僅拷貝到預(yù)測緩存器中的下一幀，而且拷貝到1個或多個其他幀。常規(guī)操作下，該操作會冗余。然而，接收數(shù)據(jù)信號中斷或受損時(該情況可由檢驗和失效表明，可由例如低抑角上出現(xiàn)的衛(wèi)星漏失引起)，雙重預(yù)測能幫助減小或避免數(shù)據(jù)丟損效應(yīng)。在本發(fā)明一實施例的分配實現(xiàn)方法中預(yù)測數(shù)據(jù)例如可通過局域網(wǎng)傳給其他預(yù)測設(shè)備，以緩解局部SV不可見的效應(yīng)。
將新年歷日期上裝到SV時出現(xiàn)的年歷表更新是GPS系統(tǒng)中另一主要類型的更新。GPS年歷表分成50段，段1～32對應(yīng)于各個SV，段33～37保留給諸如部署在空港的附加發(fā)射機等其他裝置。這些其他裝置配有Gold碼，并且可對GPS接收機呈現(xiàn)為如同另一SV。
盡管年歷更新的準(zhǔn)確時刻和頻率不能預(yù)測，每次更新用12.5分鐘(或1超幀)完成，最大的可能是每20～40小時出現(xiàn)一次更新。已看到一衛(wèi)星更新年歷頁時，也更新其他衛(wèi)星要發(fā)送的全部年歷員。本發(fā)明又一實施例的方法中，保持最新年歷數(shù)據(jù)組的拷貝，用于SV檢測到更新時蓋寫該SV預(yù)測緩存器的年歷部分。這種操作可使年歷預(yù)測差錯數(shù)量減小1/N，N為工作衛(wèi)星數(shù)。
每一幀中除第一幀外，可有效預(yù)測頭3個子幀，其原因也是采用相同的星歷數(shù)據(jù)。因此，12.5分鐘＝750秒外，損失30+(24×12)＝318秒。通過采用上述年歷更新法，此故障能減少1/5。
根據(jù)本發(fā)明一實施例，年歷表得以校正。如上文所述，年歷數(shù)據(jù)組對全部衛(wèi)星都相同。不幸的是，雖然全部GPS SV在相同時刻出現(xiàn)子幀邊界，但衛(wèi)星之間年歷更新不同步，因而任務(wù)2個SV可在任何給定時間分別發(fā)送相同年歷子幀的不同版本。此外，任何給定衛(wèi)星的任何給定幀中還可能存在新舊年歷頁的混合。
根據(jù)本發(fā)明另一實施例，在預(yù)測中使用舊年歷數(shù)據(jù)。即，對剛升上水平面的衛(wèi)星而言，由于存在這些衛(wèi)星在負仰角時6～7小時期間未得上裝的良機，能用最后看到的舊年歷數(shù)據(jù)。如果觀察到年歷位改變，當(dāng)然存在更新，這時，必須用已知的最新年歷數(shù)據(jù)置換給定衛(wèi)星的全部年歷預(yù)測。使用舊數(shù)據(jù)的基本機構(gòu)是發(fā)送時調(diào)整TOW或進行標(biāo)記。如果預(yù)測子幀的TOW符合當(dāng)前情況，可發(fā)送有效預(yù)測。不相符，則意味著數(shù)據(jù)是舊的，還能用于預(yù)測，但必須更新TOW，并接著更新CRC。
圖18中，在GPS星期邊界(即星期六至星期日的午夜)，將幀和子幀號復(fù)位。本發(fā)明又一實施例的方法中，星期的變化更改校。此實施例中，在TOW進入最大值時，可知接著是星期變化。即，預(yù)測TOW指示星期變化時，校正TOW值，使子幀1的字3中星期數(shù)遞增。由于在星期邊界幀和子幀號都復(fù)位，預(yù)測緩存器的索引號也相應(yīng)調(diào)整。應(yīng)注意，盡管一星期中子幀總數(shù)(100800)是5的整數(shù)倍，但不是125的整數(shù)倍。因此，在星期邊界上，幀索引號序列中存在跳變。
圖3～圖6所示流程圖中，說明位預(yù)測算法的操作。首先，在步驟300接收來自GPS信號的當(dāng)前子幀后，在步驟3 10存入緩存器。接著，在步驟320用上述方法預(yù)測下一相應(yīng)子幀存放預(yù)測的子幀后，過程在步驟330結(jié)束。參閱圖4，流程圖2說明的過程是子幀預(yù)測用幾毫秒可行，或者使用者必須用6秒鐘等待下一子幀。
首先，在任務(wù)P510接收來自SV的子幀。接著，(任務(wù)P520和圖14中的分辨BPSK二義性)過程在402判斷字2的位30是否為零，如果為零，在步驟402將子幀存入緩存器。如果字2的位30不為零，則在步驟406中將接收幀的全部的位反相后，在步驟404存入緩存器。
步驟404中在緩存器存入接收的子幀后，過程在步驟408判斷子幀首部是否有效。(任務(wù)P540中的首部測試、任務(wù)P550中的CRC校驗)如果子幀首部無效，過程在步驟412退出，用6分鐘等待下一子幀。子幀首部有效則連接在步驟410對全部10個字校驗CRC是否有效。如果全部10個字的CRC無效，過程在步驟416退出，等待下一子幀。
(任務(wù)P570)接著，過程在步驟422判斷此子幀是否存在有效預(yù)測。如果此子幀不存在有效預(yù)測，則在圖5中流程圖3所示的步驟434，過程進行子幀預(yù)測。該子幀存在有效預(yù)測，則過程在步驟424判斷接收的TOW與預(yù)測的是否符合。如果接收的TOW與預(yù)測的不符合，過程在流程圖3的步驟434進行子幀預(yù)測。接收的TOW符合預(yù)測的TOW，則過程進到下一步，在步驟426判斷接收子幀與預(yù)測子幀之間是否完全相符合。如果不完全符合，過程在步驟428判定差錯碼，并在步驟430記錄該差劃。接收幀與預(yù)測幀之間完全相符合，則過程在流程圖3的步驟434進行子幀預(yù)測。在步驟430記錄差錯碼后，過程在步驟432判斷該子幀是否年歷子幀，如果不是，過程在步驟434進行子幀預(yù)測。過程判定該子幀是年歷子幀時，在步驟436進行年歷更新，如圖6的流程圖4所示。在步驟436完成年歷更新后，過程在步驟434進行子幀預(yù)測。
現(xiàn)說明圖14所示的子幀預(yù)測任務(wù)P700。在任務(wù)P710保存所接收的TOW值。接著，過程在任務(wù)P720判斷子幀是否年歷子幀。如果接收的子幀是年歷子幀，在任務(wù)P730將循環(huán)遞增值設(shè)定為125。接收的子幀不是年歷子幀，則在任務(wù)P740將循環(huán)遞增值設(shè)定為5。任務(wù)P750中，TOW將循環(huán)遞增值設(shè)定為5。任務(wù)P8＝750中，TOW遞增循環(huán)遞增值。在任務(wù)P760進行預(yù)測子幀的計算和存儲。
圖17的任務(wù)P760在任務(wù)P765(圖18)對星期變化糾正TOW。過程在任務(wù)762 TOW是否小于一星期的秒數(shù)。如果TOW不小于該秒數(shù)，過程在任務(wù)P763使TOW減小一星期秒數(shù)的模數(shù)，并且在任務(wù)P764使WIN遞增1。過程將丟棄該TLM，并代之以采用常規(guī)TLM，如任務(wù)770所示。
任務(wù)P775中，過程產(chǎn)生子幀的CRC。然后，過程在任務(wù)780進行邏輯“異或”加擾操作，在任務(wù)785將預(yù)測幀存入預(yù)測緩存器的適當(dāng)位置(例如按TOW所指示)，并且在任務(wù)P787設(shè)定有效標(biāo)志。
現(xiàn)說明圖6所示年歷更新流程圖。過程在步驟600開始年歷更新。接著，過程在步驟602提取頁ID。然后，過程在步驟604判斷頁ID是51還是有效SVID。在步驟608提取新舊TOW，并且在步驟610將SV的TOW存入緩存器，若頁ID既非51也非有效SV，則過程在步驟606從緩存器拉出新、舊TOW。在步驟606和610后，過程進至步驟61判斷舊TOW是與末次年歷更新時間相同。如果舊TOW與末次年歷更新時間相同，過程使年歷更新表復(fù)原，如步驟616所示，舊TOW與末次年歷更新時間不同，過程在步驟64判斷新TOW是否與末次年歷更新時間相同。
如果新TOW與末次年歷更新時間不相同，過程在步驟620退出并且結(jié)束年歷更新處理。新TOW與末次年歷更新時間相同，過程判斷頁ID是有效SV ID、偽SV ID。還是51、55或56，如步驟618所示。如果頁ID不是有效SV ID、偽SV ID或者51、55或56，則過程結(jié)束，如步驟624所示。如果頁ID是有效SV ID、偽SV ID或者51、55或56，過程在步驟622判斷子幀在年歷更新表中是否有效。如果子幀在年歷更新表中無效，過程在步驟628將子幀存入年歷更新表，在步驟630對該子幀設(shè)定有效標(biāo)志后，在步驟632結(jié)束年歷更新處理，并且開始進行子幀預(yù)測處理?；氐讲襟E622，如果過程判斷子幀在年歷更新表中有效，則在步驟626從年歷更新表拉出全部子幀，并且用預(yù)測子幀的字2～10替換此SV后，進到步驟632進行子幀預(yù)測。
根據(jù)上述考慮，可進行對預(yù)測的估計。假設(shè)每20小時發(fā)生年歷更新，則對任何衛(wèi)星在給定的20小時或72000秒會有1次年歷更新和10次星歷更新。年歷更新造成的運行中斷可估計為318/5＝64秒，而是歷更新造成的運行中斷則為10×18＝180秒。此外，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，年歷更新時，預(yù)計會出現(xiàn)在星歷子幀中發(fā)送的約5個非規(guī)則信息。這會增加另外30秒預(yù)測差錯。因此，子幀預(yù)測差錯率可估計為(180+64+30)/72000＝0.38％。實驗數(shù)據(jù)示出約0.5％的差錯率。差異是由于保留數(shù)據(jù)段(例如分類數(shù)據(jù)段)中包含不可預(yù)測非規(guī)則系統(tǒng)信息的緣故。
位差錯率可估計為幀差錯率的一半。如果假設(shè)位按50％的概率變化，此估計似乎合理。然而，此假設(shè)無效，其原因有兩點。第一，更新時，導(dǎo)航數(shù)據(jù)中常僅改變少量不重要的位。這使位差錯率減小。第二，字預(yù)測出錯時，CRC的位30改變具有50％的概率，該改變公使全部后續(xù)字?jǐn)?shù)據(jù)位反相?？偟膩碚f，第二種結(jié)果居優(yōu)，其造成略大于幀差錯率之半的位差錯率，很符合實驗數(shù)據(jù)。
看來附加的問題是非預(yù)測子幀中第二9位和第30位通過“異或”機構(gòu)傳到數(shù)據(jù)的預(yù)測部分。顯然，若確定全部位29和位30值的4種假設(shè)，則其中一側(cè)設(shè)總正確。進而，若考慮用模2加法常數(shù)足以預(yù)測所有的位(即能達到使位全部反相，以獲得相同的GPS性能)，則可要求2種假設(shè)就充分。不幸的是，每使假設(shè)數(shù)加倍，故障告警(即碼搜索中檢測出有錯時秒/頻率)也加倍。然而，倘若位預(yù)測總在子幀邊界開始，可一起解除多種假設(shè)。其原因在于各子幀中第二字和第10字包含位23和24，其確定方法是第二字和第10字的位29和30總為零。于是，這樣的數(shù)據(jù)序列完全可預(yù)測。
即使不在子幀邊界開始預(yù)測，通過“異或”機構(gòu)傳播的位差錯造成的GPS接收機性能劣化也有限。其因原在于多數(shù)的位差錯可模擬為采用位速率低達50hz/30＝1.6Hz的±1數(shù)字波形的隨機調(diào)制，因此，在頻率域進行GPS信號檢測，則預(yù)計頻譜僅擴寬1.6Hz。由于+1和-1的調(diào)制差位相當(dāng)，調(diào)制頻譜的離散周期分量為零。
圖2示出本發(fā)明另一實施例的導(dǎo)航數(shù)據(jù)預(yù)測方法的流程圖。任務(wù)P400中，將部分預(yù)測數(shù)據(jù)供給請求者。下文將說明，請求者可為GPS接收機(例如移動單元)，預(yù)測數(shù)據(jù)可用于支持長相干綜合期。其他實施例中，預(yù)測字體可不響應(yīng)(或響應(yīng))數(shù)據(jù)請求，而代之以(或一起)將預(yù)測數(shù)據(jù)推到另一實體。
在根據(jù)本發(fā)明一實施例實現(xiàn)的一個系統(tǒng)中，例如利用預(yù)測的移動單元可忽略子幀中字2的預(yù)測，以避免上述TOW的不準(zhǔn)確。
如下文所述，可用本發(fā)明一實例的方法支持移動接收機請求的定位?？稍诮尤霟o障礙衛(wèi)星信號中心站或者在接收機方完全實現(xiàn)此預(yù)測方法，這種情況下，中心站僅發(fā)送使接收機能進行導(dǎo)航數(shù)據(jù)預(yù)測的最少信息。
可根據(jù)請求者查詢的條件，按需調(diào)整預(yù)測的開始時間和持續(xù)時間。這樣，避免發(fā)送多于請求者所需的導(dǎo)航數(shù)據(jù)而遭受的額外開銷。
位置判定實體(PDE)可包含執(zhí)行上述預(yù)測方法的設(shè)備。移動無線通信的蜂窩網(wǎng)系統(tǒng)中，基站可包含可從GPS接收機接收信息或本身該接收機的PDE。其他實現(xiàn)方案中，含PDE的基站可從接收數(shù)據(jù)且將其傳給一個以上基站的基準(zhǔn)GPS接收機接收GPS數(shù)據(jù)?；蛘?，可使PDE所處位置與基站分開。例如，無線通信蜂窩網(wǎng)系統(tǒng)中，可以不是基站，而是基站控制器(BSC)或移動業(yè)務(wù)控制器(MSC)包含PDE，并且該PED可支持一個以上基站的預(yù)測性能。其他實現(xiàn)方案和/或其他系統(tǒng)中，可在一個以上的位置找到PDE的組成部分。注意。已用GPS信號作同步用途的系統(tǒng)(例如CDMA蜂窩網(wǎng)電話系統(tǒng))中，還可在現(xiàn)有結(jié)構(gòu)中編入一個或多個PDE。
可用來自一個GPS接收機的數(shù)據(jù)支持廣大地理區(qū)上的預(yù)測。對該區(qū)規(guī)模的一點實際限制是使可視SV組保持大致固定處于該區(qū)上。例如，倘若接收機不能觀察一具體移動單元可見的全部SV，則不能供給該移動單元進行調(diào)制消除所需的數(shù)據(jù)。另一實現(xiàn)方案中，可組合不同位置上接收機所接的GPS數(shù)據(jù)，給廣大地理區(qū)上的移動單元提供適當(dāng)?shù)念A(yù)測數(shù)據(jù)。
PDE也不需要受該方式的地理限制，一個PDE可在任意大的區(qū)域支持這里說明的預(yù)測方法。另一方面，PDE與預(yù)測數(shù)據(jù)接收實體(例如移動單元)間的有效距離會受預(yù)測數(shù)據(jù)發(fā)送與接收之間的延遲(也稱為“滯后”)限制。有些應(yīng)用(例如滯后不嚴(yán)重到足以影響定位準(zhǔn)確性的應(yīng)用)中，可充分提前供應(yīng)預(yù)測，以抵消該滯后效應(yīng)。
在本發(fā)明一實施例的系統(tǒng)中，請求實體(例如移動單元)給PDE發(fā)送含對預(yù)測數(shù)據(jù)串(“預(yù)測串”)的請求的詢問?？捎腥舾刹煌埱蟾袷健＠?，請求可指明所需相應(yīng)預(yù)測串的GPS數(shù)據(jù)周期起止時間。另一例子中，請求可指明所需相應(yīng)預(yù)測串的GPS數(shù)據(jù)周期開始時間和持續(xù)時間。又一例子中，可從請求者發(fā)送詢問或PDE接收詢問的時間推斷(例如根據(jù)預(yù)定關(guān)系)所需相應(yīng)預(yù)測串的GPS數(shù)據(jù)周期開始時間和/或持續(xù)時間。
根據(jù)本發(fā)明另一實施例的系統(tǒng)中，PDE沒有收到明確的相應(yīng)請求也對一個或多個實體發(fā)送預(yù)測串。例如，PDE可在預(yù)定間隔時間廣播預(yù)定長度和/或起時間的GPS數(shù)據(jù)周期對應(yīng)的預(yù)測串。另一例子中，諸如移動單元等請求實體可至少部分啟動根據(jù)預(yù)定程序表的預(yù)測串系列發(fā)送。又一例子中，諸登記等事件(例如移動單元上電時，移動單元在服務(wù)區(qū)之間移動時等)可至少部分決定或影響預(yù)測發(fā)送的啟動。再一例子中，環(huán)境條件(例如現(xiàn)行高峰或非高峰業(yè)務(wù)率、從SV收到的信號質(zhì)量等)可至少部分決定或影響相應(yīng)GPS數(shù)據(jù)周期的特性。
本發(fā)明的再一實施例的設(shè)備中，諸如移動單元的請求實體包含本地GPS接收機?？纱鎯Ρ镜谿PS接收機收到的信息，以進行離線處理。為了支持這時的調(diào)制消除，移動單元可相對于預(yù)測串發(fā)送對歷史串(即PDE過去收到的GPS數(shù)據(jù)串)的請求。雖然包含該設(shè)備的系統(tǒng)中，例如由于不需要預(yù)測，可減少PDE的處理要求，但此減少由請求實體為本地GPS接收機所收信號增加存儲要求抵消。
本發(fā)明又一實施例的設(shè)備中，諸如移動單元的請求實體包含本地GPS接收機。在年歷表存放本地GPS接收機從可見SV收到的年歷信息。然后，將年歷表的信息用于支持本地GPS接收機從難看到的SV接收的GPS信號的調(diào)制消除。這樣，即使僅數(shù)量有限的衛(wèi)星可見，也可取得準(zhǔn)確的位置和/或時間判定。注意，甚至無PDE，該設(shè)備也可用。
尤其注意，PDE與請求實體之間的鏈路未必為無線。例如，PDE可包含連接因特網(wǎng)的服務(wù)器，請求實體則可包含可例如經(jīng)HTTP連接請求并且/或者利用上述預(yù)測串和/或歷史串的因特網(wǎng)所連接的裝置。對這種應(yīng)用而言，滯后可能顯著大于包含基于基站的PDE與請求移動單元間的無線連接的應(yīng)用出現(xiàn)的滯后。另一例子中，在符合一種或多種蘭牙規(guī)范版本的至少一部分的連接上發(fā)送預(yù)測請求和/或預(yù)測串。
或者，PDE本身可自動發(fā)送預(yù)測串。另一實現(xiàn)方案中，移動單元可本身收集并且記錄GPS信號。可存儲這些信號離線處理。為了進行調(diào)制消除，移動單元需從過去取得GPS數(shù)據(jù)。注意，這時不要預(yù)測。然而，由于移動單元負擔(dān)增加存儲容量的要求，此變換例會不可能實現(xiàn)。(過去的數(shù)據(jù)用于過去、現(xiàn)在、將來的調(diào)制消除)。
在移動單元能看清一個或多個衛(wèi)星但看不清其他一個或多個衛(wèi)星(例如該單元在貼近窗口的室內(nèi))的情況下，從可見衛(wèi)星收到的年歷數(shù)據(jù)可用于預(yù)測從難看到的衛(wèi)星接收的數(shù)據(jù)。這時，不是由基準(zhǔn)接收機，而是可由移動單元接收數(shù)據(jù)，并且移動單元可以是不需要PDE的獨立裝置。
預(yù)測串(或歷史串)可有若干不同格式。當(dāng)接收機必須為頻繁的衛(wèi)星測量請求服務(wù)時，如果中心站不是每次發(fā)送導(dǎo)航位預(yù)測，而是僅發(fā)送使接收機能進行位預(yù)測最少量信息，就會減小通信開銷。例如，倘若本地時鐘可用，首部、星期數(shù)(WIN)、TOW、子幀ID(SFID)和CRC能方便地再產(chǎn)生，因而不需傳送。要支持自治接收機模式時，無論如何都必須給接收機傳送其余導(dǎo)航數(shù)據(jù)的主要部分。
據(jù)此，移動單元的一個目的是測量GPS信號的相位。然而，移動單元無法直接測量信號相位。其原因在于移動單元必須對每一相位延遲測試其是否存在相關(guān)信號。具體移動通信實現(xiàn)方案中，相位圓存在2000個位置。具體而言，取樣率為2(即×2)的1023碼片(已知碼CA的一個周期中)可存在2046個位置。然而，若知道在相位圓可處或接近何處進行搜索，則能減小必須搜索的位置數(shù)。
因此，移動單元可要求在今后的某點預(yù)測。通常，今后10秒為典型開始時間。應(yīng)注意，移動單元僅在例如請求提供其位置而需要時，要求預(yù)測位序列。
移動單元的請求包含2個因素今后開始預(yù)測的時間和預(yù)測的持續(xù)時間。持續(xù)時間的長度依據(jù)綜合周期。通常有30個相位假設(shè)，綜合周期大于20毫秒。這導(dǎo)致需要調(diào)制消除長相干綜合。移動單元測試全部相位假設(shè)通常用半秒到一秒，取決于在諸如首次定位時移動單元的請求參數(shù)、從基站到移動單元的數(shù)據(jù)傳送速率和所需處理時間或相關(guān)時間。
接收機進行冷啟動，中心站就發(fā)送全部數(shù)據(jù)段，省略上述冗余部分。接收機在存儲器中存放此數(shù)據(jù)。中心站也保持送到接收機的數(shù)據(jù)的當(dāng)時新拷貝。接收機工作在自治操作模式，則能從接收的信息提取星歷、年歷和SV健全數(shù)據(jù)。任何情況下，都能在接收機用其存儲器存放的數(shù)據(jù)進行位預(yù)測。如果導(dǎo)航數(shù)據(jù)無更新，則中心站與接收機之間無需為維持連續(xù)位預(yù)測而進一步通信。確實出現(xiàn)更新時，中心站僅對接收機發(fā)送新數(shù)據(jù)與新存數(shù)據(jù)之間的差異(逐位取“異或”)。用游程長度編碼發(fā)送該差異，以進一步減小通信開銷。然后，接收機更新其導(dǎo)航數(shù)據(jù)版本。中心站也這樣做，以便總是具有接收機導(dǎo)航數(shù)據(jù)存儲內(nèi)容的正確拷貝。為了維持兩份導(dǎo)航數(shù)據(jù)間的同步，接收機定期發(fā)送全部的字或子幀的檢驗和。如果相互不符合，從中心站對接收機重發(fā)所討論的字或子幀的數(shù)據(jù)內(nèi)容。
提供所揭示的設(shè)備、方法和系統(tǒng)，使本領(lǐng)域任何普通技術(shù)人員能制作或應(yīng)用本發(fā)明。這些技術(shù)人員不難明白所揭示設(shè)備、方法和系統(tǒng)的各種更改，并且這里定義的一般原理可用于其他實施例而無需發(fā)明才干。因此，本發(fā)明不要受這里所說明設(shè)備、方法和系統(tǒng)的限制，而要符合與以下所述權(quán)利要求書一致的最大范圍。
權(quán)利要求
1.一種預(yù)測數(shù)據(jù)的方法，其特征在于包含接收數(shù)據(jù)；至少根據(jù)該接收數(shù)據(jù)預(yù)測未來數(shù)據(jù)；存儲預(yù)測的未來數(shù)據(jù)。
2.如權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)預(yù)測方法，其特征在于，所述接收數(shù)據(jù)包含多個接收子幀，所述方法還包含使多個接收子幀中的一個所關(guān)聯(lián)的時間標(biāo)記遞增預(yù)定值。
3.如權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)預(yù)測方法，其特征在于，還包含測試固定的接收數(shù)據(jù)串；如果測試指示需要校正，則校正該測試的固定串。
4.如權(quán)利要求3所述的數(shù)據(jù)預(yù)測方法，其特征在于，時間標(biāo)記具有預(yù)定的最大值，所述方法還包含檢測出時間標(biāo)記處于預(yù)定的最大值；響應(yīng)檢測出時間標(biāo)記處于預(yù)定最大值，校正時間標(biāo)記。
5.如權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)預(yù)測方法，其特征在于，預(yù)測數(shù)據(jù)包含奇偶位，所述方法還包含根據(jù)預(yù)測的未來數(shù)據(jù)中其他位的狀態(tài)，重新計算所預(yù)測未來數(shù)據(jù)的奇偶位。
5.如權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)預(yù)測方法，其特征在于，預(yù)測數(shù)據(jù)包含檢驗和位，所述方法還包含根據(jù)預(yù)測的未來數(shù)據(jù)中其他位的狀態(tài)，重新產(chǎn)生預(yù)測未來數(shù)據(jù)的檢驗和位。
6.如權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)預(yù)測方法，其特征在于，對預(yù)測的未來數(shù)據(jù)進行存儲包括將預(yù)測未來數(shù)據(jù)存入緩存器的預(yù)定位置。
7.如權(quán)利要求6所述的數(shù)據(jù)預(yù)測方法，其特征在于，對預(yù)測的未來數(shù)據(jù)進行存儲還包括根據(jù)遞增的時間標(biāo)記選擇所述預(yù)定位置。
8.一種提供預(yù)測數(shù)據(jù)的方法，其特征在于，所述方法包含從發(fā)送機接收數(shù)據(jù)；根據(jù)接收數(shù)據(jù)預(yù)測未來數(shù)據(jù)；將預(yù)測的未來數(shù)據(jù)存放到緩存器；接收規(guī)定時間間隔的預(yù)測請求；從緩存器取得與該時間間隔對應(yīng)的預(yù)測未來數(shù)據(jù)；發(fā)送預(yù)測的未來數(shù)據(jù)。
9.一種方法，其特征在于包含接收GPS信號的子幀；將接收的子幀存入緩存器；通過改變所接收子幀的TOW和重新產(chǎn)生其CRC，預(yù)測下一相應(yīng)的子幀。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，子幀預(yù)測階段還包含通過在下一幀重復(fù)該接收子幀的星歷數(shù)據(jù)，預(yù)測星歷數(shù)據(jù)。
11.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，子幀預(yù)測階段還包含通過在下50幀中重復(fù)接收子幀的星歷數(shù)據(jù)，預(yù)測星歷數(shù)據(jù)。
12.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，在子幀預(yù)測階段中采用常規(guī)TLM消息。
13.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，保持最新近年歷數(shù)據(jù)變化列表，以便子幀預(yù)測階段包含最近知道的年歷數(shù)據(jù)。
14.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，子幀預(yù)測階段采用舊預(yù)測。
15.一種設(shè)備，其特征在于包含處理器，能夠接收GPS信號的子幀，將接收的子幀存入緩存器，并且通過改變接收子幀的TOW和重新產(chǎn)生其CRC預(yù)測下一相應(yīng)的子幀；存儲預(yù)測子幀的存儲器。
16.如權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其特征在于，該處理器還能夠通過在下一幀重復(fù)接收子幀的星歷數(shù)據(jù)，預(yù)測星歷數(shù)據(jù)。
17.如權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其特征在于，所述處理器還能夠通過在下50幀中重復(fù)接收子幀的星歷數(shù)據(jù)，預(yù)測星歷數(shù)據(jù)。
18.如權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其特征在于，該處理器在子幀預(yù)測階段采用常規(guī)TLM消息。
19.如權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其特征在于，保持最新近年歷數(shù)據(jù)變化列表，以便子幀預(yù)測階段包含最近知道的年歷數(shù)據(jù)。
20.如權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其特征在于，該處理器在子幀預(yù)測階段采用舊預(yù)測。
21.一種預(yù)測GPS信號子幀的方法，其特征在于包含判斷子幀是否年歷子幀；根據(jù)子幀是否年歷子幀設(shè)定時間首標(biāo)；將設(shè)定的時間首標(biāo)加到TOW；根據(jù)TOW的值設(shè)定TLM消息；產(chǎn)生預(yù)測子幀的CRC；將預(yù)測子幀存入緩存器。
22.如權(quán)利要求21所述的GPS信號子幀預(yù)測方法，其特征在于，緩存器的規(guī)?？筛鶕?jù)預(yù)測子幀的數(shù)量變化。
23.如權(quán)利要求21所述的GPS信號子幀預(yù)測方法，其特征在于，還包含判斷TOW的值是否小于一星期的秒數(shù)的步驟。
24.如權(quán)利要求21所述的GPS信號子幀預(yù)測方法，其特征在于，還包含計算緩存器中預(yù)測子幀位置的步驟。
25.如權(quán)利要求21所述的GPS信號子幀預(yù)測方法，其特征在于，還包含設(shè)定有效標(biāo)志的步驟。
26.一種在中心站更新SV年歷數(shù)據(jù)的方法，其特征在于包含提取子幀的頁ID；根據(jù)第一準(zhǔn)則判斷頁ID是否有效根據(jù)基于第一準(zhǔn)則的頁ID有效性從緩存器提取新的和舊的TOW；判斷舊TOW與末次年歷更新時間是否相同；根據(jù)舊TOW與末次年歷更新時間是否相同設(shè)定年歷更新表；判斷新TOW與末次年歷時間是否相同；根據(jù)新TOW與末次年歷更新時間是否相同結(jié)束年歷更新處理；根據(jù)第二準(zhǔn)則判斷頁ID是否有效；根據(jù)基于第二準(zhǔn)則的頁ID是否有效結(jié)束年歷更新處理；判斷年歷更新表中子幀是否有效；根據(jù)年歷更新表中子幀是否有效，將子幀存入年歷更新表，設(shè)定子幀的有效標(biāo)志，并且開始子幀預(yù)測處理；根據(jù)子幀在年歷更新表中是否有效，從年歷更新表提取全部有效子幀，用預(yù)測子幀中的字2～字10替換此SV，并進行子幀預(yù)測處理。
27.一種在中心站判斷子幀預(yù)測是否可行的方法，其特征在于包含從SV接收一子幀；判斷一字的某一位是否零；如果判定此字的該位是零，將子幀存入緩存器；如果判定此字的該位不是零，將接收子幀中全部位反相后，存入緩存器；判斷子幀的首部是否有效；根據(jù)子幀的首部是否有效，結(jié)束校驗全部字的CRC的有效性；根據(jù)全部字的CRC是否有效，結(jié)束處理，并且等待下一子幀；校驗TLM消息是否不同于接收的最后TLM消息；根據(jù)TLM消息是否不同于接收的最后TLM消息，將TLM消息設(shè)定為常規(guī)TLM消息；將該TLM消息作為接收的最后TLM消息存儲；判斷此子幀是否有效預(yù)測；根據(jù)此子幀是否有效預(yù)測，進行子幀預(yù)測；判斷接收的TOW是否與預(yù)測的TOW匹配；根據(jù)接收的TOW是否與預(yù)測的TOW匹配，進行子幀預(yù)測；根據(jù)接收的TOW是否與預(yù)測的TOW匹配，判斷接收的子幀與預(yù)測的子幀之間是否完全匹配；根據(jù)接收的子幀與預(yù)測的子幀之間是否完全匹配，確定差錯碼，并且記錄差錯；判斷該子幀是否年歷子幀；根據(jù)該子幀是否年歷子幀，進行年歷更新；進行子幀預(yù)測。
28.一種在中心站預(yù)測GPS信號子幀的設(shè)備，其特征在于包含處理器，能夠判斷子幀是否年歷子幀；根據(jù)子幀是否年歷子幀設(shè)定時間首標(biāo)；將設(shè)定的時間首標(biāo)加到TOW；根據(jù)TOW的值設(shè)定TLM消息；產(chǎn)生預(yù)測子幀的CRC；存儲預(yù)測子幀的存儲器。
29.如權(quán)利要求28所述的GPS信號子幀預(yù)測設(shè)備，其特征在于，緩存器的規(guī)?？筛鶕?jù)預(yù)測子幀的數(shù)量變化。
30.如權(quán)利要求28所述的GPS信號子幀預(yù)測設(shè)備，其特征在于，該處理器還能夠判斷TOW的值是否小于一星期的秒數(shù)。
31.如權(quán)利要求28所述的GPS信號子幀預(yù)測設(shè)備，其特征在于，該處理器還能夠計算預(yù)測子幀在存儲器中的位置。
32.如權(quán)利要求28所述的GPS信號子幀預(yù)測設(shè)備，其特征在于，該處理器還能夠設(shè)定有效標(biāo)志。
33.一種在中心站更新SV的年歷數(shù)據(jù)的設(shè)備，其特征在于，包含存儲子幀的存儲器；處理器，能夠提取子幀的頁ID；根據(jù)第一準(zhǔn)則判斷頁ID是否有效；根據(jù)基于第一準(zhǔn)則的頁ID有效性從緩存器提取新的和舊的TOW；判斷舊TOW與末次年歷更新時間是否相同；根據(jù)舊TOW與末次年歷更新時間是否相同設(shè)定年歷更新表；判斷新TOW與末次年歷時間是否相同；根據(jù)新TOW與末次年歷更新時間是否相同結(jié)束年歷更新處理；根據(jù)第二準(zhǔn)則判斷頁ID是否有效；根據(jù)基于第二準(zhǔn)則的頁ID是否有效結(jié)束年歷更新處理；判斷年歷更新表中子幀是否有效；根據(jù)年歷更新表中子幀是否有效，將子幀存入年歷更新表，設(shè)定子幀的有效標(biāo)志，并且開始子幀預(yù)測處理；根據(jù)子幀在年歷更新表中是否有效，從年歷更新表提取全部有效子幀，用預(yù)測子幀中的字2～字10替換此SV，并進行子幀預(yù)測處理。
34.一種在中心站判斷子幀預(yù)測是否可行的設(shè)備，其特征在于包含存儲子幀的存儲器；處理器，能夠從存儲器檢索一子幀；判斷一字的某一位是否零；如果判定此字的該位是零，將子幀存回緩存器；如果判定此字的該位不是零，將接收子幀中全部位反相后，存回存儲器；判斷子幀的首部是否有效；根據(jù)子幀的首部是否有效，結(jié)束處理，并且等待下一子幀；校驗全部字的CRC的有效性；根據(jù)全部字的CRC是否有效，結(jié)束處理，并且等待下一子幀；校驗TLM消息是否不同于接收的最后TLM消息；根據(jù)TLM消息是否不同于接收的最后TLM消息，將TLM消息設(shè)定為常規(guī)TLM消息；將該TLM消息作為接收的最后TLM消息存入存儲器；判斷此子幀是否有效預(yù)測；根據(jù)此子幀是否有效預(yù)測，進行子幀預(yù)測；判斷接收的TOW是否與預(yù)測的TOW匹配；根據(jù)接收的TOW是否與預(yù)測的TOW匹配，進行子幀預(yù)測；根據(jù)接收的TOW是否與預(yù)測的TOW匹配，判斷接收的子幀與預(yù)測的子幀之間是否完全匹配；根據(jù)接收的子幀與預(yù)測的子幀之間是否完全匹配，確定差錯碼，并且記錄差錯；判斷該子幀是否年歷子幀；根據(jù)該子幀是否年歷子幀，進行年歷更新；進行子幀預(yù)測。
35.一種系統(tǒng)，其特征在于，包含配置并安排成接收GPS信號和發(fā)送信息的接收機；處理器，能夠從該接收機接收包含GPS信號子幀的信息，將接收的子幀存入緩存器，并且通過改變接收子幀的TOW和重新產(chǎn)生其CRC預(yù)測下一相應(yīng)子幀；存儲預(yù)測子幀的存儲器。
全文摘要
一種GPS信號子幀的預(yù)測設(shè)備、方法和系統(tǒng)。該設(shè)備包含處理器和存儲預(yù)測子幀的存儲器，此處理器能判斷子幀是否年歷子幀，設(shè)定時間首標(biāo)且將其加到TOW，根據(jù)TOW值設(shè)定TLM消息，并且產(chǎn)生預(yù)測子幀的CRC。該存儲器可根據(jù)預(yù)測幀數(shù)量改變其規(guī)模。該處理器還能判斷TOW的值是否小于一星期的秒數(shù)，計算預(yù)測子幀在存儲器中的位置，并且設(shè)定有效標(biāo)志。
文檔編號H04J3/00GK1406338SQ01802339
公開日2003年3月26日 申請日期2001年8月7日 優(yōu)先權(quán)日2000年8月8日
發(fā)明者P·加爾 申請人:高通股份有限公司