專利名稱：基于來自多個通信系統(tǒng)的時間信息的虛擬實時時鐘的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及通信，且更特定來說，涉及一種用于基于來自多個通信系統(tǒng)的時間信息執(zhí)行一虛擬實時時鐘的方法和裝置。
背景技術(shù)：
無線終端機通常需要且有時有必要知道精確時間。一個需要精確時間的特定應(yīng)用程序為基于眾所周知的全球定位系統(tǒng)(GPS)的位置確定，所述全球定位系統(tǒng)(GPS)為繞地球軌道運行的24個彼此相隔適宜的衛(wèi)星的格局。每一GPS衛(wèi)星發(fā)射一編碼有信息的信號，該信息允許地球上的GPS接收器測量所接收到的信號相對于一任意時間點的到達時間。然后，此相對到達時間測量可被轉(zhuǎn)化為一“偽距(pseudo-range)”?；谧銐驍?shù)目的衛(wèi)星和其位置的偽距測量可精確地估計GPS接收器的位置。
可通過處理GPS信號本身以獲得必要的時間信息，確定來自GPS衛(wèi)星的信號的到達時間。對于GPS來說，完整的時間信息可被劃分為三個不同的時間分量周比特(bit of week，BOW)、歷元(以比特為單位)和子碼幀(全部在下文加以詳細描述)。每個時間分量覆蓋不同的時間范圍且具有不同的時間分辨率。可由接收器基于不同信號處理從GPS信號獲得每個時間分量。通常按順序(以遞增的粗時間分辨率)執(zhí)行獲得這些時間分量的處理，以使先獲得子碼幀(精)定時，再獲得歷元(以比特為單位)定時，且最后獲得BOW(粗)時間信息。因此，從所述GPS信號獲得一給定時間分量的處理時間是累積的(意即，等于用于該時間分量的處理時間加上用于所有較高分辨率時間分量的處理時間)。如果GPS接收器先驗(priori)已知這些時間分量中的任一時間分量，那么其可跳過獲得該分量的相應(yīng)處理。此則將減少獲得偽距測量和(最終)終端機的定位所需的時間的量。
終端機可獲得GPS時間，作為定位的結(jié)果之一。所述GPS時間可被視為“真實”或絕對時間，且包括上文所述的所有三個時間分量。此GPS時間可用于給終端機的內(nèi)部定時印上“時間戳”，以使其獲知在一特定時間點(time instant)的真實或絕對時間。在定位之間，終端機可以空閑模式操作，借此使盡可能多的電路斷電以節(jié)省電池電力。而在空閑模式中，終端機通常維持一基于內(nèi)部時鐘被操作的計數(shù)器。所述計數(shù)器有效地為一用于在終端機空閑且不從任何發(fā)射器接收信號時為終端機提供時間信息的定時器。
在一任意時間點，可命令終端機執(zhí)行一新的定位。然后，該計數(shù)器可用作一實時時鐘，以估計自從獲得最后的GPS時間的時間點時由終端機的內(nèi)部時鐘測得的已逝去的時間量。在此任意時間點的絕對時間可通過將所述逝去時間估計加到最后的GPS時間中進行估計。此絕對時間估計的精確度取決于逝去時間估計的精確度。如果可以以一相對高的精確度估計逝去時間，那么絕對時間估計將合理地精確。在此情況下，可不必為新定位恢復(fù)BOW定時和以比特為單位的歷元定時。由此，可在一更短的時間內(nèi)獲得新定位，這非常需要。
遺憾的是，終端機的內(nèi)部時鐘可能不夠精確。舉例來說，用于執(zhí)行終端機的實時時鐘的內(nèi)部時鐘可具有一大達百萬分之(ppm)100的誤差。那么，逝去時間估計可具有相同ppm量的誤差，逝去時間越長，誤差的量值越大。舉例來說，50秒的逝去時間的100ppm誤差為5毫秒，而500秒的逝去時間的相同100ppm誤差為50毫秒。在逝去時間估計中的一個較大誤差可因而使需要恢復(fù)一新定位的以比特為單位的歷元和(有可能)BOW定時成為必要，這是我們十分不希望見到的。
因此，在此項技術(shù)中，需要一種用以執(zhí)行具有較高精確度的實時時鐘且可用于各種應(yīng)用(例如位置確定)的方法和裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本文提供一種用于基于來自多個通信系統(tǒng)的時間信息在終端機執(zhí)行一“虛擬”實時時鐘的方法和裝置。至少一系統(tǒng)(例如GPS)為所述虛擬實時時鐘提供“絕對”時間信息，且至少一其它系統(tǒng)(例如一蜂窩系統(tǒng))提供“相對”時間信息。當(dāng)可從所述第一系統(tǒng)得到絕對時間時，用絕對時間為虛擬實時時鐘印上“時間戳”。當(dāng)從所述第二系統(tǒng)接收到相對時間時，可將相對時間(其可從第二系統(tǒng)中的多個異步發(fā)射器中接收到)映射至虛擬實時時鐘的時間線。然后，可基于來自第一系統(tǒng)的絕對時間和來自第二系統(tǒng)的相對時間估計時間線上任一任意時間點的絕對時間。用于兩個或兩個以上時間點的來自第一系統(tǒng)的絕對時間也可用于校準(zhǔn)來自第二系統(tǒng)的相對時間。
本文所述的方法的一特定實施例可基于來自許多個通信系統(tǒng)的時間信息提供一絕對時間估計。最初，從第一系統(tǒng)(例如GPS)獲得第一時間點的絕對時間。在第二時間點從第二系統(tǒng)(例如GSM或W-CDMA系統(tǒng))中的第一發(fā)射器接收第一信令消息(例如同步突發(fā)脈沖)。然后，確定第一與第二時間點之間的第一時間偏差。也可在第三時間點(例如，在手動切斷的情形下)從第二系統(tǒng)中的第二發(fā)射器接收第二信令消息。第一和第二發(fā)射器可相對彼此異步，在此情況下可確定第一與第三時間點之間的第二時間偏差。其后，可在第四時間點從第一或第二發(fā)射器接收第三信令消息。然后，可基于(1)第一時間點的絕對時間、(2)第一或第二時間偏差、(3)第二或第三時間點與第四時間點之間的逝去時間和(4)第四時間點與指定時間點之間的時間差(用第二發(fā)射器的相對時間來估計指定時間點的絕對時間時，可應(yīng)用括號中的術(shù)語)來確定指定時間點的絕對時間估計。
下文進一步詳細描述所述方法和裝置的多個方面和實施例。


當(dāng)結(jié)合諸圖理解時，本發(fā)明的特征、性質(zhì)和優(yōu)勢將從下文所述的具體實施方式
中變得更顯而易見，在諸圖中相同參考字符始終對應(yīng)識別，其中圖1為顯示能從多個通信系統(tǒng)接收信號的無線終端機的圖；圖2為說明基于來自GPS和一蜂窩系統(tǒng)的時間信息執(zhí)行一虛擬實時時鐘的圖；圖3為說明基于來自GPS和所述蜂窩系統(tǒng)中的兩個異步基站的時間信息執(zhí)行所述虛擬實時時鐘的圖；圖4為說明GSM系統(tǒng)的幀結(jié)構(gòu)的圖；圖5和圖6為一用于基于來自多個通信系統(tǒng)的時間信息提供一絕對時間估計的方法的兩個實施例的流程圖；圖7為說明GPS信號的數(shù)據(jù)傳送格式的圖；圖8為用于基于來自所述虛擬實時時鐘的一精確絕對時間估計確定一接收器單元的位置的方法的一個實施例的流程圖；和圖9為一接收器單元的一個實施例的方塊圖，所述接收器單元可為所述無線終端機的一分量。
具體實施例方式
圖1為顯示一能從多個通信系統(tǒng)接收信號的無線終端機110的圖。一個此通信系統(tǒng)為著名的全球定位系統(tǒng)(Global Positioning System，GPS)。另一此通信系統(tǒng)為一無線(例如蜂窩)通信系統(tǒng)，其可為一碼分多址(CDMA)、時分多址(TDMA)、頻分多址(FDMA)或一些其它多路存取通信系統(tǒng)。所述CDMA系統(tǒng)可執(zhí)行一個或一個以上諸如IS-95、IS-2000、W-CDMA等等的標(biāo)準(zhǔn)。所述TDMA系統(tǒng)可執(zhí)行一個或一個以上諸如GSM、GPRS等等的標(biāo)準(zhǔn)。這些多種標(biāo)準(zhǔn)在此項技術(shù)中為為人所知且以引用的方式并入本文?？偟膩碚f，終端機110可從可為任何類型的任何數(shù)目的通信系統(tǒng)(例如藍牙、WI-FI或任何其它能提供時間信息的系統(tǒng))接收信息。在下文詳細描述的一個特定實施例中，終端機110能從GPS和GSM系統(tǒng)接收信息。
終端機110可從若干GPS衛(wèi)星130接收信號，且可處理這些GPS信號以導(dǎo)出其當(dāng)前位置的估計。所述終端機可獲得GPS時間作為定位的結(jié)果之一(或可運行以處理所述GPS信號來只獲得GPS時間)。由于由GPS衛(wèi)星維持的時鐘非常精確且根據(jù)需要被進一步調(diào)節(jié)以跟蹤世上極其精確的原子鐘，此GPS時間為實際時間的精確正確指示。所述GPS時間因此可被視為“真實”或絕對時間。只要所述終端機具有GPS時間，它就可以校準(zhǔn)自己的定時。然而，由于所述終端機可在偶發(fā)(sporadic)時間點執(zhí)行定位(例如，每當(dāng)使用者和/或蜂窩系統(tǒng)指令時)，GPS時間可僅在這些偶發(fā)時間點得到。
終端機110也可從蜂窩系統(tǒng)中的一個或一個以上的基站120接收信號，且可處理這些地面信號以接收信息或與蜂窩系統(tǒng)通信。作為同步和采集過程的一部分，可要求所述終端機確定每個基站的定時，所述終端機用所述基站接收數(shù)據(jù)或通信。對于GSM系統(tǒng)，通過每一基站周期性發(fā)射一同步突發(fā)脈沖，以將幀級別同步數(shù)據(jù)提供至終端機。每個基站的定時可通過處理由基站發(fā)射的同步突發(fā)脈沖確定。
同步操作一些蜂窩系統(tǒng)(例如IS-95和cdma2000系統(tǒng))以調(diào)準(zhǔn)所有基站的定時。此外，可進一步使這些蜂窩系統(tǒng)中的基站的定時與GPS時間同步(意即被鎖定至GPS時間)。在此情況下，所述終端機可用GPS時間不斷地更新其內(nèi)部定時，可基于來自GPS衛(wèi)星和/或基站的信號獲得GPS時間。
然而，可異步地操作一些蜂窩系統(tǒng)(例如GSM和W-CDMA系統(tǒng))。對于W-CDMA，可操作基站以使它們?nèi)炕ハ嗤交蛉勘舜水惒健Ｒ部刹僮骰疽允挂恍┗就蕉渌静煌?。選擇同步或異步操作取決于網(wǎng)絡(luò)操作員操作系統(tǒng)的方式。對于GSM，這些基站關(guān)于彼此異步。
對于異步蜂窩系統(tǒng)(例如，GSM或W-CDMA系統(tǒng))，基站的定時沒有被調(diào)準(zhǔn)且可隨著時間漂移。此漂移的長期平均值可為零或可為一些非零值(意即，諸基站之間的時間差可不斷增加或減少)。由于異步定時，這些基站的幀不大可能在同一時間點(除非巧合)開始。此外，在異步蜂窩系統(tǒng)中的諸基站的定時通常不與GPS時間同步。由于這些原因，所述終端機將不能以與同步系統(tǒng)的相同的方式來基于來自這些異步基站的時間信息更新其內(nèi)部定時。
本文提供一種基于來自多個通信系統(tǒng)的時間信息在一終端機執(zhí)行一“虛擬”實時時鐘的方法和裝置，所述多個通信系統(tǒng)之一可為異步系統(tǒng)(例如GSM或W-CDMA系統(tǒng))。本發(fā)明者已經(jīng)認識到盡管可異步操作蜂窩系統(tǒng)中的基站，但是每個基站的定時是基于通常比所述終端機的內(nèi)部時鐘更精確的時鐘而導(dǎo)出的。例如，當(dāng)所述終端機的內(nèi)部時鐘可具有大約10ppm或更差的精確度時，基站的時鐘可具有大約±0.05ppm或可能0.01ppm(意即，精確100至1000倍)的精確度。然后，可基于來自GPS(只要可用時)的GPS時間和蜂窩系統(tǒng)中的基站的精確定時通過所述終端機執(zhí)行精確虛擬實時時鐘。
圖2為一說明基于來自GPS和蜂窩系統(tǒng)的時間信息在終端機執(zhí)行虛擬實時時鐘的圖。圖2顯示終端機、蜂窩系統(tǒng)中的一基站和GPS的三個不同時間線。這三個不同時間線由為所述終端機、所述基站和所述GPS使用三個不同的時鐘(未被鎖定)而產(chǎn)生。
如圖2所示，GPS與其自己的時間線相關(guān)聯(lián)，所述時間線是基于世上極其精確的原子鐘而有效地確定。控制且校正GPS衛(wèi)星時鐘，以允許絕對GPS時間與個別衛(wèi)星時鐘之間的關(guān)系在任何給定時刻都能為人所熟知。
對于異步蜂窩系統(tǒng)，每個基站的定時可不同于蜂窩系統(tǒng)中的其它基站的定時。每個基站的定時是基于其自己的時鐘而確定，所述時鐘可鎖定或可不鎖定于某其它時間基準(zhǔn)(例如GPS)。盡管如此，基站的時鐘頻率通常比終端機的內(nèi)部時鐘頻率精確得多。每個基站以根據(jù)所述蜂窩系統(tǒng)執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)界定的一特定持續(xù)時間的幀的形式發(fā)射數(shù)據(jù)。為簡單起見，圖2顯示僅一個基站的定時。此基站的幀周期被表示為T幀，且每一幀的起始顯示于圖2中。
所述終端機通常維持一計數(shù)器或一計時器，用于為所述終端機中的所有處理元件提供“系統(tǒng)時間”。為簡單起見，以下描述假定維持一計數(shù)器以提供系統(tǒng)時間?；谒鼋K端機的內(nèi)部時鐘操作此計數(shù)器，所述內(nèi)部時鐘通常是三個實體(意即，終端機、基站和GPS)中的所有時鐘中最不準(zhǔn)確的一個。除非所述內(nèi)部時鐘被鎖定于另一時鐘(例如，基站時鐘)，否則所述內(nèi)部時鐘為“自由輪”。終端機處的系統(tǒng)時間的精確度與此內(nèi)部時鐘有直接關(guān)聯(lián)。
最初，加電時，計數(shù)器可被重置(例如，在某任意時間點)，且其后基于內(nèi)部時鐘增加。為清楚起見，所述計數(shù)器被顯示為一回繞計數(shù)器，其具有一輸出隨每個時鐘周期線性增加直至達到最大計數(shù)值，此時計數(shù)器重置回最小計數(shù)值。因此，所述計數(shù)器輸出可繪制為一鋸齒狀波形?？蛇x擇最大計數(shù)值和最小計數(shù)值以使所述鋸齒狀波形的每個周期近似地等于一個來自基站的幀。在一典型實施例中，此計數(shù)器或另一計數(shù)器中的額外比特可被用于覆蓋一更長的時間間隔。舉例來說，可維持另一計數(shù)器以計數(shù)第一計數(shù)器回繞的次數(shù)(意即，幀的數(shù)目)。
所述計數(shù)器為終端機提供系統(tǒng)時間，也界定了所述終端機的時間線。具體而言，終端機時間線上的任何給定時間點都與特定計數(shù)值相關(guān)聯(lián)，所述特定計數(shù)值用作在該時間點的終端機系統(tǒng)時間。無需其它任何外部時間信息，所述計數(shù)器能提供“相對”時間(意即，兩個時間點之間逝去的時間量)，但是不能提供“絕對”時間(意即，在一給定時間點的“真實”或?qū)嶋H時間)。
可如下在終端機中執(zhí)行虛擬實時時鐘。最初，在終端機時間線上的時間點T1，終端機具有該時間點的絕對時間tabs1。此絕對時間tabs1可為通過處理來自若干GPS衛(wèi)星的信號(例如以獲得一定位)而獲得的GPS時間，或可通過一些其它方式獲得。然后，所述終端機將時間點T1的計數(shù)值C1與絕對時間tabs1關(guān)聯(lián)起來。然后，這在終端機定時和GPS定時之間建立起一關(guān)系。
所述終端機也(不斷地或周期性地)處理來自基站的信號以接收消息和/或以與蜂窩系統(tǒng)通信。作為信號處理的一部分，所述終端機可檢測某些由基站發(fā)射的信令消息(例如同步突發(fā)脈沖)，以為終端機提供同步。如圖2所示，終端機檢測到幀k的起始發(fā)生于時間點T2。終端機進一步處理在幀k上的信令消息以提取此幀的幀號碼。然后終端機將時間點T2的計數(shù)值C2與幀k的起始關(guān)聯(lián)起來，且進一步將幀k的幀號碼與時間點T2關(guān)聯(lián)起來。然后，這在終端機定時與基站定時之間建立起一關(guān)系。
接著，終端機可在GPS定時與基站定時之間建立起一關(guān)系。具體而言，終端機可在接收到絕對時間tabs1的時間點T1與幀k起始的時間點T2之間確定一時間偏差ΔTBS。此時間偏差可被表達為ΔTBS＝T2-T1式(1)由于計數(shù)值被用于表示終端機時間線的時間，時間偏差ΔTBS可確定為ΔTBS＝(C2-C1)/Fnom，其中Fnom為標(biāo)稱時鐘頻率且C2被調(diào)整以說明自從時間點T1以后計數(shù)器中的任何回繞。
其后，終端機可空閑一段時間。在終端機時間線上的任意時間點T4，可需要絕對時間(例如，用于新定位)。然后，在時間點T4的絕對時間估計 可以按如下方式確定。首先，檢測到在時間點T4之前(或附近)的一幀(例如，幀k+n)的起始發(fā)生于時間點T3。幀k+n的起始與需要絕對時間估計的時間點T4之間的時間差ΔT可因而被確定為ΔT＝T4-T3式(2)再者，時間差ΔT可被確定為ΔT＝(C4-C3)/Fnom，其中C3和C4分別為在時間點T3和時間點T4的計數(shù)值。
時間點T2與時間點T3之間的全部幀的數(shù)目也得到確定。此可基于從在幀k和幀k+n中所傳送的信令消息中提取的幀號碼，或基于由終端機維持以對幀數(shù)進行計數(shù)的另一計數(shù)器獲得。在時間點T4的絕對時間tabs2可因此估計為 式(3)其中n為時間點T2與時間點T3之間的全部幀的數(shù)目。
如式(3)所示，絕對時間估計值 基于四個項而導(dǎo)出。項tabs1非常精確且被認為無任何誤差。舉例來說，可以以大約100毫微秒的精確度提供GPS時間。項nT幀是基于基站的定時，在此情況下T幀可精確到0.1ppm或0.01ppm。項nT幀通常覆蓋時間點T1與時間點T4之間的逝去時間的一大部分。項ΔTBS和ΔT是基于終端機的定時，其通常具有所有三個實體中的較差的精確度。然而，相對于時間點T1與時間點T4之間的逝去時間來說，由項ΔTBS和項ΔT覆蓋的時間周期通常較短。因此，絕對時間估計值 為時間點T4處的絕對時間tabs2的精確估計值，因為(1)時間點T1與時間點T4之間的大部分逝去時間(意即nT幀)是基于精確的基站定時而估計得到，且(2)只有相對較小部分的逝去時間(意即ΔTBS+ΔT)可能是基于不太精確的終端機定時而估計得到。
如圖2所示，基于來自多個通信系統(tǒng)(例如GPS和蜂窩系統(tǒng))的時間信息有效地構(gòu)建虛擬實時時鐘。來自一個通信系統(tǒng)(例如GPS)的時間信息可以在特定時間點以精確絕對時間(例如tabs1)的形式提供。來自另一通信系統(tǒng)(例如，蜂窩系統(tǒng))的時間信息可以以精確相對時間(例如，nT幀，其是基于精確的幀級別定時)的形式提供。然后，虛擬實時時鐘可基于來自一個通信系統(tǒng)的絕對時間和來自另一通信系統(tǒng)的相對時間在任一任意時間點提供絕對時間的精確估計值。如上文所述，一不太精確的時鐘(例如終端機中的內(nèi)部時鐘)可用于不被來自另一通信系統(tǒng)的相對時間所覆蓋的任何時間周期。
基站的定時可進一步基于為多個時間點獲得的精確絕對時間加以校準(zhǔn)(或補償)。舉例來說，如果精確絕對時間tabs2可在時間點T4從GPS得到(而非必須如上文所述加以估計)，那么被來自基站的每一幀覆蓋的時間周期可導(dǎo)出為 式(4)如式(4)所示，幀周期T幀是基于四項而導(dǎo)出。項tabs1和項tabs2非常精確且被認為無誤差。項ΔTBS和項ΔT是基于終端機定時。如果(tabs1-tabs2)相對于(ΔTBS+ΔT)來說較大，那么終端機定時誤差對幀周期T幀的導(dǎo)出的影響降低。只要需要估計絕對時間時，從式(4)導(dǎo)出的幀周期T幀就可被保存且其后被用作此基站的幀周期。在新的精確絕對時間成為可用時，幀周期T幀也可被更新。上文所述的定時校準(zhǔn)等效于計算基站的頻率偏差。
也可為一異步通信系統(tǒng)(例如，GSM或W-CDMA系統(tǒng))執(zhí)行虛擬實時時鐘。如上所述，在此一異步通信系統(tǒng)中的諸基站的定時可不經(jīng)調(diào)準(zhǔn)但仍然精確。當(dāng)空閑時或在與蜂窩系統(tǒng)的通信過程中，在終端機移進和移出這些基站的覆蓋范圍時，該終端機可從一個基站手動切斷(或“重選”)至另一個基站。每一基站的定時在成為可用時可用于執(zhí)行虛擬實時時鐘。
圖3為一說明基于來自GPS和蜂窩系統(tǒng)中的兩個異步基站的時間信息執(zhí)行虛擬實時時鐘的圖。圖3顯示終端機和兩個基站的三個不同的時間線。這三個不同的時間線是由為終端機和兩個基站使用三個不同的時鐘(未被鎖定)而產(chǎn)生。為簡單起見，未顯示GPS的時間線。
最初，在終端機時間線上的定時T1處，終端機具有該時間點的絕對時間值tabs1，其可為GPS時間。然后，所述終端機將時間點T1的計數(shù)值C1與絕對時間tabs1關(guān)聯(lián)起來，這然后在終端機定時與GPS定時之間建立起一關(guān)系。
其后，終端機檢測到來自基站1的幀k的起始發(fā)生于時間點T2。然后，終端機將時間點T2的計數(shù)值C2與來自基站1的幀k的起始關(guān)聯(lián)起來。然后，這在終端機定時與基站1定時之間建立起一關(guān)系。如上文在式(1)中所示，通過確定接收到絕對時間tabs1的時間點T1與用于來自基站1的幀k的起始的時間點T2之間的時間偏差ΔTBS1，終端機可在GPS定時與基站1定時之間建立一關(guān)系。
終端機也接收一來自基站2的發(fā)射。為在基站2與GPS之間建立一定時關(guān)系，終端機首先檢測到來自基站2的幀i的起始發(fā)生于時間點T3。然后，終端機將時間點T3的計數(shù)值C3與來自基站2的幀i的起始關(guān)聯(lián)起來。于是，分別來自基站1和基站2的幀k和幀i的起始之間的時間差ΔTBS12可被確定為
ΔTBS12＝T3-T2式(5)然后，通過確定接收到絕對時間的時間點T1與用于來自基站2的幀i的起始的時間點T3之間的時間偏差ΔTBS2，終端機可在GPS定時與基站2定時之間建立一關(guān)系，如下ΔTBS2＝ΔTBS1+ΔTBS12式(6)在終端機時間線上的一任意時間點T6處，可需要絕對時間(例如用于一新定位)。然后，可基于基站1和/或基站2估計在時間點T6的絕對時間tabs2，此可取決于終端機仍然可從中接收到時間點T6附近的幀的(諸)基站?；诨?的定時估計在時間點T6的絕對時間tabs2的過程可如上文針對圖2所述般達成。
可如下達成基于基站2的定時估計在時間點T6的絕對時間tabs2的過程。首先，檢測到在時間點T6附近的幀i+n的起始發(fā)生于時間點T5。于是，幀i+n的起始與需要絕對時間估計的時間點T6之間的時間差ΔT2可被確定為ΔT2＝T6-T5式(7)時間點T3與時間點T5之間的全部幀的數(shù)目也被確定(例如，基于從在幀i和幀i+n中所傳送的信令消息所提取的幀號碼，或基于由終端機維持的用以計數(shù)幀的數(shù)目的另一計數(shù)器)。在時間點T6的絕對時間tabs2則可被估計為t^abs2=tabs1+ΔTBS2+nTframe+ΔT2≅tabs2]]>式(8)其中n為時間點T3與時間點T5之間的全部幀的數(shù)目。
如式(8)所示，絕對時間估計 是基于四項而導(dǎo)出。項tabs1非常精確，且項nT幀基于基站2的定時，也是精確的?；?的項ΔTBS2和項ΔT2是基于終端機的定時而導(dǎo)出，且與為基站1導(dǎo)出的項ΔTBS1和項ΔT1具有近似相同的誤差量。因此，即使在終端機從一異步蜂窩系統(tǒng)中的一個基站手動切斷至另一基站時，也可精確地維持虛擬實時時鐘。
為簡單起見，圖3顯示基于在時間點T1的一個幀周期內(nèi)接收到的兩個幀k和i導(dǎo)出時間偏差ΔTBS1和ΔTBS2。一般而言，由異步基站在任何時間點發(fā)射的幀可被用于獲得相對時間信息。這些幀的相位(意即，位級別定時)和數(shù)目可被確定(例如，從在這些幀中所傳送的信令消息)且被用于導(dǎo)出時間偏差ΔTBS1和ΔTBS2。每個時間偏差可小于一個幀周期(意即，ΔTBS＜T幀)或大于一個幀周期(意即，ΔTBS＞T幀)。
基站之間的手動切斷也可發(fā)生于任何時間且可被解決(例如，以使每個基站的時間偏差只覆蓋相對時間不可用的時間周期)。此外，虛擬實時時鐘可使用來自任何數(shù)目的異步基站的相對時間信息。一般而言，來自每個基站的相對時間信息可用于任何用于從基站接收幀的可應(yīng)用時間周期。于是，任兩個時間點之間的逝去時間可通過來自若干基站的相對時間的分段(piece-meal)組合來估計，如下Σi=1NBniTframe,i]]>其中ni為由來自基站i的相對時間覆蓋的幀的數(shù)目，T幀，i為基站i的幀周期，且NB為用于估計逝去時間的基站的數(shù)目。
通過處理由蜂窩系統(tǒng)中的基站發(fā)射的信令消息，可獲得相對時間信息。每一標(biāo)準(zhǔn)界定了待使用的特定信令消息、其發(fā)射頻率等等。為清楚起見，下文描述用于獲得相對時間信息的GSM的信令消息。
圖4為說明GSM系統(tǒng)的幀結(jié)構(gòu)的圖。超超幀(hyperframe)被界定為包括2048個超幀(superframe)且覆蓋3小時28分鐘53秒760毫秒的時間周期。每個超幀包括1326個TDMA幀，且可被劃分為若干51幀復(fù)幀或26幀復(fù)幀。每個TDMA幀包括8個時隙且覆蓋4.615毫秒。每個時隙包括156.25比特且覆蓋0.577毫秒，且每個比特具有3.69微秒的持續(xù)時間。
每個基站周期性地發(fā)射同步突發(fā)脈沖，所述同步突發(fā)脈沖可被諸終端機用于與基站同步和導(dǎo)出定時。每51幀傳送5個同步突發(fā)脈沖，這對應(yīng)于近似21.2Hz的速率。如圖4所示，可在一TDMA幀的第一時隙上傳送一包含148比特的同步突發(fā)脈沖。每一同步突發(fā)脈沖包括78個加密比特，其可被解密以獲得一19位簡化TDMA幀號碼(RFN)和一6位基地收發(fā)信機系統(tǒng)標(biāo)識碼(BSIC)。19位簡化TDMA幀號碼標(biāo)識超超幀中的一特定TDMA幀，其中在所述特定TDMA幀內(nèi)發(fā)射同步突發(fā)脈沖。BSIC標(biāo)識一從中發(fā)射同步突發(fā)脈沖的特定基站，且可用于唯一標(biāo)識每個基站?？纱_定每個接收到的同步突發(fā)脈沖的起始且用作圖2和圖3所示的幀起始。19位簡化TDMA幀號碼可用于確定已在任兩個同步突發(fā)脈沖之間傳送的幀的數(shù)目。由于每個比特具有一3.69微秒的持續(xù)時間，可從同步突發(fā)脈沖獲得在3.69微秒分辨率以內(nèi)的相對時間。
圖5為過程500的一實施例的流程圖，所述過程500用于基于來自多個通信系統(tǒng)的時間信息提供一絕對時間估計。從第一通信系統(tǒng)(例如GPS)接收絕對時間信息(步驟512)。絕對時間信息可為一特定時間點的絕對時間的形式。也從第二通信系統(tǒng)(例如，一蜂窩系統(tǒng))中的第一發(fā)射器接收相對時間信息(步驟514)。相對時間信息可為由第一發(fā)射器周期性地發(fā)射的信令消息(例如，同步突發(fā)脈沖)的形式。也可從第二通信系統(tǒng)中的第二發(fā)射器接收相對時間信息(步驟516，可選且顯示為一虛線框)?？僧惒讲僮鞯谝话l(fā)射器和第二發(fā)射器。基于來自第一通信系統(tǒng)的絕對時間信息和來自第二通信系統(tǒng)中的第一和(有可能)第二發(fā)射器的相對時間信息提供在一指定時間點的絕對時間的估計(步驟518)。
圖6為過程600的一實施例的流程圖，所述過程600用于基于來自若干通信系統(tǒng)的時間信息提供絕對時間的估計。最初，為第一時間點從第一通信系統(tǒng)(例如GPS)獲得絕對時間(步驟612)。在第二時間點，從第二(例如蜂窩)通信系統(tǒng)中的第一發(fā)射器接收第一信令消息(步驟614)。然后，確定第一時間點與第二時間點之間的第一時間偏差(步驟616)。在第三時間點也從第二通信系統(tǒng)中的第二發(fā)射器接收第二信令消息(步驟618，可選且顯示為一虛線框)。然后，可確定第一時間點與第三時間點之間的第二時間偏差(步驟620，也為可選)。其后，可在第四時間點從第一或第二發(fā)射器接收第三信令消息(步驟622)。
如果第三信令消息來自第一發(fā)射器，那么可基于(1)第一時間點的絕對時間(例如圖3中的tabs1)、(2)第一時間偏差(例如ΔTBS1)、(3)第二時間點與第四時間點之間的逝去時間(例如nT幀1)和(4)第四時間點與指定時間點之間的時間差(例如ΔT1)確定在指定時間點時的絕對時間的估計(步驟624)?；蛘撸绻谌帕钕碜缘诙l(fā)射器，那么可基于(1)第一時間點的絕對時間、(2)第二時間偏差(例如ΔTBS2)、(3)第三時間點與第四時間點之間的逝去時間(例如nT幀2)和(4)第四時間點與指定時間點之間的時間差(例如ΔT2)確定在指定時間點的絕對時間估計。
一般而言，可基于從多個通信系統(tǒng)接收的時間信息執(zhí)行虛擬實時時鐘。在一個實施例中，至少一個通信系統(tǒng)(例如GPS)為虛擬實時時鐘提供絕對時間，且至少一個其它通信系統(tǒng)(例如，一蜂窩系統(tǒng))為虛擬實時時鐘提供相對時間。
在另一實施例中，提供相對時間信息的通信系統(tǒng)也可在指定時間點提供絕對時間信息(例如以消息的形式)。舉例來說，在消息傳送時(例如帶有消息的幀的起始)，蜂窩系統(tǒng)中的一基站可(周期性地或當(dāng)被請求時)發(fā)射一帶有絕對時間的消息。用于從來自一蜂窩網(wǎng)絡(luò)的信息接收時間的技術(shù)被描述于1999年8月31日頒發(fā)的題為“Method and apparatus for DeterminingTime for GPS Receivers”的美國專利第5,945,944號中，該案以引用的方式并入本文中。
在絕對時間成為可用時，可以用絕對時間為虛擬實時時鐘印上時間戳。兩個或兩個以上時間點的絕對時間也可用于校準(zhǔn)來自其它通信系統(tǒng)的相對時間。
可通過多種方式提供相對時間信息。一種普通方法是通過在選定時間點發(fā)射信令消息，以可確定任何兩個信令消息之間的時間差。例如，信令消息可為(1)如圖4所述，由GSM系統(tǒng)中的每個基站發(fā)射的同步突發(fā)脈沖、(2)由W-CDMA系統(tǒng)中的每個基站發(fā)射的系統(tǒng)幀號碼(SFN)、(3)以已知的時間間隔發(fā)射的尋呼指示符(paging indicator)等等。可使用多種類型的信令消息，且此在本發(fā)明的范疇內(nèi)。
來自蜂窩系統(tǒng)的相對時間信息通?？扇菀椎貫橐唤K端機獲得。當(dāng)在與至少一個基站的主動通信中時，所述終端機不斷地確定幀級別定時且可將此信息用于更新虛擬實時時鐘。即使在空閑時，所述終端機也周期性地醒來以檢查一尋呼信道上的尋呼消息以警示有來電。作為尋呼消息的尋呼信道的處理的一部分，所述終端機確定幀級別定時且可使用此信息更新虛擬實時時鐘。
虛擬實時時鐘可用于提供在任何指定時間點的絕對時間的精確估計。此精確時間估計可被有利地用于各種應(yīng)用，應(yīng)用之一為位置確定。具體而言，所述精確時間估計可用于(1)在一較短時間周期中提供一定位和/或(2)在處理用于定位的信號的過程中提供較高靈敏性。下文描述以基于GPS信號的定位的精確時間估計可達到的益處。
可基于(1)離足夠數(shù)目的發(fā)射器的距離，用作基準(zhǔn)點，和(2)這些發(fā)射器的位置來確定一終端機的位置。對于GPS來說，通過測量一信號從衛(wèi)星傳播到終端機所需要的時間，終端機可估計出離每一GPS衛(wèi)星的距離。如果已知信號從GPS衛(wèi)星發(fā)射的時間(例如，在信號中加印或編碼)，那么可通過觀察在終端機接收到信號的時間(基于所述終端機的內(nèi)部時鐘)，確定信號的傳播時間。然而，通常，由于終端機與GPS衛(wèi)星的時鐘之間存在偏差，所以無法精確確定發(fā)射與接收之間的時間量。因此，通?；谝换鶞?zhǔn)時間與接收到信號的時間之差導(dǎo)出一“偽距”。因此，所述“偽距”代表終端機與GPS衛(wèi)星(自其接收信號)之間的相對距離。
圖7為說明一GPS信號的數(shù)據(jù)傳送格式的圖。每個GPS衛(wèi)星發(fā)射導(dǎo)航數(shù)據(jù)，其包括多種類型的信息，例如衛(wèi)星星歷表(Ephemeris)、GPS系統(tǒng)時間(例如周比特(BOW)信息)、校正數(shù)據(jù)等等。所述導(dǎo)航數(shù)據(jù)以50比特每秒(bps)的速率提供，且每一數(shù)據(jù)位覆蓋一20毫秒時間周期。一X1周期被界定為覆蓋75個數(shù)據(jù)位，其為1.5秒。
通過以由重復(fù)一1023位金氏碼(Gold code)序列而產(chǎn)生的一連續(xù)偽隨機數(shù)(PN)序列擴頻(或擾頻)數(shù)據(jù)，將50bps導(dǎo)航數(shù)據(jù)擴頻于1.023兆赫的帶寬。具體而言，每個數(shù)據(jù)位由20碼幀組成，且每一碼幀由一1023位金氏碼序列組成。所述金氏碼序列具有一1.023Mcps的碼片率，且每個PN或金氏碼位覆蓋一0.977微秒的碼片周期(chip period)。
對于GPS來說，絕對時間可被劃分為三個不同時間分量周比特(BOW)、歷元(以比特為單位)和子碼幀。(這三個時間分量可視為與用于表示日時的小時、分鐘和秒相似。)每個時間分量覆蓋不同的時間范圍且具有不同的時間分辨率。具體而言，子碼幀定時覆蓋0毫秒至1毫秒的范圍且具有碼片級別分辨率，以比特為單位的歷元定時覆蓋1毫秒至20毫秒的范圍且具有碼幀(或1毫秒)分辨率，且BOW時間信息覆蓋20毫秒及以上的范圍且具有數(shù)據(jù)位(或20毫秒)分辨率。絕對時間可由這三個時間分量的組合來表示。
可由GPS接收器基于不同信號處理從GPS信號獲得所述三個時間分量中的每一個。具體而言，可通過執(zhí)行所接收的GPS信號的匹配過濾獲得子碼幀定時。此可通過使接收到的GPS信號與一在對應(yīng)于所評估的假設(shè)的特定相位處的本地產(chǎn)生的PN序列相關(guān)而達成。如果所述本地產(chǎn)生的PN序列與用于擴展所接收到的GPS信號中的導(dǎo)航數(shù)據(jù)的PN序列經(jīng)過時間調(diào)準(zhǔn)，那么所述相關(guān)產(chǎn)生一高輸出值，否則為一低輸出值。因此，所述相關(guān)可提供碼片級別定時。
通過執(zhí)行導(dǎo)航數(shù)據(jù)位的邊緣檢測，可獲得歷元(以比特為單位)定時。每一數(shù)據(jù)位經(jīng)一覆蓋20碼幀的20毫秒時間周期傳送。每個數(shù)據(jù)位的20碼幀具有一由該數(shù)據(jù)位確定的極性。一旦碼片級別定時已通過匹配過濾而確定，每個碼幀的1023個碼片就可相干積累以提供一相應(yīng)碼幀值。如果進一步積累單個數(shù)據(jù)位的20碼幀值，那么獲得高比特值。然而，如果積累具有相反極性的兩個數(shù)據(jù)位的20碼幀值，那么獲得較低比特值，而精確值由與兩個數(shù)據(jù)位各自相關(guān)聯(lián)的碼幀的數(shù)目確定。因此，通過在不同組的20碼幀上積累，邊緣檢測能確定每個數(shù)據(jù)位的起始，然后其可被用于確定碼幀(或1毫秒)級別定時。
通過解調(diào)所接收到的數(shù)據(jù)位并提取包括于導(dǎo)航數(shù)據(jù)中的各種類型的信息，可獲得BOW時間信息。也可通過使用將所接收到的數(shù)據(jù)位與預(yù)測數(shù)據(jù)位進行比較的模式匹配技術(shù)，獲得BOW時間信息。所述模式匹配技術(shù)描述于美國專利第5,812,087號、第6,052,081號和第6,239,742號中，該等專利以引用的方式并入本文。導(dǎo)航數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)格式被詳細描述于題為“GlobalPosition System Standard Positioning Service Signal Specification”(1995年6月2日，第二版)的文獻中，該文獻在此項技術(shù)中不能獲得且以引用的方式并入本文。
表1列出了所述三個時間分量、時間范圍和與每個時間分量相聯(lián)系的分辨率、用于恢復(fù)每個時間分量的處理技術(shù)和恢復(fù)每個時間分量所需要的時間近似量(假定所述具有較高分辨率的時間分量(若有的話)已經(jīng)被恢復(fù))。
表1

通常按順序(以遞增的粗時間分辨率)執(zhí)行獲得三個時間分量的處理，以使先獲得子碼幀(碼片級別)定時，再獲得以比特為單位的(碼幀級別)歷元定時，且最后獲得BOW時間信息。因此，從GPS信號獲得每個時間分量的處理時間是累積的(意即，等于該時間分量的處理時間加上所有較高分辨率時間分量的處理時間)。如從表1可見，恢復(fù)BOW時間信息的處理可比較長。
回頭參看圖2，終端機可空閑一段時間，然后可命令其在時間點T4執(zhí)行一定位。為計算所述定位，接收器可跳過其先驗已知的任一時間分量的處理。具體而言，如果時間點T4的絕對時間估計 具有小于±0.5毫秒的不確定性，那么GPS接收器只需要確定子碼幀(碼片級別)定時以計算所述定位。否則，如果此絕對時間估計 具有小于或等于±10毫秒的不確定性，那么GPS接收器將需要確定子碼幀定時和以比特為單位的歷元定時兩者以計算所述定位。且如果絕對時間估計 具有大于±10毫秒的不確定性，那么GPS接收器將需要確定子碼幀定時、以比特為單位的定時和BOW定時以計算所述定位。
虛擬實時時鐘可用于提供精確絕對時間估計。具體而言，對于位置確定，虛擬實時時鐘可用于提供精確絕對時間估計，以使不需要恢復(fù)以比特為單位的歷元定時和BOW定時。此因而將減少獲得一定位所需要的時間量，因為只需確定子碼幀(碼片級別)定時(其具有所有三個時間分量的最短處理)。
由虛擬實時時鐘提供的精確絕對時間估計也可在處理一GPS信號中提供較高靈敏性。在很多情況下，由于(1)通過GPS衛(wèi)星與接收器之間的長傳播路徑的信號衰減和(2)傳播路徑中的阻塞等等，所以接收到的GPS信號可具有低或差信號質(zhì)量。如果以比特為單位的定時和BOW定時已為先驗已知，那么可以以一方式處理所接收到的GPS信號以改善碼片級別定時的恢復(fù)。
回頭參看圖7，如果已知以比特為單位的定時，那么可確定每個數(shù)據(jù)位的起始。在此情況下，可在一整個數(shù)據(jù)位(意即，位同步集成)而非在每個碼幀(其只為一數(shù)據(jù)位的持續(xù)時間的二十分之一)上執(zhí)行相干積累(意即相關(guān))。較長相干積累時間間隔允許被降級的接收GPS信號中的碼片級別定時的檢測的改良。此于是允許GPS接收器基于具有較低信噪比(SNR)的接收GPS信號來提供一定位。因此，可借助對以以比特為單位的定時的認識提高GPS接收器的靈敏性，于是此允許所述接收器在更多惡劣環(huán)境中提供定位。
也需要精確時間來提供用于一定位的GPS衛(wèi)星的位置的精確估計。每個衛(wèi)星發(fā)射“星歷表(Ephemeris)”信息，其包括由地球上的跟蹤站跟蹤和報導(dǎo)的其自己軌道的高精確度模擬預(yù)測。以一以時間作為一輸入變量的函數(shù)形式提供所述星歷表。由于每個GPS衛(wèi)星以約3600米/秒的速率移動，需要絕對時間的精確估計(例如在幾微秒內(nèi))以導(dǎo)出衛(wèi)星位置的精確估計。來自虛擬實時時鐘的絕對時間估計可作為時間輸入被提供至所述函數(shù)，以獲得衛(wèi)星的初始位置估計。接著可計算從終端機到初始衛(wèi)星位置估計的偽距。在假定所計算的偽距正確的情況下，終端機可搜索由衛(wèi)星發(fā)射的信號。一旦獲得碼相位，可分辨其它兩個時間分量。用于處理GPS信號的初始時間估計的使用在美國專利第5,945,944號、第6,150,980號和第6,215,442號中得以描述，該等專利以引用的方式并入本文。
圖8為過程800的一實施例的流程圖，所述過程800用于基于來自虛擬實時時鐘的一精確絕對時間估計確定一接收器單元的位置。所述接收器單元可位于一無線通信系統(tǒng)中的一無線終端機中。最初，為第一時間點從第一通信系統(tǒng)(例如GPS)獲得絕對時間(步驟812)。此絕對時間可作為為第一時間點執(zhí)行一定位的結(jié)果之一而獲得。其后，接收器單元可休眠一段時間，該時間段可基于用于為虛擬實時時鐘提供相對時間信息的第二通信系統(tǒng)的定時/頻率的穩(wěn)定性而確定(步驟814，可選)。當(dāng)接收器單元處于休眠狀態(tài)時，從第二通信系統(tǒng)接收相對時間信息(步驟816)。然后，可基于第一時間點的絕對時間和來自第二通信系統(tǒng)的相對時間信息估計第二時間點的絕對時間(步驟818)。然后，基于第二時間點的絕對時間估計，由接收器單元執(zhí)行一定位(步驟820)。
虛擬實時時鐘也可用于為其它應(yīng)用提供精確絕對時間估計，且這在本發(fā)明的范疇內(nèi)。例如，所述絕對時間估計可用于通信(例如在同步與異步系統(tǒng)之間傳輸)、天文學(xué)、攝影術(shù)、密碼術(shù)(如安全系統(tǒng))等等。
在圖1中，終端機110可為能從多個通信系統(tǒng)接收和處理信號以獲得時間信息的任何設(shè)備。在一個實施例中，終端機110為一能從若干發(fā)射器接收信號的蜂窩式電話。在其它實施例中，終端機110可為一具有無線調(diào)制解調(diào)器、能從衛(wèi)星和/或基站接收信號的接收器單元或任何其它類型的接收器的電子單元(例如，計算機終端機、個人數(shù)字助理(PDA)等等)。
圖9為接收器單元900的一實施例的方塊圖，所述接收器單元900可為無線終端機110的組件。接收器單元900可被設(shè)計為具有處理來自多個通信系統(tǒng)(例如GPS和蜂窩系統(tǒng))的信號的能力。在圖9所示的實施例中，接收器件900包括一天線910、一GPS接收器912a、一地面接收器912b、一處理單元914、一時鐘/計數(shù)(或計時器)單元916、一存儲單元918和一控制器920。
天線910接收來自可為GPS衛(wèi)星和/或基站的任何組合的若干發(fā)射器的信號，且將所接收到的信號提供至GPS接收器912a和地面接收器912b。GPS接收器912a包括處理從GPS衛(wèi)星發(fā)射的信號以導(dǎo)出可用于位置確定的信息的前端電路(例如RF電路和/或其它處理電路)。由GPS接收器912a執(zhí)行的為從GPS信號提取相關(guān)信息的處理在此項技術(shù)中是已知的，而本文并不詳細描述。GPS接收器912a向處理單元914提供各種類型的信息，例如，時間信息(如絕對時間)、其信號被接收的諸發(fā)射器的身份和位置等等。地面接收器912b包括處理從基站發(fā)射的信號且可提供從這些信號導(dǎo)出的相對時間信息的前端電路。例如，地面接收器912b可確定一所接收到的幀的幀級別定時。來自GPS接收器912a的絕對時間信息和來自地面接收器912b的相對時間信息可用于執(zhí)行虛擬實時時鐘。
可設(shè)計處理單元914以執(zhí)行各種功能。舉例而言，處理單元可(例如，當(dāng)接到指令時)基于GPS和/或蜂窩系統(tǒng)來執(zhí)行接收器單元900的定位。處理單元914可基于從GPS獲得的絕對時間信息和從蜂窩系統(tǒng)獲得的相對時間信息進一步構(gòu)建虛擬實時時鐘。當(dāng)請求時，處理單元914可在指定時間點估計絕對時間，且將此絕對時間估計值提供至一請求單元(例如GPS接收器912a)。
時鐘/計數(shù)單元916為一計時單元，其提供接收器單元900中的各種元件所需的時鐘。時鐘/計數(shù)單元916可進一步構(gòu)建基于所述時鐘運行的計數(shù)器或計時器。由此，通過計數(shù)器輸出有效地確定接收器單元900的時間線。
存儲單元918存儲由處理單元914和/或控制器920所使用的各種數(shù)據(jù)。舉例來說，存儲單元918可存儲定時相關(guān)信息(例如，各時間點的絕對時間、計算出的時間偏差等等)。存儲單元918也可存儲用于處理單元914和/或控制器920的程序碼和數(shù)據(jù)。
控制器920可控制處理單元914的操作。舉例來說，控制器920可選擇將由處理單元914執(zhí)行的特定類型的操作。
本文所述的用于構(gòu)建一虛擬實時時鐘且將其用于各種應(yīng)用的方法和裝置可以各種方式(例如以硬件、軟件或其組合的方式)實施。對于一硬件實施方案來說，可在一個或一個以上應(yīng)用專用集成電路(ASIC)、數(shù)字信號處理器(DSP)、數(shù)字信號處理裝置(DSPD)、可編程邏輯裝置(PLD)、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)、處理器、控制器、微控制器、微處理器、其它經(jīng)設(shè)計以執(zhí)行本文所述功能的電子單元、或其組合中構(gòu)建虛擬實時時鐘。
對于一軟件實施來說，可以以執(zhí)行本文所述的功能的模塊(例如程序、函數(shù)等等)來執(zhí)行虛擬實時時鐘。軟件碼可存儲于一存儲單元(例如圖9中的存儲器918)中，且由一處理器(例如處理單元914或控制器920)執(zhí)行?？稍谔幚砥鲀?nèi)或在處理器外實施存儲單元，在此情況下，存儲單元可通過此項技術(shù)中已知的各種方式通信地耦接至所述處理器。
本文所述的用于執(zhí)行一虛擬實時時鐘的方法和裝置可用于各種無線通信系統(tǒng)和網(wǎng)路中。舉例來說，所述方法和裝置可用于CDMA、TDMA、FDMA和其它無線通信系統(tǒng)。這些系統(tǒng)可執(zhí)行一個或一個以上應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。例如，所述CDMA系統(tǒng)可執(zhí)行IS-95、cdma2000、IS-856、W-CDMA等等。所述TDMA系統(tǒng)可執(zhí)行GSM等等。這些各種標(biāo)準(zhǔn)在此項技術(shù)中是已知的且以引用的方式并入本文中。
提供上文對所揭示的實施例的描述，以使所屬領(lǐng)域的任何技術(shù)人員能夠制造或使用本發(fā)明。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將不難發(fā)現(xiàn)，在不脫離本發(fā)明的精神或范疇的情況下，可對這些實施例做出各種修改，且本文所界定的一般原理可應(yīng)用于其它實施例。因此，本發(fā)明不欲受限于本文所示的實施例，而將符合與本文所揭示的原理和新穎特征一致的最寬范疇。
權(quán)利要求
1.一種用于基于來自復(fù)數(shù)個通信系統(tǒng)的時間信息構(gòu)建一虛擬實時時鐘的方法，其包含從一第一通信系統(tǒng)接收絕對時間信息；從一第二通信系統(tǒng)接收相對時間信息；及基于來自所述第一通信系統(tǒng)的所述絕對時間信息和來自所述第二通信系統(tǒng)的所述相對時間信息提供在一指定時間點的一絕對時間估計值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一通信系統(tǒng)為全球定位系統(tǒng)(GPS)且所述絕對時間信息包含至少一個時間點的GPS時間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第二通信系統(tǒng)為一蜂窩通信系統(tǒng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述相對時間信息包含幀級別定時。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述相對時間信息經(jīng)由復(fù)數(shù)個信令消息接收，且其中任兩個信令消息之間的時間差是可確定的。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述絕對時間信息包含一第一時間點的絕對時間且所述相對時間信息包含分別在第二時間點和第三時間點接收到的第一信令消息和第二信令消息，且其中所述指定時間點的所述絕對時間估計值是至少部分地基于所述第一時間點的所述絕對時間和所述第二時間點與所述第三時間點之間的一經(jīng)確定的時間差。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其進一步包含基于來自所述第一通信系統(tǒng)的所述絕對時間信息校準(zhǔn)來自所述第二通信系統(tǒng)的所述相對時間信息。
8.一種用于基于來自復(fù)數(shù)個通信系統(tǒng)的時間信息提供一絕對時間估計值的方法，其包含從一第一通信系統(tǒng)獲得一第一時間點的絕對時間；在一第二時間點從一第二通信系統(tǒng)接收一第一信令消息；確定所述第一時間點與所述第二時間點之間的一時間偏差；在一第三時間點從所述第二通信系統(tǒng)接收一第二信令消息；確定所述第二時間點與所述第三時間點之間的一逝去時間；確定所述第三時間點與一第四時間點之間的一時間差；及基于所述第一時間點的所述絕對時間、所述時間偏差、所述逝去時間和所述時間差，提供在所述第四時間點的一絕對時間估計值。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述時間偏差和所述時間差是分別基于一本地時鐘而確定。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其進一步包含從所述第一通信系統(tǒng)獲得一第五時間點的絕對時間；及確定所述第一時間點與所述第五時間點之間的一絕對時間差，且其中所述逝去時間是至少部分地基于所述絕對時間差而確定。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其進一步包含至少部分地基于所述絕對時間差確定所述第二通信系統(tǒng)的一幀周期，且其中基于所述幀周期確定所述逝去時間。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中在兩個幀中在已知位置處發(fā)射所述第一信令消息和所述第二信令消息。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述第一通信系統(tǒng)為全球定位系統(tǒng)。
14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述第二通信系統(tǒng)為一蜂窩通信系統(tǒng)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述相對時間信息包含幀級別定時。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述蜂窩通信系統(tǒng)異步運行。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述蜂窩通信系統(tǒng)為一GSM系統(tǒng)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述第一信令消息和所述第二信令消息為在所述GSM系統(tǒng)中的一同步信道上傳送的同步突發(fā)脈沖。
19.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述蜂窩通信系統(tǒng)為一W-CDMA系統(tǒng)。
20.一種用于基于來自復(fù)數(shù)個通信系統(tǒng)的時間信息提供一絕對時間估計值的方法，其包含從一第一通信系統(tǒng)接收絕對時間信息；從一第二通信系統(tǒng)中的一第一發(fā)射器接收相對時間信息；從所述第二通信系統(tǒng)中的一第二發(fā)射器接收相對時間信息；及基于來自所述第一通信系統(tǒng)的所述絕對時間信息和來自所述第二通信系統(tǒng)中所述第一發(fā)射器和所述第二發(fā)射器的所述相對時間信息，提供一指定時間點的一絕對時間估計值。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其進一步包含確定所述第一發(fā)射器與所述第二發(fā)射器的定時差，且其中所述指定時間點的所述絕對時間估計值是進一步基于所述所確定的所述第一發(fā)射器與所述第二發(fā)射器的定時差。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中所述第一發(fā)射器和所述第二發(fā)射器異步。
23.一種用于基于來自復(fù)數(shù)個通信系統(tǒng)的時間信息提供一絕對時間估計值的方法，其包含從一第一通信系統(tǒng)獲得一第一時間點的絕對時間；在一第二時間點從一第二通信系統(tǒng)中的一第一發(fā)射器接收一第一信令消息；確定所述第一時間點與所述第二時間點之間的一第一時間偏差；在一第三時間點從所述第二通信系統(tǒng)中的一第二發(fā)射器接收一第二信令消息；確定所述第一時間點與所述第三時間點之間的一第二時間偏差；及至少部分地基于所述第一時間點的所述絕對時間和所述第二時間偏差，提供在一指定時間點的一絕對時間估計值。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其進一步包含在一第四時間點從所述第二發(fā)射器接收一第三信令消息；及確定所述第四時間點與所述指定時間點之間的一時間差，且其中所述指定時間點的所述絕對時間估計值是進一步基于所述時間差。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中所述第一發(fā)射器和所述第二發(fā)射器異步。
26.一種用于確定一無線通信系統(tǒng)中一接收器單元的位置的方法，其包含從一第一通信系統(tǒng)獲得一第一時間點的絕對時間；從一第二通信系統(tǒng)接收相對時間信息；基于所述第一時間點的所述絕對時間和來自所述第二通信系統(tǒng)的所述相對時間信息，估計在一第二時間點的絕對時間；及至少部分地基于所述第二時間點的所述絕對時間估計值，確定所述接收器單元的所述位置。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中從為所述第一時間點確定的一定位獲得所述第一時間點的所述絕對時間。
28.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其進一步包含進入休眠達基于所述第二通信系統(tǒng)的一估計的時間穩(wěn)定性而確定的所述第一時間點與所述第二時間點之間的一持續(xù)時間。
29.一種以通信方式耦接到一數(shù)字信號處理裝置(DSDP)的存儲器，其能解釋數(shù)字信息以從一第一通信系統(tǒng)接收絕對時間信息；從一第二通信系統(tǒng)接收相對時間信息；及基于來自所述第一通信系統(tǒng)的所述絕對時間信息和來自所述第二通信系統(tǒng)的所述相對時間信息，提供在一指定時間點的一絕對時間估計值。
30.一種用于基于來自復(fù)數(shù)個通信系統(tǒng)的時間信息提供一絕對時間估計值的計算機程序產(chǎn)品，其包含用于從一第一通信系統(tǒng)接收一第一時間點的絕對時間的代碼；用于從一第二通信系統(tǒng)接收相對時間信息的代碼；用于基于所述第一時間點的所述絕對時間和來自所述第二通信系統(tǒng)的所述相對時間信息提供在一指定時間點的一絕對時間估計值的代碼；及一用于存儲所述代碼的計算機可用媒體。
31.一種用于基于來自復(fù)數(shù)個通信系統(tǒng)的時間信息構(gòu)建一虛擬實時時鐘的裝置，其包含用于接收一時間線的一表示的構(gòu)件；用于從一第一通信系統(tǒng)接收絕對時間信息的構(gòu)件；用于將所述絕對時間信息與所述時間線關(guān)聯(lián)的構(gòu)件；用于從一第二通信系統(tǒng)接收相對時間信息的構(gòu)件；用于將所述相對時間信息映射至所述時間線的構(gòu)件；及用于基于所述關(guān)聯(lián)的絕對時間信息和所述映射的相對時間信息提供在所述時間線上一指定時間點的一絕對時間估計值的構(gòu)件。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的裝置，其中所述時間線表示是由一計數(shù)器提供。
33.一種在一無線通信系統(tǒng)中的接收器單元，其包含一第一接收器，其可運行以處理來自一第一通信系統(tǒng)的信號以提供絕對時間信息；一第二接收器，其可運行以處理來自一第二通信系統(tǒng)的信號以提供相對時間信息；及一處理單元，其可運行以基于來自所述第一通信系統(tǒng)的所述絕對時間信息和來自所述第二通信系統(tǒng)的所述相對時間信息提供在一指定時間點的一絕對時間估計值。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的接收器單元，其進一步包含一定時器單元，其可運行以提供一時間線的一表示，所述絕對時間信息和所述相對時間信息被映射至所述時間線。
35.根據(jù)權(quán)利要求33所述的接收器單元，其中所述第一接收器可運行以處理來自GPS衛(wèi)星的信號。
36.根據(jù)權(quán)利要求33所述的接收器單元，其中所述第二接收器可運行以處理來自一蜂窩通信系統(tǒng)中的一個或一個以上基站的信號。
37.根據(jù)權(quán)利要求33所述的接收器單元，其中所述處理單元可運行以從所述第一接收器接收一第一時間點的一絕對時間并確定所述第一時間點與由所述第二接收器接收的每個基站的定時之間的一時間偏差。
38.一種在一無線通信系統(tǒng)中的接收器裝置，其包含用于處理來自一第一通信系統(tǒng)的信號以提供絕對時間信息的構(gòu)件；用于處理來自一第二通信系統(tǒng)的信號以提供相對時間信息的構(gòu)件；及用于基于來自所述第一通信系統(tǒng)的所述絕對時間信息和來自所述第二通信系統(tǒng)的所述相對時間信息提供在一指定時間點的一絕對時間估計值的構(gòu)件。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種用于基于來自多個通信系統(tǒng)的時間信息在一終端機處構(gòu)建一“虛擬”實時時鐘的方法和裝置。至少一個系統(tǒng)(例如GPS)為所述虛擬實時時鐘提供“絕對”時間信息，且至少一個其它系統(tǒng)(例如一蜂窩系統(tǒng))提供“相對”時間信息。當(dāng)可從所述第一系統(tǒng)得到絕對時間時，用絕對時間為虛擬實時時鐘印上“時間戳”。當(dāng)從所述第二系統(tǒng)接收到相對時間時，將相對時間(其可從多個異步發(fā)射器接收到)映射至虛擬實時時鐘的時間線。然后，可基于來自所述第一系統(tǒng)的絕對時間和來自所述第二系統(tǒng)的相對時間估計時間線上任一任意時間點的絕對時間。來自第一系統(tǒng)的兩個或兩個以上時間點的絕對時間也可用于校準(zhǔn)來自所述第二系統(tǒng)的相對時間。
文檔編號H04B7/26GK1784841SQ200480012440
公開日2006年6月7日 申請日期2004年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月27日
發(fā)明者多米尼克·法默 申請人:高通股份有限公司