專利名稱：用于把蜂窩通信系統(tǒng)同步到gps時間的方法、設備和系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及使用一個全球定位系統(tǒng)(GPS)的導航，尤其涉及特別在弱信號條件下用于提供輔助的GPS和用于提供GPS時間恢復的系統(tǒng)。
背景技術：
全球定位系統(tǒng)(GPS)接收機的操作以具有精確GPS時間值的接收機為依據；沒有這樣一個精確值，則由接收機計算的距離(從接收機到一個或多個GPS衛(wèi)星)不準確，因為它們只是被簡單地確定為與光速相乘的發(fā)射時間和接收時間之間的差值。GPS導航因此依賴于具有與GPS系統(tǒng)時間同步的時鐘的所有GPS元件(包括衛(wèi)星和GPS地面接收機)，所述GPS系統(tǒng)時間是所謂的協(xié)調世界時(UTC)的一個近似形式。GPS(更明確地，GPS地面監(jiān)控網絡)把校正值傳播給每個衛(wèi)星(它使用一個高精度本地時鐘)，以便說明與GPS系統(tǒng)時間相比的衛(wèi)星時鐘的偏置和偏移，并且衛(wèi)星在它們每個廣播的導航消息中提供這些校正值；因此所有的衛(wèi)星同步。另一方面，作為GPS接收機定位解決方案的一部分，GPS接收機確定它本地時鐘的偏移。可是，在那么做達到GPS本地時鐘明顯不同步的程度時，則GPS接收機位置計算被拖延。因此，一般來說，提供一個把GPS接收機時鐘同步到GPS系統(tǒng)時間的裝置是有利的。
在GPS信號十分微弱的條件下，GPS接收機無法獨立確定GPS時間。在這種條件下，或者必須恢復精確的GPS時間以便完成定位，或者必須停止定位。為了避免不得不停止定位，則必須協(xié)助時間恢復，并且有許多方法來在實現時間恢復中協(xié)助一個GPS接收機，其中一個方法是傳送來自諸如GSM網之類蜂窩網絡中的精確GPS時間。
不幸的是，一個標準GSM網絡(第三代寬帶碼分多址網絡也是同樣)未被同步到任何世界時基準，因為蜂窩通信本身不是一個導航工具，并因此在提供蜂窩通信時不需要世界同步時間。常常需要的唯一時間同步是時隙同步，其中移動站把它自己同步到一個特定基站時間表以便把它自己的發(fā)射保持在它的指定時隙中，并且從移動站的基站中獲得消息。與世界性的相反，(在移動站和基站之間)此類同步因此(并且只需要是)是相對的。為了使得能從這種蜂窩網絡中導出一個世界時，需要新的設備和新的消息。
有一種設備，它提供GPS/GSM定時關系(映射)；它被稱作位置測量單元(LMU)；LMU可以被認為是位于蜂窩基站中的一個專門的GPS接收機，適于用GPS系統(tǒng)時間向移動站的通信信號脈沖串做時間戳的一個GPS接收機。LMU用GPS時間對來自基站的GPS通信信號脈沖串做時間戳。LMU向GPS接收機(被配置來使用LMU提供信息的GPS接收機)在構造GPS時間時(即在用GPS系統(tǒng)時間的同步時)提供在弱信號條件中所需要的幫助。LMU提供一個所謂的基準時間信息單元，其中它指示哪一GSM信號幀、時隙和比特被使用作為一個時間基準點，據此，例如一個移動站能夠消除GSM系統(tǒng)延遲，并因此恢復精確的GPS時間。
對于典型的GPS接收機定位精確度，在接收機中必須已知GPS時間在～10μs之內。對于時間同步，使用基于LMU的系統(tǒng)難以達到此種精確度，但是共同擁有的、2001年2月5日提交的、因此通過引用合并的美國申請序列號09/777,521，提供了一個解決方案。根據那個申請之前的技術，GPS接收機除了GPS組件之外通過包括一個對LMU消息響應(包括在被指示信號幀、時隙和比特中獲得實際觸發(fā))的蜂窩組件而適于使用LMU協(xié)助(參見圖1)。這兩個組件經由軟件消息層通信?？墒?，在軟件消息層上的通信消息中有顯著的隨機延遲，即由于使用用于除提供LMU時間同步信息之外的各種其它任務的軟件消息層而引起的內部延遲。(隨機延遲發(fā)生在由GPS接收機使用的總線內，發(fā)生在使用專用軟件消息體系結構把消息從一個軟件模塊發(fā)射到另一軟件模塊的總線內。此類延遲可以有幾十毫秒的持續(xù)時間。)美國申請序列號09/777,521在GPS組件和蜂窩組件之間提供一種專用硬件連接(參見圖1)，它被用來向GPS組件指示蓋了時間戳的幀的精確到達時間，所述蓋了時間戳的幀指示具有根據GPS時間的一個數值的一個時間瞬時，所述GPS時間被另一幀傳送給蜂窩組件，然后通過軟件消息層被傳送給GPS組件。
因此，特別在差信號條件下，LMU被用來把一個GPS組件同步到GPS時間?？墒牵谠S多地方，基站未裝備有LMU。在這種情況下，如下情形是有利的一個GPS接收機包括GPS組件和蜂窩組件，由于操作在良好的信號條件中而可以把它自己同步到GPS時間上，它能隨后把GPS時間傳送給操作在不良信號條件中并且位于來自LMU的服務不可用的地方的GPS接收機(也包括蜂窩組件和GPS組件)。

發(fā)明內容
因此，在本發(fā)明的第一方面中，提供一種設備，包括對一部分下行鏈路幀信號應答的蜂窩模塊；以及對來自定位系統(tǒng)的信標的測距信號應答的一個主模塊，在定位系統(tǒng)中，根據預定時間基準來保存時間；所述設備的特征在于所述蜂窩模塊提供一個觸發(fā)信號，指示那部分下行鏈路幀信號的到達，并且所述蜂窩模塊還對指示信息的一個信號進行應答，其中所述信息用于把提供觸發(fā)信號的瞬時與根據一個預定時間基準的時間數值關聯；以及所述主模塊提供指示信息的信號，其中所述信息用于把蜂窩模塊提供觸發(fā)信號的瞬時與根據所述預定時間基準的時間數值關聯；其中，在蜂窩模塊和主模塊之間構造的一個連接上提供所述觸發(fā)信號以使所述設備知道在發(fā)送和接收觸發(fā)信號之間的任何延遲。
根據本發(fā)明的第一方面，所述設備的特征還可以在于所述主模塊包括一個計時寄存器和一個本地時鐘，所述計時寄存器對觸發(fā)信號的響應是通過讀取本地時鐘來確定一個本地觸發(fā)時間并保持本地觸發(fā)時間直到被復位或者直到另一觸發(fā)信號被蜂窩模塊發(fā)出為止。所述設備的特征還可以在于主模塊還包括一個主處理器，它對測距信號、對儲存在計時寄存器中的數值以及對本地時鐘表示的本地時間進行應答，用于確定一個包括根據預定時間基準的預備時間值的導航解決方案，所述預備時間值具有確定導航解決方案的瞬時的時間值，并且當計時寄存器被觸發(fā)時以及當導航解決方案被確定時，用于按照本地時鐘用時間差值調整預備時間值，從而根據預定時間基準來提供計時寄存器被觸發(fā)時的瞬時時間值。
又根據本發(fā)明的第一方面，所述設備的特征還可以在于它還包括一個時隙計數器，并且當時隙計數器指示一個新的時隙時提供觸發(fā)脈沖。
又根據本發(fā)明的第一方面，所述設備的特征還可以在于它還包括一個數據比特計數器，并且當數據比特計數器指示一個新的數據比特時提供觸發(fā)脈沖。
又根據本發(fā)明的第一方面，所述設備的特征還可以在于主模塊是一個全球定位系統(tǒng)(GPS)模塊，提供操作為GPS接收機的功能。
又根據本發(fā)明的第一方面，所述設備的特征還可以在于所述蜂窩模塊向一個服務基站提供用于把根據預定時間基準的一個時間值與提供觸發(fā)信號的瞬時相關的信息。另外，主模塊還為主模塊接收觸發(fā)信號時的瞬時提供一個定位，并且蜂窩模塊可以對所述定位應答，并把所述定位提供給服務基站。
又根據本發(fā)明的第一方面，提供一種系統(tǒng)，它包括接收蜂窩幀的根據本發(fā)明第一方面的設備，并且還包括用于提供蜂窩幀的一個蜂窩基站。
又根據本發(fā)明的第一方面，提供一種系統(tǒng)，它包括接收來自定位系統(tǒng)信標的測距信號的根據本發(fā)明第一方面的設備，并且還包括提供測距信號的定位系統(tǒng)的信標。
在本發(fā)明的第二方面中，提供一種具有測距接收機的方法，它能夠與一個定位系統(tǒng)一起使用并且包括一個蜂窩模塊和一個主模塊，向一個服務基站提供信息，所述信息使用在使服務基站能夠同步到根據定位系統(tǒng)的時間中，所述方法的特征在于一個步驟，在該步驟中蜂窩模塊檢測蓋了時間戳的幀的一部分并把一個觸發(fā)信號應用到把蜂窩模塊鏈接到主模塊的一個連接上，如此一個連接以致在應用一個信號和接收所述信號之間的任何延遲可忽略或者能夠被確定；以及一個步驟，在該步驟中基于執(zhí)行一個產生能夠與使用主模塊可訪問的本地時鐘來接收觸發(fā)信號時的時間瞬時相關的時間瞬時的時間值的導航解決方案，主模塊向蜂窩模塊發(fā)送當主模塊接收到觸發(fā)信號時根據定位系統(tǒng)的瞬時時間值。
根據本發(fā)明的第二方面，所述方法的特征還可以在于一個步驟，在該步驟中基于使用一個本地時鐘和一個可由觸發(fā)信號鎖存使得保存觸發(fā)信號到達時根據本地時鐘的時間值的計時寄存器，主模塊確定在獲得導航解決方案的時間和當觸發(fā)信號到達主模塊時的時間之間的時間差值。
又根據本發(fā)明的第二方面，所述方法的特征還可以在于在主模塊向蜂窩模塊發(fā)送時間值的步驟中，主模塊還向蜂窩模塊發(fā)送一個指示有關測距接收機位置信息的信號。
本發(fā)明允許在移動設備中產生一個時間戳，以使移動設備可作LMU功能之用，從而不需要一個單獨的LMU。另外，本發(fā)明的精確度被改良超過了通常由LMU提供的程度；由本發(fā)明提供的精確度例如在1-2μs范圍中。


從結合附圖呈現的隨后詳細的說明書的考慮中，本發(fā)明上面的以及其他目的、特征和優(yōu)點將變得顯而易見，附圖中圖1是根據本發(fā)明包括一個蜂窩組件和一個GPS組件并且在它們之間有一個專用硬件連接的GPS接收機簡化例圖；以及圖2是一種方法的流程圖，通過該方法，圖1的GPS組件同步到GPS時間并隨后把GPS時間傳送給蜂窩組件，蜂窩組件能隨后把GPS時間傳送給如圖1中所示的其它GPS接收機。
具體實施例方式
現在參見圖1，根據本發(fā)明的一個全球定位系統(tǒng)(GPS)接收機10被示出為包括一個蜂窩模塊11(不一定提供完整的蜂窩通信能力)和一個GPS模塊12。蜂窩模塊對通過蜂窩天線14的一個蜂窩通信信號響應。GPS模塊包括標準GPS硬件21，用于對在定位系統(tǒng)的信標27(例如GPS衛(wèi)星，但是也可能是基于地面的信標)廣播之后經由GPS天線15接收的GPS測距信號(包括導航數據)進行響應。蜂窩模塊處理蜂窩通信信號，使得如上所述比如從位置測量單元(LMU)消息中提取時間同步信息。蜂窩通信信號由組織成幀的數據組成，包括能使蜂窩模塊一幀與下一幀區(qū)分的分隔符(報頭和報尾)。蜂窩模塊包括一個幀計數器20，用于計算下行鏈路幀(由基站發(fā)射到蜂窩模塊)。幀計數器還檢測幀邊緣，它們例如被使用在頻率重建中。在檢測或識別一個幀邊緣中，當一個新幀被接收時，幀計數器提供瞬時的一個指示。在GSM蜂窩通信中，還可以有一個時隙計數器和一個比特計數器，它們具有相應的邊緣檢測器。
GPS接收機10還包括一個軟件消息層16，通過它蜂窩模塊和GPS模塊傳送消息，但是由于其他消息業(yè)務量(例如在GPS模塊的各個組件之間的消息業(yè)務量)經由軟件消息層被傳送，所以如此傳送的消息在被遞送的過程中遭受到了隨機延遲。
每當幀計數器指示一個新的蜂窩通信信號下行鏈路幀到達(并且特別是一個新的幀邊緣)時，一個觸發(fā)脈沖產生并且經由一條專用硬件路徑23被傳送給GPS模塊，所述觸發(fā)脈沖本質上沒有延遲或者有一個已知的并因此能被考慮的延遲，即提供基本上沒有隨機延遲的觸發(fā)脈沖。觸發(fā)脈沖被用來鎖住GPS模塊中的寄存器19，寄存器在這里被稱為計時寄存器，以使寄存器存儲內部時間(不是UTC時間)，即由GPS接收機振蕩器/本地時鐘18表示的時間。(GPS接收機本地時鐘18通常被實現為一個內部計數器，作為GPS硬件的一部分。鎖住動作導致或者在寄存器中存儲本地時鐘的當前數值或者復位內部計數器。本地時鐘18實際上可以是或者可以不是GPS模塊的一部分，但是即使它不是GPS主模塊的一部分，它對GPS主模塊的組件來說也是可訪問的。)仍然參見圖1，正如在共同未決并共同擁有的申請序列號09/777,521中解釋的那樣，在有LMU并且處于GPS接收機10有益地從基站24(主管LMU，未示出)中得到幫助的差信號條件中的地方，當蜂窩模塊11的觸發(fā)模塊16產生一個觸發(fā)脈沖時，象觸發(fā)脈沖被產生并經由專用硬件路徑23提供給GPS模塊12的計時寄存器19一樣，相應幀數(或可替代地，如下所述的時隙或比特數)經由軟件消息層16被發(fā)射到GPS硬件21。如果GPS硬件已經被設置為GPS時間(通過如下所述的一個程序)，則它通過使用觸發(fā)脈沖穩(wěn)定本地時鐘來保持同步，并因此抵消時鐘偏移?？墒?，為了首先在GPS模塊中設置GPS時間，即當GPS接收機被加電時，蜂窩模型使用它從附近基站的LMU 22中收到的時間戳；時間戳規(guī)定一個指示的GPS時間要與指示的幀數、時隙和比特數的接收相關；在時間戳中參考的幀是已經被發(fā)射的(或者向GPS接收機廣播或者點對點發(fā)射)幀。時間戳包括與幀、時隙和比特相關的GPS時間。(可是，時間戳不包括傳播延遲。沒有方法在LMU中知道GPS接收機離LMU所位于的服務基站有多遠。以各種方式補償空中接口上的傳播延遲；例如在GSM中，常常使用由蜂窩系統(tǒng)產生的一個所謂定時提前(TA)測量值來補償傳播延遲。從接收機和服務基站之間的往返行程延遲中測量TA。)正如也在美國申請序列號09/777,521中解釋的那樣，一旦蜂窩模塊11具有時間戳(值)，則蜂窩模塊可以準備這兒稱為時間標志消息(它與時間戳消息相對)的消息；時間標志消息指示與仍要被接收的幀相關的GPS時間。在時間標志消息中指示的幀一被接收，一個觸發(fā)脈沖就沿著專用硬件路徑23被發(fā)送給GPS模塊，并且?guī)瑪岛蜁r間標志消息經由軟件消息層被傳送給GPS模塊。當觸發(fā)脈沖到達GPS模塊時，在本地時鐘18上顯示的時間被寫入計時寄存器19中。
一個蜂窩模塊在通信信道打開之前測量傳播延遲校正值。傳播延遲的測量是包含在打開一個通信信道中的切換過程的一部分。從而蜂窩模塊總是已知傳播延遲。
現在，由本發(fā)明解決的問題是在這樣的情形中其中GPS接收機(如圖1所示并且因此能夠與一個蜂窩基站通信)享有良好的信號條件，并因此能確定作為位置測定的副產品(即作為所謂的位置-速度-時間(PVT)解決方案的輸出)的GPS時間，但是在同一覆蓋范圍(或者甚至其它覆蓋范圍)中的其它GPS接收機未享有良好的信號條件，并且沒有LMU可用來幫助這些其它GPS接收機同步到GPS時間。本發(fā)明的思想是使可以同步到GPS時間(因為它具有優(yōu)良的信號條件)的GPS接收機10基于它接收到的測距信號來執(zhí)行一個PVT解決方案，并因此把它自己同步到GPS時間(至少在PVT解決方案應用的瞬時)，并且然后像上面的描述中那樣，對于早先由基站提供的蓋上了時間戳的幀，向服務基站(通過它的蜂窩模塊11)發(fā)出一個實際(更精確的)GPS時間值。換言之，基站提供一個(蓋時間戳的)幀(一個可能的時間戳出現在幀邊緣)和一個時間戳值或者沒有時間戳值，然后如圖1所示并如下所述操作的GPS接收機送回一則消息給基站，告訴基站在蓋了時間戳的幀(觸發(fā)幀)到達GPS接收機的瞬時的GPS時間值。(在基站提供一個蓋了時間戳但是沒有時間戳數值的幀的情況下，即對于其另一幀不提供蓋了時間戳的幀邊緣的到達時間值，則蓋了時間戳的幀只起基準點的作用，即被本發(fā)明提供的時間值的一個瞬時)?？梢砸远鄠€不同的方式來考慮在蓋了時間戳的幀被基站發(fā)射時和在它被接收時之間的時間差值(比如通過使基站基于它為GPS接收機測量的定時提前來執(zhí)行傳播延遲考慮)，所有這些都不是本發(fā)明的主題；并且在這里為了描述的目的，傳播延遲被假定是可忽略的。
再次參見圖1，為了理解本發(fā)明，必需了解GPS接收機10如何作用的一些限制。首先，下行鏈路幀的幀邊緣由幀計數器20的滾動來檢測，它把它自己同步到(由基站24發(fā)射)輸入數據幀；GPS模塊沒有控制幀計數器的操作。觸發(fā)只從蜂窩模塊11到GPS模塊12發(fā)生，而決不在其他方向上發(fā)生。由于(蜂窩收發(fā)信機25的)蜂窩發(fā)射機中的未知延遲以及協(xié)議棧(蜂窩處理器22中執(zhí)行的)，上行鏈路數據幀(也就是說，例如由蜂窩組件11傳送給基站24的語音數據)無法被精確地蓋GPS時間戳。GPS模塊12中的計時寄存器19可以經由專用硬件(外部)連接而被觸發(fā)，并且一旦如此被觸發(fā)，則將存儲GPS本地時鐘(振蕩器)18的當前示數。幀邊緣未與GPS PVT計算同步；換言之，無法使GPS模塊在幀邊緣從基站到達GPS接收機(蜂窩模塊11)的時間瞬時處執(zhí)行一個PVT計算，并且因此可以被稱作幀邊緣時間的要素與可以被稱作GPS PVT計算時間的要素不同。
作為這些限制的結果，可能會產生一些觀測值。首先，只有下行鏈路數據幀會被蓋時間戳。其次，為了用GPS時間對數據幀執(zhí)行蓋時間戳，GPS模塊必須是靈活的，即它必須為接收到觸發(fā)的時間瞬時提供GPS時間，代替控制觸發(fā)模塊在PVT解決方案應用的時間瞬時提供觸發(fā)。第三，因為幀邊緣未與GPS PVT計算同步，必須有一個方法來測量幀邊緣(幀數)被蓋時間戳的瞬時和(最新的)PVT計算應用的瞬時之間的時間差。
由于已知上面的限制以及觀測結果，因此本發(fā)明提供一種方法來用GPS時間對蜂窩電話中的數據幀蓋時間戳。
現在參考圖2和并參考圖1，本發(fā)明提供的方法如下。在第一步31中，根據一個本地時鐘(未示出)，一個(下行鏈路)幀被基站24發(fā)射。在下一步驟32中，蜂窩模塊11的幀計數器20檢測已發(fā)射(下行鏈路)幀的幀邊緣，并把一個觸發(fā)應用到專用硬件連接29，所述專用硬件連接29把蜂窩模塊鏈接到GPS模塊12。觸發(fā)向GPS模塊指示蜂窩模塊中的幀(邊緣)到達，在下一步驟33中，使GPS模塊的計時寄存器19記錄本地時鐘18的當前示數。在下一步驟34中，GPS模塊執(zhí)行一個PVT解決方案(使用任何各種已知算法，例如最小二乘算法或者導航濾波器，比如一個擴展的卡爾曼濾波器)。在下一步驟35中，根據本地時鐘的、PVT解決方案應用的時間(即提供PVT解決方案的時間)被GPS處理器21記錄。然后在下一步驟36中，GPS處理器讀取計時寄存器保存的時間，它在每個本地時鐘時間指示正好在獲取PVT解決方案之前到達的幀邊緣的到達瞬時。然后在下一步驟37中，GPS處理器確定在獲取PVT解決方案的時間和當幀邊緣到達觸發(fā)計時寄存器時的時間之間的時間差值。(GPS本地時鐘/振蕩器18通常是一個50MHz振蕩器，給定一個從公式1/50×106×c中確定的只有6m的所謂抖動，在此c是光速)。在下一步驟38中，作為PVT解決方案的副產品而獲得的GPS時間作在提供PVT解決方案的瞬時和觸發(fā)到達GPS模塊中的瞬時之間的時間差值的糾正，以便獲得與觸發(fā)相應的GPS時間，從而把(對于具有已知幀數的一個幀)到達的幀邊緣瞬時與GPS時間關聯。在下一(可選)步驟39中，上面的步驟被周期性地重復，以便獲得一些連續(xù)幀邊緣的GPS時間值，并且基站或GPS接收機能隨后估計使用于定時幀發(fā)射中的基站時鐘(未示出)的時鐘偏移。在下一步驟40中，GPS模塊把它接收到觸發(fā)的瞬時的GPS時間發(fā)送給蜂窩模塊(作為選擇，和如下所述的一個相應位置測定一起)，并且蜂窩模塊在上行鏈路幀中把信息發(fā)送給基站。
再次參考圖1，還應該理解，本發(fā)明包括使用由測距組件(12)確定的PVT解決方案(圖1)，用于計算測距接收機10和對蜂窩組件11服務的基站之間的傳播延遲。優(yōu)選地，GPS處理器21調整測距接收機10的位置使得與GPS模塊12接收觸發(fā)的時間瞬時對應。然后，和時間標記一起，蜂窩組件送回給基站使基站能夠與GPS時間同步，接收機還可以在上行鏈路幀中把從PVT解決方案中確定的位置送回給基站(調整到觸發(fā)時間)，如圖1和圖2中所示，由基站用在對從基站發(fā)送給測距接收機蜂窩組件11的信號計算傳播延遲(作為基站經由一個定時提前程序計算傳播延遲的一種替換，它只提供在幾微秒內相對差的精確度，與定位中幾百米相應)。
應該理解，基站不需要為了使本發(fā)明運轉而為一個蓋了時間戳的幀提供時間戳。一個適于使用本發(fā)明的GPS接收機可以提供任何幀的幀邊緣的到達GPS時間(用它的幀數來識別)，而不必在到達一個PVT解決方案中為一個蓋了時間戳的幀(邊緣)使用一個時間戳數值。在通常的操作模式中，正如在上面解釋的，根據本發(fā)明操作的GPS接收機操作在良好的信號條件中，并且因此輕易地確定一個精確的PVT解決方案而不必依賴蜂窩網絡的協(xié)助?？墒?，一般來說，根據本發(fā)明操作的一個GPS接收機對基站所提供的一個時間戳數值提供一個校正值，所述校正值提供蓋了時間戳的幀的更精確的到達GPS時間。換言之，再次參見圖1，一般來說，GPS接收機10既接收傳送觸發(fā)幀的估計GPS時間(即當觸發(fā)幀將到達GPS接收機并被蜂窩模塊11接收時的一個估計)的時間戳數值幀，并且又接收觸發(fā)幀(蓋了時間戳的幀)。然后如上所述它為蓋了時間戳的幀確定一個更精確的GPS時間，然后把校正值發(fā)回到基站24，形象的地說是“嗨，基站，你發(fā)送給我一個幀邊緣，你說我將在X點鐘GPS時間接收到，但是你給我的該時間落后于正確時間Y秒。”在GPS中必須被提供作為附加設備的一個(蜂窩信號)幀計數器(或者時隙計數器、比特計數器或者在CDMA系統(tǒng)中的碼片計數器或其它類似的設備)的使用，只是實現本發(fā)明的一種方法，并且它是一些應用的優(yōu)選實施例，這些應用是不需要具有最高可能精確度的應用。在GSM蜂窩通信的情況下，一個幀計數器可用于以216.68Hz頻率產生觸發(fā)脈沖。也可使用時隙計數器以時隙速率(這里是每幀八時隙)來產生觸發(fā)脈沖；使用時隙速率將以1733.4Hz頻率給出一個觸發(fā)脈沖?？梢砸粋€更高的頻率產生觸發(fā)脈沖；使用每時隙156.25比特的比特率將以270844.17Hz的頻率給出一個觸發(fā)脈沖(即使用一個數據比特計數器來代替幀計數器將在GSM蜂窩通信信號情況下以270844.17Hz頻率提供觸發(fā)脈沖)。在GSM之外的其它蜂窩系統(tǒng)中，數據速率和數據結構當然不同，本發(fā)明不意指限制為GSM蜂窩通信。
為了實現本發(fā)明，一個典型的GPS接收機將不得不被修改為包括至少具有如上所述功能的一個蜂窩模塊，以及用于提供觸發(fā)脈沖的硬件和與時鐘寄存器相關的硬件。
除了在恢復GPS時間時協(xié)助GPS接收機之外，對于一個絕對的時間基準還存在其它運用。絕對的時間還可以被用來測量蜂窩基站時鐘相對于GPS時間的偏移(正如在上面指出的)，并被用來測量附近基站之間的時間差。例如在包括增強型觀測時間差(E-OTD)和到達時間(TOA)定位方法在內的基于網絡的定位方法中需要這樣的測量值。
注意，在基站提供觸發(fā)的GPS時間初始估計的情況下，不需要蜂窩模塊11構造時間標志消息。在一些應用中的蜂窩模塊只發(fā)送一則″幀號1022觸發(fā)的寄存器″消息給其它實體，所述其它實體可以位于GPS接收機之外或者可以是GPS模塊，并且其他實體計算時間標記。
還要注意，雖然在GPS模塊12包括(本地)時鐘18的優(yōu)選實施例中已經示出并描述了本發(fā)明，但是在其它應用中，被GPS模塊使用來提供(本地)時間的時鐘位于GPS模塊外部。例如，時鐘在某些應用中與諸如蜂窩模塊之類的一些另外的實體共享。由GPS模塊使用的時鐘甚至可以位于GPS接收機之外。
也應當指出，本發(fā)明用于提供用于設置由除了GPS模塊之外一個模塊所使用的時鐘的基礎中。本發(fā)明應該理解要用于設置由需要一些世界時形式的任何應用所使用的時鐘中，并且特別地，除GPS接收機之外的其它測距接收機應用，例如包括與俄羅斯全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)(GLONASS)定位系統(tǒng)一起使用的測距接收機。
發(fā)明范圍應該理解，上述配置只是說明了本發(fā)明原理的應用。很多的其他修改和備選配置可以被本領域技術人員所設計而不偏離本發(fā)明的范圍，并且附加的權利要求意欲覆蓋這些修改和配置。
權利要求
1.一個設備(10)，包括a)對下行鏈路幀信號的一部分應答的一個蜂窩模塊(11)；以及b)對來自定位系統(tǒng)的信標(27)的測距信號應答的一個主模塊(12)，在定位系統(tǒng)中，根據預定時間基準來保存時間；所述設備的特征在于所述蜂窩模塊(11)提供一個觸發(fā)信號，指示下行鏈路幀信號的所述部分的到達，并且所述蜂窩模塊還對指示信息的一個信號進行應答，其中所述信息用于把提供觸發(fā)信號的瞬時與根據一個預定時間基準的時間數值關聯；以及所述主模塊提供指示信息的信號，其中所述信息用于把蜂窩模塊(11)提供觸發(fā)信號的瞬時與根據所述預定時間基準的時間數值關聯；其中，在蜂窩模塊(11)和主模塊(12)之間構造的一個連接(29)上提供所述觸發(fā)信號，以使所述設備(10)知道在發(fā)送和接收觸發(fā)信號之間的任何延遲。
2.權利要求1的設備，其特征還在于所述主模塊(12)包括一個計時寄存器(19)和一個本地時鐘(18)，所述計時寄存器(19)對觸發(fā)信號的響應是通過讀取本地時鐘來確定一個本地觸發(fā)時間并保持本地觸發(fā)時間直到被復位或者直到另一觸發(fā)信號被蜂窩模塊(11)發(fā)出為止。
3.權利要求2的設備，其特征還在于主模塊(12)還包括一個主處理器(21)，它對測距信號、對儲存在計時寄存器(19)中的數值以及對本地時鐘(18)表示的本地時間進行應答，用于確定一個包括根據預定時間基準的預備時間值的導航解決方案，所述預備時間值是確定導航解決方案的瞬時的時間值，并且當計時寄存器(19)被觸發(fā)時以及當導航解決方案被確定時用于根據本地時鐘(18)的時間差值調整預備時間值，從而根據預定時間基準來提供計時寄存器(19)被觸發(fā)時的瞬時時間值。
4.權利要求1的設備，其特征還在于所述設備還包括一個時隙計數器，并且當時隙計數器指示一個新的時隙時提供觸發(fā)脈沖。
5.權利要求1的設備，其特征還在于所述設備還包括一個數據比特計數器，并且其中當數據比特計數器指示一個新的數據比特時提供觸發(fā)脈沖。
6.權利要求1的設備，其特征還在于主模塊(12)是一個全球定位系統(tǒng)(GPS)模塊，提供操作為GPS接收機的功能。
7.權利要求1的設備，其特征還在于所述蜂窩模塊(11)向一個服務基站提供用于把根據預定時間基準的一個時間值與提供觸發(fā)信號的瞬時相關的信息。
8.權利要求7的設備，其特征還在于主模塊(12)還為主模塊(12)接收觸發(fā)信號時的瞬時提供一個定位，并且蜂窩模塊(11)對所述定位應答，并把所述定位提供給服務基站。
9.一種系統(tǒng)，包括根據權利要求1的設備，并且還包括用于提供蜂窩幀的蜂窩基站(24)。
10.一種系統(tǒng)，包括根據權利要求1的設備，并且還包括提供測距信號的定位系統(tǒng)的信標(27)。
11.提供一種具有測距接收機(10)的方法，它能夠與一個定位系統(tǒng)一起使用并且包括一個蜂窩模塊(12)和一個主模塊(11)，向一個服務基站提供信息，所述信息使用在使服務基站能夠同步到根據定位系統(tǒng)的時間中，所述方法的特征在于a)步驟(32)，在該步驟中蜂窩模塊(11)檢測蓋了時間戳的幀的一部分并把一個觸發(fā)信號應用到把蜂窩模塊(11)鏈接到主模塊(12)的一個連接上，如此一個連接以致在應用一個信號和接收所述信號之間的任何延遲可忽略或者能夠被確定；以及b)步驟(40)，在該步驟中基于執(zhí)行一個產生能夠與使用主模塊(12)可訪問的本地時鐘(20)來接收觸發(fā)信號時的時間瞬時相關的時間瞬時的時間值的導航解決方案，主模塊(12)向蜂窩模塊(11)發(fā)送根據定位系統(tǒng)當主模塊(12)接收到觸發(fā)信號時的瞬時時間值。
12.權利要求11的方法，其特征還在于步驟(37)，在該步驟中基于使用一個本地時鐘(18)和一個可由觸發(fā)信號鎖住使得保存觸發(fā)信號到達時根據本地時鐘(18)的時間值的計時寄存器(19)，主模塊(12)確定在獲得導航解決方案的時間和當觸發(fā)信號到達主模塊(12)時的時間之間的時間差值。
13.權利要求11的方法，其特征還在于在主模塊(12)向蜂窩模塊(11)發(fā)送時間值的步驟(40)中，主模塊(12)還向蜂窩模塊(11)發(fā)送一個指示有關測距接收機位置信息的信號。
全文摘要
一個測距接收機(10)包括一個蜂窩模塊(11)，用于提供根據定位系統(tǒng)的時間以使無線系統(tǒng)能夠與定位系統(tǒng)同步。測距接收機(10)包括蜂窩模塊(11)和向測距接收機提供功能的主模塊(12)。當蜂窩模塊(11)接收來自無線系統(tǒng)的一個時間戳幀時，它通過一條專用硬件路徑發(fā)送一個觸發(fā)信號給主模塊(12)，主模塊(12)然后通過計算一個位置－速度－時間(PVT)解決方案、使用一個本地時鐘(18)來把觸發(fā)接收的時間與根據定位系統(tǒng)的時間相關，以便獲得在觸發(fā)的接收和PVT解決方案應用的瞬時之間的時間差值，并然后當它接收到觸發(fā)時，根據定位系統(tǒng)時間傳送給蜂窩模塊(11)。
文檔編號H04B7/26GK1620827SQ02828031
公開日2005年5月25日 申請日期2002年12月6日 優(yōu)先權日2001年12月12日
發(fā)明者J·敘亞林內, H·瓦利奧 申請人:諾基亞有限公司