Un procedimiento para mejorar la sensibilidad de un receptor (400) de un sistema de localización global (GPS),

incluyendo el procedimiento los pasos de:

recibir (801) una señal del GPS a partir de un satélite del GPS;

recibir (803) información de temporización desde un origen para la sincronización con la hora del GPS, distinto al mismo satélite del GPS;

determinar, a partir de la información de temporización, límites de bit de una pluralidad de bits de información en la señal recibida del GPS;

correlacionar la señal recibida del GPS con un código predeterminado asociado a un satélite seleccionado entre una pluralidad de satélites del GPS durante cada uno entre una pluralidad de periodos de código;

integrar coherentemente los resultados de la correlación determinados durante cada periodo de código, a fin de determinar un resultado total de correlación integrada sobre la pluralidad de periodos de código; y

procesar la señal recibida del GPS usando información acerca del satélite seleccionado si el resultado de correlación integrada es mayor que un valor de umbral.

Procedimiento y aparato para aumentar la sensibilidad de un receptor de satélite de localización global.

Antecedentes de la invención

Campo Técnico

La presente invención se refiere a un procedimiento y aparato para determinar la posición de un dispositivo basándose en la información difundida desde un satélite y, de manera más específica, a un procedimiento y aparato para aumentar la sensibilidad de un receptor del sistema de localización global.

Técnica Antecedente

El uso de un sistema de localización global (GPS) para determinar la ubicación de personas y objetos está haciéndose ampliamente extendido. Los automóviles, teléfonos inalámbricos y otros dispositivos se están diseñando para incluir receptores del sistema de localización global. Estos receptores se usan para recibir señales de satélites. Estas señales recibidas proporcionan información que permite que el receptor determine la ubicación del receptor en la Tierra con una exactitud relativamente grande. Las señales que se reciben de los satélites son habitualmente algo débiles. Por lo tanto, a fin de determinar la posición del receptor, el receptor debe ser suficientemente sensible para recibir estas señales débiles e interpretar la información que está representada por las mismas.

Según el formato que se use para un tal GPS, las señales transmitidas por cada satélite se codifican para distinguir las señales transmitidas por un satélite de las señales transmitidas por los otros satélites en el sistema. Los códigos que se asignan a cada satélite se seleccionan de modo tal que el receptor pueda aplicar una señal recibida que incluya una señal transmitida desde un satélite específico, y un código específico asociado al satélite específico, a un “correlacionador” y hacer que solamente la energía de la señal que se codifica con ese código específico emerja del correlacionador.

La Figura 1 es una ilustración de la sincronización de una porción de una señal 101 transmitida desde un satélite de localización global, tal como aquellos en uso común hoy en día. La señal transmitida 101 mostrada en la Figura 1 se codifica con un código específico que tiene una duración de 1 milisegundo (es decir, el “periodo de código”) . La señal se modula con el código (es decir, el código y la señal de información que se va a transmitir se someten a una operación lógica de O exclusivo) cada periodo de código. Inicialmente, el receptor determina si se está recibiendo la señal transmitida desde un satélite específico. Esto se denomina comúnmente “adquisición” de un satélite. Esto se hace intentando “correlacionar” la señal recibida con el código asociado a ese satélite específico (es decir, introduciendo la señal recibida y el código específico al correlacionador para ver si algo de la energía en la señal recibida fue codificada con el código específico) . A fin de que la señal de entrada y el código se correlacionen, el periodo de código de la señal que se recibe y el código con el cual se está comparando la señal recibida deben estar alineados muy estrechamente en el tiempo. La Figura 1 muestra tres intentos para correlacionar la señal recibida 101 con un código asociado a un satélite específico. En el primer intento, el código 102a se inicia después del comienzo del periodo 103 de código de la señal recibida 101. Por lo tanto, fallará este primer intento para correlacionar la señal recibida con el código específico.

En un segundo intento para correlacionar la señal recibida 101 con el código específico 102b (que tiene el mismo valor que el código 102a, pero está desplazado en el tiempo) , el código se desplaza a un punto posterior en el tiempo con respecto al comienzo del periodo 103 de código. Sin embargo, el comienzo del periodo de código de la señal recibida y el comienzo del código 102 aún no están alineados. Por lo tanto, incluso aunque el código correcto esté siendo comparado con la señal recibida, la temporización no está alineada. Por consiguiente, falla nuevamente el intento para correlacionar la señal recibida con el código específico.

En el tercer intento, el comienzo del código 102c se alinea con el comienzo de un periodo 103 de código. El código específico es el mismo como el código con el cual se codificó la señal recibida y el periodo 104 de código se alinea con el código 102c. Por lo tanto, la correlación entre el código específico y la señal recibida será exitosa, suponiendo que la señal que se codificó con el código específico se está recibiendo con suficiente potencia como para permitir que se detecte la correlación.

Sin embargo, en muchos casos, la señal que se transmite desde un satélite no es suficientemente fuerte. Esto puede ser debido al hecho de que la magnitud de la interferencia es demasiado grande o que la señal se atenúa por obstrucciones, tal como edificios, maleza, etc. Por lo tanto, la correlación no se puede detectar, aun cuando sea correcta la sincronización y se seleccione el código correcto.

Una manera que se ha propuesto para mejorar la sensibilidad del receptor es añadir la potencia que se transmite en varios periodos de código conjuntamente y luego intentar correlacionar la suma de estos periodos de código con el código específico de interés. Además de la carencia de sensibilidad, no se conoce el momento en el cual empiezan los periodos de código. Por lo tanto, debe realizarse la misma función de búsqueda que se ilustró en la Figura 1 y se describió en el texto adjunto. Esta búsqueda requiere una cantidad de tiempo relativamente grande.

Un procedimiento que se ha propuesto para abordar la cantidad de tiempo requerida a fin de determinar la alineación de los periodos de código requiere que se tomen varias muestras para un cierto número de “periodos de muestra de código”. Un periodo de muestra de código es un periodo de tiempo que es igual en duración al periodo de código, pero que puede no estar alineado con un periodo de código. El mismo número de muestras se toman para cada periodo de muestra de código (por ejemplo, 1 milisegundo) . Las muestras correspondientes de cada uno de estos periodos de muestra de código de 1 milisegundo luego se suman conjuntamente para formar un periodo compuesto de muestra de código de 1 milisegundo. La Figura 3 es una ilustración de cuatro periodos 301, 302, 303, 304 de código que se muestrean 15 veces cada uno. Las 15 muestras de cada uno de los cuatro periodos 301, 302, 303, 304 de código se suman para formar un periodo compuesto 305 de muestra de código. Se debe entender que cada periodo 301, 302, 303, 304 debe empezar cada cierto número entero de periodos de código y, preferiblemente, cada periodo es adyacente en el tiempo a uno de los otros periodos tales a fin de formar un flujo continuo de muestras.

El periodo compuesto de muestra de código también se transforma luego desde el dominio temporal al dominio de frecuencia. Esto es, se realiza una transformación del dominio temporal al dominio de frecuencia, tal como una transformada de Fourier, sobre las muestras que constituyen el periodo compuesto de muestra de código. El resultado del dominio de frecuencia luego se multiplica por una representación del dominio de frecuencia del código específico con el cual se va a correlacionar la señal recibida. Una transformación desde el domingo de frecuencia al dominio temporal, tal como una transformación inversa de Fourier, se realiza luego sobre este producto. El resultado del dominio temporal proporciona una indicación en cuanto a la diferencia temporal relativa entre el comienzo de los periodos de muestra de código y el comienzo de los periodos de código efectivos de la señal recibida, suponiendo que la señal recibida tiene suficiente energía que se ha codificado con el código específico.

Un problema con este planteamiento es que la información que está representada por la señal recibida cambia el estado de la señal recibida a intervalos regulares que son varias veces más largos que el periodo de código. Por ejemplo, en el sistema de GPS usado comúnmente en los Estados Unidos, el contenido de una señal transmitida desde un satélite tiene una longitud de bits de 20 periodos de código (es decir, 20 ms) . Esto tiene el efecto de invertir potencialmente el estado de la energía que se representa por los códigos cada 20 milisegundos. La Figura 2 ilustra la temporización de un bit con respecto a un periodo de código. Si la energía en la señal recibida durante un periodo de código cuando... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento para mejorar la sensibilidad de un receptor (400) de un sistema de localización global (GPS) , incluyendo el procedimiento los pasos de:

recibir (801) una señal del GPS a partir de un satélite del GPS;

recibir (803) información de temporización desde un origen para la sincronización con la hora del GPS, distinto al mismo satélite del GPS;

determinar, a partir de la información de temporización, límites de bit de una pluralidad de bits de información en la señal recibida del GPS;

correlacionar la señal recibida del GPS con un código predeterminado asociado a un satélite seleccionado entre una pluralidad de satélites del GPS durante cada uno entre una pluralidad de periodos de código;

integrar coherentemente los resultados de la correlación determinados durante cada periodo de código, a fin de determinar un resultado total de correlación integrada sobre la pluralidad de periodos de código; y procesar la señal recibida del GPS usando información acerca del satélite seleccionado si el resultado de correlación integrada es mayor que un valor de umbral.

2. El procedimiento de la reivindicación 1, en el cual la información de temporización desde el origen para la sincronización con la hora del GPS comprende una señal desde una estación base de Acceso Múltiple por División de Código (CDMA) .

3. El procedimiento de la reivindicación 2, en el cual la señal desde la estación base de CDMA incluye información basada en el retardo de ida y vuelta desde el receptor del GPS a la estación base, y de regreso, para ajustar un desplazamiento entre la hora del sistema de CDMA y la hora del GPS.

4. El procedimiento de la reivindicación 2, en el cual la señal desde la estación base de CDMA comprende al menos uno entre un canal piloto de CDMA, un canal de sincronización, o un canal de radiolocalización.

5. El procedimiento de la reivindicación 2, que comprende adicionalmente:

determinar la identidad de la estación base de CDMA; y determinar cuál entre la pluralidad de satélites de GPS tiene probabilidad de ser un origen de la señal recibida del GPS.

6. El procedimiento de la reivindicación 1, que comprende adicionalmente determinar, a partir de la información de temporización, límites de bit para bits de información transmitidos por el satélite seleccionado entre la pluralidad de satélites del GPS.

7. El procedimiento de la reivindicación 6, en el cual la integración coherente de los resultados de correlación comprende integrar resultados de correlación para una pluralidad de periodos de código, en un número menor a un cierto número de periodos de código en el tiempo de bit determinado por los límites de bit.

8. El procedimiento de la reivindicación 6, que comprende adicionalmente determinar un patrón de bits en un límite de bit específico, y en el cual la integración de resultados de correlación comprende integrar resultados de correlación para una pluralidad de periodos de código que abarcan el límite de bit específico.

9. El procedimiento de la reivindicación 1, que comprende adicionalmente:

determinar una transformación del dominio temporal al de frecuencia, en base a los resultados de correlación para la pluralidad de periodos de código; y determinar un desplazamiento de frecuencia de una señal localmente generada, con respecto a la señal desde el satélite seleccionado entre la pluralidad de satélites del GPS.

10. El procedimiento de la reivindicación 9, en el cual la pluralidad de periodos de código abarca un límite de bit para bits de información transmitidos por el satélite seleccionado, y que comprende adicionalmente determinar, a partir de la transformación del dominio temporal al de frecuencia, cuándo ocurrió una transición de bits de los bits de información.

11. El procedimiento de la reivindicación 9, en el cual la transformación del dominio temporal al de frecuencia comprende una Transformada Rápida de Fourier.

12. Un aparato para mejorar la sensibilidad de un receptor (400) del Sistema de Localización Global (GPS) ,

incluyendo el aparato:

un medio (405) para recibir una señal del GPS desde un satélite del GPS;

un medio (401) para proporcionar al receptor un origen para la sincronización con la hora del GPS, distinto al mismo satélite del GPS;

un medio (403) para determinar, a partir del origen de sincronización, límites de bit de una pluralidad de bits de información en la señal de GPS recibida;

un medio (407) para determinar la magnitud de la potencia en la señal del GPS recibida, aplicando un código específico asociado a un satélite específico a la señal del GPS recibida, durante cada uno entre una pluralidad de periodos de código;

un medio (403, 407) para sumar coherentemente la potencia recibida durante cada periodo de código, a fin de determinar una potencia integrada total sobre la suma de la pluralidad de periodos de código; y un medio (403) para procesar la señal del GPS recibida usando información acerca del satélite específico si la potencia total integrada es mayor que un valor de umbral.

13. El aparato de la reivindicación 12, en el cual el medio para determinar si el receptor tiene un origen para la sincronización con la hora del GPS, distinto al mismo satélite del GPS, se construye para responder a una señal desde una estación base de Acceso Múltiple por División de Código (CDMA) .

14. El aparato de la reivindicación 13, en el cual el medio para determinar si el receptor tiene un origen para la sincronización con la hora del GPS, distinto al mismo satélite del GPS, se construye:

para responder a información, incluida en la señal de la estación base de CDMA, en base al retardo de ida y vuelta desde el receptor del GPS a la estación base, y de regreso; y para ajustar por ello el desplazamiento entre la hora del sistema de CDMA y la hora del GPS.

15. El aparato de la reivindicación 12, que comprende adicionalmente un medio para determinar una transformación del dominio temporal al de frecuencia, en base a la magnitud de la potencia en la señal del GPS recibida durante cada uno de la pluralidad de periodos de código.