DE112009000426T5

DE112009000426T5 - Ständig eingeschaltete GPS-Vorrichtung

Info

Publication number: DE112009000426T5
Application number: DE112009000426T
Authority: DE
Inventors: Steven A. Gronemeyer; Mark Encino Sturza; Donald K. Rancho Palos Verdes Leimer; Sanjai Manhattan Beach Kohli
Original assignee: Sirf Technology Inc
Current assignee: CSR Technology Inc
Priority date: 2008-02-25
Filing date: 2009-02-20
Publication date: 2010-12-30
Also published as: TW201003100A; TWI465752B; GB201014607D0; WO2009108581A3; US20110205115A1; GB2470322A; GB2470322B; WO2009108581A2

Abstract

Drahtlose Vorrichtung mit einem Sender/Empfänger, die eine Leistungsversorgung verwendet, wobei die drahtlose Vorrichtung aufweist:
einen Abschnitt eines globalen Positionsbestimmungssystems (”GPS”) mit mehreren GPS-Untersystemen; und
eine Leistungssteuereinheit in Signalkommunikation mit der Leistungsversorgung und dem GPS-Abschnitt, wobei die Leistungssteuereinheit dazu konfiguriert ist, jedes GPS-Untersystem von den mehreren GPS-Untersystemen selektiv zu speisen.

Description

RÜCKVERWEISUNG AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen Anmeldung der Vereinigten Staaten lfd. Nr. 61/031 321 mit dem Titel ”Always On GPS Device”, eingereicht am 25. Februar 2008, und zur nicht vorläufgen Anmeldung der Vereinigten Staaten lfd. Nr. 12/347 857 mit dem Titel ”Always On GPS Device”, eingereicht am 31. Dezember 2008; die alle durch Bezugnahme vollständig in diese Anmeldung mit aufgenommen sind.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf Satellitennavigationssysteme und insbesondere auf drahtlose Kommunikationsvorrichtungen unter Verwendung eines Empfängers eines globalen Positionsbestimmungssystems (”GPS”).
2. Stand der Technik
Die Verwendung von Telekommunikationsvorrichtungen in der heutigen Gesellschaft hat mit einer enormen Rate zugenommen. Derzeit nimmt der Bedarf an tragbaren Telekommunikationsvorrichtungen, wie z. B. Mobiltelephonen, zu Wi-Fi^® und Bluetooth^® fähigen tragbaren Vorrichtungen, Vorrichtungen für einen persönlichen Kommunikationsdienst (”PCS”), für ein globales Positionsbestimmungssystem (”GPS”) fähigen tragbaren Vorrichtungen usw., jeden Tag an Popularität zu. Da der Bedarf an tragbaren Telekommunikationsvorrichtungen mit veränderlichen Kommunikationseigenschaften zunimmt, sehen Hersteller einen Bedarf an der Kombination und Integration von vielen dieser Vorrichtungen. Beispielsweise besteht ein Bedarf, Mobiltelephone (d. h. ”Handys”) mit GPS-Empfängern zu integrieren, um zu ermöglichen, dass ein Handy seine Position für sowohl die persönliche als auch Notfallverwendung bestimmt.
In 1 ein Blockdiagramm eines Beispiels einer bekannten Implementierung einer drahtlosen Vorrichtung 100, die mit einem drahtlosen Netz 102 und GPS-Satelliten 104 kommuniziert. Die drahtlose Vorrichtung 100 kann beispielsweise ein Handy sein und sie kann einen drahtlosen Sender/Empfänger 106, einen GPS-Empfänger 108 und eine Batterie 110 aufweisen. Im Betrieb kann der drahtlose Sender/Empfänger 106 mit dem Kommunikationsnetz 102 über einen drahtlosen Signalpfad 112 in Signalkommunikation stehen und eine Basisstation 114 und der GPS-Empfänger 108 können mit den GPS-Satelliten 104 über einen drahtlosen Signalpfad 116 in Signalkommunikation stehen. Die GPS-Satelliten 104 übertragen Streuspektrumsignale über den drahtlosen Signalpfad 116, die von der drahtlosen Vorrichtung 100 empfangen werden. Für die Zwecke einer leichten Erläuterung ist in 1 nur ein einzelner Satellit gezeigt und andere GPS-Satelliten 104 sind nicht gezeigt; andere GPS-Satelliten 104 können jedoch auch Signale übertragen, die vom GPS-Abschnitt 108 der drahtlosen Vorrichtung 100 empfangen werden.
Der Bedarf an der Integration von Handys mit GPS-Empfängern ist ein Ergebnis des US-Kongresses, obwohl die FCC anordnet, dass Zellulardienstanbieter die Position eines Zellularhandgeräts melden, das 911 an ein Notrufzentrum gewählt hat. Die erforderliche Genauigkeit ist 100 Meter für 67 Prozent von Notrufen, 300 Meter für 95 Prozent von Notrufen für Lösungen auf Netzbasis und 50 Meter für 67 Prozent von Anrufen und 150 Meter für 95 Prozent von Anrufen für Lösungen auf Handgerätbasis. Um diese Anordnung zu befolgen, erfordern viele Dienstanbieter, dass Handgeräte, die in ihrem System verwendet werden, eingebettete GPS-Empfänger enthalten. Die FCC hat die Anforderung für die ”E911”-Positionsmeldung auf VoIP-Dienstanbieter und auf Satellitentelephondienstanbieter erweitert. Die Handgerätbereitschaftszeit ist für Verbraucher und daher für Dienstanbieter sehr wichtig.
Leider erfordern standortbezogene Dienste nahezu unmittelbare Positionsbestimmungen, die signifikante Leistung erfordern; diese Ortsangaben können jedoch über die nächsten mehreren Sekunden für eine verbesserte Genauigkeit verfeinert werden. Im Allgemeinen können eingebettete GPS-Empfänger nahezu unmittelbare Positionsbestimmungen bereitstellen, vorausgesetzt, dass sie minimale vorbestimmte Zeit-, Frequenz- und in einem gewissen Umfang Positionsunsicherheiten haben. Derzeit haben leider GPS-Empfänger nicht die Fähigkeit, kontinuierlich zu arbeiten, ohne die Batterie zu entleeren.
Bekannte Vorgehensweisen gegen dieses Problem haben die Verwendung von Leistungsdurchlaufmodi enthalten, die um etwa 10 dB-Hz stärkere Signalanforderungen für denselben oder einen größeren Energieaufwand der Batterie haben. Diese Vorgehensweisen weisen das Machen von festen (d. h. blinden) Unsicherheitsannahmen über den Echtzeittakt (”RTC”) auf, wenn der RTC verwendet wird, um die Zeit zu speichern. Leider verwenden diese Durchlaufmodusvorgehensweisen keine stationären Annahmen und/oder Innenannahmen, um zu bestimmen, wie Messungen, die innerhalb des Zyklus durchgeführt werden, verwendet oder interpretiert werden; statt dessen führen diese Vorgehensweisen im Allgemeinen den GPS-Empfänger auf den Betrieb mit voller Leistung zurück. Diese Vorgehensweisen nutzen nicht die Stabilität des temperaturgesteuerten Kristalloszillators (”TCXO”) bei Abwesenheit von GPS-Messwerten. Außerdem leiten diese Vorgehensweisen nicht die Temperatur oder Temperaturrate von der relativen RTC- und TXCO-Frequenz ab und sie arbeiten nicht gegen eine Energieeinschränkung, da sie nur gegen eine Aktualisierungsrate arbeiten.
Hilfsinformationen können über Kommunikationsnetze bereitgestellt werden, aber dies erfordert die Fähigkeit, die Hilfsinformationen über ein Kommunikationsnetz zu empfangen. Folglich ist es erwünscht, dass ein eingebetteter GPS-Empfänger genaue Abschätzungen der Zeit, Frequenz und Position aufrechterhält. Diese genauen Abschätzungen würden auch ermöglichen, dass der eingebettete GPS-Empfänger Signale mit niedrigeren Pegeln erfasst.
Daher besteht ein Bedarf an einem System und einem Verfahren, die in der Lage sind, den Batterieverbrauch des eingebetteten GPS-Empfängers zu minimieren.
ZUSAMMENFASSUNG
Eine drahtlose Vorrichtung mit einem Sender/Empfänger, die eine Leistungsversorgung verwendet, wird beschrieben. Die drahtlose Vorrichtung weist einen Abschnitt eines globalen Positionsbestimmungssystems (”GPS”) mit mehreren GPS-Untersystemen und eine Leistungssteuereinheit in Signalkommunikation mit der Leistungsversorgung und dem GPS-Abschnitt auf, wobei die Leistungssteuereinheit dazu konfiguriert ist, jedes GPS-Untersystem von den mehreren GPS-Untersystemen selektiv zu speisen.
Andere Systeme, Verfahren, Merkmale und Vorteile der Erfindung sind oder werden für den Fachmann auf dem Gebiet bei der Untersuchung der folgenden Figuren und der ausführlichen Beschreibung ersichtlich. Es ist beabsichtigt, dass alle derartigen zusätzlichen Systeme, Verfahren, Merkmale und Vorteile innerhalb dieser Beschreibung enthalten sind, innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung liegen und durch die begleitenden Ansprüche geschützt sind.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Erfindung kann mit Bezug auf die folgenden Figuren besser verstanden werden. Die Komponenten in den Figuren sind nicht notwendigerweise maßstäblich, wobei die Betonung stattdessen auf die Darstellung der Prinzipien der Erfindung gelegt ist. In den Figuren bezeichnen in den ganzen verschiedenen Ansichten gleiche Bezugszeichen entsprechende Teile.
1 ist ein Blockdiagramm eines Beispiels einer bekannten Implementierung einer drahtlosen Vorrichtung, die mit einem drahtlosen Netz und mehreren Satelliten eines globalen Positionsbestimmungssystems (”GPS”) kommuniziert.
2 ist ein Blockdiagramm eines Beispiels einer Implementierung einer drahtlosen Vorrichtung gemäß der Erfindung.
3 ist ein Blockdiagramm eines Beispiels einer Implementierung einer drahtlosen Vorrichtung unter Verwendung der Leistungssteuereinheit und des GPS-Abschnitts, die in 2 gezeigt sind, gemäß der Erfindung.
4 ist ein Blockdiagramm eines Beispiels einer Implementierung des in 2 und 3 gezeigten GPS-Abschnitts gemäß der Erfindung.
5 ist ein Ablaufplan eines Beispiels einer Implementierung eines durch die in 3 gezeigte Leistungssteuereinheit durchgeführten Verfahrens im Betrieb gemäß der Erfindung.
6 ist ein Blockdiagramm eines Beispiels einer Implementierung einer drahtlosen Vorrichtung unter Verwendung einer Leistungssteuereinheit zum selektiven Speisen eines GPS-Abschnitts gemäß der Erfindung.
7 ist ein Blockdiagramm eines Beispiels einer anderen Implementierung einer drahtlosen Vorrichtung unter Verwendung einer Leistungssteuereinheit und eines Bewegungssensors zum selektiven Speisen eines GPS-Abschnitts gemäß der Erfindung.
8 ist ein Blockdiagramm eines Beispiels einer weiteren Implementierung der drahtlosen Vorrichtung unter Verwendung einer Leistungssteuereinheit zum selektiven Speisen eines GPS-Abschnitts gemäß der Erfindung.
9 ist ein Blockdiagramm eines Beispiels einer weiteren Implementierung der drahtlosen Vorrichtung unter Verwendung einer Leistungssteuereinheit zum selektiven Speisen eines GPS-Abschnitts gemäß der Erfindung.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
In der folgenden Beschreibung von Beispielen von Implementierungen wird auf die begleitenden Zeichnungen Bezug genommen, die einen Teil hiervon bilden und die zur Erläuterung spezifische Implementierungen der Erfindung zeigen, die verwendet werden können. Andere Implementierungen können verwendet werden und strukturelle Änderungen können vorgenommen werden, ohne vom Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
In der folgenden Beschreibung von Beispielen von Ausführungsformen wird auf die begleitenden Zeichnungen Bezug genommen, die einen Teil hiervon bilden und die zur Erläuterung spezifische Implementierungen der Erfindung zeigen, die verwendet werden können. Andere Implementierungen können verwendet werden und strukturelle Änderungen können vorgenommen werden, ohne vom Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Hierin werden Systeme und Verfahren zum Minimieren des Verbrauchs einer Leistungsversorgung innerhalb einer drahtlosen Vorrichtung, die einen Abschnitt eines globalen Positionsbestimmungssystems (”GPS”) aufweist, beschrieben. Insbesondere wird eine drahtlose Vorrichtung mit einem Sender/Empfänger, die eine Leistungsversorgung verwendet, beschrieben. Die drahtlose Vorrichtung kann einen GPS-Abschnitt mit mehreren GPS-Untersystemen und eine Leistungssteuereinheit in Signalkommunikation mit der Leistungsversorgung und dem GPS-Abschnitt aufweisen. Die Leistungssteuereinheit ist dazu konfiguriert, jedes GPS-Untersystem von den mehreren GPS-Untersystemen selektiv zu speisen.
Als Beispiel ist in 2 ein Blockdiagramm eines Beispiels einer Implementierung einer drahtlosen Vorrichtung 200 in Signalkommunikation mit einem Kommunikationsnetz 202 über einen drahtlosen Signalpfad 206 und einer Basisstation 208 und GPS-Satelliten 204 über einen Signalpfad 210 gezeigt. Die drahtlose Vorrichtung 200 kann einen GPS-Abschnitt 212, einen Sender/Empfänger 214, eine Leistungsversorgung 216 und eine Leistungssteuereinheit 218 aufweisen. Der GPS-Abschnitt 212 ist in die drahtlose Vorrichtung 200 eingebettet, um eine Bestimmung des Orts der drahtlosen Vorrichtung 200 zu ermöglichen. Diese Ortsinformationen können zum Benutzer (nicht dargestellt) der drahtlosen Vorrichtung 200, einem Operator (nicht dargestellt) des Kommunikationsnetzes 202 oder zu einem Dritten (nicht dargestellt) über das Kommunikationsnetz 202 geliefert werden.
Es wird auch eine Leistungssteuereinheit beschrieben, die in einer drahtlosen Vorrichtung mit einem GPS-Abschnitt verwendet wird, der mehrere GPS-Untersysteme aufweist. Die Leistungssteuereinheit kann einen ersten Eingang, einen zweiten Eingang, mehrere Ausgänge und eine Steuereinheit aufweisen. Der erste Eingang kann ein Eingangsleistungssignal von einer Leistungsquelle innerhalb der drahtlosen Vorrichtung empfangen, und der zweite Eingang kann ein Eingangsleistungssteuersignal empfangen. Jeder Ausgang von den mehreren Ausgängen kann mit einem entsprechenden GPS-Untersystem von den mehreren GPS-Untersystemen in Signalkommunikation stehen und die Leistungssteuereinheit kann sowohl jeden Ausgang aus den mehreren Ausgängen auswählen als auch ein Leistungssignal vom ausgewählten Ausgang senden.
Als Betriebsbeispiel ist die Leistungssteuereinheit in der Lage, ein Verfahren durchzuführen, das das Empfangen eines Eingangsleistungssignals von einer Leistungsquelle innerhalb der drahtlosen Vorrichtung und das Empfangen eines Eingangsleistungssteuersignals aufweist. Die Leistungssteuereinheit kann dann einen Ausgang aus den mehreren Ausgängen auswählen und ein Augangsleistungssignal vom Eingangsleistungssignal vom ausgewählten Ausgang an ein GPS-Untersystem von den mehreren GPS-Untersystemen senden.
Vom Fachmann auf dem Gebiet wird erkannt, dass die Schaltungen, Komponenten, Module und/oder Vorrichtungen der drahtlosen Vorrichtung 200 als miteinander in Signalkommunikation beschrieben werden, wobei sich die Signalkommunikation auf irgendeinen Typ von Kommunikation und/oder Verbindung zwischen den Schaltungen, Komponenten, Modulen und/oder Vorrichtungen bezieht, die ermöglicht, dass eine Schaltung, eine Komponente, ein Modul und/oder eine Vorrichtung Signale und/oder Informationen an eine bzw. von einer anderen Schaltung, einer anderen Komponente, einem anderen Modul und/oder einer anderen Vorrichtung übergibt und/oder empfängt. Die Kommunikation und/oder Verbindung kann sich entlang irgendeines Signalpfades zwischen den Schaltungen, Komponenten, Modulen und/oder Vorrichtungen befinden, der ermöglicht, dass Signale und/oder Informationen von einer Schaltung, einer Komponente, einem Modul und/oder einer Vorrichtung zu einer anderen gelangen, und drahtlose oder verdrahtete Signalpfade aufweist. Die Signalpfade können physikalisch sein, wie beispielsweise leitende Drähte, elektromagnetische Wellenleiter, befestigte und/oder elektromagnetisch oder mechanisch gekoppelte Anschlüsse, Halbleiter- oder dielektrische Materialien oder Vorrichtungen oder andere ähnliche physikalische Verbindungen oder Kopplungen. Außerdem können die Signalpfade nicht physikalisch sein, wie z. B. der freie Raum (im Fall von elektromagnetischer Ausbreitung) oder Informationspfade über digitale Komponenten, wobei Kommunikationsinformationen von einer Schaltung, einer Komponente, einem Modul und/oder einer Vorrichtung zu einer anderen in veränderlichen digitalen Formaten übergeben werden, ohne sie durch eine direkte elektromagnetische Verbindung zu leiten.
Als Beispiel ist in 3 ein weiteres Blockdiagramm der drahtlosen Vorrichtung 300 gezeigt, wobei gezeigt ist, dass der GPS-Abschnitt 302 mehrere GPS-Untersysteme im Bereich von einem ersten GPS-Untersystem 304, einem zweiten GPS-Untersystem 306 bis zu einem N-ten GPS-Untersystem 308 aufweist. In diesem Beispiel ist gezeigt, dass die Leistungssteuereinheit 310 mehrere Ausgänge 312, 314 und 316 aufweist, die mit den mehreren GPS-Untersystemen über Signalpfade 318, 320 bzw. 322 in Signalkommunikation stehen. Die Leistungssteuereinheit 310 weist auch einen ersten Eingang 324 und einen zweiten Eingang 326 auf und steht mit der Leistungsversorgung 216 über den Signalpfad 328 in Signalkommunikation. Als Beispiel können die mehreren GPS-Untersysteme eine Hochfrequenz-(”HF”) und Zwischenfrequenz-(”ZF”)Eingangsschaltungsanordnung eine Basisbandschaltungsanordnung und Steuereinheit/Prozessor-Untersysteme aufweisen.
Im Betrieb kann die Leistungssteuereinheit 310 ein Leistungssignal 330 von der Leistungsversorgung 216 im ersten Eingang 324 über den Signalpfad 328 und ein Steuersignal 332 im zweiten Eingang 326 empfangen. In Reaktion darauf kann die Leistungssteuereinheit 310 einen Augsang aus den mehreren Ausgängen 312, 314 und 316 auswählen und ein Leistungssignal (nicht dargestellt) von der Leistungssteuereinheit 310 über den ausgewählten Ausgang zum entsprechenden GPS-Untersystem der mehreren GPS-Untersysteme 304, 306 und 308 senden. In diesem Beispiel würde das Leistungssignal (nicht dargestellt) mit dem empfangenen Leistungssignal 330 in Beziehung stehen.
In 4 ist ein Blockdiagramm eines Beispiels einer Implementierung des GPS-Abschnitts 400 gezeigt. In diesem Beispiel kann der GPS-Abschnitt 400 mehrere GPS-Untersysteme aufweisen, die ein HF-GPS-Untersystem 402, ein ZF-GPS-Untersystem 404, ein Basisband-GPS-Untersystem 406 und ein Prozessor-GPS-Untersystem 408 aufweisen können.
5 ist ein Ablaufplan 500 eines Beispiels einer Implementierung eines Verfahrens, das von der Leistungssteuereinheit 310, 3, im Betrieb durchgeführt wird, wie vorstehend beschrieben wurde. Der Prozess startet in Schritt 502, in dem die Leistungssteuereinheit ein Leistungssignal von der Leistungsversorgung empfängt. Die Leistungssteuereinheit empfängt dann ein Leistungssteuersignal in Schritt 504 und in Schritt 506 wählt die Leistungssteuereinheit einen Ausgang der Leistungssteuereinheit aus, um ein Leistungssignal zum GPS-Abschnitt mit mehreren GPS-Untersystemen auf der Basis des Leistungssteuersignals zu senden. Die Leistungssteuereinheit sendet dann in Schritt 508 das Leistungssignal vom ausgewählten Ausgang zu einem entsprechenden GPS-Untersystem.
Die Erfindung verringert die Energie pro Ortsangabe, verbessert die Zeit bis zur ersten Ortsangabe (”TTFF”) und verringert oder beseitigt den Bedarf an Daten, die zur Bereitstellung einer kontinuierlichen Positionsbestimmung mit hoher Wahrscheinlichkeit bei niedriger Leistung in Umgebungen mit schwachem Signal oder Innenumgebungen unterstützen. Die Erfindung erreicht diese Ziele durch Managen der Zeit- und Frequenzunsicherheiten, um den Bedarf an einer Bit- und/oder Rahmensynchronisation (d. h. ”Bitsynchronisation” oder ”Rahmensynchronisation”) zu minimieren.
Als Beispiel ist im Allgemeinen in Umgebungen mit schwachem Signal eine Datensammlung häufig nicht möglich, da GPS-Signale und -Messwerte für die Positionsaktualisierung nicht zur Verfügung stehen. Eine typische funktionierende Annahme in diesen Umgebungen besteht darin, dass die Position der drahtlosen Vorrichtung statisch ist und an sich der GPS-Abschnitt in einen Zeiterhaltungsmodus gesetzt ist. Im Allgemeinen wird im Zeiterhaltungsmodus der GPS-Abschnitt nur in dem Umfang eingeschaltet (d. h. ”aufwecken”), der erforderlich ist, um die Zeitunsicherheit des GPS-Abschnitts innerhalb ±¼ einer groben/Erfassungs-Codeperiode (”C/A”-Codeperiode) zu halten. Der Grund dafür liegt daran, dass die Bitsynchronisation und Rahmensynchronisation im Allgemeinen nicht erforderlich sind, wenn GPS-Signale und entsprechende Messwerte zur Verfügung stehen, da die Anforderungen für Bitsynchronisation und Rahmensynchronisation die TTFF und den Leistungsverbrauch des GPS-Abschnitts erheblich erhöhen.
In diesem Zeiterhaltungsmodus arbeitet der GPS-Abschnitt in einem leistungsarmen Modus und wacht gelegentlich auf, um eine relativ kurze Sequenz von HF-Abtastdaten zu erfassen. Ein Echtzeittakt (”RTC”) (wie beispielsweise ein kostengünstiger Uhrenkristall, der mit 32768 Hz läuft) wird zum Erhalten der Zeit im GPS-Abschnitt zwischen Aufwachvorgängen verwendet. Irgendwelche Daten, die vom GPS-Abschnitt erfasst werden, während er sich im Wachzustand befindet, werden zu vorhersagbaren Datensegmenten synchronisiert. An sich kann der GPS-Abschnitt als Zeitsteuerempfänger in einer Umgebung mit schwachem Signal arbeiten, indem eine statische Position des GPS-Abschnitts angenommen wird und diese Hypothese überprüft wird, sobald Messungen durchgeführt werden können. Dieser Prozess verwendet Telemetriedaten (”TLM”) oder vorhersagbare Übergabewort-Worte (”HOW”-Worte) für Datenunterstützung, da im Allgemeinen zwei kurze Datensequenzen in der GPS-Datenmeldung enthalten sind, die periodisch auftreten und vorhersagbar sind, die ein 22-Bit-TLM-Wort und ein 22-Bit-HOW-Wort enthalten. Wenn sich der GPS- Abschnitt im Zeiterhaltungsmodus befindet, wird die Zeitgenauigkeit des GPS-Abschnitts aufrechterhalten, so dass sie angemessen ist, um den Ort dieser Datenworte in der empfangenen Meldung vorherzusagen. Da die TLM- und HOW-Bitsequenzen vorhergesagt werden können, kann der GPS-Abschnitt Phasenübergänge des Signals entfernen, die durch die Datenmodulation während der TLM- und HOW-Sequenzen erzeugt worden waren. Dieser Prozess wird ”Datenabstreifen” genannt. Nachdem die Phasenübergänge entfernt sind, kann der GPS-Abschnitt das Signal für eine Dauer, die viel länger ist als ein Datenbit von 20 ms, kohärent integrieren. Die längere kohärente Integration ermöglicht, dass der GPS-Abschnitt mit der empfangenen Zeit und Frequenz bei verhältnismäßig schwächeren Signalen synchronisiert. Folglich wird eine längere kohärente Integration unter Verwendung von Datenabstreifen verwendet, um GPS-Messungen bei niedrigeren Signalpegeln zu ermöglichen.
Nachdem die GPS-Datenabtastwerte erfasst sind, wird der HF-Eingangsunterabschnitt des GPS-Abschnitts (d. h. ein GPS-Untersystem des GPS-Abschnitts) ausgeschaltet, um Leistung zu sparen. Die erfassten GPS-Abtastwerte werden dann durch den Basisbandunterabschnitt des GPS-Abschnitts verarbeitet, um die GPS-Signalmesswerte wiederzugewinnen. Wie vorstehend angegeben, besteht ein Ziel für das Erhalten der Zeit zwischen GPS-Abschnitt-Operationen darin, eine Bitsynchronisation zu vermeiden, so dass der Leistungsverbrauch minimiert werden kann und die Detektionsempfindlichkeit erhöht werden kann, indem eine längere kohärente Integration mit Datenunterstützung durchgeführt wird.
Ein Problem beim Erhalten der Zeit im GPS-Abschnitt zwischen den Aufweckvorgängen besteht darin, dass der Frequenzfehler des RTC als Funktion der Temperatur variiert, wobei der Frequenzfehler gegen Temperaturschwankungen am wenigsten empfindlich ist, wenn die Umgebungstemperatur ungefähr 22°C beträgt, während er gegen Temperaturschwankungen bei Temperaturextremwerten am empfindlichsten ist. Um die genaue Zeit für eine gegebene Rate der Temperaturänderung aufrechtzuerhalten, kann an sich das Intervall zwischen der GPS-Abtastung, die vom GPS-Abschnitt verwendet wird, adaptiv sein, wobei eine häufigere GPS-Abtastung vom GPS-Abschnitt bei Temperaturwerten, die extrem sind, als bei Temperaturwerten nahe 22°C durchgeführt wird. Alternativ kann anstelle der Verwendung von Temperaturwerten die Frequenz der GPS-Abtastung auf der Basis der beobachteten RTC-Taktfrequenz oder der Änderungsrate der RTC-Taktfrequenz im Vergleich zur vorherigen Abtastung angepasst werden. Als weitere Alternative kann, wenn die drahtlose Vorrichtung in einem Mobiltelephonnetz arbeitet, die Frequenz der GPS-Abtastung durch den GPS-Abschnitt in der drahtlosen Vorrichtung auch auf der Basis der Messungen des zellularen Empfangssignalstärke-Indikators (”RSSI”) angepasst werden. Um den Leistungsverbrauch zu minimieren, sollten diese Abtastraten im Allgemeinen so niedrig wie möglich gehalten werden, während die Zeitunsicherheit innerhalb ±¼ einer C/A-Codeperiode gehalten wird.
Wenn man sich 6 zuwendet, ist ein Blockdiagramm eines Beispiels einer Implementierung einer drahtlosen Vorrichtung 600 unter Verwendung einer Leistungssteuereinheit 602 zum selektiven Speisen eines GPS-Abschnitts 604 gezeigt. Die drahtlose Vorrichtung 600 kann die Leistungssteuereinheit 602, den GPS-Abschnitt 604, einen Sender/Empfänger 606 und eine Leistungsversorgung 608 aufweisen. In diesem Beispiel kann die Leistungssteuereinheit 602 mit dem GPS-Abschnitt 604, dem Sender/Empfänger 606 und der Leistungsversorgung 608 über Signalpfade 610, 612 und 614, 616 bzw. 618 in Signalkommunikation stehen. Der Sender/Empfänger 606 kann mit der Leistungsversorgung 608 über einen Signalpfad 620 in Signalkommunikation stehen. Der GPS-Abschnitt 604 kann mehrere GPS-Untersysteme aufweisen, die ein kombiniertes HF/ZF-GPS-Untersystem 622, Basisband-GPS-Untersystem 624 und Prozessor-GPS-Untersystem 626 sind, die mit der Leistungssteuereinheit 602 über Signalpfade 610, 612 bzw. 614 in Signalkommunikation stehen.
In diesem Beispiel ist die drahtlose Vorrichtung 600 eine zellulare drahtlose Vorrichtung, wobei der Sender/Empfänger 606 ein zellularer Sender/Empfänger ist. Die drahtlose Vorrichtung 600 ist derart konfiguriert, dass jedes der Untersysteme des GPS-Abschnitts 604 (HF/ZF 622, Basisband 624 und Prozessor 626) durch die Leistungssteuereinheit 602 unabhängig gespeist werden kann.
Im Betrieb liefert die Leistungsversorgung 608 (die eine Batterie sein kann) ein erstes Leistungssignal 628 zum Sender/Empfänger 606 und ein zweites Leistungssignal 630 zur Leistungssteuereinheit 602 über die Signalpfade 620 bzw. 618. Die Leistungssteuereinheit 602 speist selektiv jedes der GPS-Untersysteme (über Ausgangssignale 632, 634 und 636) zum Durchführen einer GPS-Abtastung und -Messung auf der Basis eines empfangenen Leistungssteuersignals 638 vom Sender/Empfänger 606 (über den Signalpfad 616), wobei das empfangene Leistungssteuersignal 638 Informationen der Geschichte der vom Sender/Empfänger 606 durchgeführten zellularen RSSI-Messungen enthält.
Als Betriebsbeispiel können anfänglich die GPS-Untersysteme 622, 624 und 626 alle 60 Sekunden für 0,6 Sekunden eingeschaltet werden, was ein Tastverhältnis von 1% ist. Die Intervalle von 0,6 Sekunden würden auf eines der 30-Bit-GPS-Datenworte von einem der verfolgten GPS-Satelliten ausgerichtet werden. Die ausgewählten Datenworte werden durch die GPS-Ephemeriden- und Taktdatenworte für jeden der verfolgten GPS-Satelliten zyklisch behandelt. Sobald die Ephemeriden- und Taktdaten von jedem der verfolgten Satelliten gesammelt wurden, werden die GPS-Untersysteme 622, 624 und 626 dann nur alle 60 Sekunden für 0,12 Sekunden eingeschaltet, was ein Tastverhältnis von 0,2% wäre.
Wenn die Ephemeriden- und Taktdaten gesammelt wurden und die RSSI-Messwerte von Sender/Empfänger 606 sich über ein Intervall von 60 Sekunden nicht signifikant ändern, dann werden die Untersysteme 622, 624 und 626 nur alle 120 Sekunden für 0,12 Sekunden eingeschaltet, was ein Tastverhältnis von 0,1% ist. Wenn sich die RSSI-Messwerte über ein Intervall von 120 Sekunden nicht signifikant ändern, dann wird das Intervall auf 240 Sekunden verlängert, was ein Tastverhältnis von 0,05% ist. Solange sich die RSSI-Messwerte weiterhin über das Intervall nicht signifikant ändern, kann im Allgemeinen die Intervalldauer bis zu einem Maximum von 960 Sekunden verlängert werden. Diese Intervalldauer wäre ein Tastverhältnis von 0,0125%, was ungefähr der Wert der größten Dauer ist, der den Oszillatorfehler (d. h. den RTC-Fehler) innerhalb annehmbarer Grenzen halten würde.
Wenn zu irgendeinem Zeitpunkt während eines Intervalls in diesem Prozess sich die RSSI-Messwerte signifikant ändern, wird das Intervall auf 60 Sekunden zurückgesetzt. Wenn die RSSI-Messwerte nicht zur Verfügung stehen, da der Sender/Empfänger 606 nicht in Betrieb ist, werden außerdem die Intervalle verlängert, gleichsam, als ob sich die RSSI-Messwerte nicht signifikant geändert hätten. Wenn der Sender/Empfänger 606 meldet, dass die verfügbaren zellularen Basisstationen sich schnell ändern, wird überdies das Tastverhältnis des GPS-Abschnitts 604 bis zu einem solchen Zeitpunkt verringert, zu dem die Basisstationen aufhören, sich schnell zu ändern. Sobald die Basisstationen aufhören, sich schnell zu ändern, wird das Tastverhältnis erhöht.
Die zu unternehmende Handlung, nachdem die erfassten Abtastwerte verarbeitet sind, hängt von der Anzahl von erfassten GPS-Messwerten ab. Während einiger Aktualisierungen kann kein erfasster Messwert vorhanden sein, wenn der Signalpegel zu niedrig ist. Unter diesen Umständen wird die RTC-Zeit auf der Basis des temperaturgesteuerten Kristalloszillators (”TCXO”) aktualisiert. Dies wird durch Berechnen des Verhältnisses von TCXO- zu RTC-Frequenzen durchgeführt. Dies kann durch Erfassen eines Satzes von RTC- und TCXO-Zählerwerten am Start und am Ende der Abtastwerterfassungszeit durchgeführt werden. Die Differenz der Zählerwerte zwischen den zwei Erfassungszeiten stellt das Verhältnis des TCXO zum RTC bereit. Unter der Annahme, dass die TCXO-Frequenz der letzte vom GPS kalibrierte Wert ist, wird dann die Änderung der RTC-Frequenz seit der vorherigen Aktualisierung berechnet. Diese zusätzliche Frequenzänderung wird zu den Änderungen addiert, die seit der letzten Aktualisierung auf GPS-Basis akkumuliert wurden. Der Mittelwert zwischen der aktuellen RTC-Frequenz und der vorherigen RTC-Frequenz wird verwendet, um die abgelaufene RTC-Zeit zwischen den Aktualisierungen zu skalieren. Dieses skalierte Zeitdelta wird zur aktuellen RTC-Zeitabweichung relativ zur GPS-Zeit addiert. Die Unsicherheit der GPS-Zeit wird auch auf der Basis der pessimistischsten Abschätzung, dass der RTC-Takt mit dem maximalen Fehler des TCXO fehlerhaft ist, aktualisiert. Diese GPS-Zeitunsicherheit sollte unter ±¼ einer C/A-Codeperiode gehalten werden, um eine Bitsynchronisationsunklarheit zu vermeiden. Das Entfernen dieser Unklarheit erfordert einen GPS-Messwert. Wenn ein GPS-Messwert innerhalb der GPS-Unsicherheit von ±¼ eines C/A-Codes nicht erhalten werden kann, dann müsste eine Bitsynchronisation auf Kosten des Leistungsverbrauchs durchgeführt werden, wenn ein GPS-Messwert verfügbar wird. Um eine Rahmensynchronisation zu vermeiden, sollte ebenso die GPS-Zeitunsicherheit innerhalb eines Datenbits oder ±5 ms gehalten werden. Ansonsten würde die Datenunterstützung eine Prüfung mehrerer Hypothesen erfordern, die unter mehreren Aktualisierungen verteilt werden könnte, um den Leistungsverbrauch zu begrenzen.
Wenn ein einzelner GPS-Messwert erfasst wird, dann können die RTC-Zeit und -Frequenz und die TCXO-Frequenz aktualisiert werden. Die unerwartete Änderung der Codephase von dem Messwert stellt ein genaues Maß der RTC-Änderung von der letzten GPS-Aktualisierung bereit. Diese Änderung wird verwendet, um die RTC-Zeitabweichung relativ zum GPS zu korrigieren und auch um die RTC-Frequenz zu aktualisieren. Die Korrekturen werden unter der Annahme durchgeführt, dass die Änderung der Codephase geringer ist als ±¼ eines C/A-Codes, so dass keine Bitsynchronisationsunklarheit besteht. Wie vorher stellen die RTC- und TCXO-Zählerwerte am Start und Ende der Abtastwerterfassungszeit das Verhältnis der TCXO- zur RTC-Frequenz bereit. Die aktualisierte RTC-Frequenz wird dann mit dem TCXO/RTC-Frequenzverhältnis verwendet, um die TCXO-Frequenzabschätzung zu aktualisieren. Wenn die Unsicherheit der GPS-Zeit oder des beobachteten RTC-Codephasenmesswerts mit der zugrunde liegenden Annahme keiner Bitsynchronisationsunklarheit nicht konsistent ist, dann wird eine zusätzliche Verarbeitung mit verschobenen Datenbitunterstützungsversätzen ausgeführt, um die Unklarheit zu beseitigen.
Wenn mehrere Messwerte erfasst werden, kann eine zusätzliche Verarbeitung durchgeführt werden. Insbesondere kann die Hypothese der statischen Position durch Feststellen, dass die Codephasenkorrektur für jeden Satelliten mit einer gemeinsamen Zeitabweichung konsistent ist, überprüft werden. Die RTC-Zeitabweichung relativ zum GPS kann dann unter Verwendung des Mittelwerts der ganzen gemessenen Codephasenänderung korrigiert werden. Ebenso kann die RTC-Frequenz mit dem Mittelwert der Frequenzkorrektur für alle Satelliten seit der letzten GPS-Aktualisierung aktualisiert werden. Wenn genügend Messwerte mit guter Geometrie zur Verfügung stehen, kann außerdem eine vollständige Positionsaktualisierung versucht werden, insbesondere wenn eine Bitsynchronisationsunklarheit besteht.
Alternativ kann der RTC unter Verwendung einer Temperaturerfassung kalibriert werden, da der RTC-Kristall-Frequenzfehler eine Funktion der Temperatur ist. Der Kristall ist auch normalerweise optimiert, so dass er gegen eine Temperaturänderung bei ungefähr 22°C am wenigsten empfindlich ist, während er sich bei einer Temperaturänderung bei extremen Temperaturen sehr schnell ändert. Daher kann das Intervall der Aktualisierungszeit auf der Basis der abgeschätzten Temperatur und der Temperaturänderung seit der letzten Aktualisierung adaptiv gemacht werden. Wenn höhere Raten der Temperaturänderung erfahren werden, wird im Allgemeinen das Intervall zwischen den Aktualisierungen verkleinert. Kleinere Temperaturänderungen ermöglichen dagegen längere Aktualisierungsintervalle. Das Frequenzverhältnis zwischen dem RTC und dem TCXO impliziert eine Temperatur, die genutzt werden kann, um eine Temperaturänderung zu detektieren. Eine Temperaturänderung ist auch ein Hinweis auf eine Leistungsverbrauchsänderung im Gesamtsystem oder eine Umgebungsänderung, die beide wahrscheinlich die HF-Umgebung ändern und möglicherweise zu einer besseren GPS-Signalumgebung führen. Eine Innenumgebung liegt beispielsweise gewöhnlich auf ungefähr 22°C und stellt eine kleinere Temperaturänderung mit der Auswirkung von schwachen GPS-Signalen bereit. Die extremsten Temperaturen werden dagegen gewöhnlich draußen erfahren, aber diese Umgebungen stellen auch eine höhere Wahrscheinlichkeit für starke GPS-Signale dar.
Die Datensammlung kann auch eingeleitet werden, wenn die GPS-Signalstärke stark genug ist und Daten für einen GPS-Satelliten sind, für den die Ephemeride fehlt. Für Leistungserwägungen soll eine Datensammlung vermieden werden, solange eine erweiterte Ephemeride für einen GPS-Satelliten zur Verfügung steht oder wenn ein neu auftretender Satellit mit beeinflusster Almanach-Pseudoentfernung verwendet werden kann. Eine erweiterte Ephemeride ist ein Parameter, der eine Ziellebensdauer in der Größenordnung einer Woche im Vergleich zu einer Lebensdauer von 4 Stunden von Ephemeridendaten, die vom GPS-Satelliten gesandt werden, aufweist. Ein GPS-Abschnitt 604 könnte eine erweiterte Ephemeride durch Herunterladen von einem Netz (nicht dargestellt) oder durch eigene Berechnung derselben erhalten. Alternativ kann ein auftretender GPS-Satellit durch Berechnen einer Entfernung und Drift für diese Satelliten unter Verwendung eines Almanachs und Beeinflussen dieses Messwerts mit der Hypothese der aktuellen Zeit und Position kalibriert werden. Diese beeinflussten GPS-Satelliten können anschließend als Messquellen verwendet werden, bis eine Gelegenheit für die Datensammlung eintritt.
Dieses Verfahren schafft Robustheit in Form der Fähigkeit, die Suchunsicherheit innerhalb des erfassten Puffers einzustellen. Die dynamische Einstellung eines Suchzeitfensters, einer Frequenz und einer GPS-Satellitennummer kann beispielsweise innerhalb des erfassten Signalpuffers durchgeführt werden und gegeneinander abgewogen werden, um Leistungseinschränkungen zu erfüllen. Die Suchzeit kann erweitert werden, um breitere Suchen zu ermöglichen, wenn sich Unsicherheiten verschlechtern, oder um mit geringerer Empfindlichkeit zu suchen. Wenn die GPS-Signalstärke niedrig ist, dann wird als Beispiel das Intervall, in dem das HF/ZF-GPS-Untersystem 622 eingeschaltet wird, über die nominale Zeit von 100 ms verlängert. Die Intervalle, während derer das HF/ZF-GPS-Untersystem 622 eingeschaltet wird und digitale Abtastwerte gespeichert werden, müssen nicht kontinuierlich sein, solange die Unterintervalle auf bekannte GPS-Datenbits ausgerichtet werden können, um das Datenabstreifen zu erleichtern. Suchvorgänge können auch so gesteuert werden, dass sie innerhalb einer Energieeinschränkung bleiben, indem die GPS-Satelliten-Suchliste geordnet wird und indem die Suche über mehrere Aktualisierungszeiten verteilt wird.
Selbst wenn kein GPS-Messwert von der anfänglichen Suche erfasst wird, kann die Energie von mehreren GPS-Satelliten in einer GPS-Satelliten-Quersuche kombiniert werden, um eine Messung zu versuchen. Das Ziel besteht darin, einen einzelnen Messwert zu erhalten, so dass die RTC-Zeit und -Frequenz und die TCXO-Frequenz aktualisiert werden können, wie vorher beschrieben. Jeder GPS-Satellit wird über einen Bereich eines Code- und Frequenz-Unsicherheitsraums, der auf einer Codephase und Codefrequenz zentriert ist, gesucht. Die Mittencodephase für einen Satelliten ist die abgeschätzte Satellitenentfernung in Chips modulo 1023 zum nächsten ½ Chip und ist für jeden GPS-Satelliten unterschiedlich. Ebenso ist die Mittenabschnittsfrequenz für einen GPS-Satelliten der abgeschätzte Sichtlinien-Doppler summiert mit der abgeschätzten Taktdrift zum nächsten Frequenzabschnitt und ist für jeden GPS-Satelliten unterschiedlich. Vor dem Durchführen einer GPS-Satelliten-Querkombination werden diese Unsicherheitsräume so ausgerichtet, dass ihre nominalen Mitten auf demselben Wert liegen. Jeder GPS-Satellit weist einen Satz von Peaks auf, die den durchsuchten Code- und Frequenzraum abdecken. Ein GPS-Satellit wird als Basis-GPS-Satellit ausgewählt. Die Sätze von Peaks der anderen GPS-Satelliten werden dann so eingestellt, dass die Mittencodephase und Mittenfrequenz jedes GPS-Satelliten auf die Mittencodephase und Mittenfrequenz des ausgewählten Basis-GPS-Satelliten ausgerichtet sind. Mit anderen Worten, die Abschnittskoordinate für jeden Peak jedes GPS-Satelliten wird unterschiedlich korrigiert, so dass der Mittenabschnitt für den GPS-Satelliten auf den Mittenabschnitt des Basis-GPS-Satelliten ausgerichtet ist. Nach einer differentiellen Korrektur der Peak-Koordinate werden die Beträge von Peaks mit gleichen Koordinaten von allen GPS-Satelliten kombiniert. Wenn die aktuellen Abschätzungen der Position, Zeit und Frequenz perfekt sind, würden die Korrelationspeaks aller GPS-Satelliten im Mittenabschnitt jedes GPS-Satelliten erscheinen. Wenn die Zeit genau genug ist, so dass die GPS-Satellitenpositionen genau sind, beeinflusst irgendein Zeitfehler die Codephase jedes GPS-Satelliten in derselben Richtung und die Korrelationspeaks in der Codephase sind immer noch eng ausgerichtet. Wenn der Sichtlinien-Doppler genau genug ist, beeinflusst ebenso irgendeine Taktdrift den Frequenzabschnitt jedes GPS-Satelliten in derselben Richtung und die Korrelationspeaks in der Frequenz sind auch eng ausgerichtet. Der Erfassungsschwellenwert, der auf die inkohärente Summe für eine spezielle Abschnittskoordinate angewendet wird, ist eine Funktion der Anzahl von Termen (GPS-Satelliten) in der inkohärenten Summe. Die nominale Prozedur besteht darin, die Koordinatenabschnitte mit der größten Anzahl von Termen zu testen. Wenn benachbarte Abschnitte eine höhere Gesamtzahl von Termen aufweisen, kann eine Interpolation und erneute Zentrierung auch eine genauere Abschätzung des Peak-Koordinatenabschnitts für die kombinierten Signale bereitstellen. Folglich kann eine inkohärente GPS-Satelliten-Kreuzkombination mit einer differentiellen Korrektur verwendet werden, um den Detektionsschwellenwert für eine einzelne GPS-Messung zu verringern.
In diesem Beispiel kann ein Abfall der Werte der zellularen RSSI-Messungen verwendet werden, um zu detektieren, dass ein Gebäude betreten wurde. In diesem Fall werden die GPS-Untersysteme 622, 624 und 626 sofort hochgefahren, so dass eine GPS-Ortsangabe vorgenommen werden kann. Nachdem die Ortsangabe erhalten wurde, wird das GPS-Tastverhältnis verringert. Eine Erhöhung der Werte der RSSI-Messungen kann dann verwendet werden, um zu detektieren, dass das Gebäude verlassen wurde. An diesem Punkt würde das GPS-Tastverhältnis erhöht werden.
Vom Fachmann auf dem Gebiet wird erkannt, dass diese Erfindung nicht auf nur zellulare drahtlose Vorrichtungen begrenzt ist. Ein GPS-Abschnitt könnte in einer Vielfalt von in der Hand gehaltenen und tragbaren Vorrichtungen eingebettet sein, die einen niedrigen Energieverbrauch benötigen. Diese Vorrichtungen weisen Handgeräte für Sprache über Internetprotokoll (”VoIP”), Satellitentelephon-Handgeräte, schnurlose Telephonhandgeräte, PDAs und Notebookcomputer auf. Diese Erfindung ist auch nicht auf Kommunikationsvorrichtungen begrenzt, die über zellulare Netze arbeiten. Andere Netze wie z. B. Wi-Fi^®, WiMAX, mobiles TV oder Satellit könnten auch verwendet werden.
Außerdem ist diese Erfindung nicht auf die Verwendung von RSSI-Messungen für die selektive Leistungssteuerung begrenzt. Andere Typen von Messungen könnten für das Leistungssteuersignal verwendet werden, das in die Leistungssteuereinheit eingegeben wird.
In 7 ist ein Blockdiagramm eines Beispiels einer anderen Implementierung der drahtlosen Vorrichtung 700 unter Verwendung einer Leistungssteuereinheit 702 und eines Bewegungssensors 704 zum selektiven Speisen eines GPS-Abschnitts 706 gezeigt.
Die drahtlose Vorrichtung 700 kann die Leistungssteuereinheit 702, den Bewegungssensor 704, den GPS-Abschnitt 706, einen Sender/Empfänger 708 und eine Leistungsversorgung 710 aufweisen. In diesem Beispiel kann die Leistungssteuereinheit 702 mit dem GPS-Abschnitt 706, dem Bewegungssensor 704 und der Leistungsversorgung 710 über Signalpfade 712, 714 und 716, 718 bzw. 720 in Signalkommunikation stehen. Der Sender/Empfänger 708 kann mit der Leistungsversorgung 710 über den Signalpfad 722 in Signalkommunikation stehen. Der GPS-Abschnitt 706 kann mehrere GPS-Untersysteme aufweisen, die ein kombiniertes HF/ZF-GPS-Untersystem 724, Basisband-GPS-Untersystem 726 und Prozessor-GPS-Untersystem 728 sind, die mit der Leistungssteuereinheit 702 über die Signalpfade 712, 714 bzw. 716 in Signalkommunikation stehen.
In einem Betriebsbeispiel wird der Bewegungssensor 704 für die selektive Leistungssteuerung verwendet, der ein Leistungssteuersignal 730 erzeugt, das über einen Signalpfad 718 zur Leistungssteuereinheit 702 gesandt wird. Wenn der Bewegungssensor 704 ein Leistungssteuersignal 724 sendet, das angibt, dass die drahtlose Vorrichtung 700 stationär ist (wenn beispielsweise die drahtlose Vorrichtung 700 auf einem Tisch liegt), verringert die Leistungssteuereinheit 702 das Tastverhältnis des GPS-Abschnitts 706 (d. h. die Rate, mit der GPS-Abtastwerte vom GPS-Abschnitt 706 aufgenommen werden), um in der Leistungsversorgung 710 Leistung zu sparen. Wenn das Leistungssteuersignal 730, das vom Bewegungssensor 704 gesandt wird, angibt, dass sich die drahtlose Vorrichtung 700 in Bewegung befindet, erhöht die Leistungssteuereinheit 702 das Tastverhältnis des GPS-Abschnitts 706.
In 8 ist ein Blockdiagramm eines Beispiels einer anderen Implementierung der drahtlosen Vorrichtung 800 unter Verwendung einer Leistungssteuereinheit 802 zum selektiven Speisen eines GPS-Abschnitts 804 gezeigt. Die drahtlose Vorrichtung 800 kann die Leistungssteuereinheit 802, den GPS-Abschnitt 804, einen Sender/Empfänger 806 und eine Leistungsversorgung 808 aufweisen. In diesem Beispiel kann die Leistungssteuereinheit 802 mit dem GPS-Abschnitt 804 und der Leistungsversorgung 808 über Signalpfade 810, 812, 814 und 816 bzw. 818 in Signalkommunikation stehen. Der Sender/Empfänger 806 kann mit der Leistungsversorgung 808 über den Signalpfad 820 in Signalkommunikation stehen. Der GPS-Abschnitt 804 kann mehrere GPS-Untersysteme aufweisen, die ein kombiniertes HF/ZF-GPS-Untersystem 822, Basisband-GPS-Untersystem 824 und Prozessor-GPS- Untersystem 826 sind, die mit der Leistungssteuereinheit 802 über die Signalpfade 810, 812 bzw. 814 in Signalkommunikation stehen.
Als Betriebsbeispiel werden Geschwindigkeitsmessungen vom GPS-Abschnitt 804 verwendet, um ein Leistungssteuersignal 830 zu erzeugen, das vom GPS-Abschnitt 804 zur Leistungssteuereinheit 802 über den Signalpfad 816 gesandt wird. Das Leistungssteuersignal 830 wird von der Leistungssteuereinheit 802 für die selektive Leistungssteuerung des GPS-Abschnitts 804 verwendet. Jedes Mal, wenn der GPS-Abschnitt 804 hochgefahren wird, um eine Ortsbestimmung durchzuführen, wird die Änderung der Position von der letzten Ortsbestimmung berechnet und durch die Zeit seit der letzten Ortsbestimmung dividiert, um die mittlere Geschwindigkeit zu bestimmen. Wenn die mittlere Geschwindigkeit geringer ist als die Gehgeschwindigkeit (ungefähr 2 Meilen pro Stunde) oder größer ist als die Fahrgeschwindigkeit (ungefähr 10 Meilen pro Stunde), wird die Zeit zwischen den Ortsbestimmungen verlängert. Wenn die mittlere Geschwindigkeit zwischen der Gehgeschwindigkeit und der Fahrgeschwindigkeit liegt, wird die Zeit zwischen Ortsbestimmungen verkürzt.
Wenn man sich 9 zuwendet, ist ein Blockdiagramm eines Beispiels einer anderen Implementierung einer drahtlosen Vorrichtung 900 unter Verwendung einer Leistungssteuereinheit 902 zum selektiven Speisen eines GPS-Abschnitts 904 gezeigt. Die drahtlose Vorrichtung 900 kann die Leistungssteuereinheit 902, den GPS-Abschnitt 904, einen Sender/Empfänger 906 und eine Leistungsversorgung 908 aufweisen. In diesem Beispiel kann die Leistungssteuereinheit 902 mit dem GPS-Abschnitt 904, dem Sender/Empfänger 906 und der Leistungsversorgung 908 über Signalpfade 910, 912 und 914, 916 bzw. 918 in Signalkommunikation stehen. Der Sender/Empfänger 906 kann mit der Leistungsversorgung 908 über den Signalpfad 920 in Signalkommunikation stehen. Der GPS-Abschnitt 904 kann mehrere GPS-Untersysteme aufweisen, die ein kombiniertes HF/ZF-GPS-Untersystem 922, Basisband-GPS-Untersystem 924 und Prozessor-GPS-Untersystem 926 sind, die mit der Leistungssteuereinheit 902 über Signalpfade 910, 912 bzw. 914 in Signalkommunikation stehen.
Ähnlich zu dem Beispiel in 6 ist in diesem Beispiel die drahtlose Vorrichtung 900 eine zellulare drahtlose Vorrichtung, wobei der Sender/Empfänger 906 ein zellularer Sender/Empfänger ist. Die drahtlose Vorrichtung 900 ist derart konfiguriert, dass jedes der Untersysteme des GPS-Abschnitts 904 (HF/ZF 922, Basisband 924 und Prozessor 926) durch die Leistungssteuereinheit 902 unabhängig gespeist werden kann.
Im Betrieb liefert die Leistungsversorgung 908 ein erstes Leistungssignal 928 zum Sender/Empfänger 906 und ein zweites Leistungssignal 930 zur Leistungssteuereinheit 902 über die Signalpfade 920 bzw. 918. Die Leistungssteuereinheit 902 speist selektiv jedes der GPS-Untersysteme (über Ausgangssignale 932, 934 und 936) zum Durchführen einer GPS-Abtastung und -Messung auf der Basis eines empfangenen Leistungssteuersignals 938 vom Sender/Empfänger 906 (über den Signalpfad 916), wobei das empfangene Leistungssteuersignal 928 Informationen der Doppler-Messungen aufweist, die vom Sender/Empfänger 906 durchgeführt werden. Wenn die Basisstation-Doppler-Verschiebungen klein sind, wird das Tastverhältnis des GPS-Abschnitts 904 verringert. Wenn sie sich erhöhen, wird das Tastverhältnis auch erhöht.
Im Allgemeinen können die verschiedenen Implementierungsbeispiele dieser Erfindung einen oder mehrere der folgenden Detektionsprozesse verwenden:

1) Die RSSI-Abtastwerte werden für jedes Signal über ein Zeitintervall gemittelt und von denjenigen Werten abgezogen, die über das vorherige Intervall berechnet wurden. Wenn die Differenzen geringer sind als ein Schwellenwert, wird die Vorrichtung als stationär betrachtet und das GPS-Tastverhältnis wird auf einem minimalen Wert gehalten.
2) Die RSSI-Abtastwerte werden für jedes Signal über ein Zeitintervall gemittelt und von denjenigen Werten abgezogen, die über das vorherige Intervall berechnet wurden. Wenn die Differenzen geringer sind als ein Schwellenwert, dann wird der GPS-Abschnitt ausgeschaltet.
3) Die RSSI-Abtastwerte werden für jedes Signal über ein Zeitintervall gemittelt und die Varianz über mehrere Zeitintervalle berechnet. Wenn die Varianzen größer sind als ein Schwellenwert, dann wird die Diversity eingeschaltet.
4) Der zellulare Signal-Doppler wird für jedes Signal gemessen. Wenn der maximale Doppler einen Schwellenwert überschreitet, dann wird der GPS-Abschnitt so konfiguriert, dass er mit starken Signalpegeln arbeitet.
5) Die RSSI-Abtastwerte werden für jedes Signal über ein Zeitintervall gemittelt. Wenn die gemittelten RSSI-Abtastwerte für einen gegebenen Prozentsatz (beispielsweise ungefähr 75%) der Signale in einer festgelegten Anzahl von Minuten um mehr als einen Schwellenbetrag fallen, dann wird angenommen, dass die drahtlose Vorrichtung ein Gebäude betreten hat, und eine sofortige Positionsbestimmung wird durchgeführt.
6) Die RSSI-Abtastwerte werden für jedes Signal über ein Zeitintervall gemittelt. Wenn die gemittelten RSSI-Abtastwerte für einen gegebenen Prozentsatz (beispielsweise 75%) der Signale in einer festgelegten Anzahl von Minuten um mehr als einen Schwellenbetrag zunehmen, dann wird angenommen, dass die Vorrichtung ein Gebäude verlassen hat, und eine sofortige Positionsbestimmung wird durchgeführt.
7) Die RSSI-Abtastwerte werden für jedes Signal über ein Zeitintervall gemittelt und der zellulare Signal-Doppler wird für jedes Signal gemessen. Wenn die RSSI-Abtastwerte sich schnell ändern und der Doppler niedrig ist, dann wird angenommen, dass die Vorrichtung von einem Fußgänger getragen wird, und das GPS-Tastverhältnis wird dementsprechend eingestellt.

Obwohl verschiedene Ausführungsformen der Erfindung beschrieben wurden, ist für den Fachmann auf dem Gebiet ersichtlich, dass viele weitere Ausführungsformen und Implementierungen innerhalb des Schutzbereichs dieser Erfindung möglich sind. Überdies wurde selbstverständlich die vorangehende Beschreibung von zahlreichen Implementierungen für die Zwecke der Erläuterung und Beschreibung dargestellt. Sie ist nicht erschöpfend und begrenzt die beanspruchten Erfindungen nicht auf die genauen offenbarten Formen. Modifikationen und Veränderungen sind angesichts der obigen Beschreibung möglich oder können durch die Ausführung der Erfindung erfasst werden. Die Ansprüche und ihre Äquivalente definieren den Schutzbereich der Erfindung. Folglich soll die Erfindung außer angesichts der beigefügten Ansprüche und ihrer Äquivalente nicht eingeschränkt sein.
Zusammenfassung
Ständig eingeschaltete GPS-Vorrichtung
Eine drahtlose Vorrichtung mit einem Sender/Empfänger die eine Leistungsversorgung verwendet, wird beschrieben. Die drahtlose Vorrichtung weist einen Abschnitt eines globalen Positionsbestimmungssystems (”GPS”) mit mehreren GPS-Untersystemen und eine Leistungssteuereinheit in Signalkommunikation mit der Leistungsversorgung und dem GPS-Abschnitt auf, wobei die Leistungssteuereinheit dazu konfiguriert ist, jedes GPS-Untersystem von den mehreren GPS-Untersystemen selektiv zu speisen.

Claims

Drahtlose Vorrichtung mit einem Sender/Empfänger, die eine Leistungsversorgung verwendet, wobei die drahtlose Vorrichtung aufweist: einen Abschnitt eines globalen Positionsbestimmungssystems (”GPS”) mit mehreren GPS-Untersystemen; und eine Leistungssteuereinheit in Signalkommunikation mit der Leistungsversorgung und dem GPS-Abschnitt, wobei die Leistungssteuereinheit dazu konfiguriert ist, jedes GPS-Untersystem von den mehreren GPS-Untersystemen selektiv zu speisen.
Drahtlose Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Leistungssteuereinheit ferner dazu konfiguriert ist, ein Eingangsleistungssteuersignal zu empfangen.
Drahtlose Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei das Eingangsleistungssteuersignal ein Messsignal vom Sender/Empfänger ist.
Drahtlose Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei das Messsignal vom Sender/Empfänger ein RSSI-Messsignal ist.
Drahtlose Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei das Messsignal vom Sender/Empfänger ein Doppler-Messsignal ist.
Drahtlose Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei das Eingangsleistungssteuersignal durch einen Bewegungssensor erzeugt wird.
Drahtlose Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei das Eingangsleistungssteuersignal Geschwindigkeitsmessungen vom GPS-Abschnitt aufweist.
Drahtlose Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die mehreren GPS-Untersysteme mindestens ein Hochfrequenz-(”HF”)GPS-Untersystem, ein Basisband-GPS-Untersystem und ein Prozessor-GPS-Untersystem aufweisen.
Drahtlose Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der GPS-Abschnitt in der Lage ist, als Zeitsteuerempfänger in einer Umgebung mit schwachem Signal zu arbeiten.
Drahtlose Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der GPS-Abschnitt den Bedarf an Bitsynchronisation, Rahmensynchronisation oder beiden managen kann.
Drahtlose Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei der GPS-Abschnitt in einem Erhaltungsmodus arbeiten kann, der eine Zeitunsicherheit für den GPS-Abschnitt innerhalb ±¼ einer groben/Erfassungs-Codeperiode (”C/A”-Codeperiode) hält.
Drahtlose Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der GPS-Abschnitt in einem leistungsarmen Modus arbeiten kann, der gelegentlich aufwacht, um eine relativ kurze Sequenz von Hochfrequenz-Abtastdaten (”HF”-Abtastdaten) zu erfassen.
Drahtlose Vorrichtung nach Anspruch 12, die ferner einen Echtzeittakt (”RTC”) aufweist.
Drahtlose Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei der RTC mit 32768 Hz laufen kann.
Drahtlose Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei der GPS-Abschnitt Daten erfassen kann, die mit vorhersagbaren Datensegmenten synchronisiert sind.
Drahtlose Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei die vorhersagbaren Datensegmente Telemetriedaten (”TLM”) oder vorhersagbare Übergabewort-Datenworte (”HOW”-Datenworte) sind.
Drahtlose Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei der GPS-Abschnitt eine längere kohärente Integration unter Verwendung von Datenabstreifen verwenden kann, um Messungen von Daten bei niedrigeren Signalpegeln zu ermöglichen.
Drahtlose Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die mehreren GPS-Untersysteme aufweisen: mindestens ein Hochfrequenz-GPS-Untersystem (”HF”-GPS-Untersystem); ein Basisband-GPS-Untersystem; und ein Prozessor-GPS-Untersystem; und wobei die Leistungssteuereinheit das mindestens eine HF-GPS-Untersystem in Reaktion darauf, dass der GPS-Abschnitt GPS-Abtastwerte empfängt, die vom Basisband-GPS-Untersystem verarbeitet werden, ausschalten kann.
Drahtlose Vorrichtung nach Anspruch 1, die ferner einen Echtzeittakt (”RTC”) aufweist, der einen Frequenzfehler als Funktion der Temperatur aufweist.
Drahtlose Vorrichtung nach Anspruch 1, die ferner einen Echtzeittakt (”RTC”) aufweist, und wobei der GPS-Abschnitt GPS-Abtastwerte empfangen kann, die eine GPS-Abtastintervallfrequenz aufweisen, die adaptiv ist.
Drahtlose Vorrichtung nach Anspruch 20, wobei die GPS-Abtastintervallfrequenz auf der Basis einer beobachteten Taktfrequenz des RTC adaptiv ist.
Drahtlose Vorrichtung nach Anspruch 21, wobei die GPS-Abtastung auf der Basis von zellularen RSSI-Messungen angepasst werden kann.
Drahtlose Vorrichtung nach Anspruch 22, wobei die GPS-Abtastung ein Tastverhältnis aufweist, das 1% ist.
Drahtlose Vorrichtung nach Anspruch 23, wobei das Tastverhältnis von 1% auf ein 30-Bit-GPS-Datenwort ausgerichtet ist und die ausgewählten Datenworte GPS-Ephemeriden- und Taktdaten durchlaufen und der GPS-Abschnitt die Einschaltzeit verringern kann, wenn aktuelle Ephemeriden- und Taktdaten bereits gesammelt wurden.
Drahtlose Vorrichtung nach Anspruch 23, wobei der GPS-Abschnitt das Tastverhältnis auf 0,0125% verringern kann, wenn die RSSI-Messwerte sich über das Intervall nicht signifikant ändern.
Drahtlose Vorrichtung nach Anspruch 25, wobei der GPS-Abschnitt das Tastverhältnis auf 1% zurücksetzen kann, wenn sich die RSSI-Messwerte signifikant ändern.
Drahtlose Vorrichtung nach Anspruch 20, wobei die Leistungssteuereinheit ferner dazu konfiguriert ist, ein Eingangsleistungssteuersignal zu empfangen, wobei das Eingangsleistungssteuersignal von einem Bewegungssensor erzeugt wird, und wobei die GPS-Abtastung in Abhängigkeit vom Eingangssteuersignal verändert werden kann.
Drahtlose Vorrichtung nach Anspruch 27, wobei die GPS-Abtastung ein Tastverhältnis aufweist, das verringert wird, sobald die drahtlose Vorrichtung stationär ist.
Drahtlose Vorrichtung nach Anspruch 28, wobei die RSSI-Messwerte verwendet werden, um festzustellen, dass die drahtlose Vorrichtung stationär ist.
Drahtlose Vorrichtung nach Anspruch 28, wobei Doppler-Verschiebungsmessungen verwendet werden, um festzustellen, dass die drahtlose Vorrichtung stationär ist.
Drahtlose Vorrichtung nach Anspruch 28, wobei das Tastverhältnis verringert wird, wenn sich die drahtlose Vorrichtung schneller bewegt als ein vorbestimmter Schwellenwert.
Drahtlose Vorrichtung nach Anspruch 31, wobei der vorbestimmte Schwellenwert 10 Meilen pro Stunde ist.
Drahtlose Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die drahtlose Vorrichtung einen Sender/Empfänger-Typ aufweist, der aus einer Gruppe ausgewählt ist, die aus einem zellularen Sender/Empfänger, einem Wi-Fi-Sender/Empfänger, einem WiMax-Sender/Empfänger und einem Satelliten-Sender/Empfänger besteht.
Drahtlose Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die drahtlose Vorrichtung ein Typ von drahtloser Vorrichtung ist, der aus einer Gruppe ausgewählt ist, die aus einem Notebookcomputer, einem schnurlosen Telephonhandgerät, einem Satellitentelephon-Handgerät, einem Handgerät für Sprache über Internetprotokoll (”VoIP”) und einem zellularen Handgerät besteht.
Drahtlose Vorrichtung nach Anspruch 1, die ferner einen Echtzeittakt (”RTC”) aufweist, der einen Zeitwert und einen Frequenzwert aufweist, und wobei der Zeit- und der Frequenzwert auf der Basis eines Signals von einem temperaturgesteuerten Kristalloszillator (”TCXO”), der eine TCXO-Frequenz aufweist, aktualisiert werden können.
Leistungssteuereinheit, die in einer drahtlosen Vorrichtung mit einem Abschnitt eines globalen Positionsbestimmungssystems (”GPS”) mit mehreren GPS-Untersystemen verwendet wird, wobei die Leistungssteuereinheit aufweist: einen ersten Eingang, der ein Eingangsleistungssignal von einer Leistungsquelle innerhalb der drahtlosen Vorrichtung empfangen kann; einen zweiten Eingang, der ein Eingangsleistungssteuersignal empfangen kann; mehrere Ausgänge, wobei jeder Ausgang von den mehreren Ausgängen mit einem entsprechenden GPS-Untersystem von den mehreren GPS-Untersystemen in Signalkommunikation stehen kann; und eine Steuereinheit, die sowohl jeden Ausgang aus den mehreren Ausgängen auswählen als auch ein Leistungssignal vom ausgewählten Ausgang zum entsprechenden GPS-Untersystem senden kann.
Leistungssteuereinheit nach Anspruch 36, wobei das Eingangsleistungssteuersignal ein Messsignal von einem Sender/Empfänger in der drahtlosen Vorrichtung ist.
Drahtlose Vorrichtung nach Anspruch 37, wobei das Messsignal vom Sender/Empfänger ein RSSI-Messsignal ist.
Drahtlose Vorrichtung nach Anspruch 37, wobei das Messsignal vom Sender/Empfänger ein Doppler-Messsignal ist.
Drahtlose Vorrichtung nach Anspruch 36, wobei das Eingangsleistungssteuersignal von einem Bewegungssensor erzeugt wird.
Drahtlose Vorrichtung nach Anspruch 36, wobei das Eingangsleistungssteuersignal Geschwindigkeitsmesswerte vom GPS-Abschnitt aufweist.
Drahtlose Vorrichtung nach Anspruch 36, wobei die mehreren GPS-Untersysteme mindestens ein Hochfrequenz-(”HF”)GPS-Untersystem, ein Basisband-GPS-Untersystem und ein Prozessor-GPS-Untersystem aufweisen.
Verfahren zum Verwenden einer Leistungssteuereinheit mit mehreren Ausgängen innerhalb einer drahtlosen Vorrichtung, die einen Abschnitt eines globalen Positionsbestimmungssystems (”GPS”) mit mehreren GPS-Untersystemen aufweist, wobei das Verfahren aufweist: Empfangen eines Eingangsleistungssignals von einer Leistungsquelle innerhalb der drahtlosen Vorrichtung an der Leistungssteuereinheit; Empfangen eines Eingangsleistungssteuersignals an der Leistungssteuereinheit; Auswählen eines Ausgangs aus den mehreren Ausgängen; und Senden eines Ausgangsleistungssignals mit dem ausgewählten Ausgang von der Leistungssteuereinheit zu einem GPS-Untersystem von den mehreren GPS-Untersystemen.
Verfahren nach Anspruch 43, wobei das Empfangen des Eingangsleistungssteuersignals das Empfangen eines Messsignals von einem Sender/Empfänger in der drahtlosen Vorrichtung aufweist.
Verfahren nach Anspruch 44, wobei das Empfangen des Messsignals vom Sender/Empfänger das Empfangen eines RSSI-Messsignals aufweist.
Verfahren nach Anspruch 44, wobei das Empfangen des Messsignals vom Sender/Empfänger das Empfangen eines Doppler-Messsignals aufweist.
Verfahren nach Anspruch 43, wobei das Empfangen des Eingangsleistungssteuersignals das Empfangen eines Bewegungssensorsignals von einem Bewegungssensor in der drahtlosen Vorrichtung aufweist.
Verfahren nach Anspruch 43, wobei das Empfangen des Eingangsleistungssteuersignals das Empfangen eines Geschwindigkeitsmesssignals von der GPS-Vorrichtung aufweist.