(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）セルラ通信信号のデータ・コンポーネントから導出されるトリガーパルスを供給すること、およびトリガーパルスを汎用時間に関連づけるタイムマークを表示する情報を供給することによって、セルラモジュールをタイムスタンプを表示するセルラ通信信号に応答させるステップと、
ｂ）ローカルタイムを表示する信号を供給するクロックへのアクセスを有する主モジュールをタイムマークを表示する情報に応答させるステップと、
ｃ）トリガーパルスを主モジュールに結合されたタイミング・レジスタに伝達するステップとを含み、当該通信は、トリガーパルスを実質的な偶発的遅延なしに供給する特別のハードウェアパスを介して実行され、
ｄ）タイミング・レジスタをローカルタイムを表示する信号に応答させ、かつまたタイミング・レジスタによってトリガーパルスが受信された時刻をローカルタイムで表示する情報を保有することにより、タイミング・レジスタをトリガーパルスに応答させるステップと、
ｅ）主モジュールをタイミング・レジスタにアクセスさせてトリガーが到達する時刻を取得させ、さらに主モジュールにタイムマークを表示する情報が到達する時刻とトリガーが到達する時刻との差を決定させるステップとを含む方法。
【請求項２】
フレームカウンタがセルラ通信信号において新規フレームを同定すると、フレームカウンタにトリガーパルスを発生させるステップをさらに含む請求項１記載の方法。
【請求項３】
タイムスロット・カウンタがセルラ通信信号において新規タイムスロットを同定すると、タイムスロット・カウンタにトリガーパルスを発生させるステップをさらに含む請求項１記載の方法。
【請求項４】
データビット・カウンタがセルラ通信信号において新規データビットを同定すると、データビット・カウンタにトリガーパルスを発生させるステップをさらに含む請求項１記載の方法。
【請求項５】
主モジュールが、全地球位置決定システム衛星ナビゲーション信号に応答する全地球位置決定システムモジュールである請求項１記載の方法。
【請求項６】
ａ）セルラ通信信号のデータ・コンポーネントから導出されるトリガーパルスを供給するため、およびトリガーパルスを汎用時間に関連づけるタイムマークを表示する情報を供給するための、タイムスタンプを表示するセルラ通信信号に応答する、セルラモジュールと、
ｂ）ローカルタイムを表示する信号を供給するクロックへのアクセスを有する主モジュールであって、タイムマークを表示する情報に応答する主モジュールと、
ｃ）ローカルタイムを表示する信号に応答し、かつまたトリガーパルスが受信された時刻をローカルタイムで表示する情報を保有するために、トリガーパルスに応答するタイミング・レジスタと、
ｄ）トリガーパルスをセルラモジュールからタイミングモジュールへ導く特別のハードウェアパスとを備え、
主モジュールが、タイミング・レジスタにアクセスして、トリガーが到達する時刻を取得し得るように、タイミング・レジスタに結合し、さらに主モジュールが、タイムマークを表示する情報が到達する時刻とトリガーが到達する時刻との差を決定させる手段を含む装置。
【請求項７】
フレームカウンタをさらに備え、フレームカウンタが新規フレームを表示すると、トリガーパルスが供給される請求項６記載の装置。
【請求項８】
タイムスロット・カウンタをさらに備え、タイムスロット・カウンタが新規タイムスロットを表示すると、トリガーパルスが供給される請求項６記載の装置。
【請求項９】
データビット・カウンタをさらに備え、データビット・カウンタが新規データビットを表示すると、トリガーパルスが供給される請求項６記載の装置。
【請求項１０】
主モジュールが、全地球位置決定システム衛星ナビゲーション信号に応答する全地球位置決定システムモジュールである請求項６記載の装置。
【請求項１１】
ａ）セルラ通信信号のデータ・コンポーネントから導出されるトリガーパルスを供給するため、およびトリガーパルスを汎用時間に関連づけるタイムマークを表示する情報を供給するための、タイムスタンプを表示するセルラ通信信号に応答する、セルラモジュールと、
ｂ）ローカルタイムを表示する信号を供給するクロックへのアクセスを有する主モジュールであって、タイムマークを表示する情報に応答する主モジュールと、
ｃ）ローカルタイムを表示する信号に応答し、かつまたトリガーパルスが受信された時刻をローカルタイムで表示する情報を保有するために、トリガーパルスに応答するタイミング・レジスタと、
ｄ）トリガーパルスをセルラモジュールからタイミングモジュールへ導く特別のハードウェアパスとを備え、
主モジュールが、タイミング・レジスタにアクセスして、トリガーが到達する時刻を取得し得るように、タイミング・レジスタに結合し、さらに主モジュールが、タイムマークを表示する情報が到達する時刻とトリガーが到達する時刻との差を決定させる手段を含むシステム。
【請求項１２】
フレームカウンタをさらに備え、フレームカウンタが新規フレームを表示すると、トリガーパルスが供給される請求項１１記載の装置。
【請求項１３】
タイムスロット・カウンタをさらに備え、タイムスロット・カウンタが新規タイムスロットを表示すると、トリガーパルスが供給される請求項１１記載のシステム。
【請求項１４】
データビット・カウンタをさらに備え、データビット・カウンタが新規データビットを表示すると、トリガーパルスが供給される請求項１１記載のシステム。
【請求項１５】
主モジュールが、全地球位置決定システム受信機として作動するための機能を供給するための全地球位置決定システムモジュールであり、全地球位置決定システムモジュールがさらに全地球位置決定システム衛星ナビゲーション信号に応答する請求項１１記載のシステム。
【請求項１６】
タイムスタンプを表示するセルラ通信信号を供給するためのセルラ基地局をさらに備える請求項１１記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、全地球位置決定システム（ＧＰＳ）を使用するナビゲーションに関し、さらに詳しくは、とくに弱い信号状況においてアシスト（援助）されたＧＰＳを供給するためのシステム、およびＧＰＳ時間の回復を可能にするためのシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
全地球位置決定システム（ＧＰＳ）受信機の作動は、ＧＰＳ時間の正確な値を保有する受信機で予測される。こうした正確な値なしでは、受信機によって計算される距離（受信機から１つまたは複数のＧＰＳ衛星までの）は、単に送信時刻と受信時刻との差に光速を乗じて決定されるために不正確である。したがってＧＰＳナビゲーションは、いわゆる協定世界時（ＵＴＣ）の近似バージョンであるＧＰＳシステム時間に同期されたクロックを有する（衛星および地上のＧＰＳ受信機双方を含む）ＧＰＳの全エレメントに依存するものである。ＧＰＳ（より特定的には、ＧＰＳ地上監視ネットワーク）は、ＧＰＳシステム時間に対する衛星クロックのバイアスおよびオフセットを考慮して高精度のローカルクロックを使用する各衛星に補正値を伝播し、衛星は、各々が放送するナビゲーションメッセージのなかにこれらの補正値を含めて供給する。したがって、全衛星は同期される。一方でＧＰＳ受信機は、ＧＰＳ受信機位置の解の一部として、そのローカルクロックのオフセットを決定する。しかしながら、これを実行するに当たってＧＰＳローカルクロックの同期外れの程度が大きい場合は、ＧＰＳ受信機位置の計算は長引く。したがって一般に、ＧＰＳ受信機のクロックをＧＰＳシステム時間に同期させる手段を供給することが効果的である。
【０００３】
かなり弱いＧＰＳ信号状況では、ＧＰＳ受信機はそれ自身ではＧＰＳ時間を決定することができない。こうした状況では、位置決定を実行するためには正確なＧＰＳ時間が回復されなければならない。さもないと位置決定を中止しなければならない。位置決定を中止せざるを得ないような状況を回避するためには、時間回復が援助されなければならないが、時間回復の実行においてＧＰＳ受信機を援助する方法は数多く存在し、その１つに、ＧＳＭネットワークなどのセルラネットワークから正確なＧＰＳ時間を配信するというものがある。
【０００４】
残念ながら、標準的なＧＳＭネットワークは何れの汎用時間基準にも同期されていない。これは、移動体通信が本来ナビゲーションツールではなく、移動体通信の供給においては汎用同期時間に対するニーズがないためである。唯一必要な時間同期はタイムスロットの同期であり、この場合、移動局は自らを基地局のスケジュールに同期させてその固有の送信をその割り当てられたタイムスロット内に維持し、かつ当該移動局向けに意図された基地局からのメッセージをピックアップする。したがって、こうした同期は、汎用とは対照的に（移動局と基地局とのあいだの）相対的なものであり、また、相対的であれば足りる。こうしたセルラネットワークからの汎用時間の導出を可能にするためには、新規の装置および新規のメッセージが必要である。
【０００５】
ＧＰＳ／ＧＳＭタイミング関係（マッピング）を供給するデバイスは存在している。これは、ロケーション測定ユニット（ＬＭＵ）と称される。ＬＭＵは、セルラ基地局に位置づけられた特殊なＧＰＳ受信機であって、ＧＰＳシステム時間通信信号バーストで移動局にタイムスタンプすることができるように適合化されたＧＰＳ受信機であると考えることができる。ＬＭＵは、基地局からの通信信号バーストをＧＰＳ時間でタイムスタンプする。ＬＭＵは、ＧＰＳ受信機（ＬＭＵによって供給される情報を利用するように構成されたＧＰＳ受信機）に、ＧＰＳ時間の組立て（すなわち、ＧＰＳシステム時間との同期）に際して弱い信号状況において必要な助力を供給する。ＬＭＵは、いわゆる基準時間情報エレメントを供給し、当該エレメントのどのＧＳＭ信号フレーム、タイムスロットおよびビットが時間基準点として使用されるべきであるかを表示し、当該表示にしたがって、たとえば移動局は、ＧＳＭシステムの遅延を排除し、正確なＧＰＳ時間を回復することができる。
【０００６】
ＧＰＳ受信機の典型的な位置決定精度では、受信機においてＧＰＳ時間はおよそ１０マイクロ秒以内に知らされなければならない。先行技術による時間同期のためのＬＭＵを基礎とするシステムを使用する場合は、こういった精度の達成は困難である。先行技術によれば、ＧＰＳ受信機は、ＬＭＵメッセージに応答し、指示された信号フレーム、時間スロットおよびビットにおける実際のトリガーのピックアップを含むセルラ・コンポーネントと、時間同期情報を必要とするＧＰＳコンポーネントとを包含することにより、ＬＭＵの援助を利用するように適合化されている（図１参照、ただし、トリガー信号パス２３を除く）。２つのコンポーネントは、ソフトウェア連結チャンネルを介して通信する。ただし、ソフトウェア連結チャンネルを通じるメッセージの伝達には、重大な偶発的遅延、すなわち、ＬＭＵ時間同期情報の供給だけでなく他の様々なタスクのためのソフトウェア連結チャンネルを使用することによって発生する内部遅延が存在する。偶発的遅延は、ＧＰＳ受信機によって使用されるバス、すなわち専用のソフトウェア・メッセージ・アーキテクチャを使用してメッセージが１つのソフトウェア・サーバから他のサーバへと送信されるバスの内部で発生する。こうした遅延の持続時間は、何十ミリ秒にも及ぶ場合がある。
【０００７】
必要なものは、ＬＭＵ時間同期情報（または他の任意の態様のセルラ通信信号から導出される時間同期情報）を時間同期情報を必要とするＧＰＳ受信機のコンポーネントへ如何なる重大な可変内部遅延をも回避して供給する方法である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
したがって本発明は、たとえば全地球位置決定システム（ＧＰＳ）受信機のセルラ信号バーストを使用する、時間同期ためのシステム、装置および対応方法を提供するものであり、本方法は、ａ）セルラ通信信号のデータ・コンポーネントから導出されるトリガーパルスを供給すること、およびトリガーパルスを汎用時間に関連づけるタイムマークを表示する情報を供給することによって、セルラモジュールをタイムスタンプを表示するセルラ通信信号に応答させるステップと、ｂ）ローカルタイムを表示する信号を供給するクロックへのアクセスを有する主モジュールをタイムマークを表示する情報に応答させるステップと、ｃ）トリガーパルスを主モジュールに結合されたタイミング・レジスタに伝達するステップとを含み、当該通信は、トリガーパルスを実質的な偶発的遅延なしに供給する特別のハードウェアパスを介して実行され、ｄ）タイミング・レジスタをローカルタイムを表示する信号に応答させ、かつまたタイミング・レジスタによってトリガーパルスが受信された時刻をローカルタイムで表示する情報をタイミングレジスタが保有することにより、タイミング・レジスタをトリガーパルスに応答させるステップと、ｅ）主モジュールをタイミング・レジスタにアクセスさせてトリガーが到達する時刻を取得させ、さらに主モジュールにタイムマークを表示する情報が到達した時刻とトリガーが到達した時刻との差を決定させるステップとを含んでいる。
【０００９】
本発明のさらなる態様においては、本方法はまた、フレームカウンタがセルラ通信信号のなかに新規フレームを同定したとき、フレームカウンタにトリガーパルスを発生させるステップを含んでいる。
【００１０】
本発明のさらに他の態様においては、本方法はまた、タイムスロット・カウンタがセルラ通信信号のなかに新規タイムスロットを同定したとき、タイムスロット・カウンタにトリガーパルスを発生させるステップを含んでいる。
【００１１】
本発明のさらに他の態様においては、本方法はまた、データビット・カウンタがセルラ通信信号のなかに新規データビットを同定したとき、データビット・カウンタにトリガーパルスを発生せしめるステップを含んでいる。
【００１２】
なおかつ本発明のさらに他の態様においては、主モジュールは、ＧＰＳ衛星ナビゲーション信号に応答する全地球位置決定システム（ＧＰＳ）モジュールである。
【００１３】
したがって本発明は、セルラ通信信号を基礎としてデバイスを汎用時間基準に同期させるためのハードウェア・トリガー・パルスを供給する。たとえば本発明は、ＧＰＳ受信機のクロックをＧＰＳシステム時間に同期させるために使用されることが可能である。こうしたアプリケーションにおいては、本発明は、ＧＰＳ受信機のクロック・コンポーネントへの時間同期情報の供給においてほぼすべての内部遅延を回避し、弱いＧＰＳ信号状況においてもおよそ１０マイクロ秒を上回る精度のＧＰＳ時間の回復を可能にする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の前述および他の目的、特徴および有利な点は、添付の図面に関連して呈示された以下の詳細な説明を考察すれば明白となるであろう。
【００１５】
つぎに図１を参照すると、本発明における全地球位置決定システム（ＧＰＳ）受信機１０が、セルラモジュール１１（必ずしも完全なセルラ通信能力を供給するものではない）とＧＰＳモジュール１２とを含むものとして示されている。セルラモジュールは、セルラアンテナ１４を介するセルラ通信信号に応答する。ＧＰＳモジュールは、ＧＰＳアンテナ１５を介するＧＰＳナビゲーション信号に応答するための標準型ＧＰＳハードウェア２１を含んでいる。セルラモジュールは、前述のようにロケーション測定ユニット（ＬＭＵ）からのメッセージなどの時間同期情報を抽出するようにセルラ通信信号を処理する。セルラ通信信号は、セルラモジュールによる１フレーム毎の識別を可能にするデリミタ（ヘッダおよびフッタ）を含む、フレームに編成されたデータで構成されている。セルラモジュールは、フレームを計数するためのフレームカウンタ２０を含んでいる。フレームカウンタはまた、たとえば周波数再構成において使用されるフレームエッジを検出する。本明細書では、フレームカウンタは単なる例として言及されている。ＧＳＭ移動体通信においては、タイムスロット・カウンタおよびビットカウンタ、および対応するエッジ検出器もまた存在する場合がある。
【００１６】
フレームカウンタはフレームエッジを認識し、それによって新たなフレームが受信される瞬間を表示する。
【００１７】
ＧＰＳ受信機１０はまたソフトウェア連結層１６を含み、セルラモジュールとＧＰＳモジュールとは当該連結層によってメッセージをやり取りするが、こうして伝達されるメッセージは、他のメッセージ・トラフィック（たとえばＧＰＳモジュールの異なるコンポーネント間のメッセージ・トラフィック）も当該ソフトウェア連結層を介して伝達されるために、配信中に偶発的な遅延を受ける。
【００１８】
本発明によれば、フレームカウンタが新たなセルラ通信信号フレームを表示する度毎に、トリガーパルスが発生され、実質的に何ら遅延を有しないか、または周知であるためにあらかじめ差引きされることが可能な遅延を有する、すなわち実質的に偶発的遅延のないパルスを供給する特別なハードウェアパス２３を介してＧＰＳモジュールに伝達される。トリガーパルスは、本明細書ではタイミングレジスタと称されるレジスタであるＧＰＳモジュール内のレジスタ１９をラッチするために使用され、したがって当該レジスタは、ＵＴＣ時間ではなく内部時間、すなわちＧＰＳ受信機の発振器／ローカルクロック１８によって表示される時間を記憶する。ＧＰＳ受信機のローカルクロック１８は、典型的にはＧＰＳハードウェアの一部である内部カウンタとして設けられる。ラッチングは、レジスタ内のローカルクロックの現在値を記憶するか、または内部カウンタのリセットをするかの何れかになる。
【００１９】
これと同時に、トリガーパルスが発生されて特別なハードウェアパス２３を介してタイミングレジスタ１９へと供給されるに伴なって、対応するフレーム番号（または代替としてのちに説明されるようにタイムスロットまたはビット番号）がソフトウェア連結層１６を介してＧＰＳハードウェア２１へと伝送される。ＧＰＳハードウェアがすでに（後述の手順によって）ＧＰＳ時間に設定されていれば、トリガーパルスを使用してローカルクロックを安定させることにより、これは同期された状態を維持する（すなわち、クロックのドリフトを補償する）。ただし、手始めに、すなわちＧＰＳ受信機に電源が入れられる時点でＧＰＳモジュール内のＧＰＳ時間を設定する際には、セルラモジュールは、近隣の基地局でＬＭＵ２２から受信するタイムスタンプを使用する。タイムスタンプは、表示されたＧＰＳ時間が、表示されたフレーム番号、タイムスロットおよびビット番号の受信に関連づけられるべきものであることを示している。タイムスタンプで参照されるフレームは、すでに送信された、すなわちＧＰＳ受信機へ放送されたか、ポイントからポイントへと送信されたフレームである。タイムスタンプは、フレーム、タイムスロットおよびビットに関連づけられたＧＰＳ時間を含んでいる。ただし、タイムスタンプは伝搬遅延を含まない。ＬＭＵには、ＬＭＵが配置されている作動中の基地局からＧＰＳ受信機がどのくらいの距離にあるかを知る方法はない。大気インタフェースを介する伝搬遅延は、セルラシステムによって供給されるいわゆるタイミング・アドバンス（ＴＡ）の測定値によって補償されている。ＴＡは、受信機と作動中の基地局との間の往復遅延から測定される。
【００２０】
セルラモジュールがタイムスタンプを取得すると、該モジュールは本明細書でタイムマーク・メッセージ（タイムスタンプ・メッセージとは別のものとして）と称されるものを作成することができる。タイムマーク・メッセージは、今後受信される予定のフレームに関連づけられるＧＰＳ時間を表示する。タイムマーク・メッセージに対応するフレームが受信されると、即時に対応するトリガーパルスが特別のハードウェアパス２３を介してＧＰＳモジュールに送信され、フレーム番号およびタイムマーク・メッセージがソフトウェア連結層を介してＧＰＳモジュールに伝達される。ＧＰＳモジュールは、ローカルクロック１８上に表示される時間にしたがってタイムマーク・メッセージの到達時刻を記録し、トリガーパルスが到達した時点でローカルクロック１８上に表示されている時間がタイミングレジスタ１９に書き込まれていた時刻を記録する。本発明は、ローカルクロック１８にしたがってタイムマーク・メッセージの到達時刻を記録し、かつタイムマーク・メッセージに表示されたフレームに対応するトリガーパルスによって生じる、同じくローカルクロック１８にしたがってタイミングレジスタ１９内に記憶された時刻を減じることにより、ソフトウェア連結層１６を介してタイムマーク・メッセージを受信するＧＰＳモジュールの遅延を考慮している。
【００２１】
たとえば、ＧＰＳ時間を、フレーム番号（ＦＮ）１２２、タイムスロット番号５およびビット番号４３で、現在のＧＰＳウィークの開始から１３４，５６６秒であるとする。すなわちＧＰＳ対セルラ時間マッピング（タイムスタンプ）を１３４５６６＠（１２２，５，４３）であるとする。言い替えれば、正確なＧＰＳ時間は、基地局がフレーム番号（ＦＮ）１２２、タイムスロット番号５およびビット番号４３を送信した時点でカレントＧＰＳウィークの開始から１３４，５６６秒であったとする。さらに、本発明におけるＧＰＳ受信機、すなわち図１が示すようにＧＰＳモジュールに結合されたセルラモジュールを有するＧＰＳ受信機が電源を入力されたばかりであるとする。すると、ＧＰＳ受信機のセルラモジュールは、早晩タイムスタンプのＬＭＵの放送を受信する。セルラモジュールはまた、連続するセルラフレームを受信する。セルラモジュールは、新規フレームが受信される度毎にトリガー（単なるパルスであり、フレーム番号または他の情報を伝達しない）を供給し、かつまたソフトウェア連結層を介して各新規フレームの番号、すなわちそれが基地局から受信する番号を供給する。ＧＰＳモジュールは、ＧＰＳモジュールがハードウェアパスを介して受信する最初のトリガーが、ソフトウェア連結層を介して受信する最初のフレーム番号を伴って進行し、それが繰返されると解釈する。ソフトウェア連結チャンネルを通じた遅延は時として極めて長く、当該チャンネルを介するタイムマークの到着がハードウェアパスを介する次のトリガーの到着後になる場合がある。そのため、タイムマーク・メッセージが不正なトリガーパルスに関連づけられかねない危険性のあるアプリケーションでは、トリガーパルスは一度しか送信されない。
【００２２】
セルラモジュールは、通信チャンネルが開設される前に伝搬遅延補正値を測定する。伝搬遅延の測定は、通信チャンネル開設に関わる引き継ぎ作業の一環である。したがって、セルラモジュールにとって伝搬遅延は常時周知である。
【００２３】
セルラモジュールが、トリガーを発生させるための（すなわちタイムスタンプ・フレームのための）フレームとしてタイムスタンプされたフレーム自体（ＧＰＳシステム時間とタイムスタンプされたフレームが放送される、または送信される際の時刻との関係性の測定に使用されるフレーム）を使用しない理由は、タイムスタンピング（タイムスタンプの付与）が、セルラネットワーク・エレメントによって実行される、すなわちＧＰＳシステム時間と選択されたＧＳＭフレーム（本明細書では、幾分かまたはすべての測定結果を保持するタイムスタンプ・フレームと対照させてタイムスタンプされたフレームと称される）の送信との関係性を測定するエレメントによって実行されることにある。したがって無論、測定の結果を同一の選択された（タイムスタンプされた）フレームで放送することはできない。これは、選択されたフレーム（フレーム番号で同定されている）はすでに放送されている、すなわちタイムスタンプ・フレームと呼ばれるタイムスタンプ情報を含むメッセージフレームは、ＧＰＳ／ＧＳＭの関係性の測定に使用された同じフレームではあり得ないためであり、本明細書ではこのフレームのことをタイムスタンプされたフレームと呼んでいる。
【００２４】
また、セルラモジュールは、メッセージフレーム（すなわちタイムスタンプ・フレーム）がセルラモジュールに到達するまで待たなければＧＰＳモジュール１２にトリガーを供給することができないため、セルラモジュール１１でも遅延は導入される。実際には、タイムスタンプおよび他のアシスタンス・データは１つのデータフレームには入りきらず、代わりに複数のフレーム（本明細書ではこれらすべてがタイムスタンプ・フレームと称される）に分割される、または複数のフレームを使用して伝送される。したがって、アシスタンス・データは、当該アシスタンス・データを保有するすべての（タイムスタンプ）フレームが受信されるまで解析されず、トリガーパルスも発生されない。よって、ＧＳＭフレームとＧＰＳシステム時間との関係性の決定に使用されるフレームが放送（または他の方法で送信）される時刻と、レジスタをトリガーするフレーム（いわゆるタイムスタンプ・フレーム）が放送（または他の方法で送信）される時刻とのあいだには、常に遅延が存在する。
【００２５】
つぎに、ＦＮ１００２におけるＧＰＳ時間が決定される（タイムスタンプされたフレームはすでに送信されているが、ＦＮ１００２は受信されたばかりであるため）ものとする。タイムスタンプ（ＧＰＳ時間対セルラ時間のマッピング）は、次式にしたがってＦＮ１００２がセルラモジュールによって受信される際の正確なＧＰＳ時間を決定するために使用される。
ＧＰＳ時間＠（1002,1,1）＝ＧＰＳ時間＠（122,5,43）＋（1002−122）
×フレーム時間−５×タイムスロット時間−43×ビット時間
ここで、フレーム時間、タイムスロット時間およびビット時間は、移動体通信における指示されたオブジェクト（フレーム、タイムスロットおよびビット）の各々の時間間隔である。したがって、つぎにＦＮ１００２が受信されると、ＧＰＳ受信機のセルラモジュールは即時に正確なＧＰＳ時間を知るが、ＧＰＳモジュールは知らない。ＧＰＳモジュールのローカルクロックをＧＰＳ時間に設定するためには、ＦＮ１００２に対応するＧＰＳ時間がセルラモジュールからＧＰＳモジュールへと伝達されなければならないが、これはソフトウェア連結層を介してしか実行され得ず、ソフトウェア連結層を介して供給されるメッセージは事前には知り得ない遅延を経験する。したがって、本発明によれば、ＦＮ１００２における時間（すなわちタイムマーク・メッセージ）はソフトウェア連結層を介して通信されるが、これに加えて、ＧＰＳモジュールがセルラモジュールからトリガーを受信し、かつまたソフトウェア連結層を介して（事前には知り得ない遅延によって僅かに遅れて）当該トリガーに関連づけられたフレーム番号を受信する。タイムマーク・メッセージにおいて指示されたフレームに関連づけられたトリガーを含む各最終トリガーが受信されると、ＧＰＳモジュールは、その内部／ローカルクロック１８にしたがって、タイミングレジスタ１９にその時間を書き込む。さらにＧＰＳモジュールは、ＧＰＳモジュールがタイムマーク・メッセージ、すなわちＧＰＳ時間＠（１００２，１，１）を受信する時刻を記録する。これでタイミングレジスタ１９に書き込まれる時刻はＧＰＳモジュールのローカルクロック１８に準じたものとなり、タイムマーク・メッセージがソフトウェア連結層を介して受信される際に記録される時刻もＧＰＳモジュールのローカルクロック１８に準じたものとなる。これらの２つの時刻間の差は、ソフトウェア連結層を介してタイムマーク・メッセージが遭遇した遅延であり、したがって本発明により、この差はＦＮ１００２において（タイムマーク・メッセージを介して）ＧＰＳ時間として受信された値に加算され、遅延が補正される。したがってＧＰＳモジュールは、実質的にＧＰＳモジュールがソフトウェア連結層を介してタイムマーク・メッセージを受信すると、即時に正確なＧＰＳ時間を取得する。ＦＮ１００２における初期のフレーム／スロット／ビットのタイムスタンプが与えられたときの遅延の演算時間およびＧＰＳ時間の決定時間は考慮されていない。
【００２６】
つぎに図２を参照すると、好適な実施形態における本発明は、以下のステップにしたがってＧＰＳ受信機のＧＰＳクロックの設定を以下のように供給する（ただし明確化を図るために、以下のステップには、セルラモジュールに受信される新規フレームの各々にトリガーを供給させることは含まれず、代わりにタイムマークが供給されているフレームのみにトリガーが供給される）。
【００２７】
１．セルラモジュールはＬＭＵからタイムスタンプされたフレームを受信する。タイミング・アドバンス測定値またはこれに類似する測定値から、大気インタフェースを介する伝搬遅延の推定値が見いだされる。セルラモジュールは、タイミング・アドバンス測定値または他の類似する測定値を使用して、大気インタフェースを介するタイムスタンプの伝搬遅延を補正する。
【００２８】
２．セルラモジュールは、受信予定のフレームのタイムマーク値を決定する。タイムマーク値はタイムスタンプを基礎とするが、作動中のセルラ基地局とＧＰＳ受信機とのあいだのタイムスタンプの伝搬遅延による補正値を含んでいる。セルラモジュールは、作動中の基地局に作動中の基地局によって返送されることが理解されている信号を送って伝搬遅延を決定し、その返送を受信するまでの所要時間を測定する。ついで、当該信号の「往復」からタイミング・アドバンスが計算される。
【００２９】
３．セルラモジュールは、タイムマーク値を計算した当該フレームを受信すると、特別のハードウェアパスを介してＧＰＳモジュールをトリガーし、ソフトウェア連結層を介してＧＰＳモジュールに（基地局から受信する）フレーム番号およびタイムマークを供給する。
【００３０】
４．ＧＰＳモジュールは当該トリガーを受信し、当該トリガーを受信する時刻をそのローカルクロックにしたがってレジスタに記録する。
【００３１】
５．ＧＰＳモジュールは、（ソフトウェア連結層を介して）タイムマーク・メッセージを受信し、同じくそのローカルクロックにしたがってタイムマーク・メッセージを受信する時刻を記録する。
【００３２】
６．ＧＰＳモジュールは、ＧＰＳモジュールが（特別のレジスタの読取りから）トリガーを受信した時刻とタイムマーク・メッセージを受信した時刻との時間差を決定し、この時間差をタイムマーク・メッセージに加算して真のＧＰＳ時間を決定し、そのクロックを真のＧＰＳ時間に設定する。
【００３３】
ＧＰＳ受信機が、そのＧＰＳモジュール内のクロックを（ドリフトを考慮して）何度も設定し直すか、ＧＰＳ受信機に通電される度に一度だけ設定するかは、アプリケーションに依存する。ＭＳベース型のＧＰＳの適用例では、前述の手順はＧＰＳ受信機が通電された場合にのみ実行される。ＭＳアシスト型ＧＰＳでは、前述の手順は処置（通話）の度毎に必要である。
【００３４】
ＧＰＳ内に追加装置として供給されなければならないと思われる（セルラ信号の）フレームカウンタ（またはタイムスロット・カウンタ、ビットカウンタ、またはＣＤＭＡシステムではチップカウンタもしくは他の類似デバイス）の使用は、本発明を実施するための単なる一方法であり、可能な最高の精度の保有を必要としない幾つかのアプリケーションにとっては、これは好適な実施形態である。ＧＳＭ移動体通信の場合、フレームカウンタは周波数２１６．６８Ｈｚでトリガーパルスを発生させるために使用されることが可能である。また、タイムスロット・カウンタを使用すれば、タイムスロット速度（１フレーム当たり８つのタイムスロットが存在する）でトリガーパルスを発生させることも可能である。このタイムスロット速度を使用すれば、周波数１７３３．４Ｈｚでトリガーパルスが供給される。トリガーパルスをさらに高い周波数で発生させることも可能である。タイムスロット当たり１５６．２５ビットのビット速度を使用すると、周波数２７０８４４．１７Ｈｚでトリガーパルスが発生する。すなわち、フレームカウンタの代わりにデータビットカウンタを使用すると、ＧＳＭセルラ通信信号の場合には周波数２７０８４４．１７Ｈｚでトリガーパルスが供給される。ＧＳＭ以外のセルラシステムでは、当然データ速度もデータ構造も異なり、本発明はＧＳＭ移動体通信に限定されるように意図されたものではない。
【００３５】
本発明を実施するためには、典型的なＧＰＳ受信機を、少なくとも前述の機能性を有するセルラモジュール、ならびにトリガーパルスを供給するためのハードウェアおよびクロックレジスタに関連するハードウェアを包含するように変更する必要があるであろう。
【００３６】
絶対時間基準には、ＧＰＳ時間の回復におけるＧＰＳ受信機のアシスト以外にも用途がある。絶対時間はまた、ＧＰＳ時間に対するセルラ基地局のドリフトの測定、および隣接する基地局間の時間差の測定にも使用されることが可能である。こうした測定値は、たとえば時間差観測強化（Ｅ−ＯＴＤ）および到来時刻（ＴＯＡ）を含むネットワークベースの位置決定方法において必要とされる。
【００３７】
セルラモジュール１１は必ずしもタイムマーク・メッセージを構成する必要のない点に留意すべきである。アプリケーションによっては、セルラモジュールは、「レジスタがフレーム番号１０２２でトリガーされた」というメッセージを、ＧＰＳ受信機の外側に存在する、またはＧＰＳモジュールである他の何らかの実体、およびタイムマークを計算する他の実体に送信するだけである。
【００３８】
また、本発明は、ＧＰＳモジュール１２が（ローカル）クロック１８を包含する好適な実施形態において示され、説明されているが、他のアプリケーションでは、ＧＰＳモジュールによって（ローカル）タイムを供給するために使用されるクロックはＧＰＳモジュールの外側に配置されていることにも留意する。たとえばアプリケーションによっては、クロックは、セルラモジュールなどの何らかの他の実体と共用されている。ＧＰＳモジュールによって使用されるクロックは、ＧＰＳ受信機の外に存在する場合すらある。
【００３９】
また、本発明は、ＧＰＳモジュール以外のモジュールによって使用されるクロックを設定するための基礎の供給に際して有用であることは留意されなければならない。本発明は、汎用時間の何らかのバージョンを必要とする任意のアプリケーションによって使用されるクロックの設定において有用であることは理解されなければならない。
【００４０】
前述の構成は、本発明の原理のアプリケーションの単なる例示に過ぎないことは理解されなければならない。当業者であれば、本発明の精神および範囲を逸脱することなく他の多くの改変および代替装置を考案することが可能であり、添付の請求の範囲はこうした改変および装置を包含すべく意図されている。
【００４１】
【発明の効果】
タイムスタンプを有するセルラ通信信号から、データコンポーネントの到着時刻に対応するトリガーパルスと、トリガーパルスに関連した汎用時間のタイムマークとを導出し、トリガーパルスの受信時刻とタイムマークの受信時刻とをローカルクロックの時刻でレジスタに記録し、トリガーパルスとタイムマークの受信時刻の差をレジスタの記録値から求め、この時間差をタイムマークの受信時刻に加算することにより真の汎用時刻を求め、ローカルクロックを真の汎用時間にセットするので、受信機のローカル時間を汎用時間に対して実質的な遅延を含まずに回復し、維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明による時間同期を可能にするためのモジュールを含むＧＰＳ受信機を略示したものである。
【図２】図２は、図１のＧＰＳモジュールをセルラ通信システムによって供給される時間基準に同期させる方法のフローチャートである。
【図１】
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【図２】
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