[发明专利]用于把蜂窝通信系统同步到GPS时间的方法、设备和系统

说明书

本申请是申请日为2002年12月6日、申请号为02828031.8、发明名称为“用于把蜂窝通信系统同步到GPS时间的方法、设备和系统”的发明专利申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

对2001年2月5日提交的申请序列号为09/777,521、标题为“METHOD，APPARATUS AND SYSTEM FOR GPS TIMESYNCHRONIZATION USING CELLULAR SIGNAL BURSTS”、代理人记录号WFVA/NC 944-001.042/32546的美国申请进行引用。

上面引用的申请被受让给本受让人，并且因此通过引用被合并。

技术领域

本发明涉及使用一个全球定位系统(GPS)的导航，尤其涉及特别在弱信号条件下用于提供辅助的GPS和用于提供GPS时间恢复的系统。

背景技术

全球定位系统(GPS)接收机的操作以具有精确GPS时间值的接收机为依据；没有这样一个精确值，则由接收机计算的距离(从接收机到一个或多个GPS卫星)不准确，因为它们只是被简单地确定为与光速相乘的发射时间和接收时间之间的差值。GPS导航因此依赖于具有与GPS系统时间同步的时钟的所有GPS元件(包括卫星和GPS地面接收机)，所述GPS系统时间是所谓的协调世界时(UTC)的一个近似形式。GPS(更明确地，GPS地面监控网络)把校正值传播给每个卫星(它使用一个高精度本地时钟)，以便说明与GPS系统时间相比的卫星时钟的偏置和偏移，并且卫星在它们每个广播的导航消息中提供这些校正值；因此所有的卫星同步。另一方面，作为GPS接收机定位解决方案的一部分，GPS接收机确定它本地时钟的偏移。可是，在那么做达到GPS本地时钟明显不同步的程度时，则GPS接收机位置计算被拖延。因此，一般来说，提供一个把GPS接收机时钟同步到GPS系统时间的装置是有利的。

在GPS信号十分微弱的条件下，GPS接收机无法独立确定GPS时间。在这种条件下，或者必须恢复精确的GPS时间以便完成定位，或者必须停止定位。为了避免不得不停止定位，则必须协助时间恢复，并且有许多方法来在实现时间恢复中协助一个GPS接收机，其中一个方法是传送来自诸如GSM网之类蜂窝网络中的精确GPS时间。

不幸的是，一个标准GSM网络(第三代宽带码分多址网络也是同样)未被同步到任何世界时基准，因为蜂窝通信本身不是一个导航工具，并因此在提供蜂窝通信时不需要世界同步时间。常常需要的唯一时间同步是时隙同步，其中移动站把它自己同步到一个特定基站时间表以便把它自己的发射保持在它的指定时隙中，并且从移动站的基站中获得消息。与世界性的相反，(在移动站和基站之间)此类同步因此(并且只需要是)是相对的。为了使得能从这种蜂窝网络中导出一个世界时，需要新的设备和新的消息。

有一种设备，它提供GPS/GSM定时关系(映射)；它被称作位置测量单元(LMU)；LMU可以被认为是位于蜂窝基站中的一个专门的GPS接收机，适于用GPS系统时间向移动站的通信信号脉冲串做时间戳的一个GPS接收机。LMU用GPS时间对来自基站的GPS通信信号脉冲串做时间戳。LMU向GPS接收机(被配置来使用LMU提供信息的GPS接收机)在构造GPS时间时(即在用GPS系统时间的同步时)提供在弱信号条件中所需要的帮助。LMU提供一个所谓的基准时间信息单元，其中它指示哪一GSM信号帧、时隙和比特被使用作为一个时间基准点，据此，例如一个移动站能够消除GSM系统延迟，并因此恢复精确的GPS时间。