Thời gian đến ToA và chênh lệch thời gian đến TDoA trong các phương pháp giao khoảng cách có thể được xác định thông qua hướng truyền về (download) hoặc hướng truyền lên (upload). Trong hướng truyền về, một số tín hiệu dẫn đường được trạm thu phát cơ sở phát đi sau đó chúng được ước lượng tại các thiết bị đầu cuối. Với hướng truyền lên, tín hiệu định vị được phát bởi thiết bị đầu cuối, sau đó nó sẽ được các trạm thu phát cơ sở thu nhận và xử lý. Về cơ bản, sóng vô tuyến, hồng ngoại hoặc các tín hiệu siêu âm đều có thể được sử dụng như là các tín hiệu định vị tuy nhiên trong thực tế hầu hết các tín hiệu định vị là các tín hiệu sử dụng sóng vô tuyến.
Để đo các thời gian này các hệ thống định vị thường áp dụng ba phương pháp cơ bản đó là phương pháp đo sử dụng xung, phương pháp sử dụng pha sóng mang và phương pháp sử dụng pha mã.
2.9.1.1 Phương pháp đo khoảng cách sử dụng xung (Pulse ranging)
Tín hiệu định vị chính là một xung trong đó thời gian đến ToA được đo tại bên nhận (hình 2 - 15). Khoảng cách sau đó được xác định từ thời gian truyền, để thực hiện được điều này ta phải xác định được thời gian truyền.
Hình 2 - 15 Sử dụngphươngpháp xung để xác định khoảng cách.
Phương pháp TdoA không quan tâm tới thời gian truyền lại tuy nhiên các tín hiệu dẫn đường phải được truyền đồng bộ để xác định khoảng thời gian chênh lệch sau đó mới xác định được độ chênh lệch khoảng cách.
2.9.1.2 Phương pháp đo khoảng cách sử dụng pha sóng mang (Carrier phase ranging)
tín hiệu dẫn đường phải đồng pha với nhau, khoảng cách sau đó có thể xác định bằng sự dịch pha giữa tín hiệu định vị tới tại phía thu và tín hiệu tham chiếu.
Hình 2 - 16 Sử dụngphươngpháppha sóng mang đểxác định khoảng cách.
Với phương pháp TDoA, chúng ta cần xác định độ dịch pha của các tín hiệu định vị . Việc sử dụng phương pháp pha sóng mang dẫn đến một vấn đề kỹ thuật tương đối phức tạp đó là khó xác định được số chu kỳ pha khi tín hiệu truyền từ bên phát tới bên thu. Số chu kỳ này phụ thuộc vào bước sóng của tín hiệu dẫn đường và phạm vi phủ sóng. Cách đơn giản nhất để giải quyết vấn đề này đó là chọn tín hiệu dẫn đường có tần số rất thấp do đó bước sóng của chúng sẽ lớn (có thể tới hàng km), tuy nhiên điều này lại không phù hợp trong thực tế (do vấn đề thiết kế ăng ten) do đó thực tế bước sóng của chúng chỉ khoảng vài cm mà thôi. Trong trường hợp đó, số chu kỳ được đếm bằng một số phương pháp đặc biệt chẳng hạn như chênh lệch tần số , thời gian đến của thông tin hoặc trong các hệ thống vệ tinh người ta sử dụng phương pháp dịch Doppler (Doppler shift ).
2.9.1.3 Phương pháp đo khoảng cách sử dụng pha mã (Code phase ranging)
Phương pháp này dựa trên kỹ thuật trải phổ . Tín hiệu định vị được điều chế bởi một mã trải phổ biết trước (xem hình 2 - 17). Sau đó các thủ tục tiếp theo giống như trong phương pháp pha sóng mang. Bên nhận và bên phát liên tục tạo ra các mã trải phổ , thời gian đến của tín hiệu định vị bị trễ tại bên thu, thời gian này được xác định bằng dịch số chip dịch chuyển giữa tín hiệu định vị thu được và tín hiệu tham chiếu. Giá trị dịch được xác định bằng cách tính toán hàm tương quan của tín hiệu định vị nhận được và các phiên bản dịch (shifted version) của các mã tham chiếu cho tới khi một dịch chuyển được phát hiện trong cả hai mã tương quan.
Hình 2 - 17 Sử dụngphươngpháppha mã đểxác định khoảng cách
Với phương pháp TDoA, độ dịch của các tín hiệu định vị khác nhau được so sánh với nhau. Để tránh hiện tượng “Integer ambiguity” có thể chọn trải phổ của các mã có độ dài khác nhau. Phương pháp sử dụng pha mã là phương pháp được sử dụng phổ biến trong hệ thống định vị toàn cầu GPS.
Như vậy qua các phương pháp xác định khoảng cách vừa phân tích sơ bộ ở trên ta nhận thấy tất cả các phương pháp đó đều cần phải có sự đồng bộ chính xác giữa các thiết bị đầu cuối và các trạm thu phát cơ sở (ToA) hoặc giữa các trạm thu phát cơ sở với nhau. Vấn đề đồng bộ đồng hồ là một vấn đề quan trọng trong tất cả các phương pháp dựa theo thời gian, để dễ hình dung ta hãy lấy ví dụ trường hợp sử dụng các sóng vô tuyến để truyền thì chỉ cần một sai lệch thời gian khoảng 1µs sẽ dẫn đến sai lệch đo được về khoảng cách giữa bên phát và bên thu tới 300m.