KR100462711B1

KR100462711B1 - 이동통신시스템에서 공간인식을 위한 공용채널신호전송장치 및 방법

Info

Publication number: KR100462711B1
Application number: KR10-2002-0008785A
Authority: KR
Inventors: 공승현
Original assignee: 주식회사 쏠리테크; (주)넥스파일럿
Priority date: 2002-02-19
Filing date: 2002-02-19
Publication date: 2004-12-20
Also published as: KR20020026498A

Abstract

본 발명에 따른, 이동통신 기지국의 서비스 영역의 특정 공간에 위치되며, 상기 특정 공간의 인식을 위한 파일롯채널신호를 송신하기 위한 장치가, 상기 기지국과 통신을 하기 위한 통신부와, 상기 파일롯채널신호의 PN오프셋, 송신주파수채널 및 증폭레벨을 제어하기 위한 제어기와, 상기 제어기의 제어하에 소정 규칙에 따라 서로 다른 위상을 갖는 파일롯채널신호들을 혼합해서 고유한 위상 조합을 갖는 복합적 파일롯채널신호를 생성하는 공용채널발생기와, 상기 공용채널발생기로부터의 상기 파일롯채널신호를 상기 제어기의 제어하에 소정 주파수채널로 주파수상향변환하여 출력하는 주파수상향변환기와, 상기 주파수상향변환기로부터의 상기 주파수상향변환된 신호를 상기 제어기의 제어하에 소정 증폭레벨로 증폭하여 안테나를 통해 송신하는 전력증폭기를 포함한다.

Description

이동통신시스템에서 공간인식을 위한 공용채널신호 전송장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR TRANSMITTING COMMON CHANNEL SIGNAL FOR RECOGNIZING SPECIAL AREA IN MOBILE COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 이동통신시스템에 관한 것으로, 특히 공간 인식을 위한 공용채널신호를 송신하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

비동기식 IMT-2000의 표준 방식인 광대역 부호분할다중접속(Wideband Code Division Multiple Access, 이하 WCDMA라 칭함)에 도입된 단말기의 위치 측정을 위한 장치 PE(Positioning Element)는 IPDL(Idle Period Down Link)를 활용하는 기지국에 대하여 기지국이 IPDL을 수행하는 짧은 시간 동안에만 위치 측정을 위한 신호를 송신하도록 규정되어 있다. 상기 PE가 IPDL과 함께 사용해야만 하는 이유는 PE가 전송하는 신호가 기존 신호에 간섭을 일으켜 채널 환경을 악화시킬 우려가 있고, PE를 IPDL과 독립적으로 사용하는 경우 단말기들이 PE의 신호를 정확히 구분하지 못하고 PE의 신호를 기지국 신호로 인식하는데서 발생하는 단말기 오동작과 같은 오류를 막기 위해서이다. 또한 상기 PE는 기지국과 시각 동기를 맞추거나 일정한 시각 동기 차(Synchronization Error)를 유지해야 하므로 GPS 수신기(Global Positioning System)를 활용하지 않는 WCDMA에 있어서 PE의 구현방안은 쉽지 않다.

근래에, 이동 단말기의 위치추정(positioning)에 대한 기대가 급증하고 있는 가운데, 상기 PE와 같은 위치측정장비의 개발이 커다란 관심으로 떠오르고 있다. 비동기 시스템에서 사용되는 상기 PE는 상기와 같은 문제점들로 그 활용에 있어서 제약을 가지며, 동기 시스템에서는 상기 PE와 같은 위치 측정을 위한 보조 장치가 표준화되어 있지 않아 PE를 사용하는데서 발생하는 더 많은 문제를 해결하기 위한 구체적인 방안이 존재하지 않는다. 하지만 PE의 활용은 단말기 위치측정 성능과 활용도에 있어서 매우 중요하다고 할 수 있다.

따라서 본 발명의 목적은 부호분할다중접속(CDMA) 이동통신시스템에서 이동 단말기의 위치를 추정하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 부호분할다중접속 이동통신시스템에서 공간 인식을 위한 순방향 공용채널신호를 송신하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 부호분할다중접속(CDMA) 이동통신시스템에서 공간 인식을 위한 순방향 공용채널신호를 무선공용채널 전송기가 기지국과 시각 동기(Synchronization)를 맞추기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 부호분할다중접속(CDMA) 이동통신시스템에서 공간 인식을 위한 순방향 공통채널신호를 송신하는 무선공용채널전송기가 단말기의 통화 상태에 영향을 주지 않도록 신호를 송신하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.

상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제1견지에 따르면, 이동통신 기지국의 서비스 영역의 특정 공간에 위치되며, 상기 특정 공간의 인식과 단말기 위치 추정을 위한 파일롯채널신호를 송신하기 위한 장치가, 상기 서비스 기지국과 통신을 하기 위한 통신부와, 상기 파일롯채널신호의 PN오프셋, 송신주파수채널 및 증폭레벨을 제어하기 위한 제어기와, 상기 제어기의 제어하에 소정 규칙에 따라 서로 다른 위상을 갖는 파일롯채널신호들을 혼합해서 고유한 위상 조합을 갖는 복합적 파일롯채널신호를 생성하는 공용채널발생기와, 상기 공용채널발생기로부터의 상기 파일롯채널신호를 상기 제어기의 제어하에 소정 주파수채널로 주파수상향변환하여 출력하는 주파수상향변환기와, 상기 주파수상향변환기로부터의 상기 주파수상향변환된 신호를 상기 제어기의 제어하에 소정 증폭레벨로 증폭하여 안테나를 통해 송신하는 제1전력증폭기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제2견지에 따르면, 이동통신 기지국의 서비스 영역의 특정 공간에 위치되며, 상기 특정 공간의 인식을 위한 파일롯채널신호를 이동국으로 송신하기 위한 무선공용채널전송 기 장치가, 상기 기지국과 통신을 하기 위한 통신부와, 상기 파일롯채널신호의 PN오프셋, 송신주파수채널 및 증폭레벨을 제어하기 위한 제어기와, 상기 제어기의 제어하에 Y(>1)개의 PN오프셋들에 해당하는 Y개의 파일롯채널신호들을 생성하며 상기 파일롯채널신호들의 각각을 서로 다른 시간 지연을 갖는 k(>1)개의 시간지연필터들을 통과시켜 총 Y×k개의 서로 다른 위상을 갖는 파일롯채널신호들을 생성하며, 상기 Y×k개의 파일롯채널신호들의 일부를 다른 공용채널발생기들과 서로 다른 고유한 규칙에 의해 선택하고 혼합해서 X(≥ 1)개의 서로 다른 고유한 위상조합을 갖는 혼합된 파일롯채널신호들을 생성하는 공용채널발생기와, 상기 공용채널발생기로부터의 상기 혼합된 파일롯채널신호들을 각각 아날로그신호로 변환하여 출력하는 복수의 디지털아날로그변환기들과, 상기 복수의 디지털아날로그변환기들로부터의 신호들을 각각 상기 제어기의 제어하에 소정 주파수채널로 주파수상향변환하여 출력하는 복수의 주파수상향변환기들과, 상기 주파수상향변환기들로부터의 상기 주파수상향변환된 신호들을 각각 상기 제어기의 제어하에 소정 증폭레벨로 증폭하여 서로 다른 위치에 설치된 안테나들 중 대응되는 안테나로 출력하는 복수의 전력증폭기들을 포함하는 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 상기 무선공용채널 전송기(WCCT)의 블록구성을 도시하는 도면.

도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 상기 무선공용채널 전송기(WCCT)의 블록구성을 도시하는 도면.

도 3은 본 발명의 제3실시예에 따른 상기 무선공용채널 전송기(WCCT)의 블록구성을 도시하는 도면.

도 4는 본 발명의 제4실시예에 따른 상기 무선공용채널 전송기(WCCT)의 블록구성을 도시하는 도면.

도 5는 본 발명의 제5실시예에 따른 상기 무선공용채널 전송기(WCCT)의 블록구성을 도시하는 도면.

도 6은 본 발명의 제6실시예에 따른 상기 무선공용채널 전송기(WCCT)의 블록구성을 도시하는 도면.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 무선공용채널 전송기(WCCT)를 이용한 단말기의 위치측정 절차를 도시하는 도면.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 무선공용채널 전송기(WCCT)를 이용한 단말기의 위치측정 절차의 다른 예를 도시하는 도면.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 무선공용채널 전송기(WCCT)를 이용한 단말기의 위치측정 절차의 또 다른 예를 도시하는 도면.

도 10a는 본 발명에 따른 무선공용채널 전송기(WCCT)의 연속적 송신 모드를 보여주는 도면.

도 10b는 본 발명에 따른 무선공용채널 전송기(WCCT)의 비연속적 송신 모드를 보여주는 도면.

도 11은 본 발명의 실시예에 따른 단말기가 무선공용채널 전송기(WCCT)의 신호를 측정하여 기지국으로 전송하기 위한 절차를 도시하는 도면.

도 12는 본 발명의 실시예에 따른 기지국이 단말기로부터 수신한 파일럿측정 데이터로부터 상기 단말기의 위치를 추정하기 위한 절차를 도시하는 도면.

도 13은 본 발명에 따른 슬롯 모드(Slotted Mode)로 동작하는 단말기에서 무선공용채널 전송기의 신호 측정을 위한 탐색기의 탐색 시간 할당 구간을 보여주는 도면.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면의 참조와 함께 상세히 설명한다. 먼저, 본 발명의 설명과 발명의 기본적 소개에 불필요하며 기존의 이동 통신 시스템에서 구현되어 있는 기술적 내용과 그 세부적 사항은 그 설명을 생략한다. 본 발명의 설명에 필요한 기존의 기술과 이론적 분석에 대하여는 최소한의 간단한 설명으로 대신한다.

이하 본 발명은 단말기의 위치추정을 위해 순방향 공용채널신호를 전용으로 송신하는 무선공용채널 전송기(Wireless Common Channel Transmitter : 이하 WCCT라 칭함)에 대해 설명한다.

상기 무선공용채널 전송기(WCCT)는 앞서 종래 기술에서 언급한 비동기 시스템의 PE(Positioning Element)와 유사한 기능을 가진다. 하지만 상기 무선용채널전송기는 상기 PE와 달리 IS-95 부호분할다중접속(Code division multiple access : 이하 CDMA라 칭함) 시스템과 연동되기 위한 기능과 보다 향상된 기능이 부가되어 있다. 따라서, 동기 시스템에서 상기 무선공용채널 전송기를 사용할 경우, 이동 단말기의 위치를 보다 용이하게 추정할 수 있다. 따라서, 이하 설명되는 본 발명은 IS-95를 근간으로 하는 기존의 CDMA 이동통신 시스템과 CDMA2000 및 동기식 IMT-2000에 활용될 수 있는 WCCT의 구현과 운용방안을 제안하며 또한 비동기식 IMT-2000에서도 동일하게 적용될 수 있는 방식과 구현 방안을 제안하고자 한다. 또한, 본 발명은 WCCT의 사용으로 인한 간섭 현상의 축소, WCCT의 사용으로 인한 단말기 운용 오류(Operation Error) 및 WCCT의 동기화 방식 등에 대해 설명할 것이다.

도 1은 본 발명의 제1실시 예에 따른 무선공용채널 전송기(WCCT)의 블록구성을 도시하고 있다. 특히, 도 1은 셀룰라(Cellular), PCS, 동기식 및 비동기식 IMT-2000을 포함하는 CDMA 이동통신 시스템에서 사용되고 있는 GPS(Global Positioning System)수신기를 이용해 기지국과 동기를 맞추는 구성을 보여준다.

상기 도 1을 참조하면, 먼저 GPS수신부(101)는 외부에 설치된 안테나(100)를 통하여 수신되는 GPS 위성 신호를 수신하고 상기 수신기(또는 WCCT)의 위치와 GPS 위성과 동기를 이룬 정확한 시각(clock) 정보를 계산하여 출력한다. 그리고, 상기 GPS 수신부(101)는 상기 위치 정보를 CDMA 모뎀(161)과 제어기(141)로 출력하고, 상기 계산된 시각(Clock)을 공용채널 발생기(Common CH. Generator : CCG)(111)로 출력한다.

상기 CCG(111)는 상기 GPS 수신부(101)로부터의 시각(Clock) 및 제어기(141)로부터의 PN 오프셋(PN Offset)과 시각오차보상(Clock Advance) 신호를 입력받고, 상기 PN 오프셋에 따른 PN위상으로부터 상기 시각오차보상 신호에 따른 소정 코드 위상(Code Phase)만큼 앞당겨진 파일럿 채널 신호를 발생한다. 상기와 같이 주어진 PN오프셋보다 소정의 앞당겨진 위상으로 파일롯채널신호를 발생하는 이유는, CCG(111)에서 GPS 시각을 기반으로 발생된 신호가 송신 안테나(132)를 통해 공중으로 전송되기까지 신호처리 및 시스템 처리(Processing)로 인한 지연이 발생하기 때문이다. 즉, 이러한 처리 지연을 보상하는 방안으로써 미리 신호를 처리 시간 지연(Processing time delay) 만큼 앞당겨 발생시키는 것이다. 따라서 이때 송신 안테나(132)를 통하여 전송되는 파일럿 채널 신호의 PN코드는 IS-95의 표준에서 정의되어 있는 것과 동일하게 정확한 시각동기와 PN 오프셋을 가지며, 상기 GPS 수신부(101)가 계산하는 GPS시각에 정확히 동기되어 있다. 따라서 WCCT가 전송하는 파일럿 채널 신호와 기지국이 송신하는 파일럿 채널신호는 WCCT와 기지국 각각의 안테나 송신 단에서 볼 때 PN 오프셋 차이만큼의 정확한 코드 위상 차이(PN Code Phase Difference)를 이룬다. 상기 공용채널 발생기(111)에서 발생된 공용 채널신호는 파일럿 채널신호 이외에 필요에 따라 동기(Synch) 채널 신호와 페이징( Paging) 채널 신호가 추가될 수 있다.

상향 주파수 변환기(Freq. Up Converter : 이하 FUC로 칭함)(121)는 상기 공용채널 발생기(111)로부터의 기저대역 파일롯채널신호를 상기 제어기(141)의 제어하에 소정 주파수채널로 주파수상향변환하여 출력한다. 증폭기(Power Amplifier)(131)는 상기 상향 주파수 변환기(121)로부터의 상기 주파수상향변환된 신호를 상기 제어기(141)의 제어하여 소정 증폭레벨로 증폭하여 안테나(132)를 통해 공중으로 송신한다.

CDMA 모뎀(151)은 상기 GPS 수신부(101)로부터 입력된 위치 정보(position data) 등 역방향 정보를 포함하는 메시지를 채널코딩 및 확산변조하여 자체 안테나(152)를 통하여 기지국으로 전송(역방향 채널)한다. 그리고, 상기 CDMA모뎀(151)은 상기 기지국으로부터 수신한 신호에서 WCCT 제어 메세지를 복원하여 상기 제어기(141)로 출력한다. 상기 기지국으로부터 수신한 상기 WCCT 제어 메세지는 WCCT가 발생시키는 파일럿채널신호의 PN 오프셋 정보, WCCT의 송신 모드 정보, WCCT의 동기(Synch) 채널이나 페이징(Paging) 채널로 전송되는 메시지의 내용, 증폭기(131)의 증폭레벨 정보, 그리고 WCCT가 신호를 송신할 CDMA 주파수 채널인덱스(Frequency Channel index, 또는 CDMA Channel index) 정보 등이 될 수 있다. 또한, 상기 CDMA 모뎀(151)은 기지국으로부터 수신되는 순방향 채널의 수신신호세기(RSS : Received Signal Strength)를 상기 제어기(141)로 출력한다. 이런 경우, 제어기(141)는 상기 수신신호세기에 근거하여 자체적인 계산에 따라 증폭기(131)의 증폭레벨을 제어한다.

간단히, 상기 WCCT의 안테나 출력 조절을 살펴보면, CDMA 모뎀(151)이 자체 안테나(152)를 통하여 기지국 신호를 수신하고, 상기 기지국 신호를 복조하여 획득한 상기 WCCT 제어 메시지를 제어기(141)로 출력하면, 상기 제어기(141)는 상기 WCCT 제어 메세지를 분석하여 증폭기의 증폭레벨 정보를 추출하고, 상기 추출된 증폭레벨 정보에 따른 증폭기 제어신호(Amp. Control)를 상기 증폭기(131)로 출력함으로써 안테나 출력을 조정할수 있다. 다른 예로, CDMA 모뎀(151)이 상기 수신신호세기(RSS)를 상기 제어기(141)로 출력하고, 상기 제어기(141)가 현재 수신되는 기지국 신호의 수신 세기에 맞추어 WCCT의 안테나 출력을 조정할 수도 있다. 후자의 경우, 제어기(141)는 WCCT의 안테나 출력이 상기 수신신호세기(RSSI) 대비 α배(α<1) 이하가 되도록 함으로써 단말기들이 기지국 신호를 수신하는데 있어서 큰 간섭을 받지 않도록 조정한다. 또한 상기 CDMA 모뎀이 수신되는 기지국 신호의 수신신호세기(RSS)를 정확히 측정하기 위하여 상기 출력 안테나(132)와 상기 CDMA 모뎀 안테나(152)가 서로 영향을 받지 않도록 분리(isolation)시켜 놓거나 상기 CDMA 모뎀(151)이 기지국 신호에 대한 수신신호세기(RSS)를 측정하는 시간을 상기 출력 안테나(132)로부터 신호가 출력되지 않는 시간 내로 제한할 수 있다.

한편, 상기 WCCT의 송신 주파수 채널 인덱스를 CDMA모뎀(151)으로부터 수신한 제어기(141)는 상기 주파수 상향 변환기(121)로 주파수(FA, Frequency Assignment) 제어(Control)신호를 출력하여 송신 주파수 채널이 기지국으로부터 요청 받은 주파수 채널로 송신되도록 제어한다. 상기 기지국이 요청한 주파수 채널은 1개 또는 그 이상의 개수로도 가능하며 복수개의 주파수 채널이 지정된 경우 상기 WCCT는 병렬로 구성되는 복수개의 상향 주파수 변환기들을 이용해 복수개의 주파수 채널들로 공용채널신호를 전송하게 된다.

상기 WCCT의 송신 모드는 WCCT의 안테나 출력을 지속적으로 출력할 것인지 주기적으로 출력할 것인지를 결정한다. 첨부된 도면 도 10a는 WCCT의 연속 출력 모드를 도시하고 있다. 즉, WCCT는 기지국에서 지정한(또는 자체 계산으로 설정된) Tx_wcct의 안테나 출력으로 연속적인 신호 송신을 한다. 한편, 도 10b는 WCCT의 다른 출력 모드인 DTX(Discrete Time Transmission) 모드를 도시하고 있다. 이 경우 WCCT는 기지국이 지정한(또는 자체 계산으로 설정된) Tx_wcct의 안테나 출력으로 정해진 시간(T_active) 동안 신호 송신을 하며 또한 정해진 시간(T_idle) 동안 신호 송신을 하지 않거나 매우 낮은 레벨로 신호를 송신한다. 상기 도 10b는 상기 도 10a와 달리, WCCT의 신호가 불연속적인 형태로 전송되기 때문에 WCCT의 신호가 단말기에게 주는 간섭을 감소시킬 수 있다. 또한, WCCT의 신호가 전송되지 않는 T_idle의 구간동안 WCCT가 외부의 기지국으로부터 수신되는 신호세기를 측정하는데 있어, WCCT 자신이 전송하는 신호가 수신되어 들어옴으로써 기지국 신호세기 측정에 영향을 미치는 현상을 방지할 수 있다. 즉, WCCT가 기지국 신호의 수신세기(RSS)를 측정하는 동안 WCCT가 T_idle 상태에 놓임으로써 기지국 신호의 수신세기를 보다 정확히 측정할 수 있다. 여기서, 상기 불연속 모드는 전력증폭기를 증폭레벨을 제어하거나 송신신호를 단속할 수 있는 스위치를 부가하여 구현할 수 있다.

상기 WCCT에서 동기(Synch) 채널이나 페이징(Paging) 채널을 송신하는 경우, WCCT는 동기(Synch) 채널과 페이징(Paging) 채널을 기존 IS-95나 WCDMA와 같은 무선 규격(Air Interface)에 맞추어 신호를 전송한다. 다만, WCCT가 파일럿 채널외에 동기(Synch)채널, 페이징(Paging)채널과 같은 채널을 전송하는 경우, WCCT의 위치(위도 및 경도 정보)를 오버헤드(Overhead) 메시지에 기지국 위도 경도 값을 대신하여 실을 수 있으며, WCCT의 존재를 단말기가 확인할 수 있도록 WCCT를 위한 특별한 파라미터 값을 설정할 수 있다. 이것은, 상기 제어기(141)가 상기 GPS수신부(101)로부터 입력받은 위치 정보를 CCG(111)로 출력하고, 상기 CCG(111)가 상기 위치정보를 포함하는 메시지를 생성함으로써 그 구현이 가능하다.

즉, 본 발명의 제1실시예에 따른 무선공용채널전송기는 GPS수신기(101)를 이용하여 기지국과 동기를 이루고, 기지국의 송신시각과 동일한 시각에 특정 PN오프셋을 가진 하나의 공용채널신호(또는 파일롯채널신호)를 전송하며, 이동통신시스템의 기지국과의 통신을 위해 CDMA 모뎀(151)을 사용하는 것을 특징으로 한다. 간단히 동작을 살펴보면, 상기 WCCT는 특정 PN오프셋을 가지는 파일롯채널신호를 전송한다. 이동 단말기는 기지국으로부터 위치추정 요구가 수신될시, 파일롯채널을 탐색하고, 파일롯측정데이터(측정된 파일럿 채널의 PN오프셋과 측정된 파일럿 채널의 서비스 기지국 파일럿 채널 대비 상대적인 수신 시각 지연 값(TDOA))를 기지국으로 전송한다. 상기 기지국은 상기 이동 단말기로부터의 상기 파일롯측정데이터를 분석하여 모든 PN오프셋(PN코드) 신호들과 그들의 상대적인 수신 시각차를 추출하고, 상기 추출된 PN오프셋들에 대한 정보만을 이용하거나 파일럿 채널들의 수신 시각차와 각 파일럿 채널을 전송한 기지국과 WCCT의 위치 정보를 이용해 단말기의 위치를 추정한다.

도 2는 본 발명의 제2실시 예에 따른 무선공용채널 전송기(WCCT)의 블록구성을 도시하고 있다. 특히, 상기 도 2는 GPS수신기를 사용하지 않고 기지국으로부터 수신되는 신호를 이용해 기지국과 상대적인 동기를 맞추는 구성을 보여준다.

상기 도 2를 참조하면, 먼저 듀플렉서(Duplexer)(201)는 안테나(200)를 통해 수신되는 신호를 주파수 하향 변환기(Freq. Down Converter, 이하 FDC로 칭함)(211)로 출력하고, 전력증폭기(225)로부터의 송신신호를 상기 안테나(200)로 출력하는 송수신 분리 기능을 수행한다. 상기 주파수 하향 변환기(211)는 상기 듀플렉서(201)로부터의 수신신호를 주파수 하향 조정하여 기저대역(Baseband) 신호를 출력한다. 저잡음증폭기(Low Noise Amplifier)(221)는 상기 주파수 하향 변환기(211)로부터의 상기 주파수 하향 조정된 신호를 자동이득제어기(ADC)(232)의 제어하에 소정레벨로 증폭하여 출력한다. ADC(Analogue to Digital Converter)(231)는 상기 저잡음증폭기(221)로부터의 아날로그 신호를 샘플링(Sampling)하고, 각 샘플링 시각마다 얻어진 아날로그 신호의 진폭(amplitude)값을 양자화(Quantization)하여 소정길이(일반적으로 4비트)의 디지털 신호로 변환하여 출력한다. ADC(231)의 출력은 도시된 바와 같이 AGC(자동이득조절기, Automatic Gain Controller)(232)와 복조기(Demodulator)(261), 신호 합성기(251) 및 제어기(261)로 입력된다.

상기 AGC(232)는 상기 ADC(231)의 출력에 근거하여 상기 ADC(231)의 입력이 적당한 크기의 신호 세기를 갖도록 저잡음증폭기(221)의 증폭을 제어한다. 복조기(Demodulator)(261)는 상기 ADC(231)로부터의 상기 디지털 신호를 복조하여 기지국으로부터의 WCCT 제어 메시지 및 인접기지국 리스트 메시지(Neighbor List Message)를 복원하는 기능을 수행한다. 한편, 상기 복조기(261)는 기지국으로부터 수신되는 신호의 수신세기(RSS, Received Signal Strength)를 산출한다. 그리고, 상기 복조기(261)는 상기 기지국으로부터의 제어 메세지 , 상기 인접기지국 리스트 및 상기 수신세기(RSS, Received Signal Strength)를 제어기(261)로 출력한다. 상기 WCCT 제어 메시지는 상술한 도 1에서와 같이, WCCT가 발생시키는 파일럿 채널의 PN 오프셋 정보, WCCT의 송신 모드 정보, WCCT의 동기채널이나 페이징채널로 전송되는 메시지의 내용, 증폭기(224)의 제어에 필요한 제어정보, 그리고 WCCT가 신호를 송신할 주파수 채널 인덱스 등이 될 수 있다. 아울러, 상기 서비스 기지국(섹터) 파일럿채널의 PN 오프셋 정보를 더 포함하고 있다. 이후 설명되는 도 2 내지 도 6에서도 무선공용채널전송기가 서비스 기지국 파일롯채널신호의 PN오프셋 정보를 상기 기지국으로부터 수신한다. 상기 제어기(261)는 상기 WCCT제어메세지를 분석하고, 분석결과에 따라 각 구성요소들을 제어한다.

우선, 상기 CCG(281)는 상기 제어기(261)의 제어하에 특정 PN 오프셋을 갖는 파일럿 채널신호를 생성한다. 여기서, 상기 CCG(281)의 출력은 상기 도 1에서 설명한 CCG(111)와 동일하다. DAC(Digital to Analogue Converter : 디지털/아날로그 변환기)(235)는 상기 CCG(281)로부터의 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하여 출력한다. 주파수 상향 변환기(212)는 상기 제어기(261)의 제어하에 상기 DAC(235)로부터의 상기 아날로그 기저대역 신호를 특정한 주파수 채널로 주파수 상향 변환하여 출력한다. 증폭기(223)는 상기 주파수 상향 변환기(212)로부터의 상기 주파수상향변환된 신호를 상기 제어기(261)의 제어하여 소정 증폭레벨로 증폭하여 안테나(240)를 통해 송신한다.

한편, 증폭기(223)는 상기 DAC(235)로부터의 상기 아날로그 신호를 상기 제어기(261)의 제어하에 소정증폭레벨로 증폭하여 출력한다. 신호 합성기(Signal Combiner)(251)는 상기 저잡음 증폭기(221)와 신호 증폭기(223)의 출력을 입력받아 이를 진폭합성(amplitude addition)하여 저잡음 증폭기(222)로 출력한다. 상기 저잡음 증폭기(222)는 상기 신호 합성기(251)로부터의 신호를 자동이득제어기(233)의 제어하에 증폭하여 출력한다. 여기서, 상기 저잡음 증폭기(222)의 증폭 조정은 앞서 설명한 상기 ADC(231), AGC(232), 저잡음 증폭기(221)로 이어지는 피드백 제어(Feedback Control)와 동일한 방법으로 이루어진다. ADC(234)는 상기 저잡음증폭기(222)로부터의 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 출력한다.

파일럿 검출기(Pilot Detector)(271)는 상기 ADC(234)로부터의 상기 디지털 신호에 포함되어 있는 모든 파일럿 채널 신호들에 대한 탐색을 수행한다. 즉, 안테나(200)를 통하여 수신되거나 혹은 상기 CCG(281)를 통하여 생성된 파일럿 채널 신호를 모두 탐색하여 수신되는 서비스 기지국(섹터) 파일럿 채널 신호와 CCG(281)를통하여 생성되는 파일럿채널신호 사이의 위상차이(Phase Difference) 및 검출된 파일럿 채널신호들의 각각에 대한 상대적 세기(Ec/Io)를 산출한다. 이를 위하여 파일럿 검출기(271)는 상기 제어기(261)로부터 상기 기지국의 파일럿 채널신호의 PN오프셋 및 수신되는 시각 정보와 CCG(281)에서 생성된 파일럿 채널신호의 PN 오프셋 정보를 입력받는다. 상기 파일럿 검출기(271)에서 측정된 파일럿 채널들의 상대적 위상차이 및 신호 세기들은 다시 상기 제어기(261)로 입력된다. 그러면, 상기 제어기(261)는 상기 위상차이에 근거하여 CCG(281)에서 발생되는 파일롯채널신호의 위상을 제어하기 위한 제어신호를 발생하고, 상기 신호세기들에 근거하여 상기 증폭기(223 및 224)를 제어하기 위한 증폭제어신호를 발생한다. 다시 말해, 상기 제어기(261)는 파일럿 검출기(271)의 탐색 결과에 따라서 CCG(281)의 파일럿 채널신호의 발생 시각을 안테나(200)를 통하여 수신되는 기지국의 파일럿채널신호와 동기화(Synchronization)될수 있도록 위상제어신호(또는 시간조정신호)를 상기 CCG(281)로 발생한다.

그리고, 상기 제어기(261)는 앞서 설명한 바와 같이, 복조기(241)에서의 RSS 산출 및 파일롯검출기(271)에서의 기지국 파일롯채널신호의 수신세기 산출 등에 의해 안테나(2240)를 통하여 전송되는 WCCT의 송신 신호의 세기를 미리 예측할 수 있다. 여기서, 상기 제어기(261)는 WCCT의 안테나 출력이 수신되는 기지국 신호의 세기 대비 α배(α<1) 이하가 되도록 상기 증폭기(212)의 증폭레벨을 제어하여 단말기들이 기지국 신호를 수신하는데 있어서 큰 간섭을 받지 않도록 조정한다.

또한, 상기 제어기(261)는 WCCT의 운용 상태 및 그 정보를 기지국으로 전송하고 기지국의 요청에 응답하는 신호를 보내기 위한 기능을 포함한다. 상세히, 상기 제어기(261)는 CCG(281)에서 발생시킨 파일럿 채널신호의 PN 오프셋과 생성된 파일럿채널신호의 안테나 출력 값 등을 포함하는 메세지를 변조기(Modulator)(242)로 출력한다. 그러면, 상기 변조기(242)는 상기 제어기(261)로부터의 상기 메시지를 채널코딩 및 확산변조하여 역방향(Reverse Link) 신호로 만들어 출력한다. 상기 DAC(236)는 상기 변조기(242)로부터의 상기 역방향 신호를 아날로그 신호로 변환하여 출력한다. 주파수상향변환기(213)는 상기 DAC(236)으로부터의 상기 아날로그 신호를 주파수 상향 변환하여 출력하고, 증폭기(225)는 상기 주파수상향변환기(213)로부터의 신호를 전력 증폭하여 듀플렉서(201)을 통해 기지국으로 송신한다.

즉, 본 발명의 제2실시 예에 따른 무선공용채널전송기는 기지국으로부터의 파일롯채널신호의 수신시각과 상기 무선공용채널전송기의 파일롯채널신호의 송신시각 사이의 차이를 검출하고, 상기 차이를 보상해줌으로써 상기 기지국과 상기 WCCT 간의 거리만큼 발생하는 일정한 시간 지연을 갖는 동기를 이룬다. 따라서, 무선공용채널전송기에서 송신되는 파일롯채널신호와 기지국에서 송신되는 파일롯채널신호 사이는 두 장비사이의 거리만큼의 위상차이를 갖게 된다. WCCT의 신호와 기지국 신호를 동시에 측정한 단말기의 파일럿측정데이터는 이러한 근본적인 위상차이를 내재하고 있으므로 이에 대한 시각차 보상을 수행한 후 삼각측정을 위한 신호수신시각차(TDOA, Time Difference Of Arrival) 정보를 추출할 수 있다. 또한, 상기 무선공용채널전송기는 기지국과의 통신을 위해 다수의 소자들(201, 211, 221, 231, 232, 241, 242, 236, 213, 225)을 사용하는 것을 특징으로 한다.

도 3은 본 발명의 제3실시 예에 따른 무선공용채널 전송기(WCCT)의 블록구성을 도시하고 있다. 도시된 바와 같이, 도 3에 도시된 대부분의 기능 요소(Functional Element)들은 상술한 도 2에 설명되어 있으며 따라서 동일한 기능요소들에 대해서는 설명을 생략한다. 동일 기능요소들을 살펴보면, 블록 300과 200, 311과 211, 312와 212, 321과 221, 322와 222, 323과 223, 324와 224, 333과 233, 334와 234, 335와 235, 351과 251, 371과 271, 381과 281이 각각 동일한 기능을 수행하는 기능 요소이다. 따라서 도 3의 설명에서는 CDMA모뎀(341)과 제어기(361)에 대해서만 설명하기로 한다. 앞서 설명한 도 2는 복조기(261)를 통하여 기지국에서 전송한 WCCT 제어 메시지와 서비스 PN 오프셋 정보를 얻는 방안이고, 상기 도 3은 별도의 안테나(340) 및 수신부와 복호부 그리고 송신부와 부호부를 갖춘 CDMA 모뎀(341)을 이용하여 상기 WCCT 제어메세지와 PN 오프셋 정보를 수신하는 방안이다.

상기 도 3을 참조하면, 먼저 CDMA 모뎀(341)은 안테나(340)를 통해 수신되는 기지국의 신호를 역확산복조 및 채널복호하여 WCCT 제어 메세지를 복원하여 제어기(361)로 출력한다. 그러면, 상기 제어기(261)은 상기 WCCT 제어메세지를 분석하여 각종 제어정보들을 획득하고, 상기 획득된 제어정보들에 근거하여 각 기능요소들을 제어한다. 즉, 상기 제어기(361)는 CDMA 모뎀(341)으로부터 도 2의 복호기(241)가 출력하였던 동일한 정보를 입력받는다. 한편, 상기 제어기(361)는 역방향 채널로 전송할 정보들을 포함하는 메시지를 생성하여 CDMA 모뎀(341)으로 출력한다. 여기서, 상기 정보들은 공용채널전송기(381)에서 발생하는 파일럿채널신호의 PN오프셋 정보 및 상기 파일롯채널신호의 안테나 출력 세기 값 등이 될 수 있다. 그러면, 상기 CDMA모뎀(341)은 상기 메시지를 채널코딩 및 확산변조하여 상기 안테나(340)를 통해 기지국으로 전송한다. 한편, 도 3은 상기 도 2의 듀플렉서(201) 대신 스위치(301)를 사용한다. 따라서, 제어기(361)는 WCCT의 신호를 공중(Air)으로 전송하는 시간동안 스위치(301)를 제어하여 신호 증폭기(324)의 출력이 안테나(300)로 출력되도록 제어한다. 이 경우, 상기 도 10b에서 제시한 DTX 모드로 쉽게 동작이 되어 WCCT가 수신하는 동안 증폭기(324)의 출력을 억제하는 방식으로 운용될 수 있다.

즉, 본 발명의 제3실시 예에 따른 무선공용채널전송기는 이동통신시스템의 기지국과의 통신을 위해 CDMA 모뎀(151)을 사용하고, 기지국으로부터의 파일롯채널신호의 수신시각과 상기 무선공용채널전송기의 파일롯채널신호의 송신시각 사이의 차이를 검출하여 상기 기지국 수신 신호와의 동기를 이루는 것을 특징으로 한다.

도 4는 본 발명의 제4실시 예에 따른 무선공용채널 전송기(WCCT)의 블록구성을 도시하고 있다. 도시된 바와 같이, 도 4에 도시된 기본 기능 요소(Functional Element)들은 상술한 도 2에 설명되어 있으며 따라서 동일한 기능요소들에 대해서는 설명을 생략한다. 동일한 기능요소들을 살펴보면, 블록 400과 200, 401과 201, 411과 211, 421과 221, 431과 231, 432와 232, 441과 241, 451과 251, 422와 222, 433과 233, 434와 234, 471과 271, 481~48Y와 281, 4811~481X와 235, 4821~481X와 212, 491~49X와 224, 423과 223, 442와 242, 436과 236, 413과 213, 425와 225 등이 각각 동일한 기능을 수행한다.

상기 도 4를 참조하면, 복조기(441)의 출력은 도 2의 복조기(241)에서와 동일하게 WCCT에 대한 제어 메시지와 수신 안테나(400)을 통하여 수신되는 기지국 신호의 수신 세기(RSS) 및 서비스 기지국에서 전송한 인접 기지국 PN 리스트(Neighbor List) 그리고 기지국들의 PN 증가(increment) 값(K)가 포함되어 있다. 제어기(461)는 상기 도 2의 제어기(261)와 대부분의 역할에서 동일하나 복호기(441)에 대한 출력에서 주변기지국 PN 리스트에 대한 처리 방안 및 신호선택 및 혼합기(462)에 대한 제어 기능이 다르거나 추가된다. 상기 제어기(461)는 상기 주변기지국 PN 리스트에 근거하여 상기 주변 기지국들의 PN오프셋들과 다른 PN오프셋들 정보로부터 복수의 CCG들(481-48X)이 발생시킬 PN오프셋 및 시각오차 제어신호(timing error control signal)를 제공한다. 즉, 상기 복수의 CCG들이 상기 주변기지국들과 다른 PN오프셋의 파일롯채널신호를 발생하도록 제어한다. 하기 <표 1>에 주변기지국 PN오프셋 리스트와 PN 증가(increment) 값 K를 이용한 경우, CCG들이 발생 시킬 수 있는 PN오프셋에 대한 리스트를 보여주고 있다.

먼저, 복수의 CCG들(481-48Y)은 각각 상기 제어기(461)로부터의 PN오프셋에 근거한 파일롯 채널 신호를 병렬로 연결된 복수개(k)의 시간지연필터뱅크(Code Delay Filter bank)들(D1-Dk)로 발생한다. 상기 복수의 CCG들(481-48Y)의 각각에 연결된 상기 복수개(k개)의 시간지연필터뱅크들(D1-Dk)은 각각 입력되는 파일롯채널신호를 자신에게 할당된 지연시간만큼 지연시킨 후 출력한다. 즉, 각 시간지연필터뱅크를 통과한 신호는 원래의 신호(CCG의 출력) 대비 일정한 시간 지연(D1, D2, D3,... 여기서 D1<D2<D3...)을 갖는다. 각 CCG(481~48Y)에서 생성된 Y(Y>=1)개의서로 다른 PN 오프셋을 갖는 파일럿 채널들은 각각 k개의 서로 다른 시간 지연 필터 뱅크를 통과하게 되어 SSC(462)로 입력되는 신호는 모두 Y*k 개의 서로 다른 위상을 갖는 파일럿 채널 신호들이 된다. 여기서 단말기의 일반적인 파일럿 탐색기가 갖는 탐색 창(Search Window) 사이즈를 -W/2칩에서 +W/2칩으로 하고 상기 CCG들(481-48X)에서 발생되는 파일럿 채널 신호들이 WCCT의 송신 안테나(491~49X)와 기지국 신호 수신안테나(400)에서 볼 때 수신되는 서비스 기지국 신호와 정확히 동기화 되어 있는 경우, D1>-W/2 이며 Dk<W/2를 만족하여야 한다 이를 위하여 일정 그룹의 Di는(i=1,2,3,...<k) +의 시간 지연이 아닌 -의 시간 지연일 수 있다. 여기서 정확히 동기화 되어있는 경우란, 만일 D1=D2=..=Dk=0인 경우, 상기 시간지연필터뱅크들을 통과한 파일롯채널신호들은 상기 도 2 및 도 3에서와 같이, 수신 파일럿 채널 신호의 위상과 WCCT의 송신 파일럿 채널 신호의 위상이 PN 오프셋의 차이에 의한 PN 위상차 이외에 오차가 없는 정확한 동기화가 이루어지는 것을 말한다.

상기 SSC(signal selector and combiner, 신호 선택 및 혼합기)(462)는 상기 Y*k개의 파일럿 채널 신호들을 입력하며, 상기 파일롯채널신호들 중에서 N(N≥1)개 이상의 CCG 출력 신호를 중복되지 않게 선택하고 입력되는 파일럿 신호들(Y개의 CCG 출력 신호)과 그들의 시간 지연 성분을 포함한 모든 경우의 수가 동일하지 않은 X개의 출력 신호들을 발생한다. 예를들어, SSC(462)의 출력 신호들 중 한가지는 CCG(481)의 출력들에서 Di(i=1, or 2, or... k)의 시간 지연을 갖는 신호 출력들 중 1가지 성분과 CCG(482)의 출력들에서 Dj(j=1, or 2, or ... k)의 시간 지연을 갖는 신호 출력들 중 1가지 성분 및 CCG(48y, 여기서 y≤Y)의 출력들에서 Dm(m=1, or 2, or ...k)의 시간 지연을 갖는 신호 출력들 중 1가지 성분을 포함한 총 3가지 신호 성분의 합이 될 수 있다. 부연 설명하면, SSC(462)에서 출력되는 X(≥1)개의 각 출력은 Y*k개의 입력 신호 성분(element)에서 N(1 ≤N ≤Y)개 이상의 신호 성분으로 혼합하여 이루어진 신호이며 각 출력을 이루는 입력 신호 성분의 개수(N)는 동일하지 않아도 된다. 또한 상기 SSC(462)의 각 출력들은 서로 다른 성분의 시간 지연 입력을 1개 이상 가지고 있어서 타 출력과 비교하여 구분 될 수 있다. 즉, SSC(462)는 상기 제어기(461)의 제어하에 고유한 소정의 혼합 규칙으로 입력 파일롯채널신호들을 혼합하여 출력신호들을 생성한다. 이 경우 SSC(462)의 출력들은 일정한 신호 성분들을 계속 유지한다.

예를들면, PN오프셋n을 PNn으로 표시하고 PNn의 Dk 시간 지연 성분을 "PNn의 Dk"라할 때, SSC(462)의 첫 번째 출력은 (PN1의 D2)+(PN2의 D1)+(PN3의 D2)...+(PNy의 D1)...+(PNY의 D3)이 될 수 있고 SSC(462)의 두 번째 출력은 (PN1의 D1)+(PN2의 D1)+(PN3의 D2)...+(PNy의 D1)...+(PNY의 D3)이 될 수 있으며 SSC(462)의 세 번째 출력은 (PN1의 D1)+(PN3의 D2)...+(PNy의 D1)...+(PNY의 D3)의 구성이 될 수 있다. 예시하는 바와 같이, 상기 첫 번째 출력과 두 번째 출력은 같은 PN오프셋을 갖는 파일럿채널신호들의 조합으로 이루어져 있으나 그 구성 파일럿채널신호의 시간지연 조합이 다르며 두 번째 출력과 세 번째 출력은 각 PN오프셋으로 만들어진 파일럿채널신호의 시간지연의 조합이 동일하지만 PN오프셋의 조합이 다르므로 서로 다른 혼합된 파일럿채널신호의 출력을 갖는다. 즉, SSC의 모든 출력은 PN오프셋의 조합이나 각 파일럿 채널들의 시간지연 성분의 조합이나 다른 WCCT의 SSC 출력에 있어서 1가지 이상 다르게 조합되어 출력된다.

복수개의 DAC들(4811~481X)은 각각 상기 SSC(462)로부터의 디지털 파일롯채널신호를 아날로그 신호로 변환하여 출력한다. 복수개의 주파수 상향 변환기들(4821~482X)은 각각 대응되는 DAC로부터의 신호를 상기 제어기(461)의 제어하여 특정 주파수 채널로 주파수 상향 변환하여 출력한다. 복수개의 전력증폭기들(491~49X)은 각각 대응되는 주파수 상향 변환기로부터의 신호를 상기 제어기(461)의 제어하에 소정레벨로 전력증폭하여 대응되는 안테나(4910~49X0)를 통해 공중(Air)으로 송신한다. 이때, 송신 안테나(4910~49X0)들은 서로 다른 독립된 공간이나 위치에 설치되어 서로 다른 공간에서 서로 다른 파일럿 채널 성분(PN오프셋과 시간지연에 있어서)을 송신하도록 한다. 앞에서 설명한 바와 같이, WCCT의 안테나 출력 세기는 기지국에서 전송되어 WCCT에 수신되는 신호의 수신 세기에 대비하여 α배(α<1) 이하가 되도록 함으로써 WCCT의 송신 신호가 단말기들에게 기지국 신호를 수신하는데 있어서 큰 간섭을 받지 않도록 조정한다.

한편, SSC(462)의 출력들 중 제어기가 지정한 하나의 출력(예: 첫 번째 출력)은 상기 증폭기(423)로 입력되는 동시에 신호 합성기(Signal Combiner)(451)로 입력된다. 예를 들어 첫 번째 출력을 사용한다고 가정할 경우, 상기 디지털아날로그변환기(4811)의 출력은 전력증폭기(423)를 통해 상기 신호 합성기(451)로 입력된다. 상기 신호합성기(451)의 이후 처리는 도 3과 동일하므로 이에 대한 설명은 생략한다. 단, 이과정에서 제어기는 파일럿 탐색기(471)로 상기 지정된 하나의 SSC 출력 신호가 갖는 파일럿 PN오프셋 성분과 각 PN오프셋 성분이 갖는 시간 지연 정보를 전달하여 파일럿 탐색기(471)가 안테나(400)를 통하여 수신되는 기지국 신호와 WCCT의 발생신호가 갖는 동기오차가 의도된 시간 지연값을 갖게됨을 미리 알려준다. 만일 증폭기(423)으로 입력되는 SSC 출력이 (PN1의 D1)+(PN2의 D2)...를 가지고 있는 경우 파일럿 탐색기(471)는 수신되는 기지국 신호와 SSC의 출력이 갖는 동기 오차가 PN1에 대하여 D1 만큼 느리며 PN2에 대해서는 D2 만큼 느리게 됨을 알리는 것이다.

즉, 상기한 바와 같이, 1개의 WCCT가 다수개(X개)의 안테나들을 통해 서로 다른 파일럿 채널신호의 조합과 시간 지연 조합으로 이루어진 합성 신호를 송신한다. 앞서 설명한 바와 같이, 상기 복수의 파일롯채널신호들은 PN오프셋과 시간 지연 성분이 다르므로 쉽게 구분될 수 있다. 만일 1개의 WCCT에 구비되는 X개의 안테나들이 서로 독립된 공간이나 서로 다른 공간에 배치되는 경우, 각 공간들은 서로 다른 WCCT 신호를 갖게 될 것이다. 또한 다수개의 WCCT들로부터 송신되는 모든 안테나 신호가 서로 다른 PN 오프셋 조합이나 서로 다른 신호 지연 조합을 갖는다면 위와 같이 서로 다른 WCCT 신호를 갖게되는 공간은 상당히 큰 수(k^Y-1+k^Y-2+...+k²+k개) 이상으로 늘어날 수 있다. 이런 경우 CDMA 네트웍(기지국)은 각 공간으로 송신되는 WCCT의 신호 성분을 데이터 베이스화하여 저장하고 있어야 한다. 즉, 위치측정요구에 응답하여 단말기가 수집한 WCCT 신호를 CDMA 네트워크로 전송하는 경우, 상기 CDMA 네트웍은 상기 단말기로부터의 상기 WCCT신호와 데이터베이스에 관리되는 WCCT신호들을 비교하여 동일한 것이 있는지 판단한다. 데이터베이스로부터 동일한 신호를 찾은 경우(여기서 동일한 신호란 PN오프셋들의 조합과 각 PN오프셋을 갖는 파일럿 채널의 상대적인 시간지연이 모두 동일한 경우를 말한다), CDMA 네트웍은 상기 찾은 WCCT의 영역에 단말기가 위치하고 있다고 판단한다. 예를들어, 상기 공간이란 건물의 각 층이나 각 층내의 밀폐된 공간, 사무실, 지하공간, 실외의 작은영역으로 이루어진 공간 등을 모두 포함하는 의미로 사용될수 있다.

즉, 본 발명의 제4실시 예에 따른 무선공용채널전송기는 기지국과의 통신을 위해 다수의 소자들(401, 411, 421, 431, 432, 441, 442, 436, 413, 425)을 사용하고, 기지국으로부터의 파일롯채널신호의 수신시각과 상기 무선공용채널전송기의 파일롯채널신호의 송신시각 사이의 차이를 검출하여 상기 기지국과의 동기를 이룬다. 또한, 상기 무선공용채널전송기는 복수의 안테나들(4910-49X0)을 구비하며, 상기 복수의 안테나들의 각각으로 서로 다른 파일롯채널신호를 송신하는 것을 특징으로 한다. 이러한 구조는 옥내 설치가 용이하다.

도 5는 본 발명의 제5실시 예에 따른 무선공용채널 전송기(WCCT)의 블록구성을 도시하고 있다. 도시된 바와 같이, 도 1의 구성에 도 4의 구성과 같이 복수개의 안테나들을 적용할 경우의 구현 예을 보여준다.

상기 도 5를 참조하면, 제어기(561)는 CDMA 모뎀(501)을 통하여 기지국으로부터 WCCT에 대한 제어정보들을 포함하는 제어메세지와 서비스 기지국을 포함한 주변기지국 PN 리스트 및 안테나(500)를 통하여 수신되는 기지국 신호의 수신신호세기(RSS) 등을 입력받는다. 또한, 상기 제어기(561)는 CDMA 모뎀(501)을 통하여 기지국으로 WCCT의 상태와 운용 및 응답 메시지 등을 전달할 수 있다. GPS수신기(511)는 외부에 설치된 안테나(510)를 통하여 수신되는 GPS 위성 신호를 수신하고 상기 수신기(또는 WCCT)의 위치와 정확한 시각을 계산하여 상기 제어기(561)로 출력한다. 또한 상기 GPS 수신기(511)는 복수의 CCG들(581~58Y)로 정확한 시각 신호(Time Clock)를 출력한다.

상기 복수의 CCG(581~58Y)들은 상기 도 1의 CCG(111)의 경우와 같이 입력되는 GPS 시각에 맞추어 IS-95에서 정의된 바와 같이 CDMA 시스템에 정확히 동기된 파일럿 채널 신호를 발생시킨다. 여기서, 제어기(561)는 CCG(581~58Y)들에서 발생된 파일럿 채널 신호가 시스템 처리(Processing)로 인한 시간 지연을 미리 보상할 수 있도록 시각오차보정 신호(Clock Advance)를 상기 CCG(581~58Y)들로 출력한다. 즉, 상기 복수의 CCG(581-58Y)들은 각각 상기 시각오차보정 신호에 따라 주어진 PN오프셋에 따른 PN위상보다 소정 위상만큼 앞당겨진 파일롯채널신호를 발생하게 된다. 이후, 상기 CCG(581-58Y)들의 각각의 출력은 대응되는 시간지연필터(D1~Dk)들로 입력되고, 각각의 시간지연필터는 입력되는 파일롯채널신호를 자신에게 할당된 지연시간만큼 지연시켜 출력한다. 상기 시간지연뱅크들을 통과한 파일롯채널신호의 총개수는 Y×k가 된다. 그리고, 상기 Y×k개의 파일롯채널신호들의 일부를 소정 규칙에 의하여 선택하고 혼합하여 복수의 안테나들을 통해 송신한다. 이 과정은 상술한 도 4의 경우와 동일하므로 상세한 설명은 생략한다. 살펴보면, 블럭 58y와 48y, 562와 462, 581x와 481x, 582x와 482x, 59x와 49x, 59x0과 49x0 (여기서 y≤Y, x≤X를 만족하는 자연수) 등은 각각 동일한 기능을 수행하는 블록이다.

즉, 상기 본 발명의 제5실시 예에 따른 무선공용채널 전송기는 기지국과의 통신을 위해 CDMA모뎀(501)을 사용하고, GPS수신기(511)를 이용하여 기지국과 동기를 이루고, 기지국의 송신시각과 동일한 시각에 발생되는 서로 다른 PN오프셋을 가진 복수의 공용채널신호(또는 파일롯채널신호)들과 이들의 서로 다른 소정의 선택 및 혼합 규칙에 따라 혼합된 고유한 위상조합을 갖는 복합적 파일롯채널신호를 송신하는 것을 특징으로 한다. 이러한 구조는 옥내 및 옥외 설치가 용이하다.

도 6은 본 발명의 제6실시 예에 따른 무선공용채널 전송기(WCCT)의 블록구성을 도시하고 있다. 도시된 바와 같이, 도 6의 구성은 도 3의 구성에 도 4와 같은 복수개의 안테나들을 적용할 경우의 구현 예을 보여준다. 따라서, 기지국과 통신을 수행하는 부분은 상기 도 3의 구성과 동일하고, WCCT가 공용채널신호를 송신하는 부분은 상기 도 4의 구성과 동일하므로 이하 상세한 설명은 생략한다. 동일한 구성을 살펴보면, 블록 300과 600, 301과 601, 311과 611, 321과 621, 340과 640, 341과 641, 351과 651, 322와 622, 333과 633, 334와 634, 371과 671, 323과 623 등이 동일한 기능을 수행한다. 또한, 블록 68y와 48y, 662와 462, 681x와 481x, 682x와 482x, 69x와 49x, 69x0과 49x0 (여기서 y≤Y, x≤X를 만족하는 자연수) 등은 각각 동일한 기능을 수행하는 블럭이다.

즉, 상기 본 발명의 제6실시 예에 따른 무선공용채널 전송기는 기지국과의 통신을 위해 CDMA모뎀(641)을 사용하고, 기지국으로부터의 파일롯채널신호의 수신시각과 상기 무선공용채널전송기의 파일롯채널신호의 송신시각 사이의 차이를 검출하여 상기 기지국 수신 신호와의 동기를 이룬다. 또한, 상기 무선공용채널전송기는복수의 안테나들(6910-69X0)을 구비하며, 상기 복수의 안테나들의 각각으로 서로 다른 파일롯채널신호를 송신하는 것을 특징으로 한다. 이러한 구조는 옥내 설치가 더욱 용이하다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 따른 무선공용채널 전송기(WCCT)는 기지국의 서비스영역의 특정공간에 위치하며, 상기 특정 공간의 인식을 위한 순방향 공용채널신호를 상기 기지국과 인접 기지국들이 사용하지 않는 PN오프셋을 사용하여 파일럿 신호들을 발생하고 각 파일럿 신호의 서로 다른 조합 또는 각 파일럿 신호의 서로 다른 신호 시간 지연 성분을 혼합한 신호를 전송하는 것을 특징으로 한다.

이하, 이동통신시스템에서 상기 도 1 내지 도 6과 같은 무선공용채널전송기를 사용하는 경우 단말기의 위치추정과정을 살펴본다.

도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 WCCT를 이용한 단말기의 위치 측정 또는 위치 추정 절차를 도시하고 있다.

상기 도 7을 참조하면, 먼저 701단계에서 단말기가 전원을 켜면(Power On), 721단계에서 단말기는 미리 설정(Setting)되어 있는 제1주파수채널(Primary Frequency Channel) 또는 제2주파수채널(Secondary Frequency channel)에서 시스템 획득(System Acquisition)을 수행한다. 이후, 단말기는 731단계에서 단말기가 원하는 순방향 주파수 채널(Forward CDMA Frequency)로 주파수 채널을 변환하여 통화를 위한 대기 상태(Idle State)로 진입한다.

이때, 741단계에서 기지국은 대기 상태에 놓인 단말기들의 위치를 측정하기 위하여 WCCT로 WCCT가 사용할 PN오프셋 정보 등을 포함하는 제어메시지를 전송한다. 그러면, 742단계에서 상기 WCCT는 단말기가 언제든 상기 WCCT의 신호를 측정할 수 있도록 활성상태(Active state)로 진입하게 된다. 상기 기지국이 상기 WCCT로 상기 제어메시지를 전송하여 WCCT를 활성화시키는 과정은 상기 단말기의 준비과정(701단계 내지 732단계)의 이전(이에 대한 경우는 도 8에 예시되어 있다)이나 그 중간에도 가능하다.

상기 WCCT로 전달되는 제어 메시지의 내용 중 WCCT의 PN 오프셋 정보에 관련해서, 본 발명의 적용을 기존의 IS-95 시스템으로 가정하는 경우, 기지국은 임의의 PN 오프셋을 WCCT로 할당할 수 있다. 그러나 단말기 통화 수행에 영향을 적게 하는 방법으로 본 발명은 WCCT로 할당되는 PN 오프셋이 기존 기지국과 단말기 간에 미리 약속되어 있지 않은 PN 오프셋인 것으로 가정한다. 일반적으로, 기존의 기지국 또는 섹터의 PN 오프셋들은 모두 K(=2, 대문자 K) 단위의 오프셋을 설정하여 사용하고 있다. 즉, 모든 기지국 또는 섹터들은 K(=2)를 최소 공약수로 하는 값을 PN 오프셋을 사용한다.

예를들어, 본 발명은 WCCT의 PN 오프셋을 m이라 할 때, mod(m,K)≠0 (즉, m을 K로 나누어서 나머지가 0이 아님)을 만족하는 m을 사용하는 것이다. 기존의 시스템에서 K=2의 PN 오프셋 최소공약수를 사용하는 경우 기지국 또는 섹터의 PN오프셋을 n*K (n은 양의 정수)라고 할 때, WCCT의 PN오프셋을 n*K±1의 값으로 할당하는 방안이다. 이는 기존의 단말기들이 제1주파수채널(Primary FA Channel)에서 기지국을 획득한 후 WCCT의 신호가 송신되는 주파수 채널로 주파수간 이동하여 새로운 주파수 채널에 맞추는 과정에서 WCCT의 PN 오프셋을 새로 발견하여 시스템 획득(System Acquisition)을 시도하지 않도록 할수 있다. 또한, 이러한 방법은 위치 측정을 시도하는 단말기에게만 기지국이 WCCT의 PN 오프셋을 알려주거나 WCCT의 PN 오프셋 값을 미리 단말기에 설정하여, 위치 측정을 시도하는 경우에만 WCCT 및 기지국 또는 섹터의 파일럿 채널을 탐색하도록 만들 수 있다. 또한, 기지국은 상기 제어메세지를 이용하여 WCCT의 출력레벨과 출력신호의 송신 주파수채널을 제어할 수 있다.

또한, 단말기가 시스템 획득을 하는 과정에서 단말기는 제1주파수 채널(또는 제2주파수 채널)을 자동으로 탐색하게 되어 있으며 이때 WCCT의 신호를 기지국 신호로 오인하지 않도록 WCCT의 신호 전송 주파수 채널을 제1주파수 채널이나 제2주파수 채널이 아닌 타 주파수 채널로 설정할수 있다. 상기 WCCT의 송신 주파수 채널이 제1주파수채널 또는 제2주파수채널인 경우에는 단말기가 WCCT의 신호와 기지국의 파일럿 신호를 혼동하지 않도록 WCCT에서 전송되는 오버헤드(Overhead) 메시지에 식별정보가 들어 있어야 한다.

본 발명은 기지국이 WCCT의 제어기로 WCCT가 파일럿 채널을 발생시키기 위해 사용할 PN 오프셋을 제어메시지를 통하여 지정하는 방안을 실제 구현 예로 선택하여 사용할 수 있다. 그러나, WCCT가 사용할 PN 오프셋은 따로 기지국이 WCCT로 전달하지 않는 방안도 가능하다. 이는 기지국(섹터)에서 전송되는 오버헤드 메시지(Overhead Message)중의 한가지인 주변 기지국 PN 리스트 메시지(Neighbor List Message)에 나타나 있는 PN 오프셋들에 근거하여 상기 WCCT가 인접 PN 오프셋에 +(K-1)에서 -(K-1)의 값을 추가한 PN오프셋을 사용하여 공용채널신호를 송신할수도 있다.

상기 기지국으로부터 WCCT에 대한 제어정보들을 포함하는 제어메시지를 수신한 WCCT는 기지국에서 요청한 바에 따라 공용채널신호을 발생하여 적어도 하나의 안테나를 통해 송신한다. WCCT의 제어가 정상적으로 이루어져서 정상적인 WCCT의 기능이 수행되면, 743단계에서 기지국은 대기 상태(Idle State)에 놓인 단말기에게 파일럿채널 탐색을 요청하는 위치 측정 요구(Positioning Request) 메시지를 전송한다. 여기서, 상기 위치측정요구메세지는 파일롯채널 탐색에 필요한 각종 정보를 포함할 수 있다. 예를들어, WCCT에 지정된 PN오프셋 정보 등을 포함한다.

상기 기지국으로부터 상기 위치측정요구 메시지를 수신하면, 751단계에서 상기 단말기는 현재 단말기가 속해있는 주파수 채널에서 파일럿채널을 탐색하여 파일럿측정데이터(data 1)를 얻고 다시 WCCT의 신호가 전송되고 있는 주파수 채널에서 파일럿채널을 탐색하여 파일럿측정데이터(data 2)를 얻은 후 두 개의 주파수 채널에서 얻어진 파일럿 측정 데이터를 최종 파일럿 측정 데이터(data 1 + data 2)로 얻는다. 그러나 WCCT가 상술한 도 4 내지 도 6과 같이 다수개의 PN 오프셋들 이루어진 혼합된 파일럿 채널 신호를 송신하는 경우, 단말기의 단순한 위치 확인을 위하여 단말기는 상기 파일롯측정데이터(data 2)만을 측정하여 기지국으로 전송할 수도 있다. 또한 단말기가 현재 속해있는 주파수 채널이 WCCT가 사용하는 주파수 채널인 경우 단말기는 현재의 주파수 채널에서만 파일럿 채널을 탐색하여 그 측정 결과(data 3)만을 최종 파일럿 측정 데이터(data 3)로 출력할 수 있다. 다른 예로, 단말기가 현재 속해있는 주파수 채널이 WCCT가 신호 전송에 사용하는 주파수 채널인 경우, 단말기는 현재의 주파수 채널에서 파일럿 채널을 탐색하여 파일럿 측정 데이터(data 4)를 얻고 다른 주파수 채널(WCCT가 신호를 전송하지 않는 주파수 채널)에서 파일럿 채널을 탐색하여 파일럿 측정 데이터(data 5)를 얻은 후 두 개의 주파수 채널에서 측정된 데이터를 모두 합하여 최종 파일럿 측정 데이터(data 4 + data 5)로 출력할 수도 있다. 여기서, 상기 파일롯 측정 데이터는 앞서 설명한 바와 같이 측정된 각 파일럿 채널의 PN오프셋 정보와 각 파일럿 신호의 서비스 기지국 신호에 대한 상대적인 수신 시각차(TDOA)가 될 수 있다.

이후, 751단계에서 상기 단말기는 상기와 같이 획득된 최종 파일럿 측정 데이터를 기지국(CDMA 네트웍)으로 전송한다. 그러면, 761단계에서 기지국은 상기 단말기로부터의 상기 파일롯측정데이터를 이용해 상기 단말기의 위치를 추정한다. 여기서, 기지국은 상기 단말기로부터의 상기 파일롯 측정 데이터를 이용하여 삼각 측정(Trilateration) 기법을 이용하여 단말기의 위치를 추정(또는 계산)할 수 있다. 여기서 도 2 또는 도 3 등의 경우와 같이 GPS를 이용하여 절대적인 시각 동기를 이루지 않고 WCCT가 수신되는 기지국 신호를 이용하여 상대적인 시각 동기를 이루는 경우, WCCT와 기지국간의 거리에 의한 절대 동기 오차는 WCCT와 기지국의 거리에 의한 신호 전달 시간 지연 값을 미리 계산하여 보상함으로써 얻어진 상대적인 수신 시각차(TDOA)를 이용하여 삼각 측정에 활용할 수 있다. 한편, WCCT가 도 4, 도 5 또는 도 6의 구조로 이루어진 경우 기지국(CDMA 네트웍)은 단말기가 측정한 신호를 출력하는 WCCT의 위치를 단말기가 속해 있는 공간으로 추정하는 방식을 사용할 수도 있다. 이 경우, WCCT의 전송 안테나들로 송신되는 신호들은 PN오프셋조합과 각 PN 오프셋을 갖는 파일럿 채널의 시간 지연 성분의 일부 또는 모두에 있어서 서로 동일하지 않으므로 단말기의 측정 데이터로부터 단말기가 속해있는 공간에 대한 식별이 가능하다. 762단계에서 필요에 따라 기지국은 상기 단말기에게 상기 획득된 단말기의 위치 정보(Location Information)를 전송한다.

도 8 및 도 9는 상기 도 7의 다른 예를 보여주는 것으로. 전반적으로 동일한 순서를 갖는다. 상기 도 7과 달리 상기 도 8은 단말기가 대기상태에 이르기 전에 WCCT에 대한 정보를 기지국으로부터 미리 수신하게 된다(843단계). 이 경우 WCCT에 대한 정보는 기지국의 오버헤드 메세지(Overhead Message)를 통하여 기지국에서 브로드캐스팅(Broadcasting)된다. 또한, 상기 도 8은 기지국이 단말기에게 파일롯탐색을 요구하는 위치측정요구 메시지의 전송과정(743단계)이 없다. 즉, 단말기가 파일롯채널 측정데이터를 기지국으로 보고(852단계)함으로써 상기 단말기의 위치추정이 수행된다. 다시 말해, 단말기의 위치추정은 도 7의 경우와 같이 기지국의 요청에 의하여 시작할 수 있으며, 또한 도 8의 경우와 같이 단말기의 요구에 의해 시작할 수도 있다.

상기 도 7과 달리 도 9는 단말기가 미리 WCCT의 정보를 알고 있거나, 알고 있는 정보(인접기지국 리스트)를 이용해 WCCT의 정보(WCCT의 PN오프셋 리스트)를 예측하는 경우이다. 따라서, 단말기는 기지국으로부터 WCCT에 대한 정보를 Overhead Message 등으로 수신할 필요가 없다. 단말기는 위치측정이 필요하다고 판단된 경우, 미리 알고 있거나 혹은 자체적으로 생성한 WCCT의 정보(WCCT의 PN 오프셋 리스트 등)를 이용해 파일롯 채널을 탐색하고, 탐색결과 획득된 파일롯 측정 데이터를 기지국으로 올려 위치측정을 요구한다(952단계). 여기서, 상기 WCCT의 PN오프셋 리스트는 서비스 기지국의 PN오프셋(1개 또는 3섹터의 경우 3개)를 포함한 주변기지국 PN리스트와 PN 증가(increment) 값으로부터 생성될수 있다. 이에 대한 설명은 앞서 설명한 것과 동일하므로 추가 설명은 생략한다. 상기 WCCT의 PN오프셋 리스트는 하기 표 1와 같이 생성될수 있다. 이후, 기지국은 상기 단말기로부터 수신한 파일롯 측정 데이터를 이용해 상기 단말기의 위치를 추정하고(961단계), 필요시 상기 추정된 상기 단말기의 위치를 상기 단말기로 전송한다(962단계).

도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 단말기가 WCCT의 신호를 측정하여 기지국으로 전송하기 위한 절차를 도시하고 있다.

상기 도 11을 참조하면, 먼저 단말기가 1101단계에서 WCCT의 신호를 탐색하기 시작한다. 단말기는 1102단계에서 기지국으로부터 수신한 메시지(오버헤드 메시지 혹은 위치측정요구메세지 등)을 분석하여 WCCT로 지정된 PN 오프셋 정보가 존재하는지 판단한다. 만약 WCCT로 할당된 PN 오프셋에 관한 정보를 기지국으로부터 수신하였다면, 상기 단말기는 1111단계로 진행하여 상기 수신된 상기 WCCT의 PN오프셋 정보를 이용하여 WCCT로부터의 파일롯채널신호를 탐색한다. 만약 단말기가 WCCT로 할당된 PN오프셋 정보를 기지국으로부터 수신하지 않았다면, 상기 단말기는 1121단계로 진행하여 주변기지국리스트(Neighbor List Message) 메시지에 있는 PN 오프셋(Offset) 리스트로부터 WCCT가 사용 가능한 PN 오프셋 리스트를 생성한다. 앞서 설명한 바와 같이, 주변기지국들의 PN 오프셋 리스트(PN1, PN2, ... PN20, 통상 20개의 PN 오프셋이 주어짐)로부터 기지국 PN 증가값(단말기가 기지국을 획득하는 과정에서 기지국의 오버헤드 메세지를 통하여 단말기로 전달됨)보다 작은 증가 값 이내의 PN 오프셋 증가(increment) 또는 감소(decrement)를 시켜 WCCT에서 사용 가능한 PN 오프셋 리스트를 만든다. 즉, 주변 기지국 PN 오프셋 리스트가 PN1, PN2, PN3, ..., PN20이고 PN 오프셋 증가(increment)가 K라면 WCCT에서 사용 가능한 PN 오프셋 리스트(List)는 하기 <표 1>과 같다.

주변 기지국 PN Offsets	기지국의 PN increment	WCCT가 사용 가능한 PN Offsets
PN1	K	PN1-(K-1), ... PN1-(1), PN1+(1), ... PN1+(K-1)
PN2		PN2-(K-1), ... PN2-(1), PN2+(1), ... PN2+(K-1)
PN3		PN3-(K-1), ... PN3-(1), PN3+(1), ... PN3+(K-1)
PNn		PNn-(K-1), ... PNn-(1), PNn+(1), ... PNn+(K-1)
...		...
PN20		PN20-(K-1), ... PN20-(1), PN20+(1), ... PN20+(K-1)

즉, PNn=200이고 K=2 일 때, PNn으로부터 WCCT이 사용할 수 있는 PN Offsets는 200-(2-1), 200+1로써 각각 199와 201의 두 가지 PN 오프셋이 사용 가능한 PN오프셋이 된다. 이후, 상기 단말기는 1122단계에서 상기 생성한 WCCT PN 오프셋 리스트에 근거하여 WCCT의 파일롯채널신호를 탐색한다. 상기 WCCT의 PN 오프셋에 대한 탐색은 일반적인 기지국 파일럿채널신호의 탐색기능을 갖는 탐색기(Searcher)의 기지국 신호 탐색 방법과 동일하다. 즉, 주어진 수신 시간의 범위를 나타내는 탐색구간(Searcher Window, 또는 Hypothesis Window)을 탐색하여 각 가설(또는 위상) 시점에서 측정되는 상관기 출력(신호의 상대적 세기)을 신호 탐색 결과로 출력한다. 이에 대한 자세한 설명은 본 발명의 요지와 무관하므로 생략한다. 이렇게 하여 모든 WCCT의 PN 오프셋에 대하여 일정한 가설 구간(또는 탐색구간)을 모두 탐색하고 이 탐색 결과들로부터 일정한 신호 세기 임계값(Threshold) 이상으로 수신되는 PN오프셋들과 각 PN 오프셋을 갖는 신호들의 서비스 기지국 파일럿 신호 수신 시각에 대한 상대적인 시간 지연차(TDOA)를 추출한다. 상기 신호 세기 임계값은 탐색기(Searcher)의 신호 상관 길이(Correlation Length)에 따른 신호 상관 잡음 레벨(Correlation Noise Level)이상을 갖는 임의의 값으로 설정된다. 상기 상대적인 시간 지연 차는 서비스 기지국의 파일럿 채널신호에 대한 수신 시각을 기준으로 하는 상대적인 시간차(TDOA)를 의미한다.

상기 1111단계 및 상기 1122단계를 수행하여 상기와 같이 탐색결과(획득된 WCCT의 PN오프셋들 및 그 수신시간과 서비스 기지국의 파일롯채널의 상대적 수신 시각 차이)를 획득하면, 상기 단말기는 1131단계에서 상기 획득된 탐색결과를 상기 기지국으로 전송한다.

상술한 실시예는, 단말기가 파일롯채널을 탐색한후 획득된 PN오프셋들과 각 PN오프셋의 상대적인 시간지연차(TDOA)를 계산하여 기지국으로 올려주는 것으로 설명하고 있지만, 만일 단말기가 기지국의 위치 및 WCCT들의 위치를 알고 있다면, 상기 단말기가 상기 계산된 TDOA들과 상기 위치들을 이용해 상기 단말기의 위치를 산출하여 기지국으로 전송할 수도 있다. 또한, WCCT의 동기방식에 따라 상기 TDOA의 값에 오차가 발생할수도 있기 때문에, 다른 방안으로 단말기는 수신한 칩샘플데이터 또는 파일럿 탐색기(Searcher)의 탐색 결과 모두를 기지국으로 올려 기지국에서 오차보상 및 위치추정을 하도록 할수도 있다. 그러면, 기지국은 상기 수신한 칩샘플데이터를 상기 기지국의 PN오프셋 및 WCCT의 PN오프셋으로 상관하여 피크(peak)값을 갖는 PN오프셋(들)을 획득하고, 그 PN오프셋의 상대적인 수신시간차(TDOA)를계산하며, 상기 계산된 TDOA들과 기지국 및 WCCT들의 위치정보를 이용해 단말기의 위치를 삼각측정법에 의해 산출한다. 만일, 단말기가 옥내에 위치한다면, 단말기가 올려준 칩샘플데이터가 WCCT의 안테들중 어느 안테나에서 송신된 것인지를 데이터베이스를 통해 검색하고, 검색된 안테나의 위치를 단말기의 위치를 결정한다.

도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 기지국이 단말기로부터 수신한 파일럿측정 데이터로부터 상기 단말기의 위치를 추정하기 위한 절차를 도시하고 있다.

상기 도 12를 참조하면, 먼저 기지국은 1201단계에서 상기 단말기로부터의 파일롯측정 데이터를 수신한다. 상기 파일롯측정 데이터는 앞서 설명한 바와 같이, 일 예로 단말기가 포착한 WCCT의 신호의 PN오프셋 및 그 수신시간과 기지국 신호의 수신시간 사이의 차이(TDOA)가 될 수 있고 다른 예로 단말기가 수신한 칩샘플데이타 또는 단말기의 파일럿 탐색기(Searcher)의 모든 출력이 될 수도 있다.

그리고, 상기 기지국은 1211단계에서 상기 수신한 파일롯측정데이터로부터 기지국의 신호 성분(주변 기지국의 PN 오프셋에 해당하는 파일럿 채널 측정 데이터)과 옥내(옥내 WCCT에 할당된 PN 오프셋에 해당하는 파일럿 채널의 측정 데이터) 및 옥외(옥외 WCCT에 할당된 PN 오프셋에 해당하는 파일럿 채널의 측정 데이터) WCCT 신호 성분을 분리한다. 이 단계는 파일롯 측정 데이터를 기지국의 PN오프셋 및 WCCT(들)의 PN오프셋(또는 PN코드)들로 상관하여 피크(peak)값의 발생여부로 해당 PN오프셋을 갖는 파일럿 신호 성분의 존재 여부를 확인하는 단계이다. 그리고, 상기 기지국은 1221단계에서 상기 분리된 결과로부터 옥내 WCCT에 대한 신호 성분이 존재하는지를 확인한다. 옥외 성분의 경우 도 1, 도 2, 도 3과 같이 단수의WCCT 파일럿 PN오프셋 신호를 옥외로 설치하는 경우로 실용될 수 있으므로 이에 대한 구별은 수신되는 WCCT의 PN오프셋 성분이 많지 않은 경우로 판단 할 수 있다. 판단이 되지 않는 경우, 다음 단계인 1231과 1251의 단계 모두로 진행하여 1231의 과정이 정합되는지 확인함으로써 재 판단을 할 수도 있다. 만일 옥내 WCCT의 신호성분이 존재하는 경우, 상기 기지국은 1231단계로 진행하고, 그렇지 않으면 1251단계로 진행된다. 이러한 판단은 단말기에서 전송한 파일럿 채널 측정 데이터에 나타나있는 PN 오프셋(들)을 WCCT에 관한 데이터 베이스(1241)의 정보와 비교하여 수행할수 있다. 상기 WCCT의 데이터베이스(1241)는 다음과 같은 정보를 포함하고 있다.

1. 모든 WCCT의 위치와 기지국과의 동기를 이루는 방식(GPS or 기지국 수신 신호에 의한 동기화)

2. 각 WCCT의 모든 안테나 위치

3. WCCT의 각 안테나에서 발생하는 파일럿 채널(들)의 PN 오프셋(들)

4. WCCT의 각 안테나에서 발생하는 파일럿 채널(들)의 시간 지연 정보

먼저, 상기 기지국은 상기 1231단계에서 측정된 옥내 WCCT 신호 성분에서 PN 오프셋 값(들)과 각 PN 오프셋을 갖는 파일럿 채널들의 상대적(서비스 기지국 신호의 수신 시각을 기준으로)인 시간 지연 값을 추출하고, 데이터베이스(1241)를 검색하여 상기 추출된 값들과 동일한 값들을 가진 WCCT의 안테나의 위치를 찾아낸다. 그리고, 상기 기지국은 1271단계에서 상기 찾아낸 안테나의 위치를 상기 단말기의 위치로 추정한다.

만일 상기 1221단계에서 옥내 WCCT의 신호 성분이 존재하지 않는 경우, 상기단말기는 상기 1251단계에서 옥외 WCCT의 동기 유지 방식 및 그 위치에 따른 동기오차를 보상한다. 만일, 상기 단말기가 측정한 WCCT가 GPS를 이용하여 기지국과 정확한 시각 동기를 맞추어 신호를 송신하는 경우(도 1, 도 5)가 아니라면 WCCT는 수신되는 서비스 기지국의 신호에 동기를 맞추어 신호를 송신하는 경우(도 2, 도 3, 도 4, 도 6)이므로 WCCT의 신호 발생 시각은 기지국과 WCCT간의 거리만큼 지연된다. 따라서 상기 1251단계에서 이러한 WCCT의 신호 발생 차이를 다시 보상해주는 작업을 한다. 이를 위하여 상기 기지국은 WCCT의 데이터 베이스(1241)로부터 WCCT의 위치에 대한 정보 및 WCCT가 기지국과 동기를 이루는 방식이 GPS에 의한 것인지 기지국 신호에 의한 것인지에 대한 정보를 입력받는다. 이후, 기지국은 상기 1271단계에서 WCCT의 파일럿 신호 측정 결과와 기지국 파일럿 신호 측정 결과 및 관련 WCCT와 기지국들의 위치를 가지고 삼각 측정 방법(TDOA, Time Difference Of Arrival)에 의해 상기 단말기의 위치를 계산한다. 즉, 적어도 3개의 파일롯신호들을 획득하고, 상기 획득된 적어도 3개의 파일롯신호들로부터 적어도 두 개의 TDOA들을 계산하며, 상기 적어도 2개의 TDOA들 및 WCCT들과 기지국의 위치를 가지고 삼각측정방법에 의해 단말기의 위치를 산출한다. 상기 TDOA에 의한 위치 측정 계산 방법은 이미 수학적으로 소개된 일반적인 내용이므로 상세한 설명을 생략한다.

도 13은 본 발명에 따른 대기상태(idle state)의 단말기에서 무선공용채널 전송기의 신호 측정을 위한 탐색기의 탐색구간을 보여준다. 일반적으로, 단말기의 파일롯채널 탐색기(searcher)는 일정한 스케쥴에 의하여 서비스 기지국과 주변 기지국 신호를 탐색하며, 슬롯모드(slotted mode)로 동작하여 전력소모를 감소시키는방안을 사용한다. 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 단말기는 단말기가 슬롯모드로 동작하는 경우, 서비스 기지국과 주변 기지국의 신호를 탐색하지 않는 비활성 시간대(dormant 상태)에 WCCT의 신호를 탐색한다. 이와 같이 WCCT 탐색구간은 모든 비활성 시간대로 설정할수 있으며, 단말기의 전력소모를 방지하기 위하여 복수의 비활성 시간대 중 1개의 비활성 시간대를 WCCT 탐색시간대로 설정할수도 있다.

한편, 단말기가 통화상태인 경우, WCCT의 탐색에 대한 우선순위는 후보기지국(Candidate)보다는 낮고 인접기지국(Neighbor)보다는 높게 설정한다. 즉, 탐색기는 이러한 우선순위에 근거한 탐색 스케쥴링으로 기지국 및 WCCT의 신호를 탐색한다. 또 다른 방안으로 WCCT에 대한 탐색 우선 순위를 인접기지국(Neighbor Set)과 동일하게 세팅하여 WCCT의 신호를 탐색하게 할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 무선 공용 채널 전송기(Wireless Common Channel Transmitter)는 기지국과 별도로 순방향 공용채널신호를 발생한다. 기존의 삼각측정(AFLT : Advanced Forward Link Trilateration) 방식에 있어서 단말기는 삼각측정을 위해 적어도 3개 이상의 기지국 신호를 획득해야 된다. 이 방식은 단말기의 성능과 무선 채널 환경에 대한 여러 가지 문제로 그 구현이 쉽지 않았으나 본 발명에서 제안하는 WCCT은 단말기에게 보다 많은 파일럿 채널 탐지와 측정을 가능하게 하므로 안정적인 위치 측정이 가능하게 된다. 또한 WCCT는 특정한 공간이나 독립된 공간과 같은 곳에 설치(예 : 건물의 각층마다 설치)되어 단말기가 속해있는공간을 용이하게 인식할수 있다. 즉, 실내 또는 폐쇄된 공간에 위치한 단말기가 삼각 측정을 통하여 그 위치를 알아낼 수 없는 경우, WCCT의 신호가 서로 다른 공간에서 유일(Unique)한 신호일 때 단말기가 측정한 WCCT신호로부터 단말기가 속한 공간 확인이 가능해진다. 또한 WCDMA에서 활용되는 PE의 경우, 기존 CDMA 이동 통신 시스템이나 동기식 IMT-2000시스템에서 활용되지 못하는 여러 가지 문제를 가지고 있으나 본 발명에서 제시하는 WCCT의 경우, 이러한 문제를 극복하고 기존 CDMA 이동 통신 시스템 뿐만아니라 동기식과 비동기식 IMT-2000 시스템에서도 이용가능하며 기존의 무선 규격(Air Interface)과 혼란을 일으키지 않는 방식으로 단말기 위치 측정 시스템으로 활용될 수 있다.

Claims

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이동통신 기지국의 서비스 영역의 특정 공간에 위치되며, 상기 특정 공간의 인식을 위한 복합적 파일롯채널신호를 이동국으로 송신하기 위한 무선공용채널전송기 장치에 있어서,

상기 기지국과 통신을 하기 위한 통신부와,

상기 파일롯채널신호의 PN오프셋, 송신주파수채널 및 증폭레벨을 제어하기 위한 제어기와,

상기 제어기의 제어하에 Y(>1)개의 PN오프셋들에 해당하는 Y개의 파일롯채널신호들을 생성하고, 상기 파일롯채널신호들의 각각을 서로 다른 시간 지연을 가지며 최대 32칩의 시간 지연을 갖는 k(>1)개의 시간지연필터들을 통과시켜 총 Y×k개의 서로 다른 위상을 갖는 파일롯채널신호들을 생성하며, 상기 Y×k개의 파일롯채널신호들의 일부를 다른 공용채널발생기들과 서로 다른 고유한 규칙에 의해 선택하고 혼합하여 X(≥1)개의 서로 다른 고유한 위상 조합을 갖는 혼합된 파일롯채널신호들을 생성하는 공용채널발생기와,

상기 공용채널발생기로부터의 상기 혼합된 파일롯채널신호들을 각각 아날로그신호로 변환하여 출력하는 복수의 디지털아날로그변환기들과,

상기 복수의 디지털아날로그변환기들로부터의 신호들을 각각 상기 제어기의 제어하에 소정 주파수채널로 주파수상향변환하여 출력하는 복수의 주파수상향변환기들과,

상기 주파수상향변환기들로부터의 상기 주파수상향변환된 신호들을 각각 상기 제어기의 제어하에 소정 증폭레벨로 증폭하여 서로 다른 위치에 설치된 안테나들 중 대응되는 안테나로 출력하는 복수의 전력증폭기들을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제14항에 있어서,

상기 Y개의 PN오프셋들은 상기 기지국 및 상기 기지국의 인접기지국들이 사용하지 않는 PN오프셋인 것을 특징으로 하는 장치.
제14항에 있어서,

상기 소정 PN오프셋은 상기 기지국 및 상기 기지국의 인접기지국들이 사용하는 PN오프셋으로부터 PN 증가값 이하의 차이를 갖는 PN오프셋인 것을 특징으로 하는 장치.
제14항에 있어서,

상기 소정 PN오프셋은 상기 서비스 기지국으로부터 인가받은 PN오프셋인 것을 특징으로 하는 장치.
제14항에 있어서,

상기 소정 증폭레벨에 의한 상기 공용채널발생기의 안테나 출력 레벨은 상기 공용채널발생기가 수신하는 순방향의 수신 신호 세기 레벨보다 낮은 것을 특징으로 하는 장치.
제14항에 있어서,

상기 소정 주파수채널은 상기 기지국이 사용하지 않는 주파수채널들인 것을 특징으로 하는 장치.
제14항에 있어서,

위치정보와 시각정보를 GPS위성으로부터 수신하기 위한 GPS수신기를 더 포함하며, 상기 공용채널발생기는 상기 GPS수신기로부터의 상기 시각정보에 근거하여 상기 서로 다른 파일롯채널신호들을 상기 서비스 기지국과 동기화된 시각에 발생하는 것을 특징으로 하는 장치.
제14항에 있어서,

상기 통신부는, 상기 소정 PN오프셋 정보, 상기 송신주파수채널 정보 및 상기 증폭레벨 정보를 포함하는 메시지를 상기 기지국으로부터 수신 및 복원하여 상기 제어기로 출력하고, 상기 제어기로부터의 역방향 송신 정보를 변조하여 송신하는 CDMA모뎀인 것을 특징으로 하는 장치.
제14항에 있어서, 상기 통신부는,

상기 안테나를 통해 송수신되는 신호를 스위칭하기 위한 송수신분리기와,

상기 송수신분리기로부터의 기지국 신호를 주파수하향변환하여 출력하는 주파수하향변환기와,

상기 주파수하향변환기로부터의 아날로그 신호를 디지털신호로 변환하여 출력하는 아날로그디지털변환기와,

상기 아날로그디지털변환기로부터의 상기 디지털신호를 복조하여 상기 PN오프셋 정보, 상기 송신주파수채널 정보 및 상기 증폭레벨 정보를 포함하는 제어메시지를 복원하고, 상기 복원된 제어메세지와 수신되는 기지국 신호의 수신 세기 레벨 정보를 상기 제어기로 출력하는 복조기와,

상기 제어기로부터의 역방향 송신 정보를 변조하여 출력하는 변조기와,

상기 변조기로부터의 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하여 출력하는 디지털아날로그변환기와,

상기 디지털아날로그변환기로부터의 상기 아날로그 신호를 주파수 상향 변환하여 출력하는 주파수상향변환기와,

상기 주파수상향변환기로부터의 상기 주파수상향변환된 신호를 전력증폭하여 상기 송수신분리기로 출력하는 제2전력증폭기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제22항에 있어서,

상기 송수신분리기는 듀플렉서 또는 스위치인 것을 특징으로 하는 장치.
제21항 또는 제22항에 있어서,

상기 기지국으로부터 수신되는 신호의 아날로그 기저대역신호와 상기 공용파일롯채널발생기가 발생하는 상기 다수개의 서로 다른 혼합된 파일롯채널신호들 중소정 하나의 혼합된 파일롯채널신호의 아날로그 기저대역신호를 결합하여 출력하여 실시간 혼합하여 출력하는 합성기와,

상기 합성기로부터의 아날로그 신호를 디지털신호로 변환하여 출력하는 아날로그디지털변환기와,

상기 제어기로부터 상기 기지국의 파일롯채널신호의 PN코드 정보 및 상기 소정 하나의 혼합된 파일롯채널신호의 PN오프셋 정보 및 혼합된 각 파일럿채널신호들의 시간지연 정보를 입력받고, 상기 입력받은 정보들에 근거하여 상기 디지털신호에 포함되어 있는 파일롯채널신호들을 탐색하며, 상기 기지국의 파일롯채널신호와 상기 공용채널발생기의 파일롯채널신호 사이의 위상차이 및 상기 파일롯채널신호들의 신호세기들을 상기 제어기로 출력하는 파일롯탐색기를 포함하며,

상기 제어기는 상기 파일롯탐색기로부터의 상기 위상차이에 근거하여 상기 공용파일롯채널에서 발생하는 파일롯채널신호의 위상 오차를 제어하고, 상기 신호세기들에 근거하여 상기 복수의 전력증폭기들의 증폭레벨을 제어하는 것을 특징으로 장치.
제14항에 있어서,

상기 제어기는 상기 기지국 신호의 수신세기(RSS)에 근거하여 상기 복수의 전력증폭기들의 소정 증폭레벨을 결정하는 것을 특징을 하는 장치.
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하나의 기지국의 서비스 영역에 특정공간의 인식을 위한 서로 다른 고유한 위상 조합을 갖는 파일롯채널신호들을 송신하는 무선공용채널전송기를 적어도 하나 포함하는 이동통신시스템에서, 단말기가 위치추정을 위한 파일롯측정데이터를 상기 기지국으로 전송하기 위한 방법에 있어서,

서비스 기지국으로부터 파일롯채널탐색을 요구하는 메시지를 수신하는 과정과,

상기 메시지를 분석하여 탐색할 무선공용채널전송기의 PN오프셋 정보가 포함되어 있는지 판단하는 과정과,

상기 무선공용채널전송기의 PN오프셋 정보가 포함되어 있는 경우, 상기 무선공용채널전송기의 파일롯채널신호 및 상기 기지국의 파일롯채널신호를 탐색하고, 상기 탐색결과를 상기 기지국으로 전송하는 과정과,

상기 무선공용채널전송기의 PN오프셋 정보가 포함되어 있지 않은 경우, 상기 기지국으로부터의 인접기지국리스트에 근거하여 탐색할 무선공용채널전송기의 PN오프셋 리스트를 생성하는 과정과,

상기 무선공용채널전송기의 PN오프셋 리스트에 존재하는 PN오프셋들의 파일롯채널신호 및 상기 기지국의 파일롯채널신호를 탐색하고, 상기 탐색결과를 상기 기지국으로 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제27항에 있어서,

상기 탐색결과는, 소정 임계값 이상으로 수신되는 PN오프셋들 및/또는 상기PN오프셋들을 갖는 신호들의 각각의 수신시간과 상기 서비스 기지국신호의 수신시간 사이의 차이 정보인 것을 특징으로 하는 방법.
제27항에 있어서,

상기 단말기가 슬롯 모드로 동작하는 통화대기상태(Idle State)에 있는 경우, 상기 무선공용채널전송의 파일롯채널신호의 탐색은 상기 슬롯모드의 비활성 상태(도먼트) 기간에서 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
제27항에 있어서,

상기 단말기가 통화 상태(Active State)에 있는 경우, 상기 무선공용채널전송의 파일롯채널신호의 탐색을 위한 파일럿 탐색기의 PN오프셋 중요도(Priority)는 후보 PN오프셋(Candidate Set) 보다 낮은 것을 특징으로 하는 방법.
제27항에 있어서,

상기 단말기가 통화 상태(Active State)에 있는 경우, 상기 무선공용채널전송의 파일롯채널신호의 탐색을 위한 파일럿 탐색기의 PN오프셋 중요도(Priority)는 주변 기지국 PN오프셋(Neighbor Set) 보다 높거나 동등한 것을 특징으로 하는 방법.
Y개의 서로 다른 PN오프셋들에 해당하는 Y개의 파일롯채널신호들을 생성하고, 상기 파일롯채널신호들의 각각을 서로 다른 시간 지연을 가지며 최대 32칩의 시간 지연을 갖는 k(>1)개의 시간 지연필터들을 통과시켜 총 Y×k개의 서로 다른 위상을 갖는 파일롯채널신호들을 생성하며, 상기 Y×k개의 파일롯채널신호들의 일부를 다른 공용채널발생기들과 서로 다른 고유한 규칙에 의해 선택하고 혼합하여 X(≥1)개의 서로 다른 고유한 위상 조합을 갖는 혼합된 파일롯채널신호들을 생성하고, 상기 혼합된 파일롯채널신호들의 각각을 서로 다른 공간에 위치한 안테나를 통해 송신하는 무선공용채널전송기를 포함하는 이동통신시스템에서, 기지국이 상기 서로 다른 공간 중 특정 하나의 공간에 위치한 단말기의 위치를 추정하기 위한 방법에 있어서,

상기 단말기로부터 파일롯측정데이터를 수신하는 과정과,

상기 수신한 파일롯측정데이터로부터 상기 기지국의 신호성분과 상기 공용채널전송기의 신호성분을 분리하는 과정과,

상기 분리된 공용채널전송기의 신호성분에 해당하는 안테나의 위치를 데이터베이스로부터 추출하는 과정과,

상기 추출된 안테나의 위치를 상기 단말기의 위치로 결정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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Y개의 서로 다른 PN오프셋들에 해당하는 Y개의 파일롯채널신호들을 생성하고, 상기 파일롯채널신호들의 각각을 서로 다른 시간 지연을 갖는 k(>1)개의 시간 지연필터들을 통과시켜 총 Y×k개의 서로 다른 위상을 갖는 파일롯채널신호들을 생성하며, 상기 Y×k개의 파일롯채널신호들의 일부를 다른 공용채널발생기들과 서로 다른 고유한 규칙에 의해 선택하고 혼합하여 X(≥1)개의 서로 다른 고유한 위상 조합을 갖는 혼합된 파일롯채널신호들을 생성하고, 상기 혼합된 파일롯채널신호들의 각각을 서로 다른 공간에 위치한 안테나를 통해 송신하는 무선공용채널전송기를 포함하는 이동통신시스템에서, 상기 서로 다른 공간 중 특정 하나의 공간에 위치한 단말기의 위치를 추정하기 위한 방법에 있어서,

서비스 기지국이 상기 무선공용채널전송기로 제어메시지를 전송하여 상기 무선공용채널전송기를 활성상태로 만드는 과정과,

상기 단말기가 상기 기지국의 요청 혹은 자체 프로세싱에 의해 파일롯측정데이터를 상기 기지국으로 송신하는 과정과,

상기 기지국이 상기 단말기로부터 수신한 파일롯측정데이터로부터 상기 무선공용채널전송기의 신호성분을 분리하는 과정과,

상기 기지국이 상기 분리된 신호성분에 해당하는 안테나의 위치를 데이터베이스로부터 추출하는 과정과,

상기 기지국이 상기 추출된 안테나의 위치를 상기 단말기의 위치로 결정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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Y개의 서로 다른 PN오프셋들에 해당하는 Y개의 파일롯채널신호들을 생성하고, 상기 파일롯채널신호들의 각각을 서로 다른 시간 지연을 갖는 k(>1)개의 시간 지연필터들을 통과시켜 총 Y×k개의 서로 다른 위상을 갖는 파일롯채널신호들을 생성하며, 상기 Y×k개의 파일롯채널신호들의 일부를 다른 공용채널발생기들과 서로 다른 고유한 규칙에 의해 선택하고 혼합하여 X(≥1)개의 서로 다른 고유한 위상 조합을 갖는 혼합된 파일롯채널신호들을 생성하고, 상기 혼합된 파일롯채널신호들의 각각을 서로 다른 공간에 위치한 안테나를 통해 송신하는 무선공용채널전송기를 포함하는 이동통신시스템에서, 단말기가 상기 무선공용채널전송기의 신호를 측정하여 상기 단말기의 위치를 추정하는 방법에 있어서,

상기 무선공용채널전송기의 각 안테나의 위치정보 및 PN오프셋 정보를 수신하는 과정과,

상기 단말기가 상기 기지국의 요청 혹은 자체 프로세싱에 의해 상기 무선공용채널전송기의 파일롯채널신호를 탐색하는 과정과,

상기 탐색으로부터 획득된 파일롯채널신호의 PN오프셋 정보를 분석하는 과정과,

상기 분석된 PN오프셋 정보에 대응하는 안테나의 위치를 상기 단말기의 위치로 결정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.