KR100602836B1

KR100602836B1 - 비동기 씨디엠에이 이동통신시스템에서 기지국의 타이밍을손쉽게하는 방법 및 시스템

Info

Publication number: KR100602836B1
Application number: KR1020007008846A
Authority: KR
Inventors: 런날트 다흘만에릭벵트; 카림 자말; 요한 안데르스 니스트룀퍼; 마트스 세데르발; 파트릭 닐스 룬드크비스트
Original assignee: 텔레포나크티에볼라게트 엘엠 에릭슨(피유비엘)
Priority date: 1998-02-12
Filing date: 1999-02-09
Publication date: 2006-07-19
Also published as: JP4373002B2; US6526039B1; CN1296679A; EP1055295B1; AU761795B2; JP2002503913A; EP1055295A1; WO1999041854A1; KR20010052164A; BR9907857A; CA2320996C; AR018283A1; AU2650899A; CA2320996A1; CN1126298C; DE69939008D1

Abstract

비동기 CDMA 이동통신시스템(200)에서 기지국(Bss)(BS1, BS2 & BS3)의 타이밍(예컨대, 공지된 상대 타이밍차)을 손쉽게하기 위한 방법과 시스템들이 기재된다. 다수의 이동국들(MSs)(MS1, MS1 & MS3)들은 다수 BS쌍들 간의 상대 시간차를 측정하고, 이들 측정치들은 BS가 저장한다. 소오스 BS(106)는 이웃 리스트 메시지 내에, MS로 소오스 BS와 이웃 셀 리스트 상의 BS들 각각 간의 상대 시간차의 추정을 전송한다. 리스트 상의 각 BS는 상대 사간차 추정테이블을 유지할 수 있는데, 이는 MS들로부터 수신된 보고로 지속적으로 갱신될 수 있다. 계속하여, BS들은 상기 테이블에서 상기 SM로 이웃 리스트 메시지 내에 엔트리를 전송할 수 있다. 이 새로운 기술을 사용하여, BS들은 상대 타밍차를 알 수 있다. 따라서, MS가 후보 BS들에 대해 셀-탐색을 개시할 때, MS는 그의 소오스 BS와 비교된 상기 BS의 추정을 이미 가지고 있다. 이와 같이, 최종 셀-탐색 절차는 낮은 수준의 복잡도를 가지고 있어서, 선행기술 절차에 비해 훨씬 더 빨리 이루어질 수 있다. 이외에도, 상대 시간차 추정은 제2이동국이 측정하는 대응하는 시간차와 비교할 수 있다. 이 비교를 토대로, 제2MS와 다수의 BS들 간에 신호의 전파지연을 계산하여 제2MS의 위치를 결정할 수 있다.

이동국, 위치추정, 상대 타이밍차, 기지국, 전기통신시스템, 셀 탐색

Description

비동기 씨디엠에이 이동통신시스템에서 기지국의 타이밍을 손쉽게하는 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR FACILITATING TIMING OF BASE STATION IN AN ASYNCHRONOUS CDMA MOBILE COMMUNICATION SYSTEM}

관련 출원

본 출원은 1998년 2월 12일에 출원된 가출원 제 60/074,494의 출원일의 잇점을 주장한다.

본 발명은 이동통신분야에 관한 것으로서, 특히 비동기 코드분할 다중액세스(CDMA) 이동통신시스템에서 기지국들의 타이밍을 손쉽게하는 방법과 시스템에 관한 것이다.

직접-시퀀스 CDMA(DS-CDMA) 이동통신시스템은 셀간(inter-cell) 동기 또는 셀간 비동기 시스템들이다. 즉 환언하면, 셀간 동기 시스템의 기지국(BS)은 서로간에 정확히 동기화되고, 셀간 비동기 시스템은 그렇지 않다. 보다 상세히 말하면, 비동기 BS들은 공통 시간기준을 공유하지 않으므로, 따라서 그들의 전송은 서로간에 대해 규정되지 않은 임의 타이밍을 가진다. 셀간 동기 시스템의 한 예가 북미 IS-95시스템이다. 셀간 비동기 시스템들의 예들은 CODIT, ETSI SMG2 그룹 알파, 및 ARIB 기술명세서에 제안된 광대역 CDMA(WCDMA) 시스템들이다.

셀간 동기 시스템들의 주요 단점은, BS들이 (㎲까지) 매우 정확히 동기화되어야만 한다는 것이다. 전형적으로, 이 높은 수준의 정밀도는 세계적 측위시스템 (GPS) 수신기와 같은, BS들과 함께 배치된 매우 정확한 시간기준의 사용을 통해 이루어진다. 그러나, 위성신호 전파의 시야선 속성(the line-of-sight nature)으로 인해, 이와 같이 함께 배치된 기준들의 사용은 지하나 빌딩이나 터널에 위치한 BS들에 적당하지 않다. 관련된 다른 단점은, GPS시스템을 정부기관이 감독을 한다는 것이다. 따라서, BS망 동기화에 GPS 수신기를 사용하는 것은 몇몇 국가지역에서는 바람직하지 않을 수 있다. 이들 단점들은 셀간 비동기 시스템들을 심사숙고하여야 하는 가장 큰 이유이다.

셀간 비동기 시스템들을 적절히 동작하기 위하여, 처리할 필요가 있는 두 가지 중대한 기능적 문제가 있다. 첫째로 (1) 소프트핸드오버(SOHO)와 두번째로 (2) 셀-탐색이다. SOHO 상태에서, 이동국(MS)은 하나 이상의 BS와 동시에 통신상태에 있다. SOHO를 손쉽게하기 위하여, MS는 지속적으로 근처에 있는 다른 BS들을 스캔한다. 이로써, MS는 다수의 BS들로부터 수신한 신호품질을 모니터하여, BS들의 시간지연을 결정할 수 있다. SOHO가 이루어지도록 하기 위하여, 핸드오버중인 MS는 버퍼링 필요조건(즉, 보다 큰 시간차 보다는 보다 적은 버퍼영역을 필요로 하는 BS신호들 간의 보다 작은 시간차)을 극소화하기 위하여, 소오스 BS의 신호와 거의 동일한 시간에 목표 BS의 신호를 수신할 수 있어야만 한다. 또한, 목표 BS는 비합리적인 프로세싱 자원들의 확장없이 MS의 신호를 찾을 수 있어야 한다.

비동기 시스템들에 대한 이들 SOHO문제들은 1994년 5월 IEEE JSAC, Vol. 12, pp. 733-743에 베이어 (Baier) 외가 발표한 "A Design Study for a CDMA-Based Third-Generation Mobil Radio System"에 기재되어 있는 "퍼-콜(per-call)" 동기화 기술에 의해 해결된다. 이 기술을 사용하여, SOHO에 관련된 MS는 목표 BS와 소오스 BS 간에 시간차이를 계산하여 이를 망에 보고한다. 상기 망은 기지국 제어기(BSC) 또는 무선망 제어기(RNC)를 통해 목표 BS에 상기 시간차에 대해 통지한다. 그러면, 상기 목표 BS는 관련된 MS에 대한 신호에 그의 수신 및 송신타이밍을 조정하여 상기 차이를 보상할 수 있다.

목표 BS들의 전송과 소오스 BS들의 전송 간에 차이 보다는 목표 BS들의 전송과 MS 자신의 전송간에 타이밍차이를 MS가 보고하는, 유사 공지 SOHO가 사용되고 있다. 그러나, MS의 송신/수신 타이밍관계가 항상 고정되어 있기 때문에, 상기에서 설명한 두 가지 SOHO 기술들은 본질적으로 동등하다. 이들 기술들은 이동-단말 핸드오버(mobile assisted handover; MAHO)로 부른다. 즉 환언하면, 목표 BS와 소오스 BS 간의 타이밍 차이를 보상함에 있어서 상기 MS가 목표 BS는 지원한다.

MS가 BS와 칩(chip)-, 슬롯- 및 프레임-동기화를 이루게 하고 또한 BS의 다운링크 스크램블링코드를 검출하게 절차를 셀-탐색이 일반적으로 사용한다. 이 절차는 전원 온(초기 동기화) 동안과 그리고 이 이후에 MS가 SOHO를 위한 후보 BS들을 탐색하는 동안의 유휴 또는 활성 모드 동안에 지속적으로 사용된다. 동기화 시스템에서, 셀-탐색은 (비교적 낮은 복잡도로써) 효율적으로 수행될 수 있는데, 이는 모든 BS들이 동일한 스크램블링 코드를 사용할 수 있기 때문이다. 이와 같이, MS는 하나의 정합된 필터(또는 유사 기능장치)만을 사용하여 BS들에 대한 완전한 탐색을 행할 수 있다. 그러나, 상이한 BS들이 상이한 스크램블링 코드들을 사용하기 때문에 비동기 시스템에서는 상기와 동일한 기술을 쉽게 사용할 수 없다. 따라서, 비동기 CDMA 시스템들에 대한 저-복잡도의, 신속한 셀-탐색 절차의 필요성이 대두하였다.

비동기 CDMA 시스템을 위한 신속한 다단계 셀-탐색 절차가 제안되었는데, 이 방법에 의해, 각 BS들은 변조되지 않은 하나의 심볼을 전송한다. 전송된 이 심볼은 각 프레임의 각 슬롯 내에, 스크램블링 코드없이, 범세계적으로 공지된 숏코드(short code)로 확산된다. 이러한 한 제안에서, 이 심볼은 "퍼치 1 롱코드 마스크드 심볼(Perch 1 Long Code Masked Symbol; LCMS)"로 부른다. 두번째 제안에서, 상기 심볼은 "프라이어머리 동기화채널(Primary Synchronization Channel)" 또는 프라이어머리 (SCH)로 부른다. 그래서, 제안된 다단계 절차로, MS는 프라이어머리 SCH에 정합되는 단일 정합필터를 사용하여 BS의 칩- 및 슬롯-타이밍을 찾을 수 있다. 계속하여, MS는 BS의 프레임-타이밍과 (상기 제안된 다단계 절차에서 한 프레임의 범위인) 다운링크 스크램블링 코드를 찾아야 한다. 상기 MS는 "퍼치(Perch) 2 LCMS" 또는 "2차 SCH"로 부르는, 정규적으로 전송된 제2심볼을 검출함으로써 BS의 프레임-타이밍을 찾을 수 있다.

상기 제2심볼은 제1심볼과 동시에 전송되지만, 제2심볼은 (다시 스크램블링 코드없이) 제2쇼트코드로 확산된다. 상기 제2심볼은 프레임 당 하나의 고유 반복 변조패턴을 가질 수 있고, 이 패턴을 검출함으로써 MS는 BS의 프레임-타이밍을 결정할 수 있다. 상기 제2심볼에 사용되는 확산코드는 실제로 사용되는 스크램블링 코드가 가능한 스크램블링 코드들 중 어느 그룹에 속하는가를 MS에 표시한다. 그러면, MS는 상기-확인된 프레임-타이밍(또는 다른 프레임-타이밍)에, 상기 표시된 그룹에 속하는 스크램블링 코드들을 서로 상관시킴으로써 사용된 스크램블링 코드를 찾을 수 있다. 그러나, 상기 제안된 다단계 절차에서의 문제점은, 특히 (MS가 정규적으로 수행하여야 하는) SOHO 후보탐색의 경우에 있어서, 여전히 셀-탐색의 복잡도 레벨이 비교적 높다는 것이다.

셀간 비동기 시스템에서 다른 문제점은, BS들 간의 타이밍 차이가, MS들의 위치 결정을 어렵게 만든다는 것이다. 상기 시스템에서 MS들의 위치를 결정할 수 있는 이동통신 시스템들이 점진적으로 필요하게 된다. 현재, 이동국 위치결정은 GPS시스템과 같은 외부 시스템의 사용으로 수행된다. 그러나, 바람직하게 이동국 위치결정은 상기와 같은 외부 시스템의 도움없이 셀룰러 시스템 자체가 수행할 수 있어야 한다. 이와 같은 셀룰러 위치결정을 수행하기 위해, MS와 여러개의 상이한 BS들 각각 간에 절대 또는 상태 거리를 정확히 결정할 수 있는 방법이 필요하다. 상기 거리는 MS와 여러개의 BS들 각각 간에 전송된 신호들에 대한 전파시간 (propagation time), 도달시간(time of arrival; TO), 또는 도달시간차(time difference of arrival; TDOA) 측정치를 사용하여 계산할 수 있다. 이들 측정치들을 이용할 수 있게 되면, MS의 지형적 위치를 계산할 수 있는 다수의 알고리즘들이 있다. 예컨대, TOA 방법에 따라, MS에서부터 BS들 각각까지의 거리는 TOA 측정치를 사용하여 구할 수 있다. 이들 거리들 각각은 중심에 있는 각 BS와 원의 반경으로서 개념화할 수 있다. 환언하면, TOS측정은 소정의 BS에서부터 MS의 반경 거리를 결정 하는데 사용할 수 있지만, 단일의 TOA 측정을 기반으로 하여 방향을 결정할 수는 없다. 그러므로, MS는 계산된 반경으로 규정된 원의 어디엔가에 위치하여 한다. 그러나, 여러개의 상이한 BS들 각각과 관련된 원들의 교점을 결정함으로써, MS의 위치를 결정할 수 있다. 한편, TDOA방법은 두 개의 BS들 간의 TOA에서 차이를 사용하여 상기 두 개의 BS들 간의 TDOA를 결정한다. 그러면, MS의 위치는 TDOA계산에 따라 곡선, 즉 쌍곡선을 따라 추정할 수 있다. 세 개 또는 그 이상의 BS들을 사용하여, 하나 이상의 상기와 같은 곡선을 얻을 수 있다. 이들 곡선의 교점은 MS의 근사 위치를 제공한다.

가장 간단한 이동국 위치결정 기술에서, 다수의 BS들에 SOHO가 이루어진다. 이들 핸드오버 동안에, 각 BS와 MS간의 전파시간을 측정할 수 있다. 그러면, MS의 위치는 이동국의 위치를 삼각측량함으로써 결정할 수 있다. 이 위치결정 방법은 구현하기가 가장 간단한데, 이동 무선설계에서 변화가 거의 없기 때문이다. 이외에도, BS들은 절대시간 기준을 필요치 않는다; 즉, 이 방법은 비동기 셀룰러 시스템에서 사용할 수가 있다. 그러나, BS들 간의 지형적인 간격으로 인해, 소수의 경우에 있어서, 지형적으로 다르게 위치한 두 개의 BS들에 대한 핸드오버만이 가능하다. 환언하면, MS가 한 BS에 근접해 있으면, 다른 BS들과의 SOHO는 가능하지 않게 된다. 이는, MS와 다수의 BS들 간에 신호들의 "히어빌리티(hearability)"가 일반적으로 불충분하기 때문이다.

가능한 다른 해결책은 BS에서 안테나 어레이를 사용하는 것이다. BS가 안테나 어레이를 가지면, MS의 위치는 업링크 신호들이 전파해오는 방향을 추정하고, 통신신호의 왕복지연(round-trip delay)을 측정함으로써 계산할 수 있다. 이 방법에서, 위치를 계산하는데 있어서 MS는 단지 하나의 BS와 통신할 필요가 있을 뿐이다. 그러나, 위치결정 목적을 위해 안테나 어레이들의 광범위한 사용은 비용이 비싸다. 게다가, 업링크와 다운링크 신호들의 다중경로 전파특성의 영향은 안테나 어레이를 바람직하지 못하게 하는데, 특히 신호들을 빌딩들과 다른 건물에서 빈번히 반사되는 도시에서는 더 그렇다.

상기에서 설명하였듯이, 추가 무선수신기를 사용하지 않고서 GPS는 이동단말기에 통합시킬 수 있다. 그러나, 이 방법은 과도한 계산을 필요로 하고 또한 MS의 수신기를 복잡하게 한다.

다른 해결책은 BS들에 의해 MS로 또는 MS에 의해 BS들로 전송된 신호들의 전파시간, TOA, 또는 TDOA를 측정하는 것이다. 예컨대, 다운링크 해결책을 사용할 수 있는데, 여기에서 CDMA의 경우에 있어서, MS는 여러개의 상이한 BS들이 전송하는 파일롯 채널데이터의 TOA를 측정한다. 다르게, 업링크 해결책을 사용할 수 있는데, 여기에서 여러개의 BS들은 이동국이 상기 여러개의 BS들로 전송한 신호의 TOA를 측정한다. 그러나, 이들 두 방법들은 BS들에서 절대적인 또는 정확한 상대 시간기준을 필요로 하거나 또는 BS들의 동기화를 필요로 한다. 따라서, 다운링크와 업링크 해결책은 보편적으로, 비동기망에서 추가의 하드웨어(예컨대, BS들의 타이밍을 얻기 위해 BS들에 위치한 GPS수신기)를 필요로 한다.

비동기망에서 셀탐색과 이동국 위치결정 프로세스 동안에 사용되는 자원들의 복잡도를 줄이고 또한 자원들을 처리하는 시스템과 방법이 필요하다. 특히, 복잡도 의 수준을 줄이고 또한 셀-탐색에 대한 탐색속도를 증가시키는데 조력하고 또한 단순한 이동국 위치결정 해결책이 이루어지도록 하기 위하여 가능한 많은 사전 탐색정보를 사용하는 것이 유리할 수 있다. 아래에서 상세히 설명하듯이, 본 발명은 상기에서 설명한 문제점들을 성공적으로 해결한다.

비동기 CDMA 이동통신 시스템에서 기지국의 타이밍을 손쉽게하는 방법과 시스템이 제공되는바, 소오스 BSC(또는 RNC)는 소오스 BS와 이웃 셀 리스트상의 BS들 각각 간의 상대 시간차(Relative Time Difference; RTD)의 추정을 MS(예컨대, 이웃 셀 리스트 메시지내)에 전송한다. SOHO 목적을 위해, 다수의 MS들은 이웃 BS들에 대한 신호품질 정보와 함께 상기 추정된 RTD를 망에 보고할 수 있다. 각 BS는 MS들로부터 수신된 RTD 보고로 지속적으로 갱신되는 RTD 추정 테이블을 유지할 수 있다. 계속하여, BS들은 상기 RTD 추정 테이블에서 이웃 셀 리스트 메시지내 MS로 엔트리와 함께 대응하는 스크램블링 코드를 전송할 수 있다. 이 새로운 기술을 사용하여, BS들은 상대 타이밍 차이를 안다. 따라서, MS가 잠재적인 목표 BS에 대해 셀-탐색을 개시하면, MS는 이미 그의 소오스 BS와 비교된 목표 BS의 타이밍의 추정을 가지고 있다. 이와 같이, 비동기 CDMA 시스템에서 사용되는 최종 셀-탐색 절차는 낮은 수준의 복잡도를 가져, 선행기술 절차 보다 훨씬 빨리 이루어질 수 있다.

본 발명의 다른 특징에서, 추정된 RTD의 정확도는 RTD를 추정하는데 사용되는 MS와 BS들 간의 전파 지연들을 없앰으로써 크게 개선될 수 있다. 이들 개선된 RTD들은 셀-탐색을 탐색하기 위한 타이밍 추정들을 더 개선시키는데 사용될 수 있 다. 개선된 RTD들은 또한 이동통신시스템에서 MS들의 위치를 계산하는데 사용할 수 있다. 매우 정확한 RTD들을 알게되면, 하나의 MS와 여러개의 BS들 간의 거리는 상기 MS와 상기 여러개의 BS들 간을 이동하는 신호들의 전파시간, TOA 또는 TDOA를 사용하여 쉽게 결정할 수 있다.

본 발명의 중요한 기술적 장점은, 비동기 CDMA 이동통신시스템에서 이웃 BS들이 상대 타이밍기준을 알고 있다는 것이다.

본 발명의 다른 중요 기술적 장점은, 비동기 CDMA 이동통신시스템에서 MS들의 하드웨어와 소프트웨어 복잡도가 저감된다는 것이다.

본 발명의 또 다른 중요 기술적 장점은, 비동기 CDMA 이동통신시스템에서 셀-탐색 절차의 복잡도의 전체 수준이 현저히 저감된다는 것이다.

본 발명의 또 다른 중요 기술적 장점은, 비동기 CDMA 이동통신시스템에서 수행되는 셀-탐색의 속도가 선행기술 절차에 비해 크게 증가한다는 것이다.

본 발명의 다른 중요 기술적 장점들은, 추가적인 시스템의 필요성이 없이, 쉽게 획득할 수 있는 데이터에 단순한 계산을 수행함으로써 비동기 이동통신시스템에서 이동국 위치확인이 결정된다는 것이다.

본 발명의 방법과 장치의 보다 완전한 이해는, 첨부도면들과 함께 이루어진 다음의 상세한 설명을 참조함으로써 이루어질 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라서, 비동기 CDMA 이동통신시스템에서 기지국의 타이밍을 손쉽게하는데 사용될 수 있는 예시적인 방법을 설명하는 흐 름도.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라서, 도 1에 도시된 방법을 구현하는데 사용할 수 있는 예시적인 이동통신시스템의 개략적인 블록도.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라서, 비동기 CDMA 이동통신시스템에서 BS들의 개선된 타이밍계산을 손쉽게하는데 사용할 수 있고 또한 SOHO에 있거나 또는 SOHO에 막 들어가는 MS의 단순한 개략적인 블록도.

도 4는 도 3에 묘사된 SOHO 시나리오에 수반된 신호들의 상대 타이밍의 도표.

도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른, MS의 위치를 결정하는데 사용할 수 있는 예시적인 방법을 설명하는 흐름도.

본 발명의 바람직한 실시예와 본 발명의 장점은 도 1-5의 도면을 참조하면 가장 잘 이해할 수 있고, 다양한 도면들에서 같고 대응하는 부분들에는 같은 참조부호를 사용한다.

본질적으로, 비동기 CDMA시스템에서 BSC는 그의 모든 BS들에 대한 다운링크 스크램블링 코드를 "알고"있다. 전형적으로, 이웃 셀들의 리스트가 (유휴모드에서 동작하는 MS에 대해) 각 셀로 동보통신되거나, 또는 (활성모드에서 동작하는 MS들에 대해) 전용 제어채널을 통해 전송된다. MS가 상기 이웃 셀 정보를 수신하면, 잠재적인 SOHO 후보 셀들인, 리스트되어 있는 이웃 셀들의 스크램블링 코드를 결정한다. 상기 후보 SOHO 셀들에 대한 상기 스크램블링 코드 정보의 사전 지식은 MS가 전체 SOHO 셀-탐색 시간(또는 복잡도 수준)을 저감하도록 하는데, 이는, 가능한 스크램블링 코드의 수가 초기 동기화(전원 온)에 대한 수에 비해 감소되기 때문이다. 그러나, MS가 탐색하게 될 스크램블링 코드의 셋트가 비교적 작더라도, MS는 이들 코드들의 타이밍을 여전히 모른다. 이러한 타이밍정보의 부재는, 비동기 시스템 셀-탐색에 대한 현재 제안들이 동기 시스템 셀-탐색 보다 더 많은 시간이 걸리는(그리고 더 복잡한) 주요 원인이다.

본 발명은 (이웃 셀 리스트와 함께)소오스 BS와 이웃 셀 리스트 상의 BS들 각각 간에 추정된 RTD를 소오스 BS가 MS로 전송하도록 함으로써 상기 타이밍정보 부재의 문제점을 해결한다. 환언하면, 이웃 BS들의 스크램블링 코드만을 MS로 전송하는 대신에, 소오스 BS는 그들의 추정 RTD들 각각을 전송한다. SOHO 목적을 위해, MS들은 (BSC로부터의 명령에 의해, 또는 몇몇 이벤트에 의해 정규적으로 트리거되는) 보고를 이웃 BS들에 대한 신호품질정보(예컨대, 신호강도, 신호-대-잡음비 또는 SIR 등)와 함께 상기 추정 RTD들을 망에 보고할 수 있다. 따라서, 각 BSC는 MS들로부터 수신한 RTD 보고들로 지속적으로 갱신될 수 있는 RTD 추정테이블을 유지할 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, RTD 추정테이블은 BSC의 데이터베이스에서 유지된다.

계속하여, BSC들은 상기 RTD 추정테이블에서부터 이웃 셀 리스트 메시지내 MS로 엔터리들과 함께 대응하는 스크램블링 코드(이미 이전 메시지에서 MS로 전송된 추정 TRD 정보의 트랙을 BSC가 보존한다)를 전송할 수 있다. 이러한 새로운 기술을 사용하여, BS들은 상대 타이밍 차이를 알고있다. 따라서, 예시적인 실시예에 서, 잠재적인 목표 BS에 대해 MS가 탐색을 개시하면, MS는 그의 소오스 BS와 비교한 목표 BS의 타이밍의 추정을 (즉, RTD 정보로부터) 이미 가진다. 이와 같이, 비동기 CDMA 시스템에서 사용되는 최종 셀-탐색 절차는 선행기술 절차 보다 훨씬 더 빨리 이루어질 수 있다. MS가 잠재적인 목표 BS와 동기화되었다면, MS는 개선된 RTD의 추정을 가지고, MS는 소오스 BS에 (잠재적인 목표 BS에 대한 품질정보와 함께) 보고를 할 수 있다. 그러면, 소오스 BS(또는 그의 관련 BSC)는 RTD 추정테이블에서 상기 엔트리를 갱신할 수 있다.

보다 상세히 설명하면, 도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 비동기 CDMA 이동통신시스템에서 BS들의 타이밍을 손쉽게하고 또한 핸드-오버 후보 셀-탐색의 속도를 증가시키는데 사용할 수 있는 예시적인 방법(100)을 설명하는 흐름도이다. 도 1에 도시된 예시적인 방법의 단계 104에서, BSC는 각각의 스크램블링 코드를 가지는 이웃 셀 리스트(예컨대, IS-95 시스템에서 "이웃 셋트(neighbor set)")와 함께 소오스 BS와 각 핸드-오버 후보 BS들 간의 다수의 RTD 추정들을 (BSC의 데이터베이스에서 유지되는) RTD 추정테이블에서부터 준비한다. 단계 106에서, 상기 소오스 BS는 스크램블링 코드를 가지는 이웃 셀 리스트와 "이웃 셀 리스트"내 RTD 추정들을 관련 MS로 동보통신하거나 또는 전송한다. 실제로, BSC는, MS가 이미 가지고 있을 수 있는 RTD 정보를 불필요하게 중복하지 않게 하기 위하여, BSC가 MS로 전송하는 추정 RTD들의 트랙을 보존한다. 이 시점에, MS는 동기화를 이룰 수 있는 BS들의 리스트를 수신한다(그리고 품질정보를 보고한다). 수신한 이웃 리스트 메시지는 또한 (아래에서 보다 상세히 기술하는) 불확실 추정(an uncertainty estimate)을 포함할 수 있다. MS는 국부 메모리에 상기 이웃 셀 리스트 정보를 저장한다.

단계 108에서, 쉽게 즉시 사용할 수 있는 사전 이웃 셀 RTD 추정(타이밍)정보와 함께 다른 상응하는 이웃 셀 정보로, MS는 통상적인 정합필터 장치를 사용하여 일차 셀-탐색을 개시할 수 있다. MS가 일차 셀-탐색 정합필터를 사용하게 되면, MS가 충분한 품질로 수신할 수 있어서 핸드-오버 후보셀로서 자격을 줄 수 있는 BS들에 대응하는 신호 피크들을 생성하게 된다. 단계 110에서, MS는 RTD 추정들을 상기 생성된 정합필터 신호 피크들과 상관시켜 어느 피크들이 이웃 셀 리스트내 어느 스크램블링 코드들 가장 대응하는가를 결정한다(단계 112). 단계 114에서, 단계 112에서 생성된 상관들을 기초로 하여, MS는 이웃 셀 리스트에서부터 최고의 핸드-오버 후보 셀들에 대한 스크램블링 코드들을 선택할 수 있다. 그러면, MS는 셀-탐색을 개시할 수 있다(단계 116).

이론적으로, 만일 상기에서 기술한 RTD 추정들이 완전히 정확하다면, 그러면, MS는 상기 RTD "추정"정보에 대응하지 않는 정합필터 출력신호 모두를 (앞서)버릴 수 있다. 이 가설 상황에서, 스크램블링 코드 상관 절차를(예컨대 단계 112) 완전히 생략할 수도 있다. 그러나, 어떠한 이벤트에서, 본 발명에 다라, 이웃 셀 리스트에서부터 최고의 핸드-오버 후보 셀들을 결정하기 위해 RTD 추정들을 MS가 사용하게 되면, MS가 상당한 수의 정합필터 피크들을 무시할 수 있도록 하고, 및/또는 이들 피크들 중 소정의 것들을 대응하는 스크램블링 코드와 관련시켜, 셀-탐색 절차의 복잡도를 현저히 감소시켜 실질적으로 탐색의 속도를 증가시킨다.

상기에서 설명한 본 발명 방법을 사용하여, 각 BS(셀)는 이에 접속된 MS들의 도움으로 그의 이웃 BS들(셀들)에 대해 공지된 상대 타이밍차이를 가진다. 몇몇 이유로, 만일 소정의 BS에 접속된 MS들이 없다면, 상기 BS에 대응하는 RTD 추정테이블은 갱신되지 않는다. 따라서, 이웃하는 BS들 간에 상대 타이밍은 지속적으로 변위하여, 이 BS에 대한 RTD 추정테이블 엔트리의 불확실성(또는 변화)이 증가하게 된다. 일반적으로, RTD 추정의 불확실성은 시간과 함께 증가하지만, 그러나 이 불확실성은 전형적으로 (예컨대 MS로부터 수신된 RTD 보고를 기반으로) 갱신이 완료된 직후에 최소이다. 따라서, MS 비활성의 주기(예컨대, 밤에, 또는 개인 인도어 시스템에서 휴일 동안에) 동안에 통신시스템들이 보다 확실히 작동하도록 하기 위하여, 앞서 설명하였듯이, RTD 불확실 추정은 이웃 리스트 메시지 내에서, RTD 추정과 함께 BS에서부터 동보통신되거나 또는 전송될 수 있다. 그러면, MS는 부가적인 수준의 불확실성을 고려하기 위해 그의 시간-탐색 윈도우를 설정할 수 있다(예컨대, 증가시킬 수 있다). 그래서, MS는 비교적 불확실한 그의 RTD들의 지식을 가지는 BS들을 처리할 수 있고, 또한 비교적 확실한 RTD 추정이 제공되었으면, 그의 복잡도 수준을 최소화할 수 있다.

비교적 긴 주기 동안에 활성 MS들이 거의 없을 때에 조우하게 되는 상기 불확실성 문제를 더 경감시키기 위한 부가적인 방법은 시스템 전체에 걸쳐 고정 장소들에 "더미(dummy)" MS들을 배치하는 것이다. 이들 "더미" MS들은 한정된 기능장치를 가질 수 있고, 또한 보다 높은 불확실성 RTD 추정 테이블 엔트리를 가지는 BS들에 의해 요청을 받아 보다 현재 RTD 갱신들을 제공할 수 있다. 따라서, 이러한 "더 미" MS들은 다수의 BS들과 통신을 주고 받을 수 있는 곳(예컨대, 셀 경계 근처에)에 위치할 수 있다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, BS들의 타이밍(예컨대, 공지된 상대 타이밍차이)을 손쉽게하여 셀-탐색의 속도를 증가시키기 위한 방법(100)(도 1)을 구현하는데 사용할 수 있는 예시적인 이동통신시스템(200)의 개략적인 블록도이다. 시스템(200)은 설명의 목적을 위해 세개의 BS들과 세개의 MS들을 포하하는 비동기 CDMA 이동통신시스템이다. 그러나, 도시된 BS들과 MS들의 숫자는 설명의 목점만을 위한 것이고, 전형적인 시스템은 세 개 이상의 BS들과 MS들을 포함할 수 있다는 것을 알아야 한다. 이 실시예에서, MS1은 활성모드에서 작동 중이고 또한 공중 인터페이스 링크(202)를 통해 BS1에 연결된다. 방법(100)(도 1)의 단계 106에 따라서, MS1은 (BS1이 MS1에 "접속"되자 마자 이를 거쳐) 전용 제어채널을 통해 BSC(204)로부터 각 RTD 추정들을 포함하는 이웃 리스트 메시지를 수신하였고 또한 선택적으로 관련 불확실성 추정들을 수신한다. RTD 추정테이블내 엔트리로서 리스트된 이웃들(셀들) 중 적어도 두 개가 BS2와 BS3이다. 주기적으로(또는 명령에 따라), MS1은 이들 BS들의 품질(신호강도, SIR, 신호-대-잡음비 또는 SNR, 비트-에러율 또는 BER 등)을 감시하여 (BS1을 통해) BSC(204)에 보고한다. MS1이 (BS1을 통해) BSC(204)로부터 RTD 추정들을 수신하였기 때문에, MS1은 적어도 MS1이 BS2와 BS3를 탐색하는 첫번째 시점 동안에 BS2 및 BS3와 비교적 신속하게 스스로 동기화를 이룰 수가 있다. MS1이 BS2(또는 BS3)와 동기화되면, MS1은 그 BS에 대해 "훌륭한" RTD 추정을 가지는 것으로 간주할 수 있다. 주기적으로 또는 명령에 의해, MS1 은 이웃 셀 리스트내 엔트리들 중 적어도 하나의 추정된 신호품질을 (BS1을 통해) BSC(204)에 보고할 수 있다. 품질 추정 이외에도, MS1은 또한 현재 RTD 추정을 BSC(204)에 보고할 수 잉ㅆ다.

MS2에 대한 셀-탐색 상황은, 도시된 예에서 MS2가 SOHO에서 BS1과 BS2 둘다와 관련되고 그리고 단지 다른 하나의 BS(예컨대, 공중 인터페이스를 통해 BS3)를 감시하는 것을 제외하고는 MS1에 대해서와 유사하다. 이 예에서, MS3는 유휴모드(셋업된 접속이 없음)에서 동작하지만, BS의 동보통신 채널을 통해 수신한 이웃셀 리스트에 따라 BS들을 감시하고, (공중 인터페이스 링크(208)을 통한 BS3의 경우에 있어서)MS3은 청취하기가 "가장 좋은 것"으로 간주된다. 이와 같이, MS3는 (공중 인터페이스 링크 208을 통해서는) BS1을 감시하고, (공중 인터페이스 링크 212를 통해서는) BS2를 감시할 수 있다. 다시 한번, BS3에 의한 RTD 추정 동보통신은 MS3가 BS1과 BS2와 보다 신속히 동기화를 이루는데 조력하거나, 또는 적어도 첫번째 시점에서 동기화 절차가 이루어지도록 조력한다. 그러므로, 셀-탐색의 복잡도가 저감되고, 또한 셀-탐색의 속도가 상당히 증가하게 된다.

바람직하게, 이동통신시스템(200)에서 동작하는 MS들 각각은 주기적으로 또는 명령에 의해 그가 측정한 RTD 추정을 (BS1을 통해) BSC(204)로 전송하게 된다. BSC(204)는 MS들로부터 수신한 RTD 추정들을 RTD 추정테이블에 저장한다. 선택적으로, RTD 추정테이블에 저장된 각 엔트리(예컨대, 한 쌍의 기지국들 간의 추정 차이를 나타냄)는 다수의 상이한 MS들로부터 수신된 추정을 기반으로 계산될 수 있다. 예컨대, 저장된 추정은 이전에 수시된 x 추정들의 평균이나, 또는 선행 y분에 수신 된 추정들의 평균을 구성할 수 있다. 테이블의 값들은 새롭게 수신된 데이터를 기반으로 이전 추정들을 대체하거나 또는 소정의 추정들을 재계산함으로써 갱신할 수 있다. 그런 다음, 테이블에 저장된 값들은 앞서 설명과 같이 이웃 셀 리스트와 함께 다른 MS들로 전송되어 필요에 따라 이들 MS들이 이웃 BS들과 동기화를 이루는데 조력한다. 이외에도, RTD 추정테이블은 BSC(204)에 반드시 저장될 필요는 없고, 차라리 망내 어느곳에 가상적으로 위치한 하나 이상의 데이터베이스(예컨대, MSC와 연결된 레지스터 또는 완전히 분리된 데이터베이스)에 저장될 수 있다는 것을 본 기술분야의 당업자라면 잘 이해할 것이다.

본 발명의 다른 특징에 있어서, RTD 추정들은 MS들의 위치를 결정하는데 사용할 수 있다. 그러나, 위치결정 계산은 셀-탐색의 경우에서보다도 정확한 RTD 추정들을 필요로 한다. 이는, 이동국 위치결정 개념은 본질적으로, MS와 다수의 BS들 각각 간의 전파지연의 측정을 기반으로 하거나 또는 다양한 BS 들 간의 TOA 또는 TDOA측정치를 기반으로 하기 때문이다. 대부분의 경우에 있어서, 셀탐색의 속도는 전파지연을 고려하는 일이 없이 상당히 개선될 수 있다. 그러므로, BS들 각각에서부터 MS가 수신한 다운링크 신호들의 전파지연의 영향을 고려하는 일이 없이, 하나 이상의 이동국에 의해 측정된 시간차이를 RTD 추정에 기초로 하는 것은 충분하다. 반면, 이동국 위치결정을 수행하기 위해, 보다 정확한 RTD의 추정이 필요하다.

본 발명은 다운링크 신호와 업링크 신호의 전파지연을 고려하는 개선된 RTD를 개산함으로써 상기 문제점을 해결한다. 본질적으로, 상기의 개선된 RTD는 제1BS가 그의 다운링크 신호를 전송하기 시작하는 시간과 제2BS가 그의 다운링크 신호를 전송하기 시작하는 시간 간의 차이이다. 이 개선된 RTD 추정은 (1)BS들 각각에서 측정하였을 때에, 해당 BS들에서 업링크 신호와 다운링크 신호들의 국부적인 수신 및 전송시간들과, (2) 이동국에 보고된, BS들로부터의 다운링크 신호들의 MS에서 TOA차이를 사용하여 계산할 수 있다. 그러면, 상기 개선된 RTD 정보는 위치결정 목적을 위해 다른 이동국들이 사용할 수 있게 된다.

바람직한 실시예에서, 개선된 RTD 추정들은 BSC 또는 MSC에 있는 데이터베이스에 저장된다. 계속하여, 제2MS에 대한 위치결정이 필요하다(정규적으로, 어떤 이벤트에 의해 트리거되거나, 또는 SBC 또는 MS에 의한 요청시에). 제2MS는 각 BS들로부터의 다운링크 신호를 제2MS에서 수신한 시간을 토대로 BS들 간의 시간차를 측정하여, 측정한 시간차이를 BSC로 보고한다. 그러면, BSC는 저장된, 소정쌍의 BS들 간의 개선된 RTD 추정을, MS가 보고한, 상기 소정쌍의 BS들 간에 측정된 시간차이와 비교한다. 이 비교를 기초로, 여러개의 BS들 각각과 MS 간의 전파지연을 계산하고, 정확한 MS들의 위치결정을 할 수가 있다. 다시한번, TOA 또는 TDOA측정치를 위치결정에 사용할 수가 있다. 그러나, 어느 위치결정 방법을 사용하는가에 상관없이, 이동환경에서 위치결정은 본질적으로 전파지연의 존재에 의존한다.

일반적으로, 만일 세-당사자 SOHO(즉, 세개의 상이한 BS들 수반하는 SOHO)가 일어날 수 있더라도, MS에 의한 각 RTD 추정의 결정은 단지 두 개의 BS만을 필요로 한다. 다수의 상이한 SOHO 절차들 동안에 RTD 결정을 반복함으로써, 실질적으로 다수의 가능한 BS들 쌍 간에 개선된 추정 RTD를 결정할 수 있다. 그러면, 상기 개선된 RTD 추정들은 다른 MS들(즉, 추정된 RTD 계산에 수반되지 않은 MS들)의 위치를 결정하는데에 있어서 상기 다른 MS들이 사용한다. 그러나, 추정된 RTD 계산에 수반되지 않은 MS의 위치는 상기 개선된 RTD 추정들을 사용하여 결정할 수 있다는 것을 알 것이다. 여하튼간에, 위치결정 절차는 추정된 위치의 정확도를 개선하기 위해 가능한 많은 BS들을 사용하는 것이 바람직하다.

도 3을 참조하여 보면, SOHO 상태에 있거나 또는 SOHO 상태로 막 들어갈려고 하는 MS를 개략적으로 설명한다. 제1기지국(BS1)은 제1기지국(BS1)의 시간단위 (time base)로 측정하였을 때에, 시간 T_t1에 다운링크 신호(302)의 프레임(파일롯 프레임 또는 트래픽데이터 프레임)을 전송한다. 이동국(ms1)으로부터의 업링크 신호(304)는, 상기 제1기지국(BS1)의 시간단위로 측정하였을 때에, 시간 T_r1에 제1기지국(BS1)이 수신한다. 비숫하게, 제2기지국(BS2)은 제2기지국(BS2)의 시간단위로 측정하였을 때에, 시간 T_t2에 다운링크 신호(306)를 송신하고, 시간 T_r2에 이동국(MS1)으로부터 업링크 신호(304)를 수신한다. 일반적으로, 비동기망에서 상기 두 기지국의 시간단위는 상대 시간차이(RTD) Δ를 가지게 된다. 환언하면, 만일 (파일롯 프레임의 전송과 같은) 이벤트가 제1기지국(BS1)에서 시간 T₁에 발생한다면, 제2기지국(BS2)에서 하기의 시간에 대응하는 이벤트가 발생하게 된다.

(1)

RTD Δ가 알려지기만 하면, 이동국 위치결정을 위해 다른 MS들이 이를 사용할 수 있게 된다.

이외에도, 각 다운링크 신호는 파일롯 채널프레임의 전송시간에 대해 오프셋 t_i를 가진다. 그러므로, 제1기지국(BS1)으로부터의 트래픽 채널데이터는 하기의 시간에 전송된다.

(2)

여기에서, T_p1은 제1기지국(BS1)에서부터 파일롯 채널데이터의 전송시간이다. 비슷하게, BS2에서부터 다운링크 신호의 트래픽 채널데이터는 하기의 시간에 전송된다.

(3)

SOHO가 초기화하면, 이동국(MS1)은 단순히 파일롯을 청취하고 그리고 t₂=0이다. 나중에, 이동국(MS1)이 SOHO에 있으면, 제2기지국(BS2)은 데이터를 전송하게 되고 그리고 신호들의 오프셋 t₂는 제1기지국(BS1)과 제2기지국(BS2)로부터의 데이터가 거의 동일한 시간에 이동국에 도달하게 되도록 조정된다. 다음의 논의에서, 오프셋 t₁과 t₂가 공지되었다고 가정하는 시나리오를 고려할 수 있다. 이 시나리오는 SOHO 초기화와 이미 셋업된 SOHO의 경우 둘다에 적용된다.

도 4를 참조하며 보면, 도 3의 시스템에서 전송되고 수신되는 다양한 SOHO 신호들의 상대 타이밍도가 설명된다. 그러나, 본 발명에 따라 RTD 계산을 할 목적으로, 각 이벤트의 시간은 상기 이벤트에 관련된 국(즉, MS 또는 BS)의 국부적인 시간단위로 보고된다.

제1기지국(BS1)의 시간단위로 측정하였을 때에, 시간 T_t1에서, 파일롯 또는 트래픽 프레임(402)이 제1기지국(BS1)에 의해 전송된다. 프레임(402)은, 이동국 (MS1)의 시간단위로 측정하였을 때에, 시간 T_mr1에 이동국(MS1)이 수신한다. 전송시간 T_t1 이후에 시간 T_mr1은 제1기지국(BS1)에서부터 이동국(MS1)으로 및 역으로 신호가 이동하는데 필요한 시간인 τ₁만큼 지연된다. 이동국은 시간 T_mt에 그의 업링크 신호(404)를 전송한다. 간략화를 위해 또한 보편적인 적용가능성의 손실 없이, 이동국(MS1)은, 제1기지국(BS1)에서부터 다운링크 신호(402)를 수신하는 시간과 동일한 시간에 그의 업링크 신호(404)를 전송한다고 가정할 수 있다. 그러므로,

(40)

이고, 업링크 신호(404)는 하기의 시간에 상기 제1기지국(BS1)에서 수신된다.

(5)

이동국(MS1)에서부터의 업링크 신호(404)는 시간 T_r2에 제2기지국(BS2)에서 수신되고 그리고 전송시간 T_mt 이후에 전파지연시간 τ₂ 만큼 지연된다.

상기 제2기지국(BS2)는 시간 T_t2에 트래픽 또는 파일롯 프레임(406)을 전송한다. 전파지연시간 τ₂ 이후에, 업링크 신호(404)는 시간 T_mr2에 이동국(MS1)이 수신한다.

RTD Δ를 계산하기 위하여, 이동국(MS1)은 제2기지국(BS2)로부터의 다운링크 신호(406)의 수신시간 T_mr2과 이동국(MS1)으로부터의 업링크 신호(404)의 전송시간 T_mt 간의 시간차 t_diff를 보고한다. 그러므로,

(6)

도 4에서, 시간차이 t_diff 는 비교적 크고, 이는 전형적으로 초기 취득시나리오를 나타낸다는 것을 알아야 한다.

상기 기수법을 사용하여, 제2기지국(BS2)에서 업링크 신호의 수신시간 T_r2에 대한 다음 식을 공식화할 수 있다.

(7)

마지막으로, t_diff에 대해 다음식을 공식화할 수 있다.

(8)

상기 식은, 이동국(MS1)으로부터의 업링크 신호(404)의 전송시간 T_mt에서 제2기지국(BS2)로부터의 다운링크 신호(406)(SOHO 초기화에 파일롯 프레임 또는 SOHO 동안에 트래픽 데이터)의 도달시간 T_mr2를 뺌으로써 얻고, 상기의 시간들 모두는 제2기지국(BS2)의 시간단위로 측정되었다. 그러므로, 본 기술분야의 당업자라면 잘 알 수 있듯이, 제2기지국의 시간단위로,

(9) 및

(10)

세 개의 방정식, (50, (7) 및 (8)과 그리고 세개의 미지의 식이 있다. 미지 의 세개 식은 (1) 이동국(MS1)과 제1기지국(BS1) 간의 전파지연시간 τ₁과, (2) 이동국(MS1)과 제2기지국(BS2) 간의 전파지연시간 τ₂와, (3) 제1기지국(BS1)과 제2기지국(BS2) 간의 시간차이 Δ이다. Δ대해 풀기가 쉬운데,

(11)

상기 식은 기지국(BS1 & BS2) 간에 필요한 RTD Δ에 대한 해를 제공한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 이동국(MS1)은 시간차 t_diff를 제공하고 그리고 기지국(BS1&BS2) 각각은 그들읜 각 송신 및 수신시간을 망에 보고한다. 그러면 RTD Δ의 계산은 BSC 또는 MSC에서 이루어진다. 대안으로, 필수적인 타이밍데이터가 제공되면, 계산은 이동국(MS1)에서 수행될 수 있거나 또는 기지국에서 수행될 수 있다.

비동기 이동통신시스템에서 다양한 쌍의 BS들 간에 개선된 RTD 추정들을 계산함으로써, 절대 시간기준을 필요로 하는 일이 없이 시스템에서 MS들의 위치를 결정하는데 업링크 해결책 또는 다운링크 해결책을 사용할 수가 있다. 예컨대, 도 5는 본 발명의 한 실시예에 따라, 비동기 CDMA 이동통신시스템에서 BS의 타이밍을 손쉽게하고 또한 선택된 MS의 위치를 결정하는 한 가지 가능한 방법(500)을 설명하는 흐름도이다. 본 발명에 따라 위치결정을 손쉽게하기 위해 개선된 RTD 추정과 관련해 TOA 또는 TDOA와 같은 다양한 다른 위치결정 방법들을 사용할 수 있다는 것을 본 기술분야의 당업자라면 잘 알 수 있다. 단계 504에서, 이웃 셀 리스트에 리스트되어 있거나 또는 BSC가 제어하는 다양한 BS 쌍들 간의 다수의 개선된 RTD 추정들 을 BSC가 계산한다. 이 계산은 이동통신시스템 내 다른 MS들이 제공하는 데이터를 사용하여 이루어진다. 따라서, 높은 정확도의 RTD 추정들을계산하기 위해 전파지연의 영향은 고려한다. 바람직하게, 이들 개선된 RTD 추정들의 테이블은 BSC에 있는 데이터베이스에서 유지된다. 단계 506에서, 선택된 MS는 이웃 셀들의 BS들을 감시한다. 본 발명의 위치결정 방법(500)을 위해, 이는 BS들이 주기적으로 전송하는 공지된 시퀀스를 수반한다. 이는 감시절차는 잠재적인 핸드오버 후보의 BS들의 정규적인 모니터링(감시)를 포함할 수 있다. 한정된 "히어러빌리티"가 상기 BS와의 SOHO를 방지하는 경우라도 BS로부터 공지된 시퀀스의 감시는 일상적으로 수행될 수 있다.

단계 508에서, MS는 여러개의 상이한 BS들이 전송하는 다운링크 신호의 TOA를 측정한다. 각 TOA 측정은 MS의 시간단위로 측정될 수 있거나 또는 소오스 BS 또는 몇몇 다른 BS에 대한 상대값으로서 측정될 수 있다. TOA 측정치들은 각 TOA 측정에 해당하는 BS를 식별하는 정보와 함께 국부적인 메모리에 일시적으로 저장된다. 그런 다음, 상기 데이터는 더 이상의 프로세싱을 위해 BSC로 전송된다. 단계 508의 측정치들은 파일롯 채널데이터 또는 트래픽 채널데이터에 대해 이루어질 수 있다. 일반적으로 BS들이 오프셋 t_i를 "알고"있기 때문에, 트래픽 채널이 사용될 때라도, BS들 간의 시간차이(즉, BS들의 파일롯 프레임 전송들 간의 시간차이)를 알 수 있다. 단계 510에서, TOA측정치들에 RTD 추정들을 부가함으로써 TOA측정치를 BSC가 조정하여 다양한 BS들 간의 RTD 추정을 고려한다. 단계 512에서, 조정된 TOA 측정치들을 사용하여 각 다운링크 신호에 대해 전파지연시간이 계산되고, 그리고 MS의 위치는 계산된 전파지연시간들을 사용하여 단계 514에서 계산된다. 그런다음, 예컨대, 위치결정정보는 MS로 전송되거나, BSC에서 저장될 수 있거나, 또는 홈위치 레지스터(HLR)에 전송될 수 있다. 대체 실시예에서, 단계 510, 512 및 514의 계산들은 MS, MSC 또는 망내 몇몇 다른 위치에서 이루어질 수 있다.

도 5에 설명된 방법(500)은 다운링크 신호의 TOA의 MS에서 이루어진 측정치를 토대로 위치결정 추정을 제공한다. 다른 대체 실시예에서, 이동국 위치결정은 업링크 신호를사용하여 결정된다. 업링크 해결책은, 상기 단계 508에서 다운링크 신호의 TOA를 측정하는 대신에, 측정은 MS가 송신하는 업링크 신호를 통해 다수의 BS에서 이루어진다는 것을 제외하고는 다운링크 해결책과 동일하다. 다운링크 해결방법(500)의 단계 510과 512에서와 같이, 이들 업링크 신호 측정치들은 BSC 또는 MSC에 제공되고, 조정된 TOA 측정치와 전파지연시간들이 계산된다.

표준 RTD 추정들과 관련해 상기에서 설명하였듯이, 만일 특정 BS에 대해 RTD 추정테이블이 갱신되지 않는다면, 개선된 RTD 추정에서 불확실성 또한 시간에 따라 증가한다. 그러나, 위치결정 목적을 위해, 필요한 RTD 추정의 정확도는 셀-탐색 보다도 훨씬 더 크다. 그러므로, SOHO 동안에 획득한 개선된 RTD 추정은, BS들이 서로간에 비해 변위(드리프트)되지 않도록 충분히 재전송되어야만 한다. 그렇지 않으면, 정확인 이동국 위치결정을 수행하기가 어렵게 된다. 표준 RTD 추정에서 불확실성 문제를 처리하는, 상기에서 설명된 많은 동일한 방법들은, 개선된 RTD 추정에서 불확실성 문제를 처리하는데 유사한 방식을 사용될 수 있다.

개선된 RTD 추정을 획득하는 방법은 또한, 도 1과 2와 관련해 설명된 셀-탐색 프로세스를 한층 더 개선하는데 사용될 수 있다. 셀-탐색 방법(100)의 한 바람직한 실시예에서(도 1을 참조), SOHO시에 MS가 보고한 시간차이는 RTD 추정을 계산하는데 직접 사용할 수 있고, BS로부터의 정보가 필요치 않다. 따라서, 도 4을 다시 한번 참조해 보면, 표준 RTD 추정은 제1기지국(BS1)에서부터의 다운링크 신호를 MS가 수신하는 시간 T_mr1에, 제2기지국(BS2)에서부터의 다운링크 신호를 MS가 수신하는 시간 T_mr2를 뺀 것과 동일하다. 도 4에서, 상기 값은 시간차이 t_diff로 표시된다. MS가 보고한 시간차를 직접 사용하면, 이전 셀-탐색 철자에 대해 상당한 개선을 제공하고, 대부분의 경우에 있어서, 셀-탐색 프로세스의 복잡도를 상당히 감소시켜 다른 잠재적인 위치결정 방법에서 발견되는 문제점들을 극복한다.

그러나, 만일 보다 큰 정확도가 필요하면, SOHO 탐색을 하는 MS에서 타이밍 불확실성은 전파지연을 고려하는 개선된 RTD 추정을 사용함으로써 50퍼센트정도 더 감소될 수 있다. 개선된 RTD 추정을 사용함으로써, 셀-탐색 동안에 MS가 탐색하여야 할 시간지연들의 셋트는 상당히 감소된다. 특히 선행기술 셀-탐색 방법에 비해 더 감소된다. 그래서, 셀-탐색 불확실성 간격은 셀의 크기와 셀의 구분화 량에 따라 다르다. 예컨대, 거의 30킬로미터의 셀 반경을 가지는 비-섹터화 셀 시스템에서, 이동국의 위치결정이 3 셀 반경 내에서 추정될 수 있다고 가정하면, 불확실성은 300 마이크로초 보다 적다. 이와 반대로, 선행 셀-탐색 방법들에 대한 정규 검색 윈도우는 약 10밀리초이다. 그러므로, 개선된 추정 RTD의 사용은 탐색 복잡도에 있어서 이십배 정도의 개선을 이룬다. 결과는, 보다 작은 셀들을 가지는 또는 섹터화된(구분화된) 셀들을 가지는 셀룰러 시스템에서 더 좋았다. 섹터화된(구분화된) 셀들의 경우에 있어서, 셀-탐색을 수행하는 이동국과 목표 BS 간에 왕복지연을 추정함으로써 셀-탐색에 대한 불확실성 간격을 줄일 수 있다. 추정된 왕복지연은 RTD 계산을 할때에 이용할 수 있는 데이터로부터 또는 만일 이동국의 근사위치를 알고 있다면 쉽게 계산할 수 있다.

본 발명의 방법과 장치의 여러 바람직한 실시예들이 첨부도면에 설명되고 또한 상기의 상세한 설명에 기재되었다고 하더라도, 본 발명의 기재된 실시예들에 한정되는 것으로 이해해서는 안된다. 예컨대, 본 발명에 따라 이루어지는, BS들의 상대 타이밍의 측정치들은 BS들의 의사-동기화에 사용할 수 있다. 그러므로, 본 발명은 다음의 청구범위에 주어진 것과 같은 본 발명의 사상을 벗어나는 일이 없이 다수의 재구성과, 수정과 대안들이 이루어질 수 있다.

Claims

비동기 이동통신시스템에서 다수의 기지국들의 타이밍을 손쉽게하는 방법에 있어서,

상기 다수의 기지국들 중 적어도 하나와 이웃 기지국 간의 추정된 타이밍차이를 포함하는 적어도 하나의 추정된 상대 시간차 값을 상기 다수의 기지국들 중 적어도 하나가 이동국에 전송하는 단계와,

상기 이동국이 상기 적어도 하나의 추정된 상대 시간차 값을 수신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서,

상기 이동국이 상기 적어도 하나의 추정된 상대 시간차 값을 정합필터 출력신호와 상관시키는 단계와,

상기 상관단계의 결과를 토대로 셀 탐색을 개시하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제2항에 있어서, 상기 이동국과 상기 기지국들 중 적어도 하나 간에 전파지연을 추정하는 단계를 더 포함하고, 상기 추정된 전파지연은 상기 상관단계에서 불확실성을 감소시키는데 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
제2항에 있어서, 상기 상관 단계는

상기 적어도 하나의 추정된 시간차 값을 상기 정합필터 출력신호에 비교하는 단계와,

상기 적어도 하나의 추정된 상대 시간차 값이 어떠한 정합필터 출력신호 피크와 일치하는지를 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제4항에 있어서, 상기 개시단계는 상기 결정단계의 결과를 토대로 스크램블링 코드를 선택하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 이동통신시스템은 비동기 DS-CDMA 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 전송단계가 이웃 리스트 메시지 내에 상기 적어도 하나의 추정된 상대 시간차 값을 동보통신 또는 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제7항에 있어서, 상기 이웃 리스트 메시지가 상기 이웃 기지국과 관련된 적어도 하나의 스크램블링 코드를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 전송단계가 상기 적어도 하나의 추정된 상대 시간차 값과 관련된 불확실성 값을 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방 법.
제1항에 있어서, 상기 이동국은 이웃-셀 품질 보고와 함께 상기 적어도 하나의 추정된 상대 시간차 값을 상기 다수의 기지국들 중 적어도 하나로 송신하는 것을 특징으로 하는 방법.
제10항에 있어서, 상기 다수의 기지국들 중 적어도 하나와 관련된 기지국 제어기가 상기 적어도 하나의 추정된 상대 시간차 값을 데이터베이스에 저장하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 추정된 상대 시간차 값을 사용하여 이동국의 근사위치를 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제12항에 있어서, 근사위치를 결정하는 상기 단계가,

상기 다수의 기지국들 중 적어도 하나가 전송한 제1다운링크 신호의 수신시간과 상기 이웃 기지국이 전송한 제2다운링크 신호 간의 시간차를 이동국에서 계산하는 단계와,

상기 계산된 시간차와 상기 적어도 하나의 상대 시간차 값을 비교하여 상기 다수의 기지국들 중 상기 적어도 하나와 상기 이웃 기지국에 대한 상기 이동국의, 적어도 하나의 가능한 위치를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
이동통신시스템에서 다수의 기지국들을 동기화시키는 시스템에 있어서,

상기 다수의 기지국들 중에서, 제1기지국과 이웃 기지국 간의 추정된 시간차를 포함하는 적어도 하나의 추정된 상대 시간차 값을 동보통신 또는 전송하도록 작동하는 제1기지국과,

상기 적어도 하나의 추정된 상대 시간차 값을 수신하는 이동국을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제14항에 있어서, 상기 이동국이, 상기 적어도 하나의 추정된 상대 시간차 값을 정합필터 출력신호와 상관시키고 또한 셀 탐색을 개시하도록 동작할 수 있는 것을 특징으로 하는 시스템.
제15항에 있어서, 상기 이동국이, 상기 적어도 하나의 추정된 상대 시간차 값을 상기 정합필터 출력신호에 비교하도록 동작하고, 또한 상기 적어도 하나의 추정된 상대 시간차 값이 정합필터 출력신호 피크에 일치하는지를 결정하도록 동작할 수 있는 것을 특징으로 하는 시스템.
제15항에 있어서, 상기 이동국이,상기 적어도 하나의 추정된 상대 시간차 값을 정합필터 출력신호 피크에 상관시킨 결과를 토대로 스크램블링 코드를 선택하도록 동작할 수 있는 것을 특징으로 하는 시스템.
제14항에 있어서, 상기 이동통신시스템이 비동기 DS-CDMA 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제14항에 있어서, 상기 제1기지국이, 이웃 리스트 메시지에 상기 적어도 하나의 추정된 상대 시간차 값을 동보통신 또는 전송하도록 동작할 수 있는 것을 특징으로 하는 시스템.
제14항에 있어서, 상기 제1기지국이, 상기 적어도 하나의 추정된 상대 시간차 값과 관련된 불확실성 값을 전송하도록 동작할 수 있는 것을 특징으로 하는 시스템.
제14항에 있어서, 상기 이동국이 이웃-셀 리스트 품질보고와 함께 상기 적어도 하나의 추정된 상대 시간차 값을 상기 제1기지국에 전송하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제14항에 있어서, 상기 제1기지국과 관련된 기지국 제어기가 상기 적어도 하나의 추정된 상대 시간차 값을 데이터베이스에 저장하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제14항에 있어서, 상기 적어도 하나의 추정된 상대 시간차 값을 사용하여 이동국의 근사위치를 결정하는 프로세서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제23항에 있어서, 상기 프로세서가 상기 적어도 하나의 추정된 상대 시간차 값을 상기 이동국이 측정한 시간차와 비교하여, 상기 제1기지국과 상기 이웃 기지국에 대한 상기 이동국의 위치를 결정하는 것을 특징으로 하는 시스템.
비동기 이동통신시스템에서 다수의 기지국들의 상대 타이밍을 추정하는 방법에 있어서,

상기 기지국들 중 제1기지국이 송신한 제1다운링크 신호와 상기 기지국들 중 제2기지국이 송신한 제2다운링크 신호를 제1이동국에서 수신하는 단계와,

상기 제1다운링크 신호와 상기 제2다운링크 신호를 사용하여 상기 제1기지국의 시간단위와 상기 제2기지국의 시간단위 간의 추정된 상대 시간차를 계산하는 단계와,

상대 시간차 테이블에 계산된 상기 차이를 저장하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제25항에 있어서, 상기 제1이동국이 핸드오버의 상태에 있는 것을 특징으로 하는 방법.
제25항에 있어서, 추정된 상대 시간차를 계산하는 상기 단계가, 제1다운링크신호와 제2다운링크 신호의 전파지연을 고려하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제27항에 있어서,

상기 추정된 상대 시간차를 제2이동국으로 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제28항에 있어서, 상기 제2이동국이 상기 추정된 상대 시간차 값을 정합필터 출력신호와 상관시키는 단계와,

상기 상관단계의 결과를 토대로 셀 탐색을 개시하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제28항에 있어서, 제2이동국의 근사위치를 토대로, 제2이동국과 제1기지국 간에 전송된 신호들의 전파지연과 상기 제2이동국과 제2기지국 간에 전송된 신호들의 전파지연을 추정하는 단계와,

상기 추정된 전파지연에서 인수분해로 상기 추정된 상대 시간차 값을 조정하여 이동국에서 국부적으로 추정된 상대 시간차 값을 결정하는 단계와,

상기 제2이동국이 상기 국부적으로 추정된 상대 시간차 값을 정합필터 출력신호와 상관시키는 단계와,

상기 상관단계의 결과를 토대로 셀 탐색을 개시하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
비동기 이동통신시스템에서 다수의 기지국들의 상대 타이밍을 추정하는 방법에 있어서,

상기 기지국들 중 제1기지국이 송신한 제1다운링크 신호와 상기 기지국들 중 제2기지국이 송신한 제2다운링크 신호를 제1이동국에서 수신하는 단계와,

상기 제1이동국에서 상기 제1및 제2기지국으로 업링크 신호를 전송하는 단계와,

상기 제1및 제2기지국에서 상기 업링크 신호의 수신시간을 사용하여 상기 제1기지국의 시간단위와 상기 제2기지국의 시간단위 간의 추정된 상대 시간차와,

상기 제1다운링크 신호와 상기 제2다운링크 신호의 송신시간과, 그리고 상기 제1이동국에서 상기 제2다운링크 신호의 수신시간과 상기 업링크 신호의 송신시간 간의 시간차를 계산하는 단계를 포함하고, 상기 시간차를 계산하는 단계는 상기 제1이동국과 상기 제1및 제2기지국간의 전파지연을 고려하는 것을 특징으로 하는 방법.
제31항에 있어서, 상기 업링크 신호의 수신시간과 상기 제1및 제2다운링크신호의 송신시간은 각 신호를 송신하거나 또는 수신하는 기지국의 시간단위인 것을 특징으로 하는 방법.
제32항에 있어서, 상기 제1및 제2기지국들 각각이 송신한 다운링크 신호들을 제1이동국에서 수신하는 시간과 상기 추정된 상대 시간차를 사용하여 제2이동국의 위치를 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제32항에 있어서,

제2이동국이 송신하는 업링크 신호를 상기 제1기지국과 제2기지국에서 수신하는 수신시간과 상기 추정된 상대 시간차를 사용하여 제2이동국의 위치를 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제32항에 있어서,

상기 추정된 상대 시간차는 상기 제1기지국과 제2기지국을 동기화시키는 데 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
제31항에 있어서, 제2이동국과 상기 제1 및 제2기지국들 중 적어도 하나 간의 거리를 결정함으로써 상기 제1 및 제2기지국들 중 적어도 하나에 대한 제2이동국의 위치를 계산하는데 상기 추정된 상대 시간차를 사용하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제36항에 있어서, 제2이동국과 상기 다수의 기지국들 각각 간의 거리를 계산하기 위해 다수의 이웃 기지국들 간의 다수의 상대 시간차를 사용함으로써 제2이동국의 위치를 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
비동기 이동 전기통신망에서 이동국과 기지국들 간에 타이밍을 손쉽게 하는 방법에 있어서,

이동국이 측정하였을 때 적어도 두 개의 기지국들의 시간단위들 간의 측정 차를 포함하는 상대 타이밍차 데이터를 다수의 이동국들 각각에서부터 수신하는 단계와,

상기 적어도 두 개의 기지국들의 시간단위 간의 차이의 추정을 나타내는 상대 타이밍차 추정을 상기 수신된 상대 타이밍차 데이터를 토대로 결정하는 단계와,

상대 타이밍차 테이블에 상기 상대 타이밍차 추정을 저장하는 단계와,

상기 상대 타이밍차 추정을 수신 이동국으로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제38항에 있어서, 이웃 셀 리스트로부터의 데이터와 함께 상기 상대 타이밍차 추정이 전송되는 것을 특징으로 하는 방법.
제38항에 있어서, 수신 이동국으로 전송된 상기 상대 타이밍차 추정은 수신 이동국을 기지국과 동기화시키는데 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
제38항에 있어서, 상기 상대 타이밍차 추정은 다수의 이동국들 중 하나에서부터 수신한 측정 차이를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제38항에 있어서, 상기 상대 타이밍차 추정은, 다수의 이동국들로부터 수신한 다수의 측정 차이들로부터 상대 타이밍차 추정값을 계산함으로써 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
제38항에 있어서, 상기 타이밍차 추정을 결정하는 상기 단계가, 측정하는 이동국과 시간단위 차이가 측정된 적어도 두 개의 기지국들 간의 전파지연을 고려하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제43항에 있어서, 수신 이동국으로 전송된 상기 상대 타이밍차 추정은 상기 수신 이동국의 위치를 추정하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
제38항에 있어서,

상기 상대 타이밍차 추정에 대한 에러범위를 추정하는 단계와,

상기 에러범위를 상기 수신 이동국으로 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
다수의 이동국들로 데이터를 송신하고 또한 다수의 이동국들로부터 데이터를 수신하며, 이동국에서 측정하였을 때 다수의 기지국들 중 두 기지국의 시간단위 간의 측정차이를 포함하는 상대 시간차 데이터를 개별적으로 수신하는 다수의 기지국들과,

상기 상대 시간차 데이터로부터 계산된 상대 타이밍차 추정을 각각 포함하는 다수의 엔트리들 각각을 그 안에 가지고 있는 상대 타이밍차 테이블을 저장하는 레지스터를 포함하고,

다수의 기지국들 중 제1기지국은 이동국과 다수의 기지국들 중 제2기지국 간에 통신의 타이밍을 손쉽게 하기 위해 상대 타이밍차 추정을 수신 이동국으로 전송하는 것을 특징으로 하는 비동기 이동 전기통신시스템.
제46항에 있어서, 상기 레지스터가 이웃 셀 리스트를 더 저장하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제46항에 있어서, 상기 레지스터가 상대 타이밍차 추정 각각에 대한 에러데이터를 더 저장하는 것을 특징으로 하는 시스템.