KR100707504B1 - 통신 시스템의 거리 추정 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무선 인터페이스를 통한 통신 시스템에서 통신하는 스테이션들 간 거리를 추정하는 것에 관한 것이다. 상기 시스템에서, 적어도 하나의 스테이션은 타이밍 구조에 따라 시간 슬롯에서 신호 버스트들을 전송하고 적어도 하나의 스테이션은 상기 신호 버스트들을 수신한다. 상기 방법은 수신 스테이션에서 수신되는 신호 버스트의 제 1타이밍을 결정하는 단계를 포함하며, 상기 제 1타이밍은 기 설정된 조건에 부합하는 상기 수신된 신호 버스트의 제 1컴포넌트와 관련된다. 상기 수신된 신호 버스트의 제 2타이밍은 전송 스테이션으로 그리고/또는 그로부터 다른 신호 버스트들을 송신 그리고/또는 수신하는 상기 수신 스테이션의 내부 타이밍을 조절하는데 사용하기 위해 결정된다. 상기 스테이션들 간의 타이밍 오프셋 역시 결정된다. 상기 스테이션들 간의 거리는 타이밍 오프셋과 상기 수신된 신호 버스트의 제 1타이밍을 기반으로 추정된다.

Description

통신 시스템의 거리 추정{DISTANCE ESTIMATION IN A COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 통신 시스템의 스테이션(station)들 간 거리를 추정하는 것에 관한 것으로, 특히 그러나 한정적이지는 않은, 거리 추정에 있어서 적어도 하나의 타이밍 파라메터의 사용에 관한 것이다.

셀룰라 통신 시스템은 주변 셀들 또는 유사한 무선 커버리지(coverage) 영역들을 기반으로 한다. 셀룰라 원격통신 시스템들의 예들은 GSM(이동 통신을 위한 전체 시스템) 또는 다양한 GSM 기반 시스템들(예를 들어 GPRS:범용 패킷 무선 서비스), AMPS(미국 이동 전화 시스템), DAMPS(디지털 AMPS), CDMA(코드 분할 다중 접속) 또는 제안된 WCDMA(광대역 CDMA), 또는 UMTS(범용 이동 원격통신 시스템) 혹은 다른 제 3세대 통신 시스템 등과 같은 표준들을 포함하지만 이것에 제한되지는 않는다. 일반적으로, 원격통신 시스템의 셀 커버리지 영역은 일반적으로 베이스 스테이션 서브시스템(BSS)에 연결되고, 그리고 대기(air) 또는 무선 인터페이스를 통해 사용자 장비(UE) 혹은 이동 스테이션(MS)에 서비스를 제공하는 하나 이상의 베이스 송수신 스테이션(base transceiver station, BTS)들에 의해 커버(cover)되는 특정되고 지리학적으로 제한된 영역으로 정의될 수 있다. 상호 연결된 몇몇 셀들은 커다란 지리적 영역을 커버하고, 따라서 몇몇 셀들은 셀룰라 원격통신 네트워크의 커버리지 영역을 함께 형성한다.

상기 시스템의 각 커버리지 영역은 적절한 제어 장치들로 제어될 수 있다. 상기 제어기는, PSTN(공개 스위치 원격통신 네트워크)과 같은 다른 통신 네트워크들에, 또는 X.25 기반 네트워크 혹은 TCP/IP(전송 제어 프로토콜/인터넷 프로토콜) 기반 네트워크와 같은 데이터 네트워크에, 상기 셀을 링킹(linking)하는 게이트웨이 GPRS 지원 노드(GGSN) 또는 게이트웨이 이동 스위칭 센터(GSMC)와 같은 게이트웨이 또는 링킹 장치들과 연결될 수 있다.

상기 원격통신 시스템의 셀들 중 하나 안에서의 내부 사용자 장비(UE)(이는 이후 이동 스테이션(mobile station) 또는 MS로 언급함)는 상기 셀의 제어기 기능에 의해 각각 제어된다. 상기 MS는 한번에 단 하나의 제어기에 의해 제어된다. 그러나, 상기 MS는 다수의 제어기들에 의해 동시에 제어될 수도 있다. 이것은 예를 들어 상기 셀들이 겹침 또는 소프트 핸드오프 모드라 불리는 경우 발생할 수 있으며(여기서, 상기 MS는 2개의 베이스 스테이션들과 통신할 수 있고, 이러한 베이스 스테이션들은 상이한 제어기들에 연결될 수 있다.), 또는 하나의 제어기가 상기 MS를 제어하는 다른 제어기를 제어하는 경우 발생할 수 있다. 하나의 제어기는 서빙(serving)(메인(main)) 제어기로 정의될 수 있고, 반면에 다른 것들은 2차 제어기들로 동작할 수 있다.

상기 이동 스테이션은 적절한 네트워크 제어기와 통신하고 다양한 종류들의 정보를 상기 제어기에 제공한다. 예를 들어서, 상기 이동 스테이션이 한 셀에서 새로운 셀로 변경되는 경우, 또는 상기 이동 스테이션이 상기 셀들 중 하나에서 스위치 오프 된 후 스위치 온되거나 얼마 간 통신되지 않는(unreachable) 경우, 상기 이동 스테이션은 MS 식별자(ID)를 포함하는 메세지를 상기 새로운 셀의 제어기로 전달한다. 상기 새로운 셀의 제어기는 이전 셀의 것과 동일하거나 상기 셀 변화 이전에 상기 MS를 다루던 이전 제어기와 상이할 수 있다. 상기 MS ID는 진입(incomig)/진출(outgoing) 콜(call), 그리고 상기 MS로부터/MS로의 신호전송을 각각 처리할 수 있도록 하기 위해 상기 원격통신 시스템에 의해 요구되는 데이터를 포함한다. 상기 MS ID가 상기 시스템에 수신되면, 상기 시스템은 특정 이동 스테이션의 현재 셀을 알 수 있다.

시분할 다중 접속(TDMA) 네트워크들에서, 다수의 시간 슬롯들은 상기 이동 스테이션들과 상기 베이스 송수신 스테이션들 간의 전송에 사용된다. 프레임은 기 설정된 수의 시간 슬롯들로 만들어진다. 각 이동 스테이션은 각 프레임의 주어진 시간 슬롯에 할당될 것이며, 이때 베이스 송수신 스테이션과 통신한다. 다양한 이동 스테이션들로부터 수신된 상기 신호를 올바르게 처리하기 위해서, 각 이동 스테이션으로부터의 신호는 상기 베이스 스테이션에서 자신에 대해 할당된 시간 슬롯 내에서 수신되어야 한다. 상기 신호들이 상기 할당된 시간 슬롯들 내에서 수신되었다는 것을 보장하기 위해서, 상기 베이스 스테이션은 타이밍 어드밴스(timing advance, TA) 정보를 상기 이동 스테이션에 제공할 것이다. 상기 타이밍 어드밴스 정보는 상기 이동 스테이션이 자신의 신호를 상기 베이스 스테이션으로 전송해야 하는 시기를 나타낸다. 상기 타이밍 어드밴스 정보는, 상기 송신 및 수신 스테이션들 간의 무선 파들의 전파(propagation)가 상기 스테이션들 간의 전송 내에서 지연을 유발하기 때문에, 요구된다. 다시 말해서, 상기 무선 파들이 상기 BTS에서 상기 MS로 전해질(travel) 때, 그리고 그 반대의 경우에는 약간의 시간이 걸리고, 그로 인해 상기 MS와 BTS에 의해 사용되는 상기 슬롯들의 타이밍 사이에 어떤 오프셋(offset)이 존재한다. 상기 지연을 처리하기 위해서, 그리고, 좀더 정밀하게는 중복된 시간 슬롯들을 피하기 위해서, 상기 이동 스테이션과 상기 서빙 베이스 송수신 스테이션 간의 시간 지연이 결정될 필요가 있다.

아이들(idle) 모드에서 이동 스테이션은, 접근에 따라, 상기 서빙 베이스 스테이션으로부터 수신되는 버스트(burst)들에 따라 내부 타이밍을 조절한다. 이것은, 상기 MS가 처음으로 상기 BTS에 (접속 버스트들을) 전송할 때, BTS의 타이밍과 비교하여 지연된 상기 이동 스테이션의 내부 타이밍을 이용함으로써 수행된다. 상기 BTS가 이러한 신호들을 수신하면, 그의 프레임 구조와 수신된 MS 버스트들 사이의 시간 오프셋이 측정된다. 이러한 두 개의 타이밍들 간 차이는 상기 BTS에서 MS로의, 그리고 그 반대로 전해지는 (다시 말해 상기 스테이션들 간 거리의 2배가 된다.) 무선파의 전파 지연과 동일하다. 상기 BTS에서 시간 슬롯들이 겹치치 않도록 하기위해서, 상기 BTS는, MS가 상기 BTS로 얼마나 먼저 전송을 시작해야 하는 가를 나타내는 타이밍 어드밴스(TA) 값 정보를 상기 MS에 제공한다. 이것에 의해서, 상기 MS는 자신의 전송을 조절하여, 상기 전송이, 상기 수신 BTS에 의해 사용되는 프레임 구조에 따라 슬롯들에서 상기 BTS에 의해 수신될 수 있도록 한다. 전용 연결 동안, 상기 BTS는 적절한 TA 값을 연속적으로 결정하고 상기 TA 값을 상기 MS로 신호로 보낸다.

상기 타이밍을 결정하는 한가지 가능한 방법은 임펄스 응답(impulse response)을 기반으로 한다. 상기 임펄스 응답은 상기 수신된 신호와 버스트 내의 알려진 비트 패턴(이른바, 학습 순서(training sequence))을 상관시켜 획득될 수 있다. 상기 임펄스 응답은 X-축 상에 시간(컴포넌트(component) 탭(tap)들)과 Y-축 상에 세기를 가진 곡선이다(임펄스 응답 예제를 보이는 도 3 참조). 상기 GSM과 같은 TDMA 시스템의 정상 동작에 있어서, 최대 에너지가 수신되도록 수신이 조절된다는 것은 중요하다. 그래서, 상기 타이밍은 종래 기술로서 상기 임펄스 응답의 매스 센터(mass center)로부터 결정된다.

상기 셀룰라 통신 시스템의 기능들은 개별 이동 스테이션의 현재 위치에 관하여 적어도 대략적 위치 추정의 제공을 용이하게 한다. 좀더 구체적으로, 상기 셀룰라 통신 시스템은 항상 상기 시스템의 베이스 스테이션들 중 적어도 하나와 통신하는 그런 이동 스테이션들의 현재 위치 영역을 (적어도 대략적으로) 인식하고 있다. 이 정보는 상기 이동 스테이션이 방문한 또는 "이종" 네트워크의 커버리지 영역 내에 위치하는 경우에도 이용가능하며, 상기 방문한 네트워크는 홈(home) 네크워크로 다시 상기 이동 스테이션의 위치 정보를, 예를 들어 라우팅(routing) 또는 차징(charging)을 목적으로, 전송할 수 있다.

셀룰라 원격통신 네트워크에 의해 제공되는 위치 서비스 특징이 제안된다. 상기 제안된 위치 서비스는 시간-스탬프(time-stamp)와 함께 이동 스테이션의 마지막으로 알려진 위치를 제공할 수 있다. 상기 제안된 서비스 기능은, 상기 시스템의 다양한 제어기들로부터 정보를 수신하는, 분리된 네트워크 요소(element) 또는 서버에 의해 제공될 수 있다.

좀 더 정밀한 위치 결정을 할 수 있는 한가지 가능성은 이동 스테이션과 베이스 스테이션 간의 타이밍 지연 또는 오프셋 정보를 이용하는 것이다. 이는 상기 이동 스테이션이 상기 베이스 스테이션으로부터 상대적으로 원거리에 있는 경우, 상기 이동 스테이션이 상기 베이스 스테이션과 상대적으로 근거리에 있는 경우보다 상기 신호가 상기 베이스 스테이션에 도달하는데 더 많은 시간이 필요하다는 것을 기반으로 한다. 따라서 상기 오프셋을 처리하기 위해서, 상기 베이스 스테이션에서 상대적으로 원거리에 있는 이동 스테이션은 신호를 상기 베이스 스테이션으로 전송하는 데 있어, 상기 이동 스테이션이 상기 베이스 스테이션과 상대적으로 인접한 경우보다 타이밍 구조에 관하여 더 "선행(in advance)"하여야 한다. 그래서, 상기 타이밍 어드밴스 정보(TA)도 상기 이동 스테이션과 상기 베이스 스테이션 간 거리의 척도(measure)이다. 상기 타이밍 어드밴스 정보는 방향(이 방향으로부터 신호가 수신된다.)에 대한 지시(indication)를 제공하지 않는다. 그래서, 상기 타이밍 어드밴스 정보의 사용은, 상기 방향이 추정될 수 있도록, 다른 지원(supporting) 정보를 필요로 한다. 예를 들어, 상기 위치는, 상기 방향에 관한 다른 지시를 입수할 수 없는 경우에, 상기 이동 스테이션이 적어도 하나의 다른, 바람직하게는 3개의 인접 베이스 스테이션과 통신하는 것으로 달성될 수 있는 데, 상기 인접 베이스 스테이션들은 상기 이동 스테이션이 현재 위치하고 있는 영역을 커버한다. 하나의 베이스 스테이션 장소(site)로부터의 방향 안테나 또는 도달 각도(Angle of Arrival, AOA) 측정은 상기 타이밍 어드밴스 정보와 같이 사용될 수 있다. 후자의 경우, 상기 위치는 AOA 라인과 타이밍 어드밴스 원(circle)의 교점으로 결정된다.

현재 상기 타이밍 어드밴스는 예를 들어 GSM 시스템에서는 1비트의 정밀도로 결정된다. 이는 거리로 1.1km, 그리고 시간으로 3.69㎲에 해당한다. 상기 정밀도는 상기 셀룰라 통신 시스템의 정상 동작에 대해서 충분하다. 그러나, 상기 통신 시스템의 2개 이상의 스테이션들 간의 거리를 추정하고 상기 타이밍 어드밴스 정보를 기반으로 이동 스테이션의 지리적 위치를 찾아내는 것과 같은 특정한 목적들에는 충분하지 않다.

본 발명의 목적은 상기 문제들 중 하나 이상의 것을 극복하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 무선 인터페이스를 통해 통신 시스템에서 통신하는 스테이션들 간 거리를 추정하는 방법이 제공되며, 여기서, 적어도 하나의 스테이션들은 타이밍 구조에 따르는 시간 슬롯들에서 신호 버스트들을 전송하고 적어도 하나의 스테이션은 상기 신호 버스트들을 수신하며, 상기 방법은, 수신 스테이션에서 수신되는 신호 버스트의 제 1타이밍을 결정하는 단계와, 상기 제 1타이밍은 기 설정된 조건에 부합하는 상기 수신된 신호 버스트의 제 1컴포넌트와 관련되며, 전송 스테이션으로 그리고/또는 그로부터 다른 신호 버스트들을 송신 그리고/또는 수신하기 위해 상기 수신 스테이션의 내부 타이밍을 조절하는데 사용되는 상기 수신 신호 버스트의 제 2타이밍을 결정하는 단계와, 상기 스테이션들 간의 타이밍 오프셋을 결정하는 단계와, 그리고 상기 수신된 신호 버스트의 제 1타이밍을 이용함으로써, 그리고 상기 타이밍 오프셋을 기반으로 상기 스테이션들 간의 거리를 추정하는 단계를 포함한다. 바람직한 실시예에서, 상기 거리를 추정하는 단계는 상기 제 1타이밍과 상기 제 2타이밍 간의 차이를 결정하는 단계와 상기 결정된 차이를 기반으로 상기 스테이션들 간의 거리 추정을 보정하는 단계를 포함한다. 상기 오프셋를 기반으로 하는 타이밍 어드밴스 값은 상기 거리의 추정에 사용될 수 있고, 여기서 상기 제 1타이밍과 상기 제 2타이밍 간의 차이가 결정되고, 상기 제 1타이밍과 상기 제 2타이밍 간의 차이는 상기 타이밍 어드밴스 값에서 공제된다.

한가지 가능성에 따르면, 상기 수신 스테이션은 상이한 수신과 전송 타이밍을 이용할 수 있으며, 여기서 상기 수신 스테이션의 수신 타이밍은 상기 결정된 제 2 타이밍에 따라서 조절되고, 상기 수신 스테이션에서 상기 송신 스테이션으로 응답 신호를 전송하기위한 전송 타이밍은 상기 결정된 제 1타이밍에 따라서 조절된다. 상기 전송 스테이션은, 타이밍이 상기 제 1컴포넌트에 해당하는 수신된 응답 신호의 컴포넌트를 기반으로 하도록, 수신된 응답 신호의 타이밍을 결정할 수 있고, 이후 상기 전송 타이밍과 상기 수신된 응답 신호의 타이밍 간 차이가 결정된다.

상기 스테이션 들 중 하나는 셀룰라 통신 시스템의 이동 스테이션일 수 있으며, 적어도 스테이션들 중 하나는 고정적으로 위치된 베이스 스테이션일 수 있다. 이동 스테이션의 지리학적 현재 위치는 상기 이동 스테이션과 상기 적어도 하나의 베이스 스테이션 사이의 추정된 거리에 의해 결정될 수 있다. 상기 결정들 중 적어도 하나의 정보는 상기 통신 시스템의 위치 서비스 노드에 전해질 수 있다.

본 발명의 또다른 측면에 따르면, 통신 시스템이 제공되며, 이는, 상기 통신 시스템의 타이밍 구조에 따라 시간 슬롯들을 통해 따라 신호 버스트들을 전송하도록 구성된 전송 스테이션과, 상기 신호 버스트를 수신하도록 구성된 수신 스테이션과, 상기 수신 스테이션에서 수신된 신호 버스트의 제 1타이밍을 결정하기 위한 제어 수단과, 상기 제 1타이밍은 기 설정된 조건들에 부합하는 상기 수신된 신호의 제 1컴포넌트와 관련되며, 다른 신호 버스트들을 전송 그리고/또는 수신하기 위해 상기 수신 스테이션을 조절하는데 사용되는, 상기 수신 신호의 제 2타이밍을 결정하는 제어 수단과, 상기 전송 스테이션과 상기 수신 스테이션 간의 타이밍 오프셋를 결정하는 제어 수단과, 그리고 상기 타이밍 오프셋와 상기 제 1타이밍을 기반으로 상기 스테이션들 간 거리를 추정하기 위한 제어 수단을 포함한다.

본 발명의 실시예들은 몇가지 이점들을 제공한다. 이동 스테이션과 서빙 베이스 스테이션 간의 거리 추정 정밀도가 개선되며, 이는 위치 결정 정밀도를 개선하는 데, 상기 거리 계산들을 위해 사용되는 상기 타이밍 정보는 무선 전파의 최단 경로에 대한 타이밍에 관한 정보에 의해 보정되기 때문이다. 상기 타이밍 정보는 이미 상기 통신 시스템에 의해 사용되고 있고, 그로 인해 본 발명의 몇몇 실시예들은 현존하는 이동 스테이션들에 대해 어떠한 변경들도 요구하지 않는다. 부가적으로, 본 발명의 몇몇 실시예들은 현존하는 이동 스테이션들 또는 베이스 스테이션들에대해 어떠한 하드웨어 변경들도 요구하지 않는다. 상기 제공되는 정밀도는 이동 스테이션의 지리적 위치를 제공하기위해 단 하나의 베이스 스테이션이 필요한 실시예들을 가능하도록 한다.

본 발명의 더 나은 이해를 위해서, 첨부되는 도면들을 예제로 하여 참조할 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예가 구현될 수 있는 한가지 가능한 네트워크 환경을 도시한다.

도 2는 이동 스테이션들의 위치를 찾기 위해 3개의 베이스 스테이션들을 사용하는 일 실시예를 도시한다.

도 3은 임펄스 응답을 도시한다.

도 4A, 4B 그리고 4C는 가능한 일 실시예들의 블록 다이어그램들을 도시한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예 동작을 예시하는 흐름도이다.

위치결정 서비스를 가지는 한가지 가능한 셀룰라 원격통신 시스템의 일반적 내용을 예시하는 도 1을 제 1참조로 한다. 비록 예시적으로 회로 스위치된 GSM(이동 통신을 위한 전체 시스템) 공개 지상 이동 네트워크(PLMN)를 이용하여 원격 통신 네트워크가 이후 자세히 도시되고 설명되지만, 상기 제안된 해법은 시간 슬롯들을 이용하여 상기 시스템과 통신하는 적어도 하나의 스테이션들에 대한 위치결정 기능을 어느정도 제공하는 모든 통신 시스템에 사용될 수 있다는 것에 유의한다. 또한, 비록 도 1이 각각 3개의 전방향 무선 커버리지 영역들(1, 2, 그리고 3)을 제공하는 3개의 베이스 스테이션 집단들을 도시하지만, 본 발명의 실시예들은 어떠한 개수의 무선 커버리지 영역들을 이용하여 구현될 수 있다는 것도 명백하다. 그리고, 상기 커버리지 영역들(1, 2 그리고 3) 역시, 베이스 스테이션 커버리지 영역들 대신에, 이동 통신 스테이션 네트워크의 3개 셀 커버리지 영역들일 수 있고, 여기서 한 셀의 커버리지 영역은 한 개의 베이스 스테이션 이상을 포함한다. 몇몇 셀들을 집단화하여 하나의 커버리지 영역이 한 개 이상의 셀을 포함하는 것 역시 가능하다. 예를 들어서, UMTS 표준의 URA(UMTS 지상 무선 접속 네트워크 등록 영역)는 셀들의 집단으로 구성된다. 상기 무선 커버리지 영역이 방향성 또는 섹터 안테나(미도시)와 같이 제공되는 베이스 스테이션의 섹터로 구성될 수 있다는 것 또한 유의한다. 상기 섹터 베이스 스테이션은 예를 들어 3개의 무선 커버리지 영역들을 제공하는 3개의 120°방향성 안테나들을 이용할 수 있고, 4개의 무선 커버리지 영역들을 제공하는 4개의 90°방향성 안테나들 등을 이용할 수 있고, 혹은 상이한 무선 커버리지 빔(beam) 폭(width)들의 임의 조합을 이용할 수 있다. 또한, 베이스 스테이션은 때때로 노드(B)(예를 들어 UMTS 표준에서)로 간주 될 수 있다는 것은 명백하다.

도 1에서, 각 무선 커버리지 영역(1, 2 그리고 3)은 개별적 베이스 송수신 스테이션(BTS)(4, 5 그리고 6)에 의해 제공된다. 각 베이스 송수신 스테이션(BTS)은 상기 셀에서, 상기 이동 스테이션(MS)에 신호를 전송하고, 그로부터 신호를 수신한다. 유사하게, 상기 이동 스테이션(7)은 상기 개별적인 베이스 송수신 스테이션으로 신호들을 전송하고 이들로부터 신호들을 수신할 수 있다. 상기 이동 스테이션(7)은 이를 무선 또는 전파 통신을 통해 상기 베이스 스테이션과 통신하는 것으로 달성한다. 비록 명료함을 위해 도 1에 단 하나의 이동 스테이션 만이 도시되지만, 전형적으로 다수의 이동 스테이션들이 각 베이스 스테이션과 통신한다. 상기 베이스 스테이션들 각각은 개별적인 네트워크 제어기와 연결되고, 여기서 네트워크 제어기는 상기 예시적인 GSM 시스템의 한 구성으로 이동 스위칭 센터(Mobile Switching Center, MSC)(9)와 더 연결된 베이스 스테이션 제어기(8)를 포함한다. 그러나, 역시 도 1에 도시된 바와 같이, 몇 가지 경우에 있어서, 상기 네트워크 제어기와 상기 베이스 스테이션들 간 하나 이상의 베이스 스테이션들을 제어하는 베이스 스테이션 제어기(8)는 생략될 수 있다. 상기 네트워크 제어기들 각각은 자신의 서비스 영역(즉, 그것에 연결된 셀들과 베이스 스테이션들)을 직접적으로 혹은 상기 베이스 스테이션 제어기를 통해서 제어한다. 하나 이상의 베이스 스테이션 또는 베이스 스테이션 집단은 각 네트워크 제어기와 연결될 수 있다는 것에 유의한다. 전형적으로, 2개 이상의 네트워크 제어기들 역시 네트워크에 제공될 수 있다. 상기 네트워크 제어기는 게이트웨이 이동 스위칭 센터(Gateway Mobile Switching Center, GMSC)(14)와 같은 적절한 링킹 또는 게이트웨이 장치를 통해 상기 원격통신 네트워크 시스템의 일부 또는 다른 컴포넌트들과 연결된다.

상기 이동 스테이션과 상기 제어기 간의 통신의 구현은 공지된 것이고, 따라서 여기서는 더 자세히 다루지 않는다. 인터페이스는 주어진 베이스 스테이션과 관련되는 셀의 이동 스테이션 간 업링크 및 다운링크 방향 모두에서 채널들을 포함할 수 있고, 상기 이동 스테이션으로 전송되는 정보와 상기 이동 스테이션에서 전송되는 데이터는 패킷 형태(예를 들어 GPRS 또는 UMTS 시스템에서)일 수 있다는 것 역시 충분히 유의해야 한다. 그러나, 정보 전송을 위한 다른 형태들도 본 발명의 대안적인 실시예들에서 배타적이지 않다. 그로인해 상기 데이터는 모든 적절한 형태로 전송된다. 상기 이동 스테이션들로부터 전송되는 메세지들은 이동 스테이션을 식별하는 정보를 포함할 수 있다(예를 들어, 각각 MS ID 그리고/또는 IMSI(이동 스테이션 식별 그리고/또는 국제 이동 가입자 식별)). 도 1은 데이터 네트워크와 통신하기위해 패킷 스위치된 이동 원격통신 서비스를 이용한 가능성들 역시 예시한다. 상기 예시된 GPRS(범용 패킷 무선 서비스)는 GSM 기술을 기반으로 하고, 이는 현존하는 GSM 베이스 스테이션들과 이를 구동하기 위한 다른 네트워크 요소들을 이용할 수 있다. 상기 GPRS는 상기 서비스 영역을 제어하기 위한 GSM 네트워크들의 MSC에 실질적으로 해당하는 서빙 GPRS 지원 노드(SGSN)와 상기 데이터 네트워크와 안터페이싱하기위한 게이드웨이 GPRS 지원 노드(GGSN)를 포함하는데, 예를 들어, TCP/IP(전송 제어 프로토콜/인터넷 프로토콜) 인터넷이 있다. 상기 GPRS 시스템에서, 상기 네트워크 제어기(SGSN)는 상기 개별적 베이스 스테이션에 의해 상기 이동 스테이션(7)으로 전송되는 데이터 패킷들을 전하도록 구성된다. 또한, 상기 제어기는, 상기 베이스 스테이션이 상기 이동 스테이션으로부터 수신한, 데이터 패킷들을 상기 베이스 스테이션으로부터 수신한다.

상기 이동 스테이션(7)은 무선 커버리지 영역 내에서 이동할 수 있고, 또한 하나의 무선 커버리지 영역에서 다른 커버리지 영역으로 이동할 수 있는데, 예를 들면 셀 1에서 셀 2로 이동할 수 있다. 그로인해 상기 이동 스테이션(7)의 위치는 시간에다라 가변적이다. 상기 시스템의 적절한 동작을 보장하고 진행 중인 콜(call)의 연결 끊김을 방지하기 위해서, 공지된 핸드오버(handover) 절차들이 제공되고, 그로 인해 모든 가능한 정보는 포함되는 부분에 대해 가용할 수 있게 된다(예를 들어 이전 및 새로운 네트워크 제어기에 대해). 상기 이동 스테이션은 예를 들어 소프트 핸드오프(handoff)라 불리는 절차 동안, 하나 이상의 베이스 스테이션과 통신할 수 있다. 상기 통신 시스템의 상이한 베이스 스테이션들과 통신하는 로밍(roaming) 이동 스테이션(7)은 홈 위치 등록기(home location register, HLR)(13)에 등록될 수 있고 방문자 위치 등록기(visitor location register, VLR)(11)에도 등록될 수 있다. 이동 원격통신 네트워크는 몇몇 홈 위치 등록기들을 포함할 수 있고, 상기 홈 위치 등록기들은 하나 이상의 네트워크 제어기들에 포함될 수 있다는 것을 유의한다. 또한, 도 1은 이동 스테이션의 지리학적 위치(또는 위치 이력)에 관한 정보를 적어도 어느 정도 수신할 권한이 있는 고객들(clients)(18) 또는 상이한 응용들(applications)에 대해 위치 서비스를 제공하는 위치 서비스(Location Services, LCS) 노드(16)를 도시한다. 상기 고객들은 외부, 즉 상기 통신 시스템의 외부에 있는 고객들일 수 있다. 또한, 상기 고객들은 내부일 수 있는데, 다시말해서, 상기 통신 시스템 자신의 기능들 또는 컴포넌트들이 상기 시스템의 동작을 위해 상기 LCS 노드(16)에의해 제공되는 지리적 위치 정보를 이용할 수 있다(예를 들어, 자원 할당, 핸드오버 지원 위치, 플릿(fleet) 관리 또는 지불 관련 위치). 위치 서비스 기능에 대한 좀더 구체적인 제안은 ETSI(유럽 원격통신 표준 협회)의 기술 명세 GSM 03.71에서 얻을 수 있다. 일반적으로, 상기 LCS 기능은 특정 이동 스테이션의 지리적 위치에 관한 정보를 제공할 수 있는 특징으로 정의될 수 있다. 상기 이동 스테이션의 지리적 위치는 상기 이동 원격통신 시스템의 베이스 스테이션(들)에 상대적인 상기 이동 스테이션의 위치를 기반으로 정의될 수 있다. 상기 위치 제공 노드(16)는 상기 이동 스테이션(7)의 지리적 위치에 관한 기 설정된 데이터를 수신하고, 상기 데이터 그리고/또는 다른 기 설정된 파라메터들을 처리하고 그리고/또는 상기 주어진 이동 스테이션의 지리적 위치를 결정 및 출력하기위해 적절한 연산을 수행하도록 구성된다. 또한, 상기 위치 제공기(16)는 상기 사용자(18)의 권리가 그로부터 어떠한 정보를 수신할 수 있는가를 검사하도록 구성될 수 있다.

상기 위치 제공기(16)는 상기 통신 시스템의 하나 이상의 컴포넌트들과 연결된 통신을 가질 수 있으며, 이는 예를 들어 홈 위치 등록기(13), 방문자 위치 등록기(11, 12), 그리고 MSC들(9와 10) 또는 BSC(8)가 된다. 상기 통신 연결은 예를 들어 MAP(이동 응용 부분)에 의해 구현될 수 있다. 비록 LCS 노드(16)가 도 1에 독립 컴포넌트으로 도시되었지만, 이는 예를 들어 상기 통신 시스템의 어떠한 제어기들(8, 9, 10) 또는 게이트웨이들의 기능이나 내부 컴포넌트로서 적절한 네트워크 요소에 통합될 수도 있다.

상기 위치 정보는 상기 통신 네트워크에서 상기 위치 제공기의 요청에 대한 응답으로 상기 위치 제공기(16)로 전송될 수 있다. 또한, 상기 위치 제공기(16)는 상기 통신 네트워크로부터 주기적으로 위치 정보 업데이트를 수신할 수 있다. 상기 네트워크는, 상기 이동 스테이션의 위치가 변하는 경우, 업데이트된 위치 정보를 자동으로 위치 제공기에 역시 제공할 수 있다. 상기 위치 정보는 시간 스탬프를 제공받을 수 있다. 예를 들어 상기 방문자 위치 등록기 또는 홈 위치 등록기에 의해 상기 시간 스탬프는 상기 데이터에 부가되고 상기 위치 데이터가 제공된 시간을 표시한다.

상기 이동 스테이션의 위치 결정은 무선 신호의 컴포넌트의 적어도 한가지 특징의 측정을 기반으로 하며, 이로부터 상기 전송 스테이션과 상기 수신 스테이션 간의 거리를 결정할 수 있다. TDMA 시스템에서, 이를 위해 사용될 수 있는 특징은 시간 슬롯에서 컴포넌트의 타이밍이며, 이는 본 명세서에서 이후 더 자세히 설명된다.

상기 거리 측정들은 상기 업링크 그리고/또는 다운링크에서, 다시 말해서, 상기 베이스 스테이션의 종단 또는 상기 이동 스테이션 종단 또는 모두에서 달성될 수 있다는 것에 유의한다. 상기 이동 스테이션이 위치 추정 목적으로 사용된 상기 정보의 적어도 일부를 결정하는데 사용되는 경우에, 상기 이동 스테이션은 적절한 네트워크 요소에 상기 결과를 통보하기 위해 무선 네트워크를 이용할 수 있다. 상기 다양한, 수집된/정의된 데이터를 기반으로 하는 필요한 위치 연산 및 결정들은 상기 베이스 스테이션 그리고/또는 상기 이동 스테이션에서 달성되거나, 또는 모든 필요 데이터에 접근할 수 있는 적절한 네트워크 요소에서 달성될 수 있다.

도 2는 이동 스테이션(7)의 지리적인 위치가 3개의 베이스 스테이션들(4, 5, 그리고 6)을 이용하여 추정되는 상황을 예시한다. 상기 이동 스테이션(MS)(7)과 상기 3개의 베이스 스테이션들 각각 간의 거리는 타이밍 어드밴스(TA) 정보를 이용하여 추정될 수 있다. 이론적으로, 이는 대부분의 경우 상기 MS(7)의 위치를 추정하기에 충분한 정밀도로 검색할 수 있는 3개의 원들을 제공하고, 상기 지리학적 위치는 상기 3개 원들의 교차점이 된다. 어떠한 측정 오차도 없는 경우, 도 2의 상기 3개 원들의 교차점은 상기 이동 스테이션(7)의 정밀한 위치를 명확하게 결정한다.

그러나, 역시 도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 실질적으로, 상기 상황은 이렇게 되지 않는데, 다양한 측정 오차들 때문이며, 이들은 이미 언급한 바와 같이, 거리 측정 목적으로는 상기 타이밍 어드밴스 정보의 정확도가 불충분하고, 그리고/또는 상기 무선 전파 경로 내에 방해 요소(blocking element)나 장애물이 있을 수 있기 때문이다(비 가시선(Non Line of Sight, NLOS) 조건). 상기 장애물은 예를 들어 상기 베이스 스테이션과 상기 이동 스테이션 간의 빌딩들 및 다른 거대한 구조물들, 기둥들, 조각상들, 나무들, 바위들, 자동차들 또는 유사한 물체들일 수 있다. 또한, 측정 오류의 양은 상기 전송 스테이션과 상기 수신 스테이션 간의 실제 거리에 따른다. 다중 경로 접속들에 있어서, 오류들을 검출할 가능성은 더 커진다.

도 2의 3개 베이스 스테이션들은 단지 예제이며, 본 발명의 실시예를 구현하는 경우 베이스 스테이션들의 수는 본 예제와 상이할 수 있다는 것을 유의한다. 다음의 실시예에 따르는 타이밍 정보를 이용하여 제공되는 개선된 정밀도는 상기 위치결정 목적으로 하나의 베이스 스테이션을 사용하는 경우도 가능하게 한다. 상기 타이밍 어드밴스(TA) 측정은 단 하나의 BTS 장소로부터의 도달 각도(AOA) 측정과 함께 사용될 수 있다. 이 경우, 상기 위치는 AOA 라인과 타이밍 어드밴스(TA) 원과의 교차점으로 결정될 수 있다. 상기 언급된 바와 같이 상기 타이밍 어드밴스 정보와 섹터 안테나를 함께 사용할 수도 있다. 관측된 시간 차이(observed time difference, OTD)와 도달 시간 차이(time difference of arrival, TDOA)와 같은 다른 공지된 방법들 역시 상기 타이밍 어드밴스 정보와 같이 사용될 수 있다.

본 명세서의 앞 부분에서 설명한 바와 같이, 타이밍 어드밴스 정보 파라메터 또는 값은 GSM과 같은 시분할 다중 접속(TDMA)에 사용될 수 있는데, 이는 한 프레임의 시간 슬롯을 서로 분리할 수 있기 때문이다. 상기 타이밍 어드밴스 정보는, 상기 송신 및 수신 스테이션들 간의 무선파의 전파가 상기 스테이션들 간의 전송에서 지연을 유발하기 때문에, 필요하다. 간단히 하면, 상기 타이밍 어드밴스(TA) 정보는, 전송이 상기 수신 BTS에 의해 사용되는 프레임 구조에 따라 상기 BTS에 의해 수신될 수 있도록 하기 위해, 상기 MS가 상기 BTS로 얼마나 이전에 전송을 실시해야 하는 가를 나타낸다. 전용 연결 중에, 상기 BTS는 연속적으로 적절한 TA 값을 결정하고, 상기 TA 값을 상기 MS에 전송한다. 상기 지연을 처리하기 위해서, 그리고 좀더 정밀하게, 모든 겹침 시간 슬롯을 피하기 위해서, 상기 개별적인 스테이션들에의해 사용되는 상기 타이밍들 간 오프셋를 나타내는 타이밍 어드밴스(TA) 정보를 생성할 수 있도록 상기 이동 스테이션과 상기 서빙 베이스 송수신 스테이션(BTS) 간의 시간 지연이 결정될 필요가 있다. 상기 TA 파라메터는 수신된 신호 버스트의 컴포넌트 타이밍을 정의함으로써, 그리고 상기 컴포넌트 타이밍을 학습 순서에서 동일한 컴포넌트 타이밍에 비교함으로써 얻어질 수 있다.

도 3은 임펄스 응답을 기반으로 상기 타이밍을 결정하기위한 한가지 가능성에 관련된 수신 신호 버스트에 대한 임펄스 응답 패턴을 도시한다. 상기 임펄스 응답은 상기 수신된 신호와 버스트 내의 공지된 비트 패턴(학습 순서)을 상호관련시킴으로써 얻어질 수 있다. 도 3에 도시되는 상기 임펄스 응답은 X-축 상에 시간(컴포넌트 탭들)과 Y-축 상에 세기를 가진 곡선이다. 상기 처음 4개 또는 5개 컴포넌트들(왼쪽 탭들)은 실질적으로 낮거나 거의 존재하지 않는 응답 또는 상기 학습 순서와의 상호관련을 도시한다. 이후, 상기 응답은 증가하기 시작하고, 상기 2개의 가장 높은 컴포넌트들은 거의 완전한 응답(full response)을 나타낸다.

도 3은 응답의 3가지 상이한 종류의 컴포넌트들(탭들)을 지시하는 화살표를 보여주는데, 제 1컴포넌트, 매스 센터 컴포넌트, 그리고 반사된 컴포넌트들이다. 통신 시스템의 정상 동작에서, 최대 에너지가 상기 수신 스테이션에서 수신되도록, 상기 송신 및 수신 스테이션들의 상기 타이밍이 조절된다는 것이 중요하다. 비록 상기 전송 그리고/또는 수신 목적들을 위한 상기 타이밍의 조절 역시, 상기 수신된 신호의 크기(amplitude) 또는 파워(power)와 같은, 다른 접근들을 기반으로 할 수 있지만, 상기 실제 전송에 대한 타이밍은 일반적으로 상기 임펄스 응답의 매스 센터로부터 결정되며, 이는 적절한 에너지 레벨들을 제공하도록 검출될 수 있기 때문이다.

그러나, 최적 에너지를 제공하는 타이밍은 거리 추정 절차에 사용되는 데 대해 최적의 타이밍이 되지 못할 수 있다. 도 3에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 매스 센터는 x-축 상에서 오른쪽으로 상대적으로 멀리 위치될 수 있으며, 이는 모든 반사된 컴포넌트들을 고려하는 전체 버스트들을 고려한 가중된 값이기 때문이다. 다중 경로 전파의 경우에서, 상기 임펄스 응답 곡선은, 상기 반사된 신호들이도 3에서 세기를 오른쪽으로 이동시킴으로써 상기 임펄스 응답을 비대칭으로 만들기 때문에, 훨씬 더 넓어진다. 다시 말하면, 상기 매스 센터 컴포넌트들은 상기 LOS 및 NLOS 조건들을 고려하지 않는다. 그러나, 위치 측정에 있어서, 상기 이동 스테이션과 상기 베이스 스테이션 간의 최단 경로를 나타내는 컴포넌트를 사용하는 것이 유리하다. 상기 컴포넌트는 이후 제 1컴포넌트로 언급될 것이다.

간단히 하면, 상기 제 1컴포넌트는 기 설정된 조건 또는 몇몇 조건들에 적합한 상기 도달 신호의 제 1컴포넌트다. 한가지 가능성에 따르면, 상기 제 1컴포넌트는 상기 임펄스 응답 곡선의 상승 에지(edge)에서의 제 1도달 컴포넌트로 정의될 수 있다. 상기 제 1컴포넌트는 제 1최고점(peak)의 상기 매스 센터에서의 제 1 컴포넌트가 될 수도 있다. 상기 기 설정된 조건은 상기 수신된 신호 버스트의 제 1컴포넌트가, 충분히 신뢰할 수 있는 방식으로 탐지될 수 있는, 상기 제 1도달 컴포넌트가 되도록 설정되는 것이 바람직하다. 상기 제 1 신뢰할 수 있게 탐지된 컴포넌트는 상기 전송의 제 1식별가능한 컴포넌트로서 도착하고, 그로 인해 이는 상기 전송기로부터 최단 경로로 전해진다. 이상적인 경우, 제 1컴포넌트는 어떠한 반사에 의해서도 왜곡되지 않는 가시선(LOS) 상황을 나타낸다.

도 3에서, 상기 제 1컴포넌트에 대한 조건은 임계 레벨(Th)에 의해 정의된다. 상기 임계 레벨은, 이 임계 레벨을 넘는 제 1컴포넌트가 상기 위치결정 목적을 위한 타이밍 측정에 대해 신뢰할 수 있는 결과를 가져오는 제 1 컴포넌트가 되도록 정의된다. 또한, 상기 수신된 신호 버스트의 제 1컴포넌트를 결정하기 위해서 다른 조건들을 사용하는 것도 가능하다. 이들로 제한되지 않으면서, 이들은 최대 높이를 가지는 제 1최고점에서의 탭(상기 응답이 몇 개의 최고점들을 가지는 경우에), 최고 탭 높이의 기 설정된 일부(예를 들어 40%)보다 더 높은 높이를 가진 제 1탭, 제 1최고점 높이의 기 설정된 일부(예를 들어 40%)보다 더 높은 높이를 가진 제 1최고점에서의 제 1탭, 제 1(메인(main)) 상승 기울기(가장 빠른 상승)의 최대 파생물(derivative)에 대응하는 탭, 기 설정된 양(예를 들어 1.5배의 S/N) 만큼 신호 대 잡음 비를 초과하는 높이를 가진 제 1탭 등을 포함한다. 만일 임펄스 응답이 하나 이상의 최고점을 가지면, 예를 들어, 적절한 윈도우(window)를 탭들에 따라 슬라이딩(sliding)시킴으로써, 그리고 상기 탭들의 높이들의 전체 합을 모니터링(monitoring)함으로써 상기 제 1최고점이 검출될 수 있다. 상기 합이 제 1최대값을 가지면, 상기 제 1컴포넌트(탭)가 검출된다. 다른 방식은 탭 높이들의 파생물을 추적하는 것이다. 0을 지나는 제 1교차점이 제 1최고점을 나타낸다.

다음 실시예들은 상기 타이밍 정보를 기반으로 거리 추정 정밀도를 개선할 수 있는 가능성들을 더 자세히 개시한다. 다음의 예제들에서, 타이밍들은 임펄스 응답을 이용하여 결정되는 것으로 가정한다. 그러나, 본 발명을 구현하는 경우 사용될 수 있는 신호 컴포넌트의 타이밍을 정의하기 위한 다른 해법들 역시 사용될 수 있다는 것은 명백하다. 이러한 대안들의 예제들은 신호 크기 또는 파워 레벨들을 모니터링하는 것도 포함된다.

도 4A에서 4C의 블록 다이어그램들은 베이스 스테이션과 이동 스테이션 쌍의 실시예들에 대한 몇 가지 가능성들을 예시한다. 이러한 실시예들에서, 상기 동작은 상기 베이스 스테이션(4)에 의해 시작된다고 가정한다. 상기 실시예들에 따르는 동작 주기에서 제 1전송은 상기 이동 스테이션(7)에 의해 전송될 수 있다는 것을 유의한다.

도 4A로 설명되는 제 1 실시예에서, 베이스 스테이션(BTS)(4)는 그 자체가 공지된 방식으로, 자신의 내부 타이밍 구조에 의해 신호 버스트들을 전송한다. 상기 신호는 위치결정 목적으로 사용하기위해 필요한 타이밍 정보를 나타내는 지시를 포함할 수 있다. 이동 스테이션(7)은 상기 BTS로부터 신호 버스트들을 수신하고, 상기 통신을 위한 타이밍을 최적화하기 위해 일반적인 방식으로 상기 수신된 버스트들에 따라 그의 내부 수신 타이밍(21)을 조절하도록 구성된다. 상기 조절은 처리 유닛(20)에 의해 달성된다. 이곳의 예제에서, 이는 도 3의 임펄스 응답의 매스 센터를 이용하여 실시된다.

상기 매스 센터와 상기 매스 센터의 타이밍을 결정하는데 부가적으로, 기 설정된 조건에 부합되는 상기 신호의 제 1컴포넌트는 상기 수신 이동 스테이션(7)에서 검출된다. 검출이 끝난 후, 상기 제 1도달 신호 컴포넌트의 타이밍(22)은 상기 스테이션들 간의 거리를 결정하는데 사용하기 위해 상기 유닛(20)에 의해 결정된다. 상기 임펄스 응답에 있어서, 상기 제 1도달 신호 컴포넌트는 예를 들어, 도 3의 임계 값(Th)을 초과하는 상승(왼쪽) 에지의 탭들 중 첫 번째 하나일 수 있다. 이는 또한 상기 제 1최고점이 분리될 수 있으면, 상기 제 1최고점의 매스 센터일 수도 있다. 대부분의 경우, 상기 제 1컴포넌트은 상기 매스 센터 또는 어떠한 다른 컴포넌트보다 상기 위치결정 목적에 더 적합한데, 이것은 가시선(LOS) 조건들 하에서 BTS(4)에서 MS(7)로 가능한 직접적으로 오는 신호를 나타내거나, 혹은 적어도 비 가시선(NLOS) 조건들 하에서 최단 반사된 경로로 전해지는 신호를 나타내기 때문이다.

일실시예에 따르면, 상기 이동 스테이션(7)은 내부(수신) 타이밍(21)과 상이한 타이밍을 이용하여 상기 BTS(4)로 응답을 다시 송신함으로써 상기 수신된 신호 버스트에 응답한다. 다시 말해서, 응답으로 사용되는 상기 타이밍(22)은, 수신 및 송신을 위해 동작의 일반적인 모드에 상기 MS(7)가 사용하는 하나의 신호 타이밍(21)은 상이하다. 이를 위해 필요한 처리는 도 4A의 MS(7)의 처리기 유닛(20)에서 달성될 수 있다. 상기 응답 전송의 타이밍은 상기 매스 센터 컴포넌트(21)의 타이밍 대신 상기 임펄스 응답에서 제 1신호 컴포넌트의 타이밍(22)을 기반으로 한다. 상기 BTS(4)는 상기 MS로부터의 신호들을 수신하고 상기 임펄스 응답을 결정한다. 상기 베이스 스테이션(4)은, 상기 연결을 위한 타이밍 어드밴스(TA)를 결정하기 위해, 상기 매스 센터의 상기 탭들 대신 상기 제 1컴포넌트에 해당하는 최후부순서의 탭들을 사용한다. 그래서, 예를 들어 도 1의 위치 제공기(16)에 의해서, 위치결정을 위해 생성되는 상기 타이밍 어드밴스(즉, 전파 지연) 정보는 상대적으로 상기 전송의 제 1 컴포넌트를 기반으로 한다. 상기 매스 센터 컴포넌트는 상기 반사되는 신호들에 의해 영향을 받기 때문에, 상기 제 1컴포넌트는 상기 매스 센터 컴포넌트보다 거리 추정에 대해서 더 정밀한 결과를 준다고 여겨진다. 상기 위치결정 절차가 완료된 후, 상기 시스템은 정상 모드 동작으로 돌아가고 상기 베이스 스테이션과 상기 이동 스테이션 간의 다른 통신을 위해 일반 타이밍 파라메터들을 이용하는 것이 바람직하다. 그러나, 이는 모든 경우에 필수적인 것은 아니다.

상기 이동 스테이션(7)은 도 4A의 상이한 수신 및 송신 시간 베이스들(21과 22)을 사용할 수 없는 경우도 있다. 그러나, 상기 MS(7)는 일반적으로, 예를 들어 매스 센터를 이용하여 자신의 내부 시간 베이스(21)를 조절하고, 상기 제 1컴포넌트와 상기 매스 센터 간의 차이를 단지 측정하는 것이 가능하다. 상기 차이는 상기 컴포넌트들 간의 시간 차이일 수 있고, 상기 컴포넌트들 또는 상기 버스트들의 비트들의 정렬 번호들(order numbers) 간 차이일 수 있다. 그 다음에 상기 결정된 차이는, 다른 타이밍 기반 거리 결정들에 있어서 보정 값으로 사용되도록, 상기 통신 네트워크로 보고된다. 그 다음, 상기 거리 추정에 사용되기위한 상기 타이밍 어드밴스의 보정 연산은 상기 베이스 스테이션(4) 또는 다른 임의의 적절한 네트워크 요소에서 달성될 수 있다. 상기 실시예의 이점은 모든 전송들이 예를 들어 접속 버스트에 대한 제 1 컴포넌트 기반 타이밍을 이용하는 대신 최적화된 타이밍, 예를 들어 매스 센터를 이용함으로써 전송된다.

도 4B는 상기 이동 스테이션(7)과 베이스 스테이션(4) 모두가 내부 및 위치 타이밍 기능들(21과 22)과 같이 제공되는 실시예를 도시한다. 이는 상기 전송 베이스 스테이션(4)과 상기 수신/송신 이동 스테이션(7) 모두의 제 1도달 컴포넌트의 타이밍을 결정할 수 있도록 하며, 그로인해 상기 스테이션 간의 거리 결정은 상기 베이스 스테이션 또는 상기 이동 스테이션 혹은 이들 모두에의한 타이밍 정보를 기반으로 할 수 있다.

상기 설명된 실시예들은 현존하는 이동 스테이션의 하드웨어 그리고/또는 소프트웨어에 약간의 수정을 필요로 한다. 다수의 "예전" 이동 스테이션들은 상기 설명된 기능 모두를 수행할 수 없기 때문에, 경우에 따라서는, 상기 절차를 수행할 수 있는 이동 스테이션은 자신이 상이한 수신 및 송신 시간 베이스들(21과 22)을 사용한 것을 네트워크에 표시하는 것이 바람직하다. 이를 통해서, 상기 네트워크는 상기 타이밍 어드밴스 값들에 어떤 보정을 적용할 것인지 아닌지를 결정할 수 있다. 부가적으로, 이 정보를 통해서, 상기 네트워크는, 상기 거리 추정 연산에 사용하기 위해, 상기 타이밍 정보를 상기 위치 결정 서비스로 전송하도록 라우팅(routing) 절차를 시작할 수 있다.

현재 시스템과 비교하여, 상기 설명된 절차들은 상기 무선 전파 경로에서의 반사에 의한 이중 에러(MS와 BTS 모두에서)를 제거할 수 있다. 상기 에러는 수백 미터가 될 수 있다.

다음은 현존하는 이동 스테이션들을 변화시킬 필요가 없는 실시예들을 설명할 것이다. 도 4C의 BTS(4)는 MS(7)로 자신의 내부(21) 타이밍에 의해 일반적인 방식으로 전송한다. 상기 MS(7)는 상기 BTS(4)로부터의 제 1신호 버스트를 수신하고 예를 들어, 상기 수신된 신호와 공지된 비트 패턴 간의 임펄스 응답의 매스 센터를 이용하여 일반적으로 상기 수신된 버스트(들)에 따라서 상기 처리 유닛(20)에서 자신의 내부적 타이밍을 조절한다. 그 다음에 상기 이동 스테이션(7)은 상기 결정된 임펄스 응답의 결정된 매스 센터를 기반으로 상기 내부 타이밍을 이용하여 상기 베이스 스테이션(4)으로 응답을 다시 전송한다.

상기 BTS(4)는 상기 MS(7)로부터 상기 응답 신호들을 수신하고 상기 임펄스 응답을 결정한다. 상기 BTS의 처리 유닛(14)은 2개의 분리된 타이밍들(21과 22)을 결정하는데, 상기 매스 센터을 기반으로 하는 현재 사용되는 타이밍과 제 1컴포넌트를 기반으로 하는 타이밍이 결정된다. 그 다음, 상기 BTS(4)는 이러한 2개의 타이밍들 간 시간 차이를 결정한다. 상기 BTS는 제 1컴포넌트를 기반으로 타이밍 어드밴스(TA) 역시 측정한다. 상기 MS에 의해 만들어진 에러를 보정하기 위해서, 상기 BTS는 상기 측정된 타이밍 어드밴스(TA)에서 상기 제 1컴포넌트와 매스 센터 간의 (그 자신의 측정들에 근거하여) 결정된 시간 차이를 뺀다. 이는 상기 무선 채널이 업링크와 다운링크 버스트들 간에 변화되지 않고 대칭이라는 가정을 기반으로 한다. 부가적으로, 상기 MS는 상기 베이스 스테이션과 유사한 방식으로 유사한 컴포넌트의 매스 센터를 이용한다고 가정된다. 실질적으로, 이는 상기 임펄스 응답 상의 다중경로들의 영향들과, 그로 인한 상기 매스 센터 및 제 1컴포넌트 간의 차이는 상기 BTS, 그리고 상기 MS 모두에서 유사하다는 의미이다.

도 4C의 상기 타이밍 어드밴스(TA) 위치결정 방법의 가장 큰 이점은 오래된(수정되지 않은) 이동 스테이션들 역시 위치결정될 수 있다는 것이다. 일반적으로 오래된 이동 스테이션들의 사용은 낮은 정밀도를 유발할 것으로 보이겠지만, 상기 실시예는 오래된 이동 스테이션들에서도 좋은 정밀도를 가능하게 한다.

상기 통신 시스템에 의해 제공되는 위치결정 정보는 라우팅, 차징, 자원 할당 등과 같은 콜 처리 이외의 목적들을 위해서도 사용될 수 있다. 상기 위치결정 정보를 이용할 수 있는 몇 가지 가능한 상업적 및 비-상업적 응용들이 있다. 이러한 가능한 응용들은, 이들로 제한되지는 않지만, 예를 들어, 현재 특정 지역 내에 있는 이동 기기 사용자들에게만 정보를 전송하는 것; 시간표, 지역 음식점, 가게 또는 호텔 안내, 지도, 지역 광고 등과 같은 지역 관련 WWW-페이지들과; 긴급 번호를 호출한 사람의 위치; 그리고 정보를 수신하고자 하고 합법적으로 권한이 있는 사람에 의한 이동 기기 사용자들의 추적과 같은 상이한 지역 광고 및 정보 분배 스킴(schemes)을 포함할 수 있다. 이동 스테이션 움직임의 정밀한 실시간 위치 정보를 요하는 응용은 예를 들어서, 동적 네트워크 자원 할당에서 사용될 수 있는 이동 스테이션 움직임 예측 특징이 있다. 상기 위치 정보의 다른 가용 사용법들과 상기 위치 정보를 사용할 수 있는 응용들은 다양하다. 일반적으로, 상기 이동 스테이션의 지리적 위치가 필요한 모든 응용들은 원격 통신 시스템에서 제공되고 그리고/또는 처리되는 위치 정보가 유용하다는 것을 알 수 있다. 상기 논의된 실시예들에 의해, 상기 원격 통신 시스템이 제공하는 상기 위치 정보의 정확도 개선에 의해 상기 위치 정보의 유용성이 증가한다.

비록 본 발명의 실시예들이 이동 스테이션들에 관해 설명되었지만, 본 발명의 실시예들은 다른 적절한 종류의 사용자 장비에도 적용될 수 있다는 것은 명백하다.

비록 상기에서 본 발명의 실시예들을 예제로서 설명했지만, 청구항에서 정의된 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 상기 설명된 해법으로 만들 수 있는 다수의 변경들과 수정들이 있다는 것 역시 유의한다.

Claims (28)

1. 무선 인터페이스를 통해 통신 시스템에서 통신하는 스테이션들 간 거리를 추정하는 방법에 있어서, 여기서, 적어도 하나의 스테이션들은 타이밍 구조에 따라 시간 슬롯들에서 신호 버스트들을 전송하고 적어도 하나의 스테이션은 상기 신호 버스트들을 수신하며, 상기 방법은,

   수신 스테이션에서 전송 스테이션으로부터 수신된 신호 버스트의 제 1타이밍을 결정하는 단계와, 여기서 상기 제 1타이밍은 기 설정된 조건에 부합하는 상기 수신된 신호 버스트의 제 1컴포넌트와 관련되며;

   상기 수신된 신호 버스트의 제 2타이밍을 결정하는 단계와, 여기서 상기 제 2타이밍은 상기 전송 스테이션과 다른 신호 버스트들의 통신을 위해 상기 수신 스테이션의 내부 타이밍을 조절하는데 사용되며;

   상기 전송 및 수신 스테이션들 간 통신을 위해 타이밍 지연 정보를 결정하는 단계와; 그리고

   상기 수신된 신호 버스트의 제 1타이밍에 대한 정보와 상기 타이밍 지연 정보를 기반으로 상기 송신 및 수신 스테이션들 간 거리를 추정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 스테이션들 간 거리 추정 방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 제 1타이밍과 상기 제 2타이밍 간의 차이를 결정하는 단계를 포함하여 구성되며, 여기서 상기 결정된 차이는 상기 스테이션들 간의 거리 추정에 있어서 보정값으로 사용되는 것을 특징으로 하는 통신 스테이션들 간 거리 추정 방법.
3. 제 1항에 있어서, 상기 타이밍 지연 정보를 기반으로 하는 타이밍 어드밴스 값은 상기 거리 추정에 사용될 수 있고,

   상기 제 1타이밍과 상기 제 2타이밍 간의 차이를 결정하는 단계와; 그리고

   상기 타이밍 어드밴스 값에서 상기 제 1타이밍과 상기 제 2타이밍 간의 상기 차이를 공제하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 스테이션들 간 거리 추정 방법.
4. 상기 항들 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 타이밍들은 상기 수신된 신호 버스트의 임펄스 응답에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 통신 스테이션들 간 거리 추정 방법.
5. 제 4항에 있어서, 상기 제 2타이밍의 결정은 상기 임펄스 응답의 매스 센터를 기반으로 하는 것을 특징으로 하는 통신 스테이션들 간 거리 추정 방법.
6. 제 2항에 있어서, 상기 수신 스테이션은 상기 제 1 타이밍과 상기 제 2타이밍 간의 차이를 결정하는 것을 특징으로 하는 통신 스테이션들 간 거리 추정 방법.
7. 제 6항에 있어서, 상기 수신 스테이션은 처리를 위해 상기 제 1타이밍과 상기 제 2타이밍 간 결정된 차이를 상기 전송 스테이션으로 전송하는 것을 특징으로 하는 통신 스테이션들 간 거리 추정 방법.
8. 제 1항에 있어서,

   상기 수신 스테이션에서 상이한 수신 및 전송 타이밍을 이용하는 단계와, 여기서 상기 수신 스테이션의 수신 타이밍은 상기 결정된 제 2 타이밍에 따라서 조절되고, 상기 수신 스테이션에서 상기 전송 스테이션으로 응답 신호를 전송하기 위한 전송 타이밍은 상기 결정된 제 1타이밍에 따라서 조절되며;

   상기 전송 스테이션에서 상기 응답 신호를 수신하는 단계와;

   타이밍이 상기 제 1컴포넌트에 해당하는 상기 수신된 응답 신호의 컴포넌트를 기반으로 하도록, 상기 수신된 응답 신호의 타이밍을 상기 전송 스테이션에서 결정하는 단계와; 그리고

   상기 전송 타이밍과 상기 수신된 응답 신호의 타이밍 간 차이를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 스테이션들 간 거리 추정 방법.
9. 제 8항에 있어서, 상기 수신 스테이션은 자신이 상이한 수신 및 송신 타이밍을 이용한다는 것을 상기 통신 시스템에 알리는 것을 특징으로 하는 통신 스테이션들 간 거리 추정 방법.
10. 제 1항에 있어서, 상기 수신 스테이션은 셀룰라 통신 시스템의 이동 스테이션을 포함하고, 상기 전송 스테이션은 상기 셀룰라 통신 시스템의 베이스 스테이션을 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 스테이션들 간 거리 추정 방법.
11. 제 1항에 있어서, 상기 수신 스테이션은 셀룰라 통신 시스템의 베이스 스테이션을 포함하고, 상기 전송 스테이션은 상기 셀룰라 통신 시스템의 이동 스테이션을 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 스테이션들 간 거리 추정 방법.
12. 제 11항에 있어서, 상기 타이밍들 간의 차이는 상기 베이스 스테이션에 의해서 상기 타이밍 어드밴스에서 공제되는 것을 특징으로 하는 통신 스테이션들 간 거리 추정 방법.
13. 제1항에 있어서, 상기 기 정의된 조건은 상기 전송의 제 1검출 가능한 컴포넌트로서 수신되는 상기 신호 버스트의 신호 컴포넌트에 의해 부합되는 것을 특징으로 하는 통신 스테이션들 간 거리 추정 방법.
14. 제1항에 있어서, 상기 기 정의된 조건은 상기 컴포넌트들에 대한 임계값을 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 스테이션들 간 거리 추정 방법.
15. 제1항에 있어서, 상기 스테이션들 중 하나는 셀룰라 통신 시스템의 이동 스테이션이고, 상기 스테이션들 중 적어도 하나는 고정적으로 위치된 베이스 스테이션이고,

    상기 이동 스테이션과 상기 적어도 하나의 베이스 스테이션 사이의 거리에 의해 상기 이동 스테이션의 지리학적 현재 위치를 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 스테이션들 간 거리 추정 방법.
16. 제 15항에 있어서,

    상기 이동 스테이션과 적어도 하나의 다른 베이스 스테이션 간의 적어도 하나의 다른 거리를 결정하는 단계와; 그리고

    상기 이동 스테이션의 지리학적 현재 위치를 추정하기 위한 적어도 2개의 결정들의 결과들을 결합하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 스테이션들 간 거리 추정 방법.
17. 제 1항에 있어서, 상기 스테이션들 중 하나는 이동 스테이션이고,

    상기 이동 스테이션과 다른 스테이션 간의 거리 추정의 결과를, 상기 이동 스테이션의 위치에 관한 또 다른 결정으로 얻어지는 적어도 하나의 다른 결과와 결합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 스테이션들 간 거리 추정 방법.
18. 제 1항에 있어서, 상기 달성된 결정들 가운데 적어도 하나의 정보를 상기 통신 시스템의 위치 서비스 노드로 전달하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 스테이션들 간 거리 추정 방법.
19. 통신 시스템에 있어서,

    상기 통신 시스템의 타이밍 구조에 따라 시간 슬롯들을 통해 신호 버스트들을 전송하도록 구성된 전송 스테이션과;

    상기 신호 버스트를 수신하도록 구성된 수신 스테이션과;

    상기 수신 스테이션에서 수신된 신호 버스트의 제 1타이밍을 결정하기 위한 제어 수단과, 여기서 상기 제 1타이밍은 기 설정된 조건들에 부합하는 상기 수신된 신호의 제 1컴포넌트와 관련되며;

    다른 신호 버스트들을 전송 그리고/또는 수신하기 위해 상기 수신 스테이션을 조절하는데 사용되는, 상기 수신된 신호의 제 2타이밍을 결정하는 제어 수단과;

    상기 스테이션들 간 통신을 위한 타이밍 지연 정보를 결정하는 제어 수단과, 그리고

    상기 타이밍 지연 정보와 상기 제 1타이밍에 대한 정보를 기반으로 상기 스테이션들 간 거리를 추정하기 위한 제어 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
20. 제 19항에 있어서, 상기 거리를 추정하기위한 상기 제어 수단은 상기 제 1타이밍과 상기 제 2타이밍 간의 차이를 결정하고, 상기 결정된 차이를 기반으로 상기 스테이션들 간의 처음의 거리 추정을 보정하도록 더 구성되는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
21. 제 19항에 있어서, 상기 거리를 추정하기위한 상기 제어 수단은 상기 타이밍 지연 정보로 얻어지는 타이밍 어드밴스 값에 근거하여 상기 거리 추정을 하고, 상기 제 1타이밍과 상기 제 2타이밍 간의 차이를 결정하며, 그리고 상기 타이밍 어드밴스 값에서 상기 제 1타이밍과 상기 제 2타이밍 간의 차이를 공제하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
22. 제 19항에 있어서, 상기 타이밍들을 결정하기 위한 제어 수단은 상기 수신된 신호 버스트의 임펄스 응답을 사용하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
23. 제 22항에 있어서, 상기 제 2타이밍의 결정은 상기 임펄스 응답의 매스 센터를 기반으로 하고, 상기 제 1타이밍의 결정은 상기 도달한 신호의 상기 제 1컴포넌트를 기반으로 하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
24. 제 19항에 있어서, 상기 수신 스테이션은 송신 및 수신을 위해 상이한 타이밍을 이용하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
25. 제 19항에 있어서, 상기 수신 스테이션은 셀룰라 통신 시스템의 이동 스테이션을 포함하고, 상기 전송 스테이션은 상기 셀룰라 통신 시스템의 베이스 스테이션을 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
26. 제 19항에 있어서, 상기 수신 스테이션은 셀룰라 통신 시스템의 베이스 스테이션을 포함하고, 상기 전송 스테이션은 상기 셀룰라 통신 시스템의 이동 스테이션을 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
27. 제 19항에 있어서, 상기 스테이션들 중 하나는 셀룰라 통신 시스템의 이동 스테이션이고, 상기 스테이션들 중 적어도 다른 하나는 고정적으로 위치된 베이스 스테이션이고,

    상기 이동 스테이션과 상기 적어도 하나의 베이스 스테이션 사이의 거리에 의해 상기 이동 스테이션의 지리학적 현재 위치를 결정하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
28. 제 19항에 있어서, 지리적 위치 정보를 제공하기 위한 위치 서비스 노드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.

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