KR100847008B1 - Ｃｄｍａ 통신 시스템에서 다수의 기지국으로부터 수신된 신호의 타이밍을 측정하는 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다수의 기지국으로부터 원격 단말기에 수신된 전송 도달 시간을 보다 정확하게 측정하기 위한 기술에 관한 것이다. 하나의 특징으로서, 할당되지 않은 핑거 프로세서가 액티브 세트에 있지 않은 기지국으로부터의 전송 도달 시간을 처리하고 측정하기 위하여 이용된다. 다른 특징으로서, 어떠한 핑거 프로세서도 할당에 이용되지 않으면, 도달 시간은 측정에 이용된 기준 발진기의 업데이트 사이의 시간 주기에서 측정될 수 있다. 원격 단말기의 위치를 결정하는 방법에 따르면, 원격 단말기와 액티브 통신 상태에 있는 제 1 세트의 하나 이상의 기지국이 식별되고, 제 1 세트의 각각의 기지국은 적어도 하나의 핑거 프로세서가 할당된다. 원격 단말기와 액티브 통신 상태에 있지 않은 제 2 세트의 하나 이상의 기지국이 식별되고, 제 2 세트의 적어도 하나의 기지국 각각에 이용가능한 핑거 프로세서가 할당된다. (신호 도달) 시간 측정치는 다음 처리를 위하여 제공된다. 정확도를 개선하기 위하여, 좁은 시간 범위에서 측정이 수행될 수 있다.

Description

ＣＤＭＡ 통신 시스템에서 다수의 기지국으로부터 수신된 신호의 타이밍을 측정하는 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR MEASURING TIMING OF SIGNALS RECEIVED FROM MULTIPLE BASE STATION IN A CDMA COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 데이터 통신에 관한 것이다. 특히 본 발명은 CDMA 통신 시스템에서 다수의 기지국으로부터 수신된 신호의 타이밍을 측정하는 신규하고 개선된 방법 및 장치에 관한 것이다.
현대 통신 시스템은 여러 가지 애플리케이션을 지원할 것이 요구된다. 이러한 통신 시스템 중 하나는 지상 링크를 통하여 사용자 간에 음성 및 데이터 통신을 지원하는 코드 분할 다중 액세스(CDMA) 시스템이다. 다중 액세스 통신 시스템에서의 CDMA 통신 기술의 이용은 미국특허 제 4,901,307호, "위성 또는 지상 중계기를 이용하는 확산 스펙트럼 다중 액세스 통신 시스템" 및 미국특허 제 5,103,459호, CDMA 셀룰러 전화 시스템에서 파형을 발생시키는 시스템 및 방법"에 개시되어 있다. 특정 CDMA 시스템은 1997년 11월 3일 출원된 미국출원 제 08/963,386호, "고속 패킷 데이터 전송을 위한 방법 및 장치"에 개시되어 있다. 이들 특허 및 출원은 본 발명의 양수인에게 양도되었으며, 여기서 참조된다.
CDMA 시스템은 일반적으로 하나 이상의 표준에 따르도록 설계된다. 상기와 같은 표준은 이중 모드 광대역 확산 스펙트럼 셀룰러 시스템을 위한 TIA/EIA/IS-95 원격 단말기-기지국 호환성 표준(IS-95 표준)을 포함하며, 이 표준은 "3세대 파드너쉽 프로젝트"(3GPP)라고 하는 협회에 의하여 제안되고, 문서번호 3G TS 25.211, 25.212, 25.213, 25.214, 25.133, 25.305, 25.331 및 3G TR 25.926(W-CDMA 표준) "cdma2000 확산 스펙트럼 시스템을 위한 TR-45.5 물리층 표준"(cdma2000표준)을 포함하는 일련의 문서로 구현된다. 새로운 CDMA 표준이 계속적으로 제안되고 채택된다. 이들 CDMA 표준은 여기에 참고로 결합된다.
CDMA 시스템은 음성 및 데이터 통신을 지원하도록 동작할 수 있다. 특정 통신(예를 들어, 음성 통화) 중에, 원격 단말기는 일반적으로 원격 단말기의 "액티브 세트"에 배치되어 있는 하나 이상의 기지국과 액티브 통신상태일 수 있다. 또한, 원격 단말기는 예를 들어 파일럿, 페이징, 방송 등과 같은 다른 종류의 전송을 위하여 하나 이상의 다른 기지국으로부터 신호를 수신할 수 있다.
CDMA 시스템은 원격 단말기의 위치를 결정할 수 있도록 설계될 수 있다. 사실, 연방통신위원회(FCC)는 911 호출시 원격 단말기의 위치가 공중 안전 응답 포인트(PSAP)로 전송될 것이 요구되는 개선된 위급 911(E-911) 서비스를 지원할 것을 명령했다. 위치 결정을 위하여, 다수의 기지국으로부터의 전송 도달 시작이 원격 단말기에서 측정된다. 다음에 신호 도달 시간의 차이가 계산되고 의산 범위로 번역되는데, 이는 다음에 원격 단말기의 위치를 결정하는데 이용된다.
신호 도달 시간을 측정하는데 있어서 여러 가지 문제가 발생한다. 예를 들어, 무선 통신 시스템에서, 측정이 시간상으로 정확히 이루어지지 않으면, 원격 단말기의 이동성은 도달 시간 측정 정확도에 영향을 줄 수 있다. 또한, 도달 시간은 일반적으로 원격 단말기의 구간 타이밍을 기초로 측정되는데, 이는 원격 단말기가 통신하고 있는 기지국들 중 하나의 타이밍을 트랙킹하도록 연속적으로 조절될 수 있다. 원격 단말기의 이동 및 시간 기준의 변이(및 불확실성)는 도달 시간 측정 정확도에 영향을 줄 수 있으며, 이는 원격 단말기의 위치를 정확하게 추정하지 못하도록 한다.
따라서, 도달 시간 측정 정확도를 개선하기 위하여 이용될 수 있어 추정된 원격 단말기의 위치의 정확도를 개선할 수 있는 기술이 요구된다.
본 발명은 다수의 기지국으로부터 원격 단말기에 수신된 전송 도달 시간을 보다 정확하게 측정하는 여러 가지 기술을 제공한다. 본 발명에 따르면, 할당되지 않은 핑거 프로세서가 이용되어 원격 단말기의 액티브 세트에 있지 않은 기지국으로부터의 전송 도달 시간을 처리하고 측정하도록 한다. 본 발명에 따르면, 액티브 세트에 있지 않은 기지국에 대한 할당에 핑거 프로세서를 이용할 수 없는 경우, 도달 시간은 측정에 이용되는 기준 클록의 업데이트 사이의 시간 주기에서 측정될 수 있다. 이는 기지국 중 하나의 타이밍을 트랙킹하기 위하여 조절되기 때문에 기준 클록의 슬루잉(slewing)에 기인한 악영향을 감소시킬 수 있다. 모빌 원격 단말기의 이동에 기인한 악영향을 감소시키기 위하여, 도달 시간은 가능한 짧은 시간 윈도우 내에서 측정될 수 있다.
본 발명은 통신 시스템에서 원격 단말기의 위치를 결정하는 방법을 제공한다. 이 방법에 따르면, 원격 단말기와 액티브 통신을 하는 제 1 세트의 하나 이상의 기지국이 식별되고 이 제 1 세트의 각각의 기지국은 레이크 수신기의 적어도 하나의 핑거 프로세서에 할당된다. 또한, 원격 단말기와 액티브 통신을 하지 않는 제 2 세트의 하나 이상의 기지국이 식별되고 이용가능한 핑거 프로세서는 이 제 2 세트의 적어도 하나의 기지국에 각각 할당된다. 다음에 (신호 도달) 측정(예를 들어, W-CDMA 표준에서 정의된 SFN-SFN 측정 또는 IS-801에서 정의된 파일럿 단계 상태 측정)이 적어도 하나의 핑거 프로세서에 할당된 각각의 기지국에 대하여 수행된다. 다음에 할당된 기지국에 대하여 얻은 시간 측정을 나타내는 출력이 다음 처리를 위하여 (예를 들어, 시스템에) 제공된다. 핑거 프로세서는 동시에 동작하기 때문에, 정확하게 거의 동시에 측정이 수행될 수 있다. 이는 위치 확인 기술에 대한 측정 편의성을 상당히 개선한다.
원격 단말기의 위치를 결정하기 위하여, 3개 또는 4개의 기지국 및/또는 위성에 대하여 가장 먼저 도달하는 다중경로에 대한 도달 시간이 측정될 수 있다.
본 발명의 여러 가지 특성, 실시예, 특징이 이하에 상세히 설명된다.
본 발명의 특징, 특성 및 장점은 이하 첨부된 도면을 참조로 설명된다.
도 1은 본 발명이 구현될 수 있는 통신 시스템의 간략 블록도 이다.
도 2는 다운링크 전송에 대한 신호 처리 실시예에 대한 간략 블록도이다.
도 3은 다수의 기지국으로부터 원격 단말기에 수신된 전송을 나타내는 도면이다.
도 4는 기지국 및/또는 위성으로부터의 전송 사이에 계산된 시간 오프셋을 기초로 원격 단말기의 위치를 추정하는 것을 도시하는 도면.
도 5는 원격 단말기의 위치를 결정하는 프로세스에 대한 실시예의 흐름도로서, 여기서 핑거 프로세서는 액티브 세트 내에 있지 않은 기지국에 할당되어 있다.
도 6은 원격 단말기의 위치를 결정하는 프로세스에 대한 실시예의 흐름도로서, 여기서 핑거 프로세서는 액티브 세트 내에 있지 않은 기지국의 할당에 이용되지 않는다.
도 7은 본 발명의 여러 가지 상황을 구현하기 위하여 이용될 수 있는 레이크 수신기의 일 실시예에 대한 블록도이다.
도 1은 다수의 사용자를 지원하는 통신 시스템(100)의 블록도이다. 시스템(100)은 다수의 셀(102a 내지 102g)에 대한 통신을 제공하며, 각각의 셀(102)은 대응하는 기지국(104)에 의하여 서비스된다. 여러 가지 원격 단말기(106)는 시스템 전체에 분포되어 있다. 실시예에서, 각각의 원격 단말기(106)는 원격 단말기가 소프트 핸드오프에 있느냐에 따라 소정 수간에 다운링크 및 업링크상에서 하나 이상의 기지국(104)과 통신할 수 있다. 다운 링크(순방향 링크)는 기지국에서 원격 단말기로의 전송을 말하며, 업링크(역방향 링크)는 원격 단말기에서 기지국으로의 전송을 의미한다. 시스템(100)은 IS-95와 같은 CDMA 표준, W-CDMA 표준, cdma2000 및 기타 표 준 또는 이들이 결합된 표준에 따르도록 설계될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 기지국(104a)은 다운링크를 통하여 원격 단말기(106a, 106j)를 전송하며, 기지국(104b)은 원격 단말기(106b, 106e, 106j)를 전송하고, 기지국(104c)은 원격 단말기(106a, 106c, 106d)를 전송하는 식이다. 도 1에서, 화살표가 있는 실선은 기지국에서 원격 단말기로의 사용자 특정 데이터 전송을 나타낸다. 화살표가 있는 점선은 원격 단말기가 기지국으로부터 파일럿 및 기타 신호를 수신하지만, 사용자 특정 데이터 전송을 하지 않는 것을 나타낸다. 업링크 통신은 간략화를 위해 도 1에 도시하지 않았다.
위치 결정과 같은 특정 애플리케이션에서, 원격 단말기(106)는 또한 하나 이상의 글로벌 측위 시스템(GPS) 위성(108)으로부터의 전송을 수신할 수 있다. 위성 전송은 이하에 상세히 설명되는 바와 같이 원격 단말기의 위치를 결정하도록 기지국 측정을 지원하기 위하여 이용될 수 있다.
도 2는 다운링크 전송에 대한 신호 처리 실시예를 도시하는 간략한 블록도이다. 기지국(104)에서, 데이터는 일반적으로 패킷 형태로 데이터 소스(212)로부터 인코더(214)로 보내진다. 인코더(214)는 특정 CDMA 시스템 또는 수행되는 표준에 따라서 다수의 기능을 수행한다. 상기와 같은 기능은 일반적으로 필요한 제어 필드, 순환 중복 검사(CRC) 비트 및 코드 종지 비트를 가진 각각의 데이터 패킷을 포맷화하는 것을 포함한다. 다음에 인코더(214)는 하나 이상의 포맷화된 패킷을 특정 코딩 방식으로 인코딩하고 인코딩된 패킷 내에 심벌을 인터리빙(재정리)한다. 인코더(214)는 또한 (예를 들어, 비트를 반복하거나 또는 펑처링(puncturing)함으로써) 패킷의 속도 정합을 수행할 수 있다.
인터리빙된 패킷은 변조기(MOD)(216)에 제공되며, 스크램블링 시퀀스(IS-95 CDMA 시스템용)에 따라 스크램블링되고 채널화 코드로 커버링되며 확산 코드(예를 들어, 짧은 PNI 및 PNQ 코드)로 확산된다. 확산 코드에 따른 확산을 W-CDMA 표준에 의한 "스크램블링"이라고 한다. 채널화 코드는 구현되는 특정 CDMA 시스템 또는 표준에 따라 가변 직교 확산 팩터(OVSF) 코드(W-CDMA 시스템용), 월시 코드(IS-95 CDMA 시스템용), 또는 일부 다른 직교 코드일 수 있다. 다음에 확산 데이터는 전송기(TMTR)(218)에 제공되고, 직각 변조되고, 필터링되고, 그리고 증폭되어 하나 이상의 변조된 신호를 발생시킨다. 변조된 신호(들)는 하나 이상의 안테나(220)로부터 공중으로 전송된다. 다운링크 프로세스는 적용가능한 CDMA 표준에서 상세히 설명된다.
수신기 유닛에서, 하나 이상의 기지국(104)으로부터의 변조된 신호는 안테나(230)에 수신되어 수신기(RCVR)(232)로 전달된다. 수신기(232)는 수신된 신호를 필터링하고, 증폭하고, 직각 변조하고 그리고 디지털화한다. 디지털화된 샘플은 복조기(DEMOD)(234)에 공급되고, 역확산 코드로 역확산(또는 디스크램블링)되고, 디스크램블링 코드(IS-95 시스템용)로 (가능한) 디스크램블링되고 처리되는 각각의 물리적 채널에 대한 채널화 코드로 디커버링된다. 역확산, 디스크램블링 및 채널화 코드는 전송기 유닛에 이용되는 코드에 상응한다. 복조된 데이터는 인코더(214)에서 수행되는 기능의 반대 기능(예를 들어, 디인터리빙, 디코딩, 및 CRC 체크기능)을 수행하는 디코더(236)를 제공한다. 디코딩된 데이터는 데이터 싱크(238)에 제공된다. 제어기(240)는 복조기(234) 및 디코더(236)의 동작을 지시할 수 있다.
전술한 바와 같이, 블록도는 패킷 데이터, 메시징, 음성, 비디오, 및 기타 형태의 통신의 전송을 다운링크를 통하여 지원한다. 쌍방향 통신 시스템 역시 원격 단말기로부터 기지국으로의 업링크 전송을 지원한다. 그러나 업링크 프로세스는 간략화를 위하여 도 2에 도시하지 않았다.
다시 도 1에서, 각각의 원격 단말기(106)는 다운링크를 통하여 하나 이상의 기지국(104)으로부터 사용자 특정 전송 및/또는 일반 전송을 수신할 수 있다. 예를 들어, 원격 단말기(106e)는 기지국(104d, 104e)으로부터 사용자 특정(즉, 특정 목적의) 전송을 동시에 수신한다. 각각의 원격 단말기(106)는 일반적으로 액티브 통신상태에 있는 기지국 리스트를 유지하고 있다. 이 리스트를 일반적으로 원격 단말기의 액티브 세트라고 한다. 또한, 각각의 원격 단말기(106)는 원격 단말기가 액티브 통신을 하거나 하지 않는 다른 기지국으로부터의 다른 일반(즉, 사용자가 특정하지 않은) 전송(예를 들어, 파일럿, 페이징, 방송 등)을 수신할 수 있다. 이들 다른 기지국은 원격 단말기에 의하여 유지되는 제 2 리스트에 놓일 수 있다. 간략화를 위하여, 액티브 세트 내의 기지국을 여기서 "액티브" 기지국이라고 하며, 제 2 리스트 내의 기지국을 "인액티브" 기지국이라고 한다.
도 3은 다수의 기지국(이 실시예에서는 3개)으로부터 원격 단말기에 수신된 전송을 도시한다. 일부 CDMA 시스템에서(예를 들어, W-CDMA 시스템), 다수의 기지국으로부터의 전송은 동기화되지 않을 수 있다. 이들 CDMA 시스템에 대하여, 여러 기지국에 대하여 다른 시간에 시작하는 무선 프레임이 전송될 수 있다. 또한, 전송 전파 시간은 기지국과 원격 단말기 사이의 거리에 의존하여 각각의 기지국에 대하여 상이할 수 있다. 따라서, 여러 기지국으로부터의 전송은 일반적으로 상이한 시간에 원격 단말기에 의하여 수신된다.
일부 애플리케이션에서, 다수의 기지국으로부터의 전송 도달 시간을 아는 것이 유용하거나 필요하다. 원격 단말기에서 측정되는 신호 도달 시간은 여러 기지국으로부터 수신된 전송 사이에서 시간 차이 또는 시간 오프셋, ΔT를 계산하기 위하여 이용될 수 있다. 기지국이 비동기적으로(예를 들어, W-CDMA 시스템에서처럼) 전송하면, 그리고 전파 시간이 변화될 경우, 시간 오프셋ΔT는 소정(무작위) 값으로 얻어질 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 기지국(2)으로부터 수신된 무선 프레임(B1, B2,..)은 기지국(1)으로부터 수신된 무선 프레임(A1, A2, ...)로부터 시간상으로 ΔT1,2만큼 오프셋된다. 유사하게, 기지국(3)으로부터 수신된 무선 프레임(C1, C2,..)은 기지국(1)으로부터 수신된 무선 프레임으로부터 시간상으로 ΔT1,3만큼 오프셋된다. 시간 오프셋ΔT1,2 및ΔT1,3 은 특정 관계로 정의되지 않는다.
시간 오프셋ΔT는 여러 가지 애플리케이션에 이용될 수 있다. 예를 들어, W-CDMA 시스템에서, SFN-SFN(시스템 프레임 번호) 측정(도 3에서 시간 오프셋ΔT와 등가)은 원격 단말기에 의하여 이루어질 수 있으며, 시스템으로 전달되어 새로운 기지국으로부터의 전송이 핸드오버 프로세스의 일부로서 보상될 수 있도록 한다. 보상은 상이한 기지국으로부터의 무선 프레임이 이동국(또는 사용자 장치, UE)에 수신되는 시간을 거의 정렬시킨다. 핸드오버중에 새로운 기지국과 현재 기지국 사이의 시간 오프셋은 원격 단말기에 특정된다. 일반적으로, 대략적인 SFN-SFN 측정(예를 들어, 원 칩 또는 그 이하의 해상도)은 이러한 애플리케이션에 적합하다.
다른 애플리케이션에서, 시간 오프셋은 원격 단말기의 위치를 결정하기 위하여 이용된다. 삼변측량 기술에서, 다수의 기지국으로부터의 전송 도달 시간은 원격 단말기에서 측정된다. 다음에 시간 오프셋이 계산되고 기지국에 대한 거리를 유도하기 위하여 이용되며, 이는 다시 원격 단말기의 위치를 결정하기 위하여 이용된다. 이 애플리케이션에서, 정확한 도달 시간 측정이 요구되며, 측정에서의 높은 정확도는 원격 단말기의 위치의 더욱 정확한 추정이 되도록 한다. 예를 들어, 1.2288Mcps의 칩 속도에서, 1 칩의 시간적 분해능은 약 244미터의 공간 분해능에 상응한다. 위치 추정 정확도는 측정의 "공간적 분해능" 및 기지국의 지형(이동국에 대한 위치)에 따른다. 주어진 지형에 대하여, 좀더 양호한 공간적 분해능은 양호한 위치 추정 정확도를 가져온다. 서브-칩 분해능(예를 들어, 하프 칩, 1/4, 1/8, 1/16 … 등)은 더 정확한 위치 추정을 가능하게 한다. 예를 들어, 1.2288Mcps의 칩 속도에서의 1/16 칩 분해능은 약 15미터의 공간적 분해능과 일치한다. 그리고 W-CDMA 시스템에서, 칩 속도는 3.84Mcps이며, 이는 개선된 공간 분해능을 제공할 수 있다.
전술한 바와 같이, 도달 시간을 정확하게 측정하는 데에 있어서 여러 문제점을 만난다. 먼저, 이동중인 원격 단말기에 대하여, 원격 단말기의 이동에 기인한 악영향이 감소하거나 최소화되도록 모든 관련 기지국에 대한 신호 도달 시간은 시간상으로 인접하게(예를 들어, 동시에) 측정되어야 한다. 기지국으로부터의 전송 도달 시간이 다른 시간에 측정되면, 원격 단말기가 이동한 양만큼 측정에 에러가 포함될 것이다. 예를 들어, 120km/hr로 이동하는 원격 단말기에서, 200msec 간격으로 이루어진 측정은 약 12미터의 에러를 가질 것이며, 이 거리는 원격 단말기가 200msec동안 이동한 거리이다.
둘째, 도달 시간은 원격 단말기의 시간 기준의 업데이트는 측정 정확도에 영향을 최소화하도록 측정되어야 한다. 일반적으로 원격 단말기는 "최유효" 기지국의 타이밍을 트랙킹하도록 동작하는 기준 발진기를 포함한다. 특정 시스템 구현에 따라, 최상위 기지국은 가장 먼저 도달하는 기지국 또는 가장 강한 기지국을 나타낼 수 있다. 모빌 원격 단말기에 대하여, 최상위 기지국으로서 지정된 기지국은 일반적으로 원격 단말기가 시스템에 대하여 이동함에 따라 변경된다. 따라서 기준 발진기는 현재 유효 기지국의 시간 기준에서 새로운 기지국의 타이밍을 트랙킹하고자 하는 새로운 유효 기지국의 시간 기준으로 조정(즉, 슬루잉)될 수 있다. 기지국에 대한 신호 도달 시간은 두 개 이상의 상이한 시간적 포인트에서 측정되고, 기준 발진기가 이 시간 주기 동안 슬루잉되면, 측정 정확도가 손상되는데, 이들은 상이한 시간 기준에서 이루어지기 때문이다.
원격 단말기의 이동 및 기준 발진기의 슬루잉은 도달 시간 측정 정확도에 악영향을 줄 수 있다. 악영향을 감소시키기 위하여, 모든 관련된 기지국에 대한 신호 도달 시간은 가능한 조밀한 시간에서 측정되어야 한다. 이것이 이루어지면, 모든 기지국에 대한 측정이 거의 유사하게 영향을 받지 않는다.
일반적으로 CDMA 시스템의 원격 단말기는 다운링크를 통하여 하나 이상의 전송을 처리하기 위하여 레이크 수신기를 이용한다. 레이크 수신기는 일반적으로 하나의 탐색기 엘리먼트 및 다수의 핑거 프로세서를 포함한다. 탐색기 엘리먼트는 강한 수신 신호(즉 다중경로)를 탐색한다. 다음에 핑거 프로세서는 가장 강한 다중경로를 처리하도록 할당되어 이들 다중경로에 대한 복조된 심벌을 발생시키도록 한다. 모든 할당된 핑거 프로세서로부터의 복조된 심벌은 전송된 데이터의 추정을 개선하는 복구된 심벌을 발생시키도록 결합된다. 레이크 수신기는 하나 이상의 기지국으로부터의 다중 신호 경로를 통하여 수신된 에너지를 효율적으로 결합하기 위하여 이용될 수 있다. 특정하게 설계된 레이크 수신기가 이하에서 설명된다.
레이크 수신기의 이용가능한 핑거 프로세서는 하나 이상의 기지국으로부터의 다중경로를 처리하기 위하여 할당될 수 있다. 핑거 프로세서는 일반적으로 원격 단말기의 액티브 세트 내의 기지국으로부터의 다중경로를 처리하도록만 할당된다. 소정 동작 모드(예를 들어, 슬립 모드)에서, 레이크 수신기는 짧은 시간 주기 동안 기지국으로부터의 페이징 또는 기타 전송을 처리하도록 동작하여 이에 대한 통신이 존재하는 지를 결정하도록 한다(그 다음에 다시 슬립 모드로 돌아간다). 핑거 프로세서는 통상적으로 전송을 처리하기 위한 것이지 타이밍을 측정하기 위한 것은 아니다.
많은 경우에, 모든 이용가능한 핑거 프로세서가 통신 중에 액티브 세트 내의 기지국으로부터의 다중경로를 처리하도록 할당되지는 않는다. 예를 들어, 10개의 핑거 프로세서를 이용할 수 있으며, 이중 6개만 두 개의 액티브 기지국으로부터의 다중경로를 처리하도록 할당될 수 있다. 이 경우, 4개의 핑거 프로세서는 다른 목적을 위하여 이용할 수 있다. 일반적으로 핑거 프로세서를 질이 낮은 다중경로에 할당하는 것은 바람직하지 않은데, 이는 이들 다중경로로부터의 노이즈가 전체 측정을 개선하기보다는 악화시키기 때문이다.
본 발명에 따르면, 할당되지 않은 핑거 프로세서는 액티브 세트 내에 있지 않은 기지국으로부터의 전송 도달 시간을 처리하고 측정하기 위하여 이용된다. 전술한 바와 같이, 다수의 핑거 프로세서는 일반적으로 다수의 다중경로를 처리하기 위하여 이용된다. 이용가능한 핑거 프로세서 중 일부는 액티브 세트 내의 각각의 기지국에 대한 하나 이상의 다중경로를 처리하기 위하여 할당된다. 따라서 할당되지 않은 핑거 프로세서는 액티브 세트 내에 있지 않은 기지국에 대한 다중경로를 처리하기 위하여 할당될 수 있다.
원격 단말기의 위치를 결정하기 위하여, 핑거 프로세서는 3개 또는 4개의 기지국 및/또는 위성으로부터의 적어도 하나의 다중경로를 처리하기 위하여 할당될 수 있다. 정확도를 개선하기 위하여, 할당된 핑거 프로세서는 모든 기지국에 대한 신호 도달 시간이 거의 동시에 측정되도록 동작한다. 거의 동시에 측정을 함으로써, 원격 단말기의 이동 및 기준 발진기의 슬루잉과 관련된 악영향이 개선된다.
탐색기 엘리먼트는 액티브 및 인액티브 기지국에 대한 다중경로를 (연속적으로) 탐색하기 위하여 동작할 수 있다. 이는 여러 PN 오프셋과 디지털화된 샘플을 상관시키고 각각의 PN 오프셋에 대한 신호 품질을 계산함으로써 이루어질 수 있다. 따라서 이용가능한 핑거 프로세서는 특정 애플리케이션에 필요한 수만큼, 다수의 기지국 각각에 대하여 충분한 강도의 복구된 다중경로에 할당될 수 있다. 예를 들어, 위치 결정을 위하여, 3개 또는 4개의 기지국 또는 위성에 대한 다중경로가 처리된다.
구현되는 특정 애플리케이션에 따라, 핑거 프로세서는 다른 종류의 다중경로에 할당될 수 있다. 위치 결정을 위하여, 핑거 프로세서는 특정 신호 품질을 초과하는 가장 먼저 도달한 다중경로에 할당될 수 있다. 직접 가시거리 내 전송에 대하여, 가장 먼저 도달한 다중경로는 가장강한 다중경로이다. 그러나 전송 경로 상의 반사 때문에, 다중경로는 다중경로에 의하여 경험하는 지연량에 따라 원격 단말기에서 긍정적으로 또는 부정적으로 가산될 수 있다. 따라서, 가장 빠른 다중경로는 가장 강한 다중경로일 필요는 없을 수 있다. 위치 결정을 위하여, 가장 빠른 다중경로가 일반적으로 처리되는, 이는 가시거리 내 전송(및 거리)을 나타내기 때문이다.
레이크 수신기는 일 칩 이하의 시간 분해능으로 수신된 신호를 처리하는 능력을 가지도록 설계될 수 있다. 예를 들어, 일부 레이크 수신기는 1/8 칩 분해능 또는 그 이하로 설계된다. 이는 칩 속도의 8배에서 수신 신호를 디지털화하고 처리함으로써 이루어진다. 분해능의 증가는 위치 결정을 더 정확하게 한다. 위치 결정의 정확도를 더 개선하기 위하여, 보간법이 이용되어 디지털화된 샘플로부터 특정 시간 오프셋을 가지는 보간된 샘플을 발생시키도록 할 수 있다. 보간된 샘플은 디지털화된 샘플과 동일한 방식으로 처리될 수 있다.
일 실시예에서, 이용가능한 핑거 프로세서는 신호 도달 신간을 측정하는데(예를 들어, SFN-SFN 측정을 수행하기 위해) 필요한 시간 주기 동안만 액티브 세트 내에 있지 않은 기지국에 할당된다. 다른 실시예에서, 핑거 프로세서는 긴 시간 동안(예를 들어, 핑거 프로세서가 다른 액티브 기지국에 대하여 요구될 때까지) 비-액티브 기지국에 할당된다. 이러한 장기간 할당은 핑거 프로세서가 처리중인 기지국으로부터의 전송 타이밍을 트랙킹하도록 하며(예를 들어, 파일럿 트랙킹), 이는 도달 시간 측정을 정확도를 개선할 수 있다.
레이크 수신기는 일반적으로 모든 할당된 핑거 프로세서로부터 복조된 심벌을 결합하기 위하여 설계된다. 그러나 핑거 프로세서는 액티브 세트 내에 있지 않은 기지국에 할당될 수 있고 신호 도달 시간 측정을 하기 위해서만 이용되기 때문에, 본 발명의 레이크 수신기는 인액티브 기지국으로부터의 심벌이 액티브 기지국으로부터의 심벌과 결합되지 않도록 설계되고 동작한다.
기지국으로부터의 여러 가지 형태의 전송이 신호 도달 시간을 측정하기 위하여 처리될 수 있다. 예를 들어, 트래픽 채널 상의 데이터 전송, 파일럿 채널 상의 파일럿, 페이징 및 방송 채널 상의 메시지 등등은 신호 도달 시간을 결정하기 위하여 처리될 수 있다. 일부 CDMA 시스템(예를 들어, W-CDMA시스템)에 대하여, 여러 형태의 채널에 대한 전송은 동기화되지 않을 수 있다. 일 실시예에서, 모든 기지국으로부터의 특정 형태의 채널(예를 들어, 방송 채널)이 처리를 위하여 선택될 수 있다. 다른 실시예에서, 핑거 프로세서는 여러 기지국에 대한 상이한 형태의 채널을 처리하기 위하여 할당된다. 원격 단말기에 의하여 처리되는 채널의 아이덴티티가 시스템에 제공될 수 있으며, 이는 여러 채널 형태 사이의 시간 오프셋을 결정할 수 있도록 하고 측정된 도달 시간을 적절하게 보상할 수 있도록 한다.
특히 W-CDMA 시스템에 이용될 수 있는 특정 실시예에서, 신호 도달 시간은 방송 채널을 기초로 측정된다. W-CDMA 표준은 (물리적인) 일차 공통 제어 채널(P-CCPCH)로 맵핑되는 (전송) 방송 채널(BCH)로 맵핑되는 (국부) 방송 제어 채널을 정의한다. 방송 제어 채널은 원격 단말기에 메시지를 방송하기 위하여 이용되는 상층의 채널이다. 방송 메시지는 P-CCPCH를 통하여 (10msec) 무선 프레임으로 전송된다. P-CCPCH는 기지국에 대한 신호 도달 시간을 나타내기 위하여 이용될 수 있는, 무선 프레임의 시작부분을 결정하기 위하여 공지된 방식으로 처리될 수 있다. 기지국 간의 시간 오프셋은 이들 기지국으로부터의 무선 프레임의 시작부분 사이의 차이로서 계산될 수 있다. W-CDMA 시스템의 방송 채널은 전술한 3G TS, 25.133, 25,305, 및 25.331문서에 상세히 개시되어 있다.
방송 채널 외에, 다른 전송 및 채널이 신호 도달 시간을 결정하기 위하여 처리될 수 있다. 예를 들어, 파일럿 기준신호가 처리되어 신호 도달 시간이 PN 오프셋을 기초로 결정될 수 있다. 사용자 특정 데이터 전송(할당된 트래픽 채널을 통한)이 또한 신호 도달 시간을 결정하기 위하여 처리될 수 있다.
도 3에서, 제 1 기지국으로부터의 특정 채널(예를 들어, 방송 채널)에 대한 가장 빠른 다중경로가 처리되어 이 채널에 대한 무선 프레임의 시작부분이 t1에서 발생하도록 결정될 수 있다. 유사하게, 제 2 및 3 기지국에 대한 가장 빠른 다중경로도 유사하게 처리될 수 있으며, 이들 기지국에 대한 무선 프레임의 시작부분 역시 t2 및 t3에서 발생하도록 결정될 수 있다. 도 3에는 도시되어 있지 않지만, 제 4 기지국에 대한 가장 빠른 다중경로 역시 처리되어, 이 기지국에 대한 무선 프레임의 시작부분이 결정될 수 있다. 하나 이상의 기지국은 원격 단말기의 액티브 세트 내에 있지 않을 수 있지만, 도달 시간 측정을 위해 이용가능하다면 핑거 프로세서가 할당된다. 모든 기지국에 대한 처리는 거의 동시에 이루어질 수 있다.
기지국에 대해 측정된 신호 도달 시간을 기초로, 시간 오프셋이 결정될 수 있다. 기지국 중 하나(예를 들어, 가장 빨리 도달한 다중경로를 가진 기지국)가 기준 기지국으로서 선택될 수 있다. 다른 기지국에 대한 시간 오프셋은 이 기준 기지국과 관련하여 계산될 수 있다. 도 3에 도시된 예에서, 제 1 및 제 2 기지국 사이의 시간 오프셋은 (ΔT1,2 =t1-t2)로서 계산될 수 있으며, 제 1 및 제 3 기지국 사이의 시간 오프셋은 (ΔT1,3 =t1-t3)로서 계산될 수 있다.
3개 또는 4개의 기지국 및/위성에 대하여 가장 빨리 도달하는 다중경로의 도달 시간을 기초로 한 원격 단말기 위치 결정은 3GPP 25.305, TIA/EIA/IS-801과 TIA/EIA/IS-817 표준 문서 및 1999년 10월 29일 출원된 미국출원 제 09/430,618호, "적은 수의 GPS위성 및 동기와 비동기 기지국을 이용하여 위치를 결정하는 방법 및 장치"에 기술된 기술에 따라 달성될 수 있다. 이들 문서 및 출원은 여기에 참조로 결합된다. 위치 결정은 위치 결정 엔티티(PDE) 또는 SMLC에 의하여 수행될 수 있다. PDE 또는 SMLC는 MSC, 무선 네트워크 제어기(RNC)에 위치되거나 또는 독립적일 수 있다.
도 4는 계산된 시간 오프셋을 기초로 원격 단말기의 위치를 결정하는 것을 도시하는 도면이다. 일 실시예에서, 시간 오프셋을 나타내는 SFN-SFN 측정은 모빌 교환 센터(MSC)에 제공되고 원격 단말기의 위치를 결정하기 위하여 추가로 처리될 수 있다. MSC는 기지국의 실제 타이밍 및 위치에 대한 지식을 가진다. MSC는 측정된 시간 오프셋ΔT1,2 및 ΔT1,3으로부터 이들 기지국에 대한 실제 이송 시간을 감함으로써 실제(진짜) 시간 오프셋ΔTA1,2 및 ΔTA1,3을 결정할 수 있다. 다음에 MSC는 실제 시간 오프셋ΔTA1,2 및 ΔTA1,3에 대한 포물선(410a, 410b)을 결정할 수 있다. 원격 단말기의 위치는 두 개의 포물선의 교차점으로써 식별될 수 있다.
다른 실시예에서, 원격 단말기는 기지국의 실제 타이밍과 위치를 수신하고 이 정보 및 계산된 시간 오프셋ΔT1,2 및 ΔT1,3을 기초로 그 위치를 추정한다. 다음에 원격 단말기는 그의 위치를 하나 이상의 기지국에 전송할 수 있다.
신호 도달 시간 측정을 기초로 한 원격 단말기의 위치 결정은 2000년 6월 27일 공고된 미국특허 제 6,081,229호, "무선 CDMA 트랜시버의 위치를 결정하는 시스템 및 방법", 1999년 10월 19일 공고된 미국특허 제 5,970,413호, CDMA 셀룰러 전화 시스템에서 모빌 가입자의 위치를 결정하기 위해 전화 음성 정보 트래픽의 수행에 이용될 수 없는 주파수의 이용" 및 1999년 1월 12일 공고된 미국특허 제 5,859,612호, CDMA 셀룰러 전하 시스템에서 모빌 가입자의 위치를 결정하기 위하여 회전 빔을 가진 안테나를 이용하는 방법"에 상세히 개시되어 있다. 이들 특허는 본 발명의 양수인에게 양도되었으면, 여기에 참조로 결합된다.
도 5는 원격 단말기의 위치를 결정하기 위한 프로세스에 대한 실시예를 나타내는 흐름도이며, 여기서 하나 이상의 핑거 프로세서가 액티브 세트에 있지 않은 하나 이상의 기지국에 할당된다. 초기에, 원격 단말기의 액티브 세트 내에 있는 기지국이 단계(512)에서 식별된다. 원격 단말기의 위치를 결정하기 위하여 처리되는데 필요한 추가 기지국의 수가 단계(514)에서 결정된다. 다음에, 탐색기 엘리먼트가 동작하여 단계(516)에서 추가 기지국의 다중경로를 발견하도록 하며, 이용가능한 핑거 프로세서는 단계(518)에서 각각의 추가 기지국의 (가장 빨리 도달하는) 다중경로에 할당된다.
다음에, 핑거 프로세서가 동작하여 단계(522)에서 모든 할당된 기지국(즉, 하나 이상의 핑거 프로세서가 할당된 기지국)으로부터의 전송 도달 시간을 결정하도록 한다. 도달 시간은 원격 단말기의 이동에 의한 악영향 및 기준 발진기의 슬루잉을 최소화하기 위하여 거의 동일시간에 측정될 수 있다. 다음에 기지국 쌍 사이의 시간 오프셋이 단계(524)에서 측정된 도달 시간을 기초로 결정되며, 단계(526)에서 시스템에 보고된다. 다음에 시스템은 보고된 시간 오프셋을 기초로 원격 단말기의 위치를 결정할 수 있다.
기지국에 대한 다중경로는 기준 발진기에 의하여 발생한 클록 신호를 기초로 원격 단말기에 의하여 처리되는데, 상기 기준 발진기는 전압 제어 수정 발진기(VCXO) 또는 일부 다른 클록 소스일 수 있다. 기준 발진기는 일반적으로 처리되는 다중경로 중 하나의 타이밍을 트랙킹하도록 동작한다. 예를 들어, 기준 발진기는 가장 빨리 도달하는 다중경로, 가장 강한 다중경로 또는 일부 다른 다중경로의 타이밍을 트랙킹하도록 동작할 수 있다. 원격 단말기가 통신 시스템에 대하여 이동하거나 다수의 기지국과 통신하거나, 하나의 유효 기지국에서 다른 기지국으로 핸드오프되기 때문에, 기준 발진기는 새로운 기지국의 타이밍을 트랙킹하도록 조정될 수 있다. 따라서 기준 발진기는 하나의 시간 기준에서 다른 시간 기준으로 슬루잉될 수 있다.
수신 신호는 기준 발진기로부터의 클록 신호를 기초로 처리되고, 따라서 도달 시간 측정은 기준 발진기에 대한 조정에 의하여 영향을 받는다. 모든 기지국에 대한 신호 도달 시간은 거의 시간상으로 동일한 지점에서 측정되기 때문에, 이 측정은 클록 신호에 의하여 유사하게 영향을 받는다. 그러나 어떤 경우에, 핑거 프로세서는 원격 단말기의 위치를 결정하는데 필요한 모든 기지국의 할당에 이용되지 않는다. 이 경우, 신호 도달 시간은 동시에 측정될 수 없으며 일부 측정은 순차적으로 수행되어야 한다. 본 발명에 따르면, 핑거 프로세서가 액티브 세트에 있지 않은 기지국에 대한 할당에 이용되지 않으면, 이들 기지국에 대한 신호 도달 시간은 기준 발진기의 업데이트 사이의 시간 간격으로 원격 단말기에서 측정된다. 이는 도달 시간 측정의 정확도에 있어서 기준 발진기의 슬루잉에 의한 악영향을 감소시킨다. 원격 단말기의 이동에 의한 악영향을 감소시키기 위하여, 신호 도달 시간이 가능한 짧은 시간 윈도우 내에서 측정될 수 있다.
원격 단말기에서의 기준 발진기는 일반적으로 특정 업데이트 레이트(예를 들어, 특정 설계에서 매 200msec마다 한번)로 업데이트된다. 각각의 업데이트 순간에, 특정 제어값이 기준 발진기에 제공되어 유효 기지국의 타이밍으로 이동시키도록 한다. 다음에 기준 발진기는 특정(예를 들어, RC) 응답 특성을 기초로 현재 상 태에서 최종 상태로 이동한다. 다음 업데이트 순간에, 다른 제어값이 제공될 수 있으며, 기준 발진기는 유사한 방식으로 다시 한번 이동한다.
측정의 일부가 기준 발진기의 업데이트 전에 이루어지고 나머지 측정이 업데이트 후에 이루어지도록 신호 도달 시간이 측정될 경우, 기준 발진기의 슬루잉은 측정 정확도에 악영향을 줄 수 있다. 슬루잉의 영향을 감소시키기 위하여, 모든 관련된 기지국에 대한 신호 도달 시간은 기준 발진기의 업데이트 사이에 측정된다. 신호 도달 시간은 또한 업데이트 후에 특정 시간 주기tDELAY에 측정될 수 있어 때때로 기준 발진기가 최종값으로 안착하도록 한다. 지연 주기 tDELAY는 기준 발진기의 특정 설계를 기초로 선택될 수 있으며 기준 발진기가 특정값(예를 들어, 최종값의 90퍼센트)에 도달되도록 선택될 수 있다. 지연 주기tDELAY가 통과한 후에, 신호 도달 시간은 여러 방식으로 측정될 수 있다.
일 실시예에서, 탐색기 엘리먼트는 액티브 세트에 있지 않은 기지국에 대 한 신호 도달 시간을 측정하기 위하여 이용된다. 처음에, 탐색기 엘리먼트는 수신된 신호를 처리하고 강한 다중경로를 탐색한다. 이는 여러 가지 PN 오프셋에서 수신된 신호의 파일럿을 탐색함으로써 이루어질 수 있다. 인액티브 기지국에 대한 잠재적인 파일럿 리스트가 수집될 수 있다. 이 리스트는 특정 신호 품질을 초과하는 식별된 파일럿을 포함한다.
신호 도달 시간을 측정하기 위하여, 탐색기 엘리먼트는 리스트 내의 각각의 파일럿에 동기화될 수 있다. 파일럿의 PN 오프셋이 이미 결정되어 있기 때문에, 탐색기 엘리먼트는 최종 처리 후에 파일럿의 이동량으로 부분적으로 표시되는 짧은 시간 주기에 파일럿에 동기화될 수 있다. 각각의 동기화된 파일럿에 대하여, 탐색기 엘리먼트는 신호 도달 시간을 측정한다. 거의 동일시간에, 할당된 핑거 프로세서 역시 다른 기지국(액티브 세트 내에 있는)에 대한 신호 도달 시간을 측정한다. 다시 말해, 모든 관련된 기지국에 대한 신호 도달 시간은 원격 단말기에 의한 이동의 영향(존재할 경우)을 가능한 최소화하기 위하여 짧은 시간 간격 내에서 측정될 수 있다. 탐색기 엘리먼트 및 핑거 프로세서로부터의 측정된 도달 시간은 다음에 이하에 설명되는 방식으로 처리된다.
탐색기 엘리먼트에 의해 신호 도달 시간의 측정은 스케줄링될 수 있다. 기준 발진기의 업데이트 사이의 시간 주기에서, 다수의 기지국에 대한 신호 도달 시간이 순차적으로 측정될 수 있다. 예를 들어, 이들 기지국으로부터의 파일럿은 양호한 결과를 제공하도록 결정된 특정 순서로 처리될 수 있다.
잠재적 파일럿의 리스트는 다른 기지국으로부터의 파일럿이 순차적으로 처리되도록 고려될 수 있다. 한 실시예에서, 각각의 기지국에 대하여 가장 빨리 도달한 파일럿은 순차적으로 처리된다. 예를 들어, 제 1 기지국에 대하여 가장 빨리 도달한 파일럿이 먼저 처리되고, 제 2 기지국에 대하여 가장 빨리 도달한 파일럿이 다음에 처리되고 하는 식이다. 다른 실시예에서, 각각의 기지국에 대하여 가장 우수한 신호 품질을 가진 파일럿이 순차적으로 처리된다. 예를 들어, 제 1 기지국에 대한 (가장 우수한 품질) 파일럿이 먼저 처리되고, 제 2 기지국에 대한 (가장 우수한 품질) 파일럿이 다음에 처리되고 하는 식이다. 상이한 처리 순서가 고려될 수 있으며 이는 본 발명의 범위 내에 있다.
신호 도달 시간은 전술한 바와 같이 파일럿을 기초로 탐색기 엘리먼트에 의하여 측정될 수 있다. 선택적으로, 신호 도달 시간은 무선 프레임을 처리함으로써 측정될 수 있다. 다른 실시예에서, 하나 이상의 이전에 할당된 핑거 프로세서는 액티브 세트 내에 있지 않은 기지국에 대한 신호 도달 시간을 측정하기 위하여 (임시로) 이용될 수 있다. 액티브 기지국에 대한 가장 낮은 신호 품질의 다중경로에 할당된 핑거 프로세서가 재할당을 위해 선택될 수 있다. 핑거 프로세서는 신호 도달 시간을 측정하기 위하여 필요한 시간 주기 동안 재할당되고 그 다음에 액티브 기지국에 다시 복귀될 수 있다. 재할당된 핑거 프로세서는 전술한 것과 유사한 방식으로 인액티브 기지국에 대한 신호 도달 시간을 측정할 수 있다.
도 6은 원격 단말기의 위치를 결정하기 위한 프로세스에 대한 실시예의 흐름도이며, 여기서 핑거 프로세서는 액티브 세트에 있지 않은 기지국에 대한 할당에 이용되지 않는다. 먼저, 원격 단말기의 액티브 세트 내에 있는 기지국이 단계(612)에서 식별된다. 원격 단말기의 위치를 결정하기 위하여 처리되는데 필요한 추가 기지국의 수가 단계(614)에서 결정된다. 다음에, 신호 도달 시간가 두 개의 처리 경로를 통하여 기지국에 대하여 결정된다.
하나의 처리 경로에서, 추가 기지국에 대한 잠재 파일럿 리스트가 단계(632)에서 수집된다. 다음에 처리되지 않은 추가 기지국에 대한 파일럿이 단계(634)에서 리스트로부터 선택된다. 선택된 파일럿은 추가 기지국에 대한 가장 빠른 다중경로일 수 있다. 이 추가 기지국으로부터의 전송 도달 시간은 단계(636)에서 결정 된다(예를 들어, 탐색기 엘리먼트 또는 재할당된 핑거 프로세서를 이용하여). 다음에 단계(638)에서 모든 추가 기지국이 처리되었는지가 결정된다. 만약 아니오이면, 단계(634)로 돌아가고 다른 추가 기지국에 대한 다른 파일럿이 처리를 위하여 선택된다. 그렇지 않으면, 단계(642)로 진행한다.
다른 처리 경로에서, 하나 이상의 핑거 프로세서가 할당된 기지국에 대한 신호 도달 시간이 단계(626)에서 결정된다. 액티브 기지국에 대한 신호 도달 시간은 거의 동시에 측정되고, 신호 도달 시간이 추가 기지국에 대하여 측정되는 시간 또는 그 시간 근방에서 이루어질 수 있다. 다음에 단계(642)로 진행한다.
기지국 쌍 사이의 시간 오프셋은 단계(642)에서 측정된 신호 도달 시간을 기초로 결정되고 단계(644)에서 시스템으로 보고된다. 따라서 시스템은 시간 오프셋을 기초로 원격 단말기의 위치를 결정할 수 있다.
본 발명에 따르면, 원격 단말기의 위치는 복합적인 방식을 이용하여 측정되고, 신호 도달 시간은 하나 이상의 기지국 및 하나 이상의 GPS 위성에 대하여 측정되며, 이 측정은 시간상으로 조밀하게 측정되고 그리고/또는 이용가능한(할당되지 않은) 핑거 프로세서를 이용한다. GPS 위성에 대한 신호 도달 시간 측정은 일반적으로 위성에 대한 명확한 가시선을 요구한다. 따라서, GPS의 이용은 일반적으로 방해물이 존재하지 않는 옥외 사용에 한정되며, 건물 내에 사용할 수 없으며 관엽식물 또는 건물과 같은 장해물이 존재하는 곳에 사용할 수 없다. 그러나 GPS는 넓은 커버리지를 가지며 4개 이상의 GPS 위성은 어떠한 곳으로부터도 (잠재적으로) 수신할 수 있다. 반대로, 기지국은 일반적으로 사람이 많은 지역에 배치되지만 이들의 신호는 일부 건물 및 기타 장해물을 관통할 수 있다. 따라서, 기지국은 도시 및 건물 내의(잠재적으로) 위치를 결정하는데 유용할 수 있다. 위치 결정은 전술한 3GPP 25.305, TIA/EIA/IS-801 및 TIA/EIA/IS-817 표준 문서 및 출원 번호 제 09/430,618호에 개시된 기술에 따라 구현될 수 있다.
복합적인 방식에 따라, 각각의 기지국 및 각각의 GPS 위성은 전송 노드를 나타낸다. 원격 단말기의 위치를 결정하기 위하여, 3개 이상의 (비공간적으로 정렬된) 노드(기지국 및/또는 위성)로부터의 전송이 처리된다. 제 4 노드는 고도를 제공하기 위하여 이용될 수 있고 또한 정확도를 증가시키기 위하여(즉, 측정된 도달 시간에서의 불확실성 감소) 이용될 수 있다. 신호 도달 시간은 전송 노드에 대하여 결정될 수 있으며 의사 범위를 계산하기 위하여 이용되며, 이 의사 범위는 원격 단말기의 위치를 결정하기 위하여 (예를 들어, 삼변측량 기술을 통하여) 이용될 수 있다. 동일시간 또는 동일시간 근방에서 측정이 이루어지면, 전술한 바와 같은 슬루잉 및 이동에 의한 악영향이 감소할 것이다.
원격 단말기의 위치를 빠르고 정확하게 결정할 수 있는 능력은 여러 가지 애플리케이션에 이용될 수 있다. 하나의 애플리케이션에서, 원격 단말기의 위치는 일부 상황(예를 들어, 911 호출 중의 비상상황)에서 시스템에 자동으로 보고될 수 있다. 다른 애플리케이션으로서, 원격 단말기의 위치는 (예를 들어, 잃어버린 원격 단말기를 탐색하기 위하여) 확인될 수 있다. 원격 단말기의 위치 확인 요구를 수신하면, 메시지가 원격 단말기에 명령하기 위하여 전달되어 필요한 측정을 수행하도록 한다. 다른 애플리케이션으로서, 원격 단말기의 위치는 보다 관련된 정보를 제공하기 위하여 이용될 수 있다. 예를 들어, 사용자가 길을 잃었을 경우, 원격 단말기의 위치가 확인되어 그 위치로부터 방향을 제공하기 위하여 이용될 수 있다. 다른 예로써, 사용자가 이탈리안 레스토랑을 찾고자 할 경우, 원격 단말기의 위치가 결정되고 가장 가까운 이탈리안 레스토랑을 발견하기 위하여 이용될 수 있다. 이러한 특성은 예를 들어 가장 가까운 주유소, 레스토랑, 슈퍼마켓, 숙박시설 등을 알기 위하여 이용될 수 있다.
도 7은 레이크 수신기(700)의 실시예에 대한 블록도인데, 수신기는 다수의 기지국으로부터의 전송을 수신하고 복조하기 위하여 이용될 수 있다. 레이크 수신기(700)는 도 2의 복조기(234)를 구현하기 위하여 이용될 수 있다. 하나 이상의 기지국으로부터의 하나 이상의 RF 변조된 신호가 수신기(232)에 의하여 처리되고 디지털화되어 (IIN) 및 직각(QIN)샘플을 발생시키고, 이들은 다시 레이크 수신기(700)에 제공된다. 일반적인 실시예에서, 수신된 신호는 수신된 신호의 칩 속도fc보다 높은 샘플 속도 fs에서 샘플링된다. 예를 들어, 칩 속도는 IS-95 CDMA 시스템에 대하여 fc=1.2288Mcps(또는 W-CDMA 시스템에 대하여 3.84Mcps)일 수 있지만, 샘플 속도는 칩 속도의 예를 들어 8배(즉, 8x칩), 16배(즉, 16x칩), 32배(즉, 32x칩), 또는 다른 배수일 수 있다. 높은 샘플 속도는 다중경로 상에서 "줌인(zoom in) 하기 위해 타이밍을 미세하게 조정할 수 있도록 한다.
도 7에 도시된 바와 같이, 수신기(232)로부터의 디지털화된 IIN 및 QIN 샘플은 다수의 핑거 프로세서(710a 내지 710k)로 제공된다. 각각의 할당된 핑거 프로세서(710) 내에서, IIN 및 QIN 샘플은 PN 디스프레더(720)에 제공되는데, 상기 디스프레더는 (복합) PN 시퀀스를 수신한다. 복합 PN 시퀀스는 실행중인 CDMA 시스템의 특정 설계에 따라 발생하며, 일부 CDMA 시스템에 대하여, 짧은 IPN 및 QPN 시퀀스에 긴 PN 시퀀스를 곱함으로써 발생한다. IS-95 CDMA 시스템에서, 짧은 PN 시퀀스는 전송중인 기지국에서 데이터를 확산시키기 위하여 이용되고, 긴 PN 시퀀스는 수신하는 원격 단말기에 할당되며 데이터를 스크램블링하기 위하여 이용된다. 복합 PN 시퀀스는 핑거 프로세서에 의하여 처리되는 특정 다중경로에 대응하는 시간 오프셋으로 발생한다.
PN 디스프레더(720)는 복합 PN 시퀀스와 IIN 및 QIN 샘플의 복소곱을 수행하며, 복합 디스프레드 IDES 및 QDES을 디커버 엘리먼트(722, 732)에 제공한다. 디커버 엘리먼트(722, 732)는 데이터를 커버하고 복합 디커버 샘플을 발생시키기 위하여 이용되는 하나 이상의 채널화 코드(예를 들어, 월시 또는 OVSF 코드)로 디스프레드 샘플을 디커버한다. 디커버된 샘플은 심벌 누산기(724)에 제공되는데, 이 누산기는 디커버된 샘플을 발생시키기 위하여 채널화 코드의 길이 전체에 걸쳐 샘플을 누산한다. 다음에 디커버된 심벌은 파일럿 복조기(726)에 제공된다.
다운링크에서, 파일럿 기준신호는 일반적으로 다른 데이터 전송과 함께 전송된다. 구현되는 특정 CDMA 표준에 따라, 파일럿 기준 신호는 시간 분할 멀티플렉싱(TDM) 또는 코드 분할 멀티플렉싱(CDM)을 이용하여 전송될 수 있다. 이들 경우에서, 파일럿은 일반적으로 특정 채널화 코드로 채널화된다. 따라서, 디커버 엘리먼트(732)는 기지국에서 파일럿 기준신호를 커버링하기 위하여 이용되었던 특정 채널화 코드(예를 들어, IS-95 CDMA 시스템에 대한 월시 코드 0)로 디스프레드 샘플을 디커버링한다. 디커버된 파일럿 샘플은 누산기(734)에 제공되고 파일럿 심벌을 발생시키기 위하여 특정 시간 간격 동안 누산된다. 누산 시간 간격은 파일럿 채널 코드의 주기, 전체 파일럿 기준 주기 또는 일부 다른 시간 구간일 수 있다. 다음에 파일럿 심벌은 파일럿 필터(736)에 제공되고 파일럿 복조기(726)에 제공되는 파일럿 추정치를 발생시키기 위하여 이용된다. 파일럿 추정치는 데이터가 존재하는 시간 주기 동안 추정되거나 예측되는 파일럿 심벌이다.
파일럿 복조기(726)는 파일럿 필터(736)로부터의 파일럿 추정치로 심벌 누산기(724)의 디커버된 심벌을 코히런트 복조하고 심벌 결합기(740)에 이 복조된 심벌을 제공한다. 코히어런트 복조는 공지된 방식으로 디커버된 심벌과 파일럿 추정치를 도트 곱하거나 벡터 곱함으로써 이루어질 수 있다. 심벌 결합기(740)는 액티브 기지국에 할당된 핑거 프로세서(710)로부터의 복조된 심벌을 수신하고 코히런트 결합하여 복구된 심벌을 제공하며, 이 복구된 심벌은 다음 처리 엘리먼트에 제공된다.
탐색기 엘리먼트(712)는 PN 디스프레더 및 PN 발생기를 포함하도록 설계될 수 있다. PN 발생기는 가장 강한 다중경로를 탐색하도록 제어기(240)의 지시에 따라 여러 시간 오프셋에서 복합 PN 시퀀스를 발생시킨다. 탐색될 각각의 시간 오프셋에 대하여, PN 디스프레더는 특정 시간 오프셋에서 복합 PN시퀀스를 가진 IIN 및 QIN 샘플을 수신하고 디스프레딩하여 디스프레드 샘플을 발생시키도록 한다. 다음 에 신호 품질 추정기(750)는 디스프레드 샘플의 품질을 추정한다. 이는 각각의 샘플의 에너지(즉, IDES 2 + QDES 2)를 계산하고 특정 시간 주기(예를 들어, 파일럿 기준 신호 주기)에서 에너지를 누산함으로써 이루어질 수 있다. 탐색기 엘리먼트는 수많은 시간 오프셋에서 탐색을 수행하여, 가장 높은 신호 품질 측정을 가지는 다중경로가 탐색된다. 이용가능한 핑거 프로세서(710)가 이들 다중경로를 처리하기 위하여 할당될 수 있다.
CDMA 시스템용 레이크 수신기의 설계 및 동작은 미국특허 제 5,764,687호, "확산 스펙트럼 다중 액세스 통신 시스템용 모빌 복조기 아키텍처" 및 미국특허 제 5,490, 165호, 다중 신호를 수신할 수 있는 시스템에서의 복조 엘리먼트 할당"에 상세히 설명되어 있으며, 이들 특허는 본 발명의 양수인에게 양도되었으며 여기에 참조된다.
도 7은 레이크 수신기의 특정 디자인을 도시한다. 다른 레이크 수신기 구조 및 구현이 이용될 수 있으며 이는 본 발명의 범위 내에 있다. 예를 들어, 다른 레이크 수신기 디자인에서, 샘플은 버퍼에 저장되고 다른 시간 오프셋에서의 샘플의 세그먼트는 나중에 검색되고 처리된다. 이 디자인에서, 구현될 수 있는 핑거 프로세서의 수는 레이크 수신기의 처리 속도만큼 제한된다. 다른 레이크 수신기 디자인 역시 고려될 수 있으며 이는 본 발명의 범위 내이다.
도 7은 또한 레이크 수신기(700)의 엘리먼트에 대한 클록 신호를 발생시키는데 사용되는 회로를 도시한다. 위상 동기 루프(PLL)(762)는 유효 기지국에 대한 파일럿 추정치를 수신하고, 수신된 파일럿의 상태를 결정하고 그리고 제어 신호를 발생시킨다. 제어 신호는 특정 업데이트 속도(예를 들어, 매 200msec마다 한번 또는 기타 다른 시간 주기)에서 업데이트될 수 있다. 클록 발생기(764)는 PLL(764)로부터의 제어 신호를 수신하고 파일럿의 상태를 트랙킹하기 위하여 이에 따라 주파수를 조절하는 기준 발진기를 포함한다. 다음에 클록 발생기(764)는 기준 발진기를 기초로 클록 신호를 발생시키며 레이크 수신기(700) 내의 여러 엘리먼트에 클록 신호를 제공한다.
여기서 설명된 처리 유니트(예를 들어, 레이크 수신기, 디코더, 제어기, 등등)는 여러 가지 방식으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 각각의 이들 처리 유닛은 응용 주문형 집적회로(ASIC), 디지털 신호 프로세서, 마이크로컨트롤러, 마이크로프로세서, 또는 기타 여기에 설명한 기능을 수행하도록 설계된 전자회로로 구현될 수 있다. 처리 유닛은 또한 하나 이상의 집적회로에 집적될 수 있다. 또한, 처리 유닛은 여기서 설명된 기능을 달성하는 명령 코드를 수행하도록 동작하는 범용 또는 특정 설계의 프로세서로 구현될 수 있다. 따라서, 여기서 개시한 처리 유닛은 하드웨어, 소프트웨어 또는 이들의 결합을 이용하여 구현될 수 있다.
전술한 바람직한 실시예에 대한 설명은 본 발명을 당업자가 구현하거나 이용하도록 하기 위하여 제공되었다. 이들 실시예에 대한 여러 가지 변형은 당업자에게 명백할 것이며, 여기서 정의한 포괄적인 원리는 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 다른 실시예에 적용될 수 있다. 따라서, 본 발명은 여기에 개시된 실시예에만 한정되지 않으며 여기에 개시된 원리와 신규한 특성에 상응하는 가장 넓은 범위에 따른다.

Claims (30)

  1. 통신 시스템에서 원격 단말기의 위치를 결정하는 방법으로서,
    상기 원격 단말기와 액티브 통신하는 제 1 세트의 하나 이상의 기지국들을 식별하는 단계;
    상기 제 1 세트 내의 각각의 기지국에 레이크 수신기의 적어도 하나의 핑거 프로세서를 할당하는 단계;
    상기 원격 단말기와 액티브 통신하고 있지 않은 제 2 세트의 하나 이상의 기지국들을 식별하는 단계;
    상기 제 2 세트 내의 적어도 하나의 기지국 각각에 이용 가능한 핑거 프로세서를 할당하는 단계;
    적어도 하나의 핑거 프로세서가 할당된 각각의 기지국에 대해 시간 측정을 수행하는 단계 - 상기 수행 단계는,
    샘플들을 얻기 위해 상기 기지국에 대한 다중경로를 처리하는 단계; 및
    특정 전송에 대한 무선 프레임의 시작을 결정하기 위해 상기 샘플들을 처리하는 단계를 포함하며,
    상기 시간 측정은 상기 무선 프레임의 시작을 나타냄 -; 및
    핑거 프로세서들이 할당된 기지국들에 대해 얻은 시간 측정들을 나타내는 출력들을 제공하는 단계를 포함하는, 원격 단말기 위치 결정 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 시간 측정들은 상기 제 1 및 제 2 세트 내의 기지국들로부터의 전송들의 도달 시간을 나타내는 것을 특징으로 하는 원격 단말기 위치 결정 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 시간 측정은 W-CDMA 표준에 따른 상기 할당된 기지국에 대한 SFN-SFN 측정에 상응하는 것을 특징으로 하는 원격 단말기 위치 결정 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 할당된 기지국들에 대한 시간 측정들은 동시에 수행되는 것을 특징으로 하는 원격 단말기 위치 결정 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 시간 측정들을 기초로 상기 할당된 기지국들의 쌍들 사이의 시간 오프셋들을 결정하는 단계를 더 포함하며,
    상기 출력들은 상기 결정된 시간 오프셋들을 나타내는 것을 특징으로 하는 원격 단말기 위치 결정 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 결정된 시간 오프셋들을 기초로 상기 원격 단말기의 위치를 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원격 단말기 위치 결정 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 원격 단말기의 위치는 삼변측량을 이용하여 결정되는 것을 특징으로 하는 원격 단말기 위치 결정 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 각각의 할당된 기지국에 대한 시간 측정은 기지국에 수신되는 가장 빨리 도달하는 다중경로에 기초하는 것을 특징으로 하는 원격 단말기 위치 결정 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 할당된 기지국들에 대한 시간 측정들은 특정 채널을 통한 전송에 기초하는 것을 특징으로 하는 원격 단말기 위치 결정 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 특정 채널은 방송 채널인 것을 특징으로 하는 원격 단말기 위치 결정 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 할당된 기지국들에 대한 시간 측정들은 상기 기지국들에 의하여 전송된 파일럿 기준들에 기초하는 것을 특징으로 하는 원격 단말기 위치 결정 방법.
  12. 삭제
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 시간 측정들은 적어도 3개의 기지국들 또는 위성들에 대하여 수행되는 것을 특징으로 하는 원격 단말기 위치 결정 방법.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 시간 측정들은 1/8 칩 또는 이보다 미세한 분해능으로 결정되는 것을 특징으로 하는 원격 단말기 위치 결정 방법.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 시간 측정들은 개선된 분해능을 달성하기 위하여 보간법을 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 원격 단말기 위치 결정 방법.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 통신 시스템은 W-CDMA 표준에 따르는 것을 특징으로 하는 원격 단말기 위치 결정 방법.
  17. 통신 시스템에서 원격 단말기의 위치를 결정하는 방법으로서,
    상기 원격 단말기와 액티브 통신하는 제 1 세트의 하나 이상의 기지국들을 식별하는 단계;
    상기 제 1 세트 내의 각각의 기지국에 레이크 수신기의 적어도 하나의 핑거 프로세서를 할당하는 단계;
    할당된 핑거 프로세서를 이용하여 상기 제 1 세트 내의 각각의 기지국에 대한 시간 측정을 수행하는 단계;
    상기 원격 단말기와 액티브 통신하고 있지 않은 제 2 세트의 하나 이상의 기지국들을 식별하는 단계; 및
    하나 이상의 처리 엘리먼트들을 이용하여 상기 제 2 세트의 각각의 기지국에 대한 시간 측정을 수행하는 단계를 포함하며,
    상기 제 1 세트 및 제 2 세트 내의 기지국들에 대한 시간 측정들은 상기 시간 측정들을 수행하는데 이용되는 기준 클록에 대한 제어 신호의 업데이트들 사이에서 수행되고, 상기 수행 단계들 중 적어도 하나는,
    샘플들을 얻기 위해 상기 기지국에 대한 다중경로를 처리하는 단계; 및
    특정 전송에 대한 무선 프레임의 시작을 결정하기 위해 상기 샘플들을 처리하는 단계를 포함하며,
    상기 시간 측정은 상기 무선 프레임의 시작을 나타내는, 원격 단말기 위치 결정 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 시간 측정들은 상기 제 1 및 제 2 세트 내의 기지국들로부터의 전송들의 도달 시간을 나타내는 것을 특징으로 하는 원격 단말기 위치 결정 방법.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 제 2 세트 내의 기지국들에 대한 시간 측정들은 상기 기지국들에 의해 전송된 파일럿 기준들에 기초하는 것을 특징으로 하는 원격 단말기 위치 결정 방법.
  20. 제 17 항에 있어서,
    상기 제 2 세트 내의 기지국들에 대한 시간 측정들은 탐색기 엘리먼트를 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 원격 단말기 위치 결정 방법.
  21. 제 17 항에 있어서,
    상기 제 2 세트 내의 기지국들에 대한 시간 측정들은 순차적으로 수행되는 것을 특징으로 하는 원격 단말기 위치 결정 방법.
  22. 제 17 항에 있어서,
    상기 제 2 세트 내의 기지국들에 대한 시간 측정들은 상기 제어 신호의 업데이트로부터 특정 지연 주기 후에 수행되는 것을 특징으로 하는 원격 단말기 위치 결정 방법.
  23. 통신 시스템의 원격 단말기로서,
    샘플들을 제공하기 위해 수신 신호를 수신하고, 처리하고 디지털화하도록 동작하는 제 1 수신기;
    상기 제 1 수신기에 연결되며, 다수의 기지국들로부터 상기 원격 단말기에서 수신된 전송들의 도달 시간들을 나타내는 시간 측정들을 제공하기 위해 상기 샘플들을 수신하고 처리하도록 동작하는 레이크 수신기; 및
    상기 레이크 수신기에 의해 사용되는 클록 신호를 생성하도록 구성된 기준 발진기(oscillator)를 포함하며,
    상기 레이크 수신기는 다수의 핑거 프로세서들을 포함하고, 상기 원격 단말기와 액티브 통신하는 제 1 세트의 하나 이상의 기지국들에 제 1 세트의 하나 이상의 핑거 프로세서들이 할당되고,
    상기 원격 단말기와 액티브 통신하고 있지 않은 제 2 세트의 하나 이상의 기지국들에 제 2 세트의 하나 이상의 핑거 프로세서들이 할당되며,
    제 1 세트 및 제 2 세트의 기지국들에 할당된 핑거 프로세서들은 상기 기지국들로부터 수신된 전송들에 대한 시간 측정들을 수행하도록 동작하고,
    상기 핑거 프로세서들은 상기 기준 발진기의 업데이트들 사이의 시간 주기 내에 상기 시간 측정들을 수행하는, 원격 단말기.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 시간 측정들은 동시에 수행되는 것을 특징으로 하는 원격 단말기.
  25. 제 23 항에 있어서,
    상기 각각의 기지국에 대한 시간 측정은 상기 기지국에 대하여 수신된 가장 빨리 도달하는 다중경로에 기초하는 것을 특징으로 하는 원격 단말기.
  26. 제 23 항에 있어서,
    상기 기지국들에 대한 시간 측정들은 특정 채널 상의 전송들에 기초하는 것을 특징으로 하는 원격 단말기.
  27. 통신 시스템의 원격 단말기로서,
    샘플들을 제공하기 위해 변조 신호를 수신하고, 처리하고 디지털화하도록 동작하는 제 1 수신기; 및
    상기 제 1 수신기에 연결되며, 다수의 기지국들로부터 상기 원격 단말기에서 수신된 전송들의 도달 시간들을 나타내는 시간 측정들을 제공하기 위해 상기 샘플들을 수신하고 처리하도록 동작하는 레이크 수신기를 포함하며, 상기 레이크 수신기는,
    제 1 세트 내의 각각의 기지국에 하나 이상 할당되는 다수의 핑거 프로세서들, 및
    제 2 세트의 하나 이상의 기지국들로부터의 하나 이상의 전송들을 처리하도록 동작하는 탐색기 엘리먼트를 포함하며,
    상기 핑거 프로세서들과 탐색기 엘리먼트는 각각 상기 제 1 세트 또는 제 2 세트의 각각의 기지국에 대한 시간 측정을 수행하도록 동작하고, 상기 제 1 세트 및 제 2 세트의 기지국들에 대한 시간 측정들은 상기 시간 측정들을 수행하는데 사용되는 기준 클록에 대한 제어 신호의 업데이트들 사이에 수행되는, 원격 단말기.
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 제 2 세트 내의 하나 이상의 기지국들에 대한 시간 측정들은 순차적으로 수행되는 것을 특징으로 하는 원격 단말기.
  29. 제 27 항에 있어서,
    상기 제 2 세트 내의 기지국들은 상기 원격 단말기와 액티브 통신하고 있지 않은 것을 특징으로 하는 원격 단말기.
  30. 제 27 항에 있어서,
    상기 제 2 세트의 기지국들에 대한 시간 측정들은 상기 기지국들에 의하여 전송된 파일럿 기준신호들에 기초하는 것을 특징으로 하는 원격 단말기.
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