KR100881946B1 - 무선 로케이션 시스템의 ｔｄｏａ 및 ｆｄｏａ를 추정하기 위한 향상된 방법 - Google Patents

Abstract

이동 송신기를 로케이팅하는 데 사용되는 방법은 교차 상관 값 세트를 제공하는 단계를 포함하고, 각각의 교차 상관 값은 대응하는 TDOA 및 FDOA 추정치와 관련되고 기준 신호와 협력 신호를 교차 상관함으로써 생성된다(도 5). 기준 신호는, 제1 안테나에서 수신되는 신호로서, 이동 송신기에 의해 송신된 신호의 복사본을 포함하고, 협력 신호는, 제2 안테나에서 수신되는 신호로서, 동일한 신호의 복사본을 포함한다. 본 방법은 TDOA 및 FDOA 추정치의 최대 가능 범위를 결정하는 단계 및 TDOA 및 FDOA 추정치의 최대 가능 범위에 대응하는 교차 상관 값의 서브세트(도 10) 내에서 최적의 교차 상관 값을 식별하는 단계를 더 포함한다. 최적의 교차 상관 값에 대응하는 TDOA 및 FDOA 값은 이동 송신기의 로케이션을 계산하는 데 사용된다.

교차 상관 값, 이동 송신기, TDOA, FDOA

Description

무선 로케이션 시스템의 ＴＤＯＡ 및 ＦＤＯＡ를 추정하기 위한 향상된 방법 {IMPROVED METHOD FOR ESTIMATING TDOA AND FDOA IN A WIRELESS LOCATION SYSTEM}

본 발명은 일반적으로 아날로그 또는 디지털 셀룰러 시스템, 개인 이동통신 시스템(PCS), 고도화된 특화 이동 무선(enhanced specialized mobile radios; ESMRs) 및 기타 유형의 무선 통신 시스템에 사용된 것과 같은 무선 송신기를 로케이팅하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 무선 로케이션 시스템에서 착신 시간차(TDOA; time difference of arrival)와 착신 주파수차(FDOA; frequency difference of arrival)를 결정하는 향상된 방법에 관한 것이다.

무선 로케이션 시스템에 관한 선행 기술은 새로운 착신 시간차(time difference of arrival(TDOA)) 기술을 사용하여 셀룰러 전화기를 로케이팅하는 시스템을 개시하고 있는 미국 특허 제5,327,144호(1994년 7월 5일)인 "Cellular Telephone Location System"에서 설명되고 있다. 5,327,144 특허에 개시된 시스템보다 더욱 향상된 형태가 미국 특허 제5,608,410호(1997년 3월 4일)인 "System for Locating a Source of Bursty Tranmissions"에 개시되어 있다. 양 특허는 본 발명의 트루포지션, 인크(TruPosition, Inc)와 본 발명의 양수인에게 양도된 것이며, 양자 모두 본 명세서에 참고문헌으로서 사용된다. 트루포지션은 본래의 발명적 개념에 대한 현저한 향상을 계속 발전시켜 왔으며, 또한 시스템의 비용을 현저하게 감소시키면서 무선 로케이션 시스템의 정확도를 더욱 향상시키기 위한 기술을 개발하여 왔다. 이러한 향상에 관한 특허는 미국 특허 제6,091,362호(2000년 7월 18일)인 "Bandwidth Synthesis for Wireless Location System", 미국 특허 제6,097,336호(2000년 8월 1일)인 "Method for Improving the Accuracy of a Wireless Location System", 미국 특허 제6,115,599호(2000년 9월 5일)인 "Directed Retry Method for Use in a Wireless Location System", 미국 특허 제6,172,644 B1호(2001년 1월 9일)인 "Emergency Location Method for a Wireless Location System", 및 미국 특허 제6,184,829 B1호(2001년 2월 6일)인 "Calibration for Wireless Location System"을 포함한다.

지난 수년간, 셀룰러 산업은 무선 전화기용의 무선(air) 인터페이스 프로토콜의 개수를 증가시켜 왔으며, 무선 또는 이동 전화기가 동작할 수도 있는 주파수 대역의 수를 증가시켰으며, "개인 이동통신 서비스", "무선" 등을 포함하여 이동 전화를 지칭하거나 또는 이동전화에 관계된 용어의 개수를 확장시켜왔다. 현재 무선 인터페이스 프로토콜은 AMPS, N-AMPS, TDMA, CDMA, GSM, TACS, ESMR, GPRS, EDGE 및 그 외의 것을 포함한다. 전문용어의 변천과 무선 인터페이스 개수의 증가가 기본 원리 및 본 발명자들에 의해 발견되고 향상된 발명들을 변화시키는 것은 아니다. 그러나, 현재 통신 산업분야에서 사용되는 전문용어에 따라, 발명자들은 이제 본 명세서에 기술된 시스템을 무선 로케이션 시스템(Wireless Location System)이라고 하기로 한다.

본 발명자들은 기술의 실현가능성과 가치, 이 양자를 증명하기 위해 무선 로케이션 시스템(Wireless Location System) 기술에 대한 광범위한 실험을 실행했다. 예를 들어, 1995년 및 1996년의 몇 달 동안 필라델피아 및 볼티모어의 도시들에서 대도시 환경에서의 멀티패스를 경감하기 위한 시스템의 성능을 검증하기 위해 몇 가지 실험들이 실행되었다. 다음으로, 1996년에 발명자들은 휴스턴에서 새로운 시스템을 구성하여, 그 지역에서의 기술적인 유효성 및 E9-1-1 시스템에 직접 인터페이스하기 위한 능력을 테스트하는데 사용하였다. 다음으로, 1997년에 상기 시스템은 뉴저지의 350 평방 마일 영역에서 테스트되었으며, 실제 위기에 처한 사람으로부터 걸려온 실제의 9-1-1 전화를 로케이팅하기 위해 사용되었다. 그 후에, 시스템 테스트는 확장되어 2000 평방 마일 이상의 지역을 커버하는 125개의 셀 사이트를 포함하게 되었다. 이들 모든 테스트들 중에, 본 명세서에서 논의되고 개시되는 기술은 유효성에 대한 테스트가 수행되어, 더욱 개발되었으며, 무선 전화기를 로케이팅하도록 제안된 다른 방법들의 한계를 상기 시스템이 극복하는 것이 증명되었다. 실제, 1998년 12월에는, 현장 9-1-1 호출자의 위치를 알아낼 수 있는 기타 무선 로케이션 시스템은 세계 어느 곳에도 설치되어 있지 않았다. 본 명세서에 기술된 무선 로케이션 시스템이 혁신적이라는 것은 무선 산업분야에서, 시스템 용량에 대해 주어진 매체 관할 범위의 확장된 양에 의해서 뿐만 아니라, 수상 경력면에 의해서도 확인되었다. 예를 들어, 1997년 10월 셀룰러 전화 산업 협회(Cellular Telephone Industry Association)에 의해, 저명한 "Wireless Appy Award"가 본 시스템에 수여되었으며, "Christopher Columbus Fellowship Foundation and Discover Magazine"은 무선 로케이션 시스템을 제출된 4000개의 후보들 중에서 1998년의 상위 4개의 기술혁신 중에 하나로서 인정하였다.

무선 로케이션 시스템의 가치성 및 중요성은 무선 통신 산업에 의해 인식되고 있다. 1996년 6월, 연방 통신 위원회는 무선 통신 산업에 대하여 무선 9-1-1 호출자를 로케이팅하는데 사용하는 로케이션 시스템을 2001년 10월까지 배치하라고 하는 요구서를 발부했다. 무선 E9-1-1 호출자의 로케이션은 비상 응답 자원의 사용을 절감하기 때문에 응답 시간을 절약하고, 생명을 구하고, 상당한 비용을 절약할 것이다. 또한, 수많은 조사 및 연구에 의해 로케이션 감지 빌링(location sensitive billing), 플리트 관리(fleet management) 등의, 다양한 무선 애플리케이션 및 그 외의 것들이 앞으로 큰 상업적 가치를 갖게 될 것이라는 결론이 났다.

무선 통신 시스템에 대한 배경

무선 통신 시스템용의 무선 인터페이스 프로토콜에는 많은 다양한 유형이 있다. 이들 프로토콜은 미국뿐 아니라 국제적으로 상이한 주파수 대역에서 사용된다. 주파수 대역은 무선 전화기의 로케이팅 시에 무선 로케이션 시스템의 유효성에 영향을 주지 않는다.

모든 무선 인터페이스 프로토콜은 2가지 유형의 "채널"을 사용한다. 첫번째 유형은 무선 전화기 또는 송신기에 대한 정보를 전달하기 위해, 호출을 시작하거나 종료하기 위해, 또는 버스티(bursty) 데이터를 전송하기 위해 사용되는 제어 채널들을 포함한다. 예를 들어, 어떤 유형의 쇼트 메시지 서비스는 제어 채널을 통하여 데이터를 전송한다. 서로 다른 무선 인터페이스에서, 제어 채널은 서로 다른 용어로 알려져 있지만, 각 무선 인터페이스 내의 제어 채널들을 사용하는 것은 유사하다. 제어 채널들은 일반적으로 송신에 포함되는 송신기 또는 무선 전화기에 대한 식별 정보를 갖는다. 제어 채널들은 또한 음성에 특정되지 않는 다양한 데이터 전송 프로토콜을 포함하고 있으며, 이들 프로토콜들은 GPRS(General Packet Radio Service), EDGE(Enhanced Data rate for GSM Evolution) 및 EGPRS(Enhanced GPRS)를 포함하고 있다.

두번째 유형은 무선 인터페이스를 통해 음성 통신을 전달하는데 통상적으로 사용되는 음성 채널을 포함한다. 이들 채널들은 제어 채널을 사용하여 호출이 셋업된 후에만 사용된다. 음성 채널은 전형적으로 무선 통신 시스템 내의 전용 자원을 사용하는 반면에, 제어 채널은 공유 자원을 사용한다. 음성 채널에 대한 정규의 로케이션이 요구되는 몇몇 애플리케이션이 있기는 하지만, 이러한 구분은 일반적으로 무선 로케이션 목적으로 제어 채널을 사용할 수 있게 되므로 음성 채널을 사용하는 경우에 비해 가격면에서 효과적이 된다. 음성 채널은 일반적으로 송신 시에 무선 전화기 또는 송신기에 대한 식별 정보를 갖지 않는다. 무선 인터페이스 프로토콜에 있어서의 몇 가지 차이점이 아래에 논의된다.

AMPS - 이것은 미국에서 셀룰러 통신을 위해 사용된 초기의 무선 인터페이스 프로토콜이다. AMPS 시스템에서, 개별 전용 채널은 제어 채널(RCC)용으로 할당된다. TIA/EIA 표준규격 IS-553A에 따라, 각 제어 채널 블록 모두는 셀룰러 채널(333, 334)에서 시작하여야 하지만, 블록은 가변 길이일 수 있다. 미국에서는, 협약에 의해, AMPS 제어 채널 블록은 21 채널폭이지만, 26-채널 블록 역시 사 용된다고 알려져 있다. 역 음성 채널(RVC)은 제어 채널에 할당되지 않은 어떤 채널이든지 점유할 수도 있다. 제어 채널 변조는 FSK(주파수 시프트 키잉)이며, 반면에 음성 채널은 FM(주파수 변조)을 사용하여 변조된다.

N-AMPS - 이 무선 인터페이스는 AMPS 무선 인터페이스 프로토콜의 확장이며, EIA/TIA 표준규격 IS-88에 정의되어 있다. 제어 채널은 실질적으로 AMPS와 동일하지만, 음성 채널은 상이하다. AMPS가 30㎑를 사용하는데 비해, 음성 채널은 10㎑보다 작은 대역폭을 점유하며, 변조는 FM이다.

TDMA - 이 인터페이스는 D-AMPS로도 알려져 있으며, EIA/TIA 표준규격 IS-136에 정의되어 있다. 이 무선 인터페이스는 주파수 및 시간 분할 양자를 모두 사용하는 데에 특징이 있다. 제어 채널은 디지털 제어 채널(DCCH;Digital Control Channels)로서 알려져 있으며, DCCH용으로 할당된 타임슬롯 내의 버스트 내에 송신된다. AMPS와는 달리, 비록 일반적으로, 개연성있는 블록의 사용에 기초한 다른 것보다 매력적인 주파수 할당이 있기는 하지만, DCCH는 주파수 대역 내의 어디든지 할당될 수 있다. 음성 채널은 디지털 트래픽 채널(DTC)로서 알려져 있다. DCCH 및 DTC는 주어진 주파수 할당 시에 동일한 타임슬롯 할당이 아닌 동일한 주파수 할당을 점유할 수도 있다. DCCH 및 DTC는 π/4 DQPSK(Differential Quadrature Phase Keying)로서 알려진, 동일한 변조 기술을 사용한다. 셀룰러 대역에서, 각 프로토콜에 대한 주파수 할당이 분리된 상태를 유지하는 한, 캐리어는 AMPS 및 TDMA 프로토콜 양자 모두를 사용할 수도 있다. 캐리어는 GPRS 및 EDGE 등의 보다 고속의 데이터 전송 프로토콜들을 지원하기 위해 디지털 채널들과 함께 그룹화될 수도 있다.

CDMA - 이 무선 인터페이스는 EIA/TIA 표준규격 IS-95A에 의해 정의된다. 이 무선 인터페이스는 주파수 및 코드 분리를 사용하는 것을 특징으로 한다. 그러나, 인접 셀 사이트가 동일한 주파수 세트를 사용할 수도 있기 때문에, CDMA는 또한 매우 신중한 전력 제어를 특징으로 하기도 한다. 이러한 신중한 전력 제어는 이 분야의 당업자에게 있어서, 대부분의 방법에 대하여 무선 로케이션이 적절히 기능하기 어렵게 만드는, 니어-파(near-far) 문제라고 알려진 상황을 초래한다. 제어 채널은 액세스 채널이라고 알려져 있으며, 음성 채널은 트래픽 채널로서 알려져 있다. 액세스 및 트래픽 채널은 동일한 주파수 대역을 공유할 수도 있지만, 코드에 의해 분리된다. 액세스 및 트래픽 채널은 OQPSK라고 알려진 동일한 변조 기법을 사용한다. CDMA는 코드들을 함께 집단화함으로써 보다 고속의 데이터 전송 프로토콜을 지원할 수 있다.

GSM - 이 무선 인터페이스는 이동 통신에 대한 국제 표준규격 글로벌 시스템에 의해 정의되어 있다. TDMA와 마찬가지로, GSM은 주파수 및 시간 분리 양자를 모두 사용하는 것을 특징으로 한다. 채널 대역폭은 200㎑이고, 이것은 TDMA를 위한 30㎑보다 넓다. 제어 채널은 독립형 전용 채널(SDCCH)로 알려져 있으며, SDCCH용으로 할당된 타임슬롯에 버스트로 송신된다. SDCCH는 주파수 대역 내의 어디든지 할당될 수 있다. 음성 채널은 트래픽 채널(TCH)로 알려져 있다. SDCCH 및 TCH는 동일한 주파수 할당을 점유할 수도 있지만, 주어진 주파수 할당 시에 동일한 타임슬롯 할당을 하는 것은 아니다. SDCCH 및 TCH는 GMSK로 알려진 동일한 변조 기법을 사용한다. GSM은 GPRS 및 EGPRS 등의 보다 고속의 데이터 전송 프로토콜을 지원할 수 있다.

본 명세서 내에서, 달리 특정되지 않은 한, 무선 인터페이스들 중의 어느 하나에 대한 참조는 무선 인터페이스의 모두를 지칭한다. 또한, 특정 무선 인터페이스에 대한 바람직한 전문용어가 무엇이든 간에, 제어 채널 또는 음성 채널에 대한 참조는 모든 유형의 제어 또는 음성 채널을 지칭할 것이다. 최종적으로, 전세계에 걸쳐 상당히 많은 유형의 무선 인터페이스들이 사용되고 있으며, 어떤 무선 인터페이스도 본 명세서에 기술되고 있는 발명의 개념으로부터 배제하려는 의도는 전혀 없다. 실제로, 이 분야의 당업자라면 다른 곳에서 사용되고 있는 기타 인터페이스들은 상술한 바와 같은 것들로부터 파생된 것이거나 또는 같은 부류의 것이라는 것을 알 수 있을 것이다.

무선 로케이션의 기술에 숙련된 자에게 공지된 바와 같이, 측정된 TDOA 값은 무선 송신기의 지리적 로케이션을 결정하는 데 사용된다. 마찬가지로, 측정된 FDOA 값은 무선 송신기의 속도를 결정하는 데 사용된다. 본 발명은 특히 이러한 TDOA 및 FDOA를 결정하기 위한 향상된 방법에 관한 것이다. 본 발명은 로케이팅될 신호의 존재에 대해 조사된 주파수 및 시간 주기를 제한하는 데 사용될 수 있으며, 이것은 더 나은 신호 검출, 낮은 불량 신호 검출 및 호출을 로케이팅하기 위하여 처리 자원의 더 신속하고 더 효과적인 사용의 관점에서 개선점을 야기할 수 있다.

예를 들어, 본 발명의 예시적인 구현에서, 이동 송신기를 로케이팅하는 데 사용되는 방법은 교차 상관(cross-correlation) 값 세트를 제공하는 단계를 포함하고, 각각의 교차 상관 값은 대응하는 TDOA 및 FDOA 추정치와 관련되고 협력 신호와 기준 신호를 교차 상관함으로써 생성된다. 기준 신호는, 제1 안테나에서 수신되는 신호로서, 이동 송신기에 의해 송신된 복사본을 포함하고, 협력 신호는, 제2 안테나에서 수신되는 신호로서, 동일한 신호의 복사본을 포함한다. 이 방법은 또한 TDOA 및 FDOA 추정치의 최대 가능 범위를 결정하는 단계와 그 후 TDOA 및 FDOA 추정치의 최대 가능 범위에 대응하는 교차 상관 값의 서브세트 내에서 최적의 교차 상관 값을 식별하는 단계를 포함한다. 최적의 교차 상관 값에 대응하는 TDOA 및 FDOA 값은 그 후 이동 송신기의 로케이션을 산출하는 데 사용될 수 있다.

이하, 본 발명의 다른 특징과 이점에 대해 설명한다.

도 1 및 도 1a는 본 발명에 따른 무선 로케이션 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 2는 본 발명에 따른 신호 수집 시스템(SCS: Signal Collection System; 10)을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 2a는 신호 수집 시스템에 사용되는 수신기 모듈(10-2)을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 2b 및 도 2c는 수신기 모듈(들)(10-2)을 안테나(10-1)에 결합시키기 위한 대안적인 방법을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 2c-1은 협대역 수신기 모듈을 사용할 때의 무선 로케이션 시스템에 채택되는 처리의 흐름도이다.

도 2d는 본 발명에 따른 신호 수집 시스템에 사용되는 DSP 모듈(10-3)을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 2e는 DSP 모듈(들)(10-3)의 동작 흐름도이고, 도 2e-1은 활성 채널을 검출하기 위한 DSP 모듈에 채택되는 처리의 흐름도이다.

도 2f는 본 발명에 따른 제어 및 통신 모듈(10-5)을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 2g ~ 도 2j는 현재의 양호한 SCS 컬리브레이션 방법의 한 형태를 도시한 도면이며, 도 2g는 본 발명에 따른 외부 컬리브레이션 방법을 설명하기 위해 사용되는 베이스라인 및 에러값을 개략적으로 예시한 도면이고, 도 2h는 내부 컬리브레이션 방법의 흐름도이며, 도 2i는 AMPS 제어 채널의 예시적 전달 함수를 도시한 도면이고, 도 2j는 예시적인 코움(comb) 신호를 도시한 도면이다.

도 2k ~ 도 2l은 본 발명에 따른 무선 로케이션 시스템의 성능을 모니터하기 위한 두 방법의 흐름도이다.

도 3은 본 발명에 따른 TDOA 로케이션 프로세서(12)를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 3a는 본 발명에 따른 TLP 제어기에 의해 유지되는 예시적인 네트워크 맵의 구조를 도시한 도면이다.

도 4 및 도 4a는 본 발명에 따른 애플리케이션 프로세서(14)의 서로 다른 형태를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 5는 본 발명에 따른 센트럴 베이스드 로케이션 프로세싱 방법의 흐름도이다.

도 6은 본 발명에 따른 스테이션 베이스드 로케이션 프로세싱 방법의 흐름도이다.

도 7은 로케이션이 요구되는 각 송신에 대해 센트럴 또는 스테이션 베이스드 처리를 채용할 것인지의 여부를 결정하는 방법의 흐름도이다.

도 8은 로케이션 프로세싱에 사용되는 협력 안테나 및 SCS들(10)을 선택하기 위해 사용되는 동적 처리의 흐름도이다.

도 9는 소정의 표준 세트를 사용하여 SCS 및 안테나들의 후보 리스트를 선택하기 위한 방법을 설명하기 위해 아래에서 참조되는 다이어그램이다.

도 10은 본 발명에 따른 TDOA 및 FDOA를 추정하기 위한 향상된 방법의 흐름도이다.

본 발명의 목적은 시스템 토폴로지(topology), 지리적 토폴로지 및 RF 전파 정보의 결합을 사용하여 이동 또는 무선 전화기 및 다른 이동 송신기의 로케이션을 결정하기 위해 사용되는 더 나은 TDOA 및 FDOA 추정치를 생성하여 신호 수집 사이트 수신기의 네트워크 중의 하나에 의해 수신된 신호에 관한 한 세트의 가설을 생성하기 위한 것이다. 하나의 사이트에서 신호를 수신하면, 임의의 다른 사이트에 대한 시간 간격은 이들 2 사이트 간의 거리로부터 추정될 수 있다. 단일 사이트에서의 신호의 도플러 시프트(Doppler shift)는 임의의 속도 정보가 수집되도록 하고 따라서 임의의 다른 사이트가 주파수를 검색하도록 허용될 수 있다. 이들 가설을 사용하여 훨씬 작은 검색 윈도우가 생성되므로, "폴스 포지티브(false positives)"의 개수가 감소되고 신호 상관 임계치가 감소될 수 있고, 더 낮은 신호-대-잡음 비(SNR)를 갖는 신호가 TDOA, AOA(angle of arrival) 또는 하이브리드 TDOA/AOA 로케이션 산출에 기여하도록 한다. (표현 "폴스 포지티브"는 기준 안테나 사이트에서 수신된 신호와 동일하게 협력 사이트에서 수신된 신호의 거짓 또는 부정확한 식별을 의미하는 것이다.)

다음은 본 발명이 사용될 수 있는 유형의 예시적인 WLS에 관한 설명이다. 이 설명은 흥미를 갖는 독자에게 본 발명이 이용될 수 있는 현재의 바람직한 환경의 이해를 제공하기 위한 것이다. 그러나, 이것은 표현에 있어서 이렇게 한정된 것일 뿐이며, 본 출원의 청구범위가 여기에 기재된 예시적인 WLS의 항목에 한정되기 위한 것이 아님을 알아야 한다. 실제로, 예를 들어 본 발명자는 그들의 발명이 TDOA 시스템, AOA 시스템 및 하이브리드 TDOA/AOA 시스템으로서 특징화된 무선 로케이션 시스템에 적용될 수 있는 것으로 생각한다. 예시적인 WLS의 설명 후에, TDOA 및 FDOA를 추정하는 진보적인 방법의 바람직한 실시예가 기재된다.

WLS의 개관

개념이 반드시 이러한 유형의 통신 시스템에 한정되는 것은 아니지만, 무선 로케이션 시스템, 즉 WLS는 셀룰러, PCS 또는 ESMR 시스템 등의 무선 통신 시스템에 패시브 오버레이(passive overlay)로서 동작하도록 구성될 수 있다. 무선 송신기 및 셀 사이트의 설계가 정확한 로케이션을 달성하기 위하여 필수적인 기능을 포함하지 않기 때문에, 무선 통신 시스템은 일반적으로 무선 장치를 로케이팅하는 데 적합하지 않다. 이 애플리케이션의 정확한 로케이션은 100 내지 400 피트 RMS(root means square)의 정확도로서 정의된다. 이것은 현존하는 셀 사이트에 의해 달성될 수 있는 로케이션 정확도와 구별되며, 이것은 일반적으로 셀 사이트의 반경으로 제한된다. 일반적으로, 셀 사이트는 무선 송신기 로케이션을 결정하기 위하여 그들 사이에서 협력하도록 프로그램되거나 설계되어 있지 않다. 또한, 셀룰러 및 PCS 전화기 등의 무선 송신기는 저비용으로 설계되고, 따라서 일반적으로 로케이팅 능력이 내장되어 있지 않다. WLS는 무선 통신 시스템에 저비용 추가로 설계될 수 있으며, 이는 셀 사이트에 대한 최소 변화를 포함하고 표준 무선 송신기에 대한 어떠한 변화도 포함하지 않는다. 시스템은 송신기를 포함하지 않기 때문에 패시브로 간주될 수 있고, 따라서, 무선 통신 시스템에 간섭이 유발되지 않는다.

도 1에 도시된 바와 같이, 무선 로케이션 시스템은 다음의 네 종류의 주요 하위 시스템을 구비한다: 신호 수집 시스템(SCS들;10), TDOA 로케이션 프로세서(TLP들;12), 애플리케이션 프로세서(AP들;14), 및 네트워크 조작 콘솔(NOC;16). 각각의 SCS는 제어 채널 및 음성 채널 모두에서 무선 송신기에 의해 송신되는 RF 신호의 수신을 책임진다. 일반적으로, 각각의 SCS는 무선 캐리어의 셀 사이트에 양호하게 장착되고, 따라서 기지국과 병렬적으로 작동한다. 각각의 TLP(12)는 SCS들(10)의 네트워크를 관리하고 로케이션 계산시에 사용될 수 있는 디지털 신호 처리(DSP) 자원의 중앙화된 풀(pool)을 제공하는 것을 책임진다. SCS(10)들과 TLP(12)들은 아래에 더 자세히 설명하는 바와 같이 무선 송신기의 로케이션을 결정하기 위해 함께 동작한다. 디지털 신호 프로세싱은 DSP가 비교적 저가격이기 때문에, 무선 신호를 처리하는 바람직한 방식이 되고, 일관된 성능을 제공하며, 서로 다른 많은 태스크들을 처리할 때에 쉽게 재프로그램할 수 있다. SCS들(10)과 TLP들(12)은 상당한 양의 DSP자원들을 포함하며, 이런 시스템의 소프트웨어는 처리 시간, 통신 시간, 큐잉 시간 및 비용의 적절한 안배(trade off)에 기초하여 특정의 처리 기능을 어디에서 실행할 지를 결정하기 위해 동적으로 작동할 수 있다. 본 명세서에서 논의되고 있는 기술들이 도시한 양호한 아키텍쳐에 제한되는 것은 아니지만, 각각의 TLP(12)들은 무선 로케이션 시스템을 구현하기 위한 전체 비용을 감소시키는 데에 주로 사용된다. 즉, DSP 자원들은 개시된 기본 개념 및 기능을 변화시키지 않고서 무선 로케이션 시스템 내에서 재배치될 수 있다.

AP들(14)은 SCS들(10) 및 TLP들(12) 모두를 포함해서 무선 로케이션 시스템의 모든 자원들을 관리하는 것을 책임진다. 각각의 AP(14)는 또한 무선 로케이션 시스템용 트리거를 내장하는 특화된 데이터베이스를 내장한다. 자원을 보존하기 위하여, 무선 로케이션 시스템은 소정의 미리 결정된 유형의 송신만을 로케이트하도록 프로그램될 수 있다. 미리 결정된 유형의 송신이 발생하면, 무선 로케이션 시스템은 로케이션 프로세싱을 시작하도록 트리거된다. 반면에, 무선 로케이션 시스템은 송신을 무시하도록 프로그램되기도 한다. 각 AP(14)는 또한 무선 로케이션 시스템에 안전하게 액세스하기 위해 여러가지의 애플리케이션들을 허용하는 응용 인터페이스를 내장한다. 이런 애플리케이션들은 예를 들어, 실시간으로 또는 실시간이 아닌 방식으로 로케이션 레코드를 액세스하고, 소정 유형의 트리거를 생성하거나 삭제하고, 또는 무선 로케이션 시스템이 다른 동작을 취할 수도 있게 해준다. 각각의 AP(14)는 또한 트래픽 모니터링 또는 RF 최적화와 같은 응용에 유용한 연장된 보고 또는 분석을 발생시키기 위하여 AP(14)가 다수의 로케이션 레코드를 조합하도록 하는 소정의 후-처리 기능을 수행할 수 있다.

NOC(16)는 무선 로케이션 시스템의 오퍼레이터가 무선 로케이션 시스템의 프로그래밍 파라미터에 쉽게 접근할 수 있도록 하여주는 네트워크 관리 시스템이다. 예를 들어, 어떤 도시에서는 무선 통신 시스템은 수백의 또는 수천의 SCS(10)들을 포함할 수 있다. NOC는 그래픽 사용자 인터페이스 능력을 사용하여 대용량의 무선 로케이션 시스템을 관리하는 데에 가장 효율적인 방법이다. NOC는 또한, 무선 로케이션 시스템 내의 특정 기능이 적절하게 작동하지 않는다면 실시간 경보를 수신할 것이다. 이런 실시간 경보는 정정된 액션을 신속히 취하고 로케이션 서비스의 열화를 막기 위하여 오퍼레이터에 의해 사용될 수 있다. 무선 로케이션 시스템으로 실험해 본 결과, 시간 경과에 따라 좋은 로케이션 정확도를 유지하는 시스템의 능력은 시스템이 소정의 파라미터 내에서 작동하도록 유지시키는 오퍼레이터의 능력과 직접 관계된다는 것을 알 수 있었다.

미국 특허 5,327,144,및 5,608,410 및 이 명세서를 읽어 본 사람은 각각의 시스템 사이의 유사성을 알 것이다. 즉, 여기 기술된 시스템은 이런 종래의 특허에서 기술된 시스템에 근거를 두고 있으면서도 상당히 향상된 것이다. 예를 들어, SCS(10)는 5,608,410 특허에 기술된 안테나 사이트 시스템을 확장하고 향상시킨 것이다. SCS(10)는 단일 셀 사이트에서 더 많은 안테나를 지원하는 능력을 갖고 있고, 더 나아가 아래에 설명된 확장된 안테나의 사용을 지원할 수 있다. 이는 SCS(10)가 이제 공통적으로 사용되는 섹터화된 셀 사이트로서 동작하도록 하여 준다. SCS(10)는 또한 전송 전의 다수의 안테나로부터의 데이터를 언제나 조합하는 대신에 셀 사이트에서의 다수의 안테나로부터의 데이터를 TLP(12)에 전송할 수 있다. 추가적으로, SCS(10)는 다중 무선 인터페이스 프로토콜을 지원할 수 있어서, 무선 캐리어가 연속적으로 그 시스템의 구성을 변화시킬지라도 SCS(10)가 기능할 수 있도록 하여 준다.

TLP(12)는 5,608,410에 개시된 중앙 사이트 시스템과 유사하나, 또한 확장되고 향상되었다. 예를 들어, TLP(12)는 스케일 조정될 수 있어서, 각각의 TLP(12)에 의해 요구되는 DSP 자원의 양이 적절히 스케일되어 무선 로케이션 시스템의 고객에 의해 요구되는 초당 로케이션 회수를 매칭시키도록 한다. 서로 다른 무선 로케이션 시스템 용량을 위한 스케일링을 지원하기 위하여, 네트워킹 방식이 TLP(12)에 부가되므로 다수의 TLP(12)들은 무선 통신 시스템 네트워크 경계를 넘나들며 RF 데이터를 공유하도록 협력한다. 또한, TLP(12)에는 SCS(10)들을 결정하기 위한 제어 수단 및 더 중요하게는 SCS(10)의 각각에서 안테나가 제공된다. 안테나로부터 TLP(12)는 특정 로케이션을 처리하기 위하여 데이터를 수신한다. 이전에, 안테나 사이트 시스템은 중앙 사이트 시스템에 의해 요구를 받았는 지에 따라서 중앙 사이트 시스템에 데이터를 자동으로 전달한다. 더나아가, 조합된 SCS(10) 및 TLP(12)는 수신된 송신으로부터 다중 경로를 제거하기 위해 추가의 수단을 갖도록 디자인 되었다.

중앙 사이트 시스템의 데이터베이스 하위 시스템은 AP(14)로 확장되고 개발되었다. AP(14)는 다중 무선 송신기로부터 대량의 로케이션 레코드를 후-처리하는 능력을 포함하여, 5,608,410에 이미 개시된 것보다 더 많은 종류의 응용들을 지원할 수 있다. 이 후-처리 데이터는 예를 들어, 통신 시스템의 RF 디자인을 향상시키고 최적화하기 위해 무선 캐리어에 의해 사용되는 아주 효율적인 맵을 생성할 수 있다. 이는, 예를 들어, 다수의 셀 사이트에서 영역 내의 모든 호출자의 로케이션과 수신된 신호 세기를 플로팅(plotting)함으로써 달성될 수 있다. 이 캐리어는 그 후 각각의 셀 사이트가 사실상 캐리어가 원하는 정확한 통신가능 구역(coverage area)을 서비스하고 있는 지를 결정할 수 있다. AP(14)는 또한 로케이션 레코드 로부터 제거된 MIN 및/또는 다른 식별 정보로 로케이션 레코드를 익명으로 저장할 수 있어서, 로케이션 레코드가 개별 사용자의 프라이버시에 관한 관심을 일으키지 않고서 RF 최적화 또는 트래픽 모니터링하는 데에 사용될 수 있다.

도 1a에 도시된 바와 같이, 무선 로케이션 시스템의 현재의 바람직한 구현은 다수의 SCS(10)를 각각 포함하는 다수의 SCS 영역을 포함한다. 예를 들어, "SCS 영역 1"은, 각각의 셀 사이트에 위치되어 그 셀 사이트에 기지국과 안테나를 공유하는 SCS(10A 및 10B(및 도시되지 않은 다른 것도 양호함))를 포함한다. 드롭(drop) 및 삽입 유닛(11A 및 11B)은 전체 T1/E1 라인과 부분적인 T1/E1을 인터페이스하는데 사용되고, 이는 차례로 디지털 액세스 및 제어 시스템(DACS)(13A)에 연결된다. DACS(13A) 및 또 다른 DACS(13B)는 SCS(10A, 10B) 등과 다중 TLP의 (12A, 12B) 등 사이의 통신에 대하여 보다 자세하게 아래에서 설명된 방식으로 사용된다. 도시된 바와 같이, TLP들은 이더넷 네트워크(중심) 및 제2 리던던트 이더넷 네트워크를 통해서 통상적으로 배치되고 상호연결된다. 또한, 이더넷 네트워크에 연결된 것은 다중 AP(14A 및 14B), 다중 NOC(16A 및 16B), 터미널 서버(15)이다. 라우터(Routers)(19A 및 19B)는 하나의 무선 로케이션 시스템을 하나 이상의 다른 무선 로케이션 시스템(들)과 연결하는데 사용된다.

신호 수집 시스템(10)

일반적으로, 셀 사이트는 다음의 안테나 구성 중의 하나를 가진다: (ⅰ) 1개 또는 2개의 수신 안테나를 갖는 전방향성 사이트, 또는 (ⅱ) 각 섹터에서 사용되는 1개 또는 2개의 수신 안테나, 및 1, 2 또는 3개의 섹터를 갖는 분할된 사이트. 셀 사이트의 개수가 미국을 비롯해서 국제적으로 증가함에 따라서, 분할된 셀 사이트들이 지배적인 구성이 되었다. 그러나, 마이크로 셀 및 피코셀의 개수 또한 증가했고, 이는 전방향성이 될 수 있다. 그러므로, SCS(10)는 이러한 어떤 통상적인 셀 사이트에도 배치가능하게 설계되어 왔고, 하나의 셀 사이트에서 몇 개의 안테나도 채용할 수 있는 메카니즘이 제공되었다.

SCS(10)의 기본 구조 요소는 5,608,410에 기술된 안테나 사이트 시스템과 여전히 동일하지만, SCS(10)의 유연성을 증가시키고, 시스템의 상업적 개발 비용을 감소시키는 여러가지 향상이 이루어졌다. SCS(10)의 가장 최근의 양호한 실시예가 여기에서 기술된다. SCS(10)(도 2에 개략적으로 도시됨)는 디지털 수신기 모듈(10-2A 내지 10-2C); DSP 모듈(10-3A 내지 10-3C); 시리얼 버스(10-4), 제어 및 통신 모듈(10-5); GPS 모듈(10-6); 및 클럭 분배 모듈(10-7)을 포함한다. SCS(10)는 다음의 외부 연결자들을 가진다: 전력, 부분적인 T1/E1 통신, 안테나로의 RF 접속부, 타이밍 발생(또는 클럭 배분) 모듈(10-7)에 대한 GPS 안테나 접속부. SCS(10)의 아키텍쳐 및 패키징은 SCS(10)가 셀 사이트(가장 일반적인 설비 장소)들과 물리적으로 나란히 배치될 수 있게 하고, 다른 형태의 타워들(FM, AM, 양방향 비상 통신, 텔레비젼 등)에 로케이팅되거나, 기타 빌딩 구조물(옥상, 사일로, 등)에 로케이팅될 수 있게 해준다.

타이밍 생성

무선 로케이션 시스템은 네트워크 내에 포함된 모든 SCS들(10)에서의 정확한 시간의 결정에 따른다. 여러가지 다른 타이밍 생성 시스템은 이전의 개시물에 기술되었지만, 가장 최근의 양호한 실시예는 향상된 GPS 수신기(10-6)에 기초한다. 향상된 GPS 수신기는, 수신기가 GPS 신호의 타이밍 불안정성을 일부 제거하는 알고리즘을 포함하고 네트워크 내에 포함된 어떤 두개의 SCS(10)가 서로 약 10 나노초 내인 타이밍 펄스를 수신할 수 있는 것을 보장한다는 점에서, 대부분의 전통적인 GPS 수신기와 다르다. 이 향상된 GPS 수신기는 현재 상업적으로 사용가능하고, 무선 로케이션 시스템의 이전 구현에서 나타나고 있던 몇 가지 시간 기준 관련 에러를 더 줄일 수 있다. 이 향상된 GPS 수신기가 매우 정확한 타임 레퍼런스를 만들 수 있는 반면에, 수신기의 출력은 여전히 좋지 않은 위상 잡음을 포함하기도 한다. 그러므로, 수신기의 출력은, 낮은 위상 잡음의 수정 발진기-구동식 PLL 회로에 입력되는데, 이 회로는, 이제 위상 잡음이 0.01도 미만의 RMS이고 무선 로케이션 시스템 네트워크 내의 소정의 SCS(10)에서의 펄스 출력이 다른 SCS(10)에서의 소정의 다른 펄스의 10나노초 이내이고 100㎒의 하나의 PPS(pulse per second) 기준신호 및 10MHz를 생성할 수 있다. 향상된 GPS 수신기, 수정 발진기, 및 위상 동기 루프의 결합은 이제, 안정된 시간과 낮은 위상 잡음의 주파수 기준 신호를 만드는 가장 양호한 방법이다.

SCS(10)는 동일한 셀 사이트에 로케이팅된 장비로 다중 주파수 대역 및 다중 캐리어를 지원하도록 디자인되었다. 이것은 단일 SCS 섀시(chassis) 내부에 다중 수신기를 사용하거나, 분리 수신기를 각각 갖는 다중 섀시를 사용하는 것에 의해 일어날 수 있다. 다중 SCS 섀시가 동일한 셀 사이트에 배치되는 경우, SCS들(10)은 단일 타이밍 생성/클럭 배분 회로(10-7)를 공유할 수 있고, 이에 따라 전체 시스템 비용을 줄일 수 있다. 타이밍 생성 회로로부터의 10 MHz의 하나의 PPS 출력 신호는 증폭되고, SCS(10) 내부로 버퍼링된 후, 외부 커넥터를 통해서 사용가능하게 된다. 그러므로 제2의 SCS는 버퍼링된 출력 및 외부 커넥터를 사용해서 제1 SCS로부터 그 타이밍을 수신할 수 있다. 이 신호들은 또한 셀 사이트에 나란히 배치된 기지국 장비에 사용될 수 있다. 이것은 예를 들어, 무선 통신 시스템의 주파수 재사용 패턴을 증진시키는데 있어서 기지국에 유용할 것이다.

수신기 모듈(10-2)(광대역 실시예)

무선 송신기가 송신을 할 때, 무선 로케이션 시스템은 지리적으로 분산된 다중 셀 사이트에 위치한 다중 SCS들(10)에서 송신을 수신해야만 한다. 그러므로, 각각의 SCS(10)는 그 송신이 발생되는 어떤 RF 채널 상에서도 송신을 수신할 수 있다. 또한, SCS(10)가 다중 무선 인터페이스 프로토콜을 지원할 수 있기 때문에, SCS(10)는 또한 다양한 형태의 RF 채널을 지원한다. 이것은 가장 최근의 기지국 수신기와 상반되는 것으로, 이 기지국 수신기는 전형적으로 단 한 유형의 채널만을 수신하고, 각각의 셀 사이트에서 선택 RF 채널 상에서만 보통 수신할 수 있다. 예를 들어, 전형적인 TDMA 기지국 수신기는 30 KHz 와이드 채널만을 지원하고, 각각의 수신기는 주파수가 자주 변하지 않는(즉, 비교적 고정된 주파수 플랜을 가진) 단 하나의 채널 상에서만 신호를 수신하도록 프로그램되어 있다. 그러므로, 주어진 어느 주파수에서나 송신 신호를 수신할 수 있는 TDMA 기지국 수신기는 거의 없다. 또 다른 예에 따르면, 일부 GSM 기지국 수신기가 주파수 호핑(frequency hopping)을 할 수 있다고 해도, 다중 기지국에서의 수신기는 일반적으로 로케이션 프로세싱을 수행하기 위한 목적으로 동시에 단일 주파수로 튜닝할 수는 없다. 사실상, GSM 기지국의 그러한 수신기는 간섭을 최소화하기 위해서 다른 송신기에 의해 사용되는 RF 채널을 사용하는 것을 피하도록 주파수 호핑하도록 프로그램되어 있다.

SCS 수신기 모듈(10-2)은 전체 주파수 대역 및 무선 인터페이스의 모든 RF 채널을 수신할 수 있는 이중 광대역 디지털 수신기가 바람직하다. 미국의 셀룰러 시스템에서, 이 수신기 모듈은 단일 캐리어의 모든 채널 또는 두 캐리어의 모든 채널이 수신될 수 있도록 하는 15 MHz 와이드 또는 25 MHz 와이드 중에 하나이다. 이 수신기 모듈은 특허 제5,608,410호에 이전에 기술된 수신기의 특성을 많이 가지고 있으며, 도 2a는 현재의 양호한 실시예의 블록도이다. 각각의 수신기 모듈은 RF 튜너부(10-2-1), 데이터 인터페이스 및 제어부(10-2-2) 및 아날로그-디지털 변환부(10-2-3)를 포함한다. RF 튜너부(10-2-1)는 외부 커넥터로부터의 아날로그 RF 입력을 디지털화된 데이터 스트림으로 변환하는 두 개의 전체 독립 디지털 수신기(튜너 #1 및 튜너 #2를 포함)를 포함한다. 대부분의 기지국 수신기와는 다르게, SCS 수신기 모듈은 다이버시티 결합 또는 스위칭을 수행하지 않는다. 오히려, 각각의 독립 수신기로부터의 디지털화된 신호는 로케이션 프로세싱에 사용가능하게 된다. 본 발명자는 수신기 모듈상에서 결합을 수행하는 것보다는 각각의 안테나로부터 신호를 독립적으로 프로세스하기 위해 로케이션 프로세싱, 특히 다중 경로 경감 프로세싱을 하는 것이 유리하다고 판단했다.

수신기 모듈(10-2)은 다음의 기능을 수행하고, 또는 수행하는 소자와 연결되어 있다: 자동 이득 제어(가까이 있는 강한 신호 및 멀리 떨어진 약한 신호 둘 다를 지원), 대상 RF 대역의 외부로부터 잠재적으로 간섭할 수 있는 신호를 제거하기 위한 대역 통과 필터링, 샘플링될 수 있는 IF 신호를 생성하기 위해 RF 신호를 믹싱하는데 필요한 주파수 합성, 믹싱, 및 RF 신호를 샘플링하여 적합한 대역폭 및 비트 분해능(bit resolution)를 가지는 디지털화 데이터 스트림을 출력하기 위한 아날로그-디지털 변환(ADC). 주파수 합성 장치는 합성된 주파수를 클럭 배분/타이밍 생성 모듈(10-7)(도 2)로부터 10 MHz의 기준 신호로 고정시킨다. 수신기 모듈에 사용된 모든 회로는 타이밍 기준 신호의 낮은 위상 잡음 특성을 유지한다. 수신기 모듈은 양호하게 적어도 80dB의 스퓨리어스(spurious) 프리 다이나믹 범위를 가진다.

수신기 모듈(10-2)은 또한 설치 및 고장 수리 중에 기술자에 의한 측정이 이 루어지는 테스트 포트(ports)뿐만 아니라, 테스트 주파수 및 컬리브레이션 신호를 발생시키는 회로를 포함한다. 다양한 컬리브레이션 프로세스는 아래에서 더 상세하게 기술될 것이다. 내부적으로 발생된 테스트 주파수 및 테스트 포트는 공학자들과 기술자들이 수신기 모듈을 신속하게 테스트하고 어떤 의심스런 문제를 진단하기에 용이한 방법을 제공한다. 이것은 또한 제조 프로세스에서 특히 유용하다.

여기에서 기술될 무선 로케이션 시스템의 장점 중 하나는 셀 사이트에 새로운 안테나가 요구되지 않는다는 것이다. 무선 로케이션 시스템은 전방향 및 분할된 안테나 둘 다를 포함해서 대부분의 셀 사이트에 이미 설치되어 있는 기존의 안테나를 사용할 수 있다. 이 특성은 종래 기술에서 설명된 다른 방법들에 비해서 무선 로케이션 시스템의 설치 및 유지 비용을 현저하게 절약하는 결과를 가져온다. SCS의 디지털 수신기(10-2)는 도 2b 및 2C에 각각 도시된 것처럼, 2가지 방식으로 기존의 안테나에 연결될 수 있다. 도 2b에서, SCS 수신기(10-2)는 기존의 셀 사이트 다중 커플러 또는 RF 스플리터(splitter)에 연결된다. 이러한 방식으로, SCS(10)는 셀 사이트에 있는 낮은 잡음 전치-증폭기, 밴드 패스 필터, 및 다중 커플러 또는 RF 스플리터를 사용한다. 이러한 형태의 연결은 보통 SCS(10)가 단일 캐리어의 주파수 대역을 지원하는 것을 제한한다. 예를 들어, A-측 셀룰러 캐리어는 B-측 캐리어의 고객으로부터 신호를 차단하기 위해서 일반적으로 밴드 패스 필터를 사용할 것이고, 그 반대도 가능하다.

도 2c에서, 셀 사이트의 기존의 RF 경로는 중단되고, 새로운 전치증폭기, 밴드 패스 필터, 및 RF 스플리터가 무선 로케이션 시스템의 일부로 추가되었다. 새로운 밴드 패스 필터는 A-측 및 B-측 셀룰러 캐리어 둘 다와 같은 다중 인접 주파수 대역을 통과할 것이고, 이에 따라 무선 로케이션 시스템은 셀룰러 시스템 둘 다를 사용하지만 단일 셀 사이트로부터의 안테나를 사용하는 무선 송신기를 로케이팅시킬 수 있게 된다. 이러한 구성에서, 무선 로케이션 시스템은 위상 대 주파수 응답이 동일하도록 각각의 셀 사이트에서 매칭된 RF 성분을 사용한다. 이는 서로 다른 제조업자로부터의 또는 다양한 셀 사이트에서 서로 다른 모델 개수를 사용하는 기존의 RF 성분과 대조를 이룬다. RF 성분의 응답 특성을 매칭하는 것은 무선 로케이션 시스템이 이 에러의 원인을 보상할 수 있는 능력이 있다고 하더라도, 로케이션 프로세싱에 대한 에러의 가능한 원인을 줄여준다. 결국, 무선 로케이션 시스템에 설치된 새로운 전치증폭기는 하나의 셀 사이트에서 SCS(10)의 감도를 증진시키기 위해 매우 낮은 잡음 특성을 가질 것이다. SCS 디지털 수신기(10-2)의 전체 잡음 특성은 낮은 잡음 증폭기의 잡음 특성에 따라 결정된다. 기지국은 통상적으로 약한 신호를 프로세스할 수 없는 반면에, 무선 로케이션 시스템은 로케이션 프로세싱에서 약한 신호를 사용할 수 있기 때문에, 무선 로케이션 시스템은 높은 품질의 매우 낮은 잡음 증폭기로부터 중요한 이익을 얻을 수 있다.

무선 송신을 위한 TDOA를 정확하게 결정하기 위한 무선 로케이션 시스템의 성능을 향상시키기 위해서, 셀 사이트의 RF 구성성분의 위상 대 주파수 응답은 설치 시간에서 결정되고, 다른 어떤 시간에서 갱신된 후 무선 로케이션 시스템내의 테이블에 저장된다. 이것은 예를 들어, 일부 제조업자들에 의해 만들어진 밴드 패스 필터 및/또는 다중 커플러는 패스 밴드의 에지에 가까운 급격한 비선형 위상 대 주파수 응답을 가지기 때문에 중요할 수 있다. 패스 밴드의 에지가 역 제어 또는 음성 채널에 매우 가깝거나 동일하다면, 무선 로케이션 시스템이 저장된 특성을 사용한 측정치를 수정하지 못했을 때, 무선 로케이션 시스템은 송신된 신호의 위상 특성을 부정확하게 측정할 것이다. 이것은, 각 사이트에서의 특성이 서로 다르기 때문에, 캐리어가 하나 이상의 제조업자로부터의 다중 커플러 및/또는 밴드 패스 필터를 가진다면, 더욱 중요해진다. 위상 대 주파수 응답을 측정하는 이외에, 다른 환경적 요인들은 ADC 이전의 RF 경로에 변화를 발생시킬 수도 있다. 이 요인들은 때때로 SCS(10)에서 주기적인 컬리브레이션을 요구한다.

수신기 모듈(10-2)의 대안적 협대역 실시예

광대역 수신기 모듈에 추가하거나 또는 대체하여, SCS(10)는 또한 수신기 모듈(10-2)의 협대역 실시예를 지원한다. 무선 통신 시스템에 의해 사용되는 모든 RF 채널을 동시에 수신할 수 있는 광대역 수신기 모듈과는 대조적으로, 협대역 수신기는 한 번에 오직 하나 또는 몇 개의 RF 채널만을 수신할 수 있다. 예를 들어, SCS(10)는 AMPS/TDMA 시스템에서 사용하기 위한 60 KHz 협대역 수신기를 지원하고, 두 개의 인접하는 30 KHz 채널을 커버한다. 이 수신기는 광대역 모듈에서 기술한 것처럼 여전히 디지털 수신기이지만, 주파수 합성 및 믹싱 회로는 커맨드 상의 다양한 RF 채널에 수신기 모듈을 동적으로 튜닝하는데 사용된다. 이 동적 튜닝은 일반적으로 1 밀리초 내에서 발생하고, 수신기는 로케이션 프로세싱을 위해 RF 데이터를수신하고 디지털화하는데 필요한 기간 동안 특정 RF 채널 상에 머무를 수 있다.

협대역 수신기의 목적은 광대역 수신기를 사용해서 발생하는 비용으로부터 무선 로케이션 시스템의 구현 비용을 줄이는 것이다. 물론, 성능에서의 손실이 약간 있지만, 이러한 다중 수신기의 유용성은 무선 캐리어가 더 많은 비용/성능 옵션을 가지도록 허용한다. 부가적인 발명적 기능 및 향상은 무선 로케이션 시스템에 추가되어 새로운 형태의 협대역 수신기를 지원한다. 광대역 수신기가 사용되어, 모든 RF 채널들이 모든 SCS들(10)에서 연속적으로 수신된 후 송신되면, 무선 로케이션 시스템은 DSP(10-3)(도 2에 도시)를 사용하여 디지털 메모리로부터 임의의 RF 채널을 동적으로 선택할 수 있다. 협대역 수신기를 이용하면, 무선 로케이션 시스템은, 모든 수신기들이 동시에 동일한 무선 송신을 수신, 디지털화, 및 기억할 수 있도록 다중 셀 사이트에서의 협대역 수신기들이 동일한 RF 채널에 동시에 튜닝되는 것을 미리 확인해야 한다. 이러한 이유로, 협대역 수신기는 일반적으로, 송신을 수행하고자 하는 미리 인식될 수 있는 음성 채널 송신을 로케이팅하는 데에만 사용된다. 제어 채널 송신은 언제라도 비동기적으로 발생할 수 있으므로, 협대역 수신기는 송신을 수신하기 위해 정확한 채널에 튜닝되지 않을 수도 있다.

협대역 수신기들이 AMPS 음성 채널 송신들을 로케이팅하는 데에 사용될 경우, 무선 로케이션 시스템은 AMPS 무선 송신기의 변조 특성을 일시적으로 변화시켜 로케이션 프로세싱을 지원하는 능력을 갖는다. 이는 AMPS 음성 채널들이 단지 SAT로서 공지된 저 레벨 관리 톤의 부가에 의해서 FM 변조되기 때문에 필수적이다. 본 기술 분야에 공지되어 있는 바와 같이, AMPS FM 변조의 크래머-라오(Cramer-Rao) 하한은 음성 채널 상의 AMPS 역 채널들과 "블랭크 엔드 버스트(blank and burst)" 송신들을 위해 사용되는 맨체스터 코드화된 FSK 변조보다 상당히 나쁘다. 더욱이, AMPS 무선 송신기들은, 만일 어떠한 변조 입력 신호들도 갖지 않는 경우 (즉, 어떠한 대화도 없는 경우), 상당히 저감된 에너지에 의해 송신될 수 있다. 입력 변조 신호의 존재 또는 진폭에 의존하지 않고도 변조 특성을 향상시킴으로써 로케이션 추정치를 향상시키기 위해, 무선 로케이션 시스템은 AMPS 무선 송신기에 의해서 다중 SCS들(10)에서의 협대역 수신기들이 메시지가 송신될 RF 채널들에 튜닝되는 순간에 "블랭크 엔드 버스트" 메시지를 송신할 수 있게 한다. 이점에 대해서는 이후에 더 설명한다.

무선 로케이션 시스템은 협대역 수신기 모듈을 사용할 때 다음의 단계들을 수행한다(도 2c-1의 흐름도 참조).

제1 무선 송신기는 특정 RF 채널에 대한 송신에 미리(a priori) 관련된다;

무선 로케이션 시스템은 제1 무선 송신기의 로케이션 추정을 수행하기 위해 트리거(trigger)한다 (트리거는 커맨드/응답 인터페이스에 의해 내부적으로 또는 외부적으로 발생할 수 있다);

무선 로케이션 시스템은 제1 무선 송신기에 의해 현재 사용되고 있는 셀 사이트, 섹터, RF 채널, 타임슬롯, 긴 코드 마스크 및 암호화키(모든 정보 요소들이 모든 무선 인터페이스 프로토콜에 필수적이지 않을 수 있다)를 결정한다;

무선 로케이션 시스템은 적절한 제1 SCS(10)에서 적절한 제1 협대역 수신기를, 지정된 셀 사이트와 섹터에서의 RF 채널 및 타임슬롯에 동조시키며, 여기서, 적절히(appropriate)의 의미는 이용가능(available) 및 배치되는(collocated) 또는 최단 근접성 모두에 있어서 적절하다는 의미이다;

제1 SCS(10)는 제1 협대역 수신기로부터 통상 수 마이크로초 내지 수십 밀리초의 범위에 있는 RF 데이터의 타임 세그먼트를 수신하여, 송신 전력, SNR 및 변조 특성들을 평가한다;

송신 전력 또는 SNR이 소정의 임계값 이하이면, 무선 로케이션 시스템은 소정 길이의 시간 동안 대기한 다음 (무선 로케이션 시스템이 셀 사이트, 섹터 등을 결정하는) 상기의 제3 단계로 복귀한다;

송신이 AMPS 음성 채널 송신이고 변조가 임계값 이하이면, 무선 로케이션 시스템은 제1 무선 송신기에서 "블랭크 엔드 버스트"하도록 하는 커맨드를 송신하라고 무선 통신 시스템에게 지시한다;

무선 로케이션 시스템은 무선 통신 시스템에 소정 길이의 시간 동안 다른 RF 채널로의 무선 송신기의 핸드 오프를 금지하도록 요청한다;

무선 로케이션 시스템은 제1 무선 송신기가 핸드-오프를 하는 것을 방지하는 동안의 시간 주기, 및 만일 지시된다면 무선 통신 시스템이 제1 무선 송신기에게 "블랭크 엔드 버스트"하라는 커맨드를 송신하는 동안의 시간 주기를 나타내는 무선 통신 시스템으로부터의 응답을 수신한다;

무선 로케이션 시스템은 로케이션 프로세싱에서 사용되게 될 안테나들의 리스트를 결정한다 (안테나 선택 프로세스는 아래에서 설명됨);

무선 로케이션 시스템은, 선택된 안테나들과 결합된 협대역 수신기들이 제1 무선 송신기에 의해 현재 이용되는 RF 채널로부터 RF 데이터를 동시에 수집하기 시작하는데 유용한, 가장 이른 무선 로케이션 시스템 타임스탬프를 결정한다;

상기 가장 이른 무선 로케이션 시스템 타임스탬프 및 무선 통신 시스템으로부터의 응답에 있어서의 시간 주기들에 기초하여, 무선 로케이션 시스템은 로케이션 프로세싱에서 사용되게 될 안테나들에 접속된 협대역 수신기들을 제1 무선 송신기에 의해 현재 사용중인 셀 사이트, 섹터 및 RF 채널들에 동조시키고 (신호의 대역폭, SNR 및 인테그레이션(integration) 요청에 기초하여) 소정의 휴지 시간 동안 RF 데이터를 수신하도록 명령한다;

협대역 수신기들에 의해 수신된 RF 데이터는 듀얼 포트 메모리 내에 기록된다;

미국 특허 제5,327,144호 및 제5,608,410호와 이하의 섹션에서 설명되는 바와 같이, 수신된 RF 데이터에 대한 로케이션 프로세싱이 시작된다;

무선 로케이션 시스템은 제1 무선 송신기에 의해 현재 사용중인 셀 사이트, 섹터, RF 채널, 타임슬롯, 긴 코드 마스크 및 암호화 키를 다시 결정한다;

만일 제1 무선 송신기에 의해 현재 사용중인 셀 사이트, 섹터, RF 채널, 타임슬롯, 긴 코드 마스크 및 암호화 키가 질의(queries)들 사이에서 (예를 들어 RF 데이터의 수집 전후에) 변경되면, 무선 로케이션 시스템은 로케이션 프로세싱을 중지하고, 무선 송신기가 RF 데이터가 수신된 시간 주기 동안 송신 상태를 변화시키기 때문에 로케이션 프로세싱이 실패했다는 경보 메시지를 발하고, 이 전체 프로세스를 다시 트리거한다;

수신된 RF 데이터에 대한 로케이션 프로세싱은 이하 설명되는 단계들에 따라 완성된다.

셀 사이트, 섹터, RF 채널, 타임슬롯, 긴 코드 마스크 및 암호화 키(모든 정보 요소들이 모든 무선 인터페이스 프로토콜에 필수적이지 않을 수 있다)를 포함하는 정보 요소들의 결정은 전형적으로 무선 로케이션 시스템과 무선 통신 시스템 간의 커맨드/응답 인터페이스를 통해 무선 로케이션 시스템에 의해 얻어진다.

상술한 방식에서의 협대역 수신기의 이용은, 이 수신기들이 시스템으로부터의 커맨드에 대한 임의의 RF 채널들에 지향될 수 있기 때문에 랜덤한 튜닝으로서 알려져 있다. 랜덤한 튜닝의 한 가지 장점은 무선 로케이션 시스템이 트리거되는 무선 송신기들에 대해서만 로케이션이 처리된다는 것이다. 랜덤한 튜닝의 한 단점은, 무선 통신 시스템과 무선 로케이션 시스템 사이의 인터페이스 및 시스템 전체에 걸쳐 필요한 수신기들을 스케줄링할 때의 레이턴시 시간을 포함하는 다양한 동기화 요인(factors)들이 전체 로케이션 프로세싱 스루풋을 제한할 수 있다는 것이다. 예를 들어, TDMA 시스템에서, 무선 로케이션 시스템 전체에 사용된 랜덤한 튜닝은 통상적으로 셀 사이트 섹터마다 초당 약 2.5 로케이션의 로케이션 프로세싱 스루풋으로 제한될 것이다.

그러므로, 협대역 수신기는 또한 로케이션 프로세싱을 보다 높은 처리율로 수행할 수 있는, 자동 시퀀셜 튜닝으로 알려져 있는 또 다른 모드를 제공한다. 예를 들어, TDMA 시스템의 경우, 상술된 협대역 수신기 동작들에 관한 한 휴지 시간과 셋업 시간에 대해 유사한 가정을 이용하면, 시퀀셜 튜닝은 셀 사이트 섹터마다 초당 약 41 로케이션의 로케이션 프로세싱 스루풋을 실현할 수 있는데, 이는 모든 395 TDMA RF 채널들이 약 9초 내에 처리될 수 있음을 의미한다. 이러한 증가된 속도는, 예를 들어 동시에 수신되는 2개의 인접 RF 채널들의 이점을 취하고, 하나의 RF 채널 내의 모두 3개의 TDMA 타임 슬롯들을 로케이션 프로세싱하고 무선 통신 시스템과의 동기화의 필요성을 제거함으로써 실현될 수 있다. 무선 로케이션 시스템이 시퀀셜 튜닝을 위해 협대역 수신기들을 이용할 경우, 무선 로케이션 시스템은 무선 로케이션 시스템이 트리거를 위해 대기하거나 무선 로케이션 시스템이 송신을 수신하기 전에 식별 정보에 대하여 무선 통신 시스템에 질의하지 않기 때문에, 무선 로케이션 시스템은 무선 송신기의 어떠한 식별 지식도 가지지 않는다. 이러한 방법에서, 무선 로케이션 시스템은 모든 셀 사이트, RF 채널 및 타임슬롯을 통해 정렬하여, 로케이션 프로세싱을 수행하고, 타임 스탬프, 셀 사이트, RF 채널, 타임슬롯 및 로케이션을 식별하기 위한 로케이션 레코드를 보고한다. 로케이션 레코드 보고에 이어서, 무선 로케이션 시스템과 무선 통신 시스템은, 무선 송신기들이 이 때에 사용되었다는 것과, 셀 사이트, RF 채널들, 및 타임 슬롯들이 각 무선 송신기에 의해 이용되었다는 것을 나타내는 무선 통신 시스템의 데이터에 이 로케이션 레코드들을 매칭시킨다. 그 다음, 무선 로케이션 시스템은 해당 무선 송신기들에 대한 로케이션 레코드들을 계속 유지하고, 나머지 무선 송신기들을 위한 로케이션 레코드들을 폐기한다.

디지털 신호 프로세서 모듈(10-3)

SCS 디지털 수신기 모듈(10-2)은 특정 대역폭과 비트 분해능을 갖는 디지털 RF 데이터 스트림을 출력한다. 예를 들어, 광대역 수신기의 15MHz 실현은 샘플당 14 비트들의 분해능에서, 초당 6천만개 샘플들을 포함하는 데이터 스트림을 출력할 수 있다, 이러한 RF 데이터 스트림은 무선 통신 시스템에 의해 사용되는 RF 채널들을 모두 포함하게 될 것이다. DSP 모듈들(10-3)은 디지털 데이터 스트림을 수신하여, 디지털 믹싱 및 필터링을 통해 임의의 개개의 RF 채널들을 추출할 수 있다. DSP들은 또한 SCS(10)와 TLP(12) 사이의 대역폭 조건들을 감소시키는데 필요한 것처럼, 무선 로케이션 시스템으로부터의 커맨드에 기초하여 비트 분해능을 감소시킬 수도 있다. 무선 로케이션 시스템은 각각의 로케이션에 대한 프로세싱 조건들에 기초하여, 디지털 베이스밴드 RF 데이터를 전송할 비트 분해능을 동적으로 선택할 수 있다. DSP들은 아날로그 구성 요소들과의 믹싱 및 필터링으로부터 발생할 수 있는 시스템적인 오류들을 감소시키기 위한 기능들에 사용된다. DSP의 사용은 이들 임의의 2개의 SCS들(10) 간의 완벽한 프로세싱 매칭을 가능하게 한다.

DSP 모듈(10-3)의 블록도가 도 2d에 도시되고, DSP 모듈의 동작이 도 2e의 흐름도에서 묘사되고 있다. 도 2d에 도시된 바와 같이, DSP 모듈(10-3)은 다음의 소자들, 총괄하여 "제1" DSP로 참조되는 한쌍의 DSP 소자(10-3-1A 및 10-3-1B); 직/병렬 변환기(10-3-2); 듀얼 포트 메모리 소자(10-3-3); 제2 DSP(10-3-4); 병/직렬 변환기; FIFO 버퍼; 검출용 (RAM을 포함한) DSP(10-3-5), 복조를 위한 또 다른 하나의 DSP(10-3-6) 및 정상화와 제어를 위한 또 다른 하나의 DSP(10-3-7); 및 어드레스 발생기(10-3-8)를 포함한다. 본 바람직한 실시예에서, DSP 모듈(10-3)은 광대역 디지털 데이터 스트림을 수신하고(도 2e, 단계 S1), 제1 DSP(10-3-1A 및 10-3-1B)를 사용하여 채널 블록들을 추출하는데 사용한다(단계 S2). 예를 들어, 디지털 드롭 수신기로서 동작하도록 프로그램된 제1 DSP는 4개의 채널 블록들을 추출할 수 있는데, 각 블록들은 적어도 1.25 MHz의 대역폭을 포함한다. 이 대역폭은 42개의 AMPS 또는 TDMA 채널들, 6개의 GSM 채널, 또는 1개의 CDMA 채널을 포함할 수 있다. DSP는 광대역 디지털 데이터 스트림의 대역폭 내에서 임의의 RF 채널 세트에 독립적으로 디지털 동조될 수 있으므로, DSP는 블록들을 인접시킬 필요가 없다. DSP는 또한 블록 내의 모든 또는 임의의 채널들에 대한 광대역 또는 협대역 에너지 검출을 수행할 수 있고, 채널에 의해 전력 레벨을 TLP(12)에 보고한다(단계 S3). 예를 들어, 10ms마다, DSP는 광대역 에너지 검출을 수행하여, 모든 수신기들을 위한 모든 채널에 대하여 RF 스펙트럼 맵을 생성할 수 있다(단계 S9). 이러한 스펙트럼 맵은 SCS(10)와 TLP(12)를 접속하는 통신 링크를 통해 10ms마다 SCS(10)로부터 TLP(12)로 전송될 수 있기 때문에, 심각한 데이터 오버헤드가 존재할 수 있다. 그러므로, DSP는 유한 개수의 레벨로 데이터를 압신(companding)함으로써 데이터 오버헤드를 저감한다. 보통은, 예를 들어 84dB의 동적 범위는 14비트를 요구할 수 있었다. DSP에 의해 구현되는 압신 프로세스에서는, 예를 들어 16개의 중요한 RF 스펙트럼 레벨들을 선택하는 것에 의해 데이터를 단지 4비트로 감소시켜 TLP(12)로 송신한다. 레벨 표현뿐 아니라, 레벨 개수의 선택 및 그에 따른 비트들의 개수는 무선 로케이션 시스템에 의해 자동적으로 조정될 수 있다. 이들 조정은 TLP(12)로 송신되는 RF 스펙트럼 메시지들의 정보 값을 최대화하고, SCS(10)와 TLP(12)사이의 통신 링크에 대해 유효한 대역폭의 사용을 최적화하기 위해 행해진다.

변환 후, RF 채널들의 각각의 블록(각각은 적어도 1.25MHz)은 직/병렬 변환기(10-3-2)를 통과한 다음, 듀얼 포트 메모리(10-3-3) 내에 기억된다(단계 S4). 디지털 메모리는 DSP 모듈이 제1 메모리 어드레스내로의 데이터의 기록을 시작하여 최종 메모리 어드레스에 도달될 때까지 순차적으로 지속되는 순환 메모리(circular memory)이다. 최종 메모리 어드레스에 도달할 때, DSP는 제1 메모리 어드레스로 복귀하고 이어서 메모리 내에 데이터를 연속적으로 기록한다. 각각의 DSP 모듈은 통상 RF 채널들의 각각의 블록을 위한 수십초의 데이터를 기억하는데 충분한 메모리를 포함하여 로케이션 프로세스 내의 레이턴시 및 큐잉 시간을 지원한다.

DSP 모듈에서, 메모리 내에 디지털화 및 변환된 RF 데이터가 기록되어 있는 메모리 어드레스는 무선 로케이션 시스템 전반에 사용되고 로케이션 프로세싱이 TDOA를 결정할 때 참조하는 타임 스탬프이다. 이 타임 스탬프들이 무선 로케이션 시스템 내의 모든 SCS(10)에서 확실히 정렬되도록 하기 위해, 어드레스 발생기(10-3-8)는 타이밍 생성/클럭 배분 모듈(10-7)로부터 초당 하나의 펄스 신호를 수신한다(도 2). 주기적으로, 무선 로케이션 시스템 내의 모든 SCS(10)에서의 어드레스 발생기는 알려진 어드레스에 동시에 리셋할 것이다. 이는 로케이션 프로세싱이 각각의 디지털 데이터 요소에 대한 타임 스탬프들의 기록 시 축적된 타이밍 에러들을 감소 또는 제거가능하게 한다.

어드레스 발생기(10-3-8)는 듀얼 포트 디지털 메모리(10-3-3)의 기입 및 판독 모두를 제어한다. ADC가 RF 신호들을 연속적으로 샘플링하여 디지털화시키기 때문에 기입이 연속적으로 일어나고, 제1 DSP(10-3-1A 및 10-3-1B)는 디지털 드롭 수신기(digital drop receiver) 기능을 연속적으로 수행한다. 그러나, 무선 로케이션 시스템이 복조 및 로케이션 프로세싱을 수행하기 위해 데이터를 요청할 경우, 판독이 버스트로 발생한다. 무선 로케이션 시스템은 단일 전송에 대해서도 로케이션 프로세싱을 반복적으로 실행하고, 따라서, 동일한 데이터에 대해 여러번의 액세스를 필요로 한다. 무선 로케이션 시스템의 많은 조건을 서비스하기 위해서, 어드레스 발생기는 듀얼 포트 디지털 메모리로 하여금 기입되는 것보다 빠른 속도로 판독될 수 있게 한다. 일반적으로, 판독은 기입보다 8배정도 빨리 실행될 수 있다.

DSP 모듈(10-3)은 디지털 메모리(10-3-3)로부터 데이터를 판독하기 위해 제2 DSP(10-3-4)를 사용하고, 그 후, 제2 디지털 드롭 수신기 기능을 실행하여 RF 채널 블록으로부터 베이스밴드 데이터를 추출한다(단계 S5). 예를 들면, 제2 DSP는 디지털화되어 메모리내에 저장된 RF 채널중 임의의 블록으로부터 임의의 단일 30KHz AMPS 또는 TDMA 채널을 추출할 수 있다. 유사하게, 제2 DSP는 임의의 단일 GSM 채널을 추출할 수 있다. 채널 대역폭이 저장된 RF 데이터의 전체 대역폭을 차지하기 때문에, 제2 DSP는 CDMA 채널을 추출하는데에는 필요하지 않다. 제1 DSP(10-3-1A, 10-3-1B) 및 제2 DSP(10-3-4)의 조합은 DSP 모듈로 하여금 무선 통신 시스템내의 임의의 단일 RF 채널을 선택, 저장, 및 복구하도록 허용한다. DSP 모듈은 일반적으로 4개의 채널 블록을 저장할 것이다. 듀얼-모드 AMPS/TDMA 시스템에서, 단일 DSP 모듈은 동시에 연속적으로 42개 아날로그 리버스 제어 채널, 84개 디지털 제어 채널까지 모니터할 수 있고, 또한, 임의의 음성 채널 전송을 모니터 및 로케이션을 할 수 있도록 업무가 할당된다. 단일 SCS 섀시는 일반적으로 3개 수신기 모듈(10-2)(도 2)까지 지원하여 각 2개 안테나의 3개 섹터들을 커버하고, 9개 DSP 모듈(수신기당 3개 DSP 모듈은 전체 15MHz 대역폭이 디지털 메모리로 동시에 저장되게끔 한다)까지 지원한다. 결과적으로, SCS(10)는 임의의 형태의 셀 사이트 구성과 프로세싱 로드를 매칭하도록 용이하게 스케일링될 수 있는 모듈형 시스템이다.

DSP 모듈(10-3)은 각각의 섹터에서 사용되는 액티브 채널의 자동 검출(단계 S6), 복조(단계 S7), 및 스테이션 기반 로케이션 프로세싱(단계 S8)을 포함하는 다른 기능들도 수행한다. 무선 로케이션 시스템은 무선 통신 시스템내의 RF 채널의 사용에 대한 액티브 맵(active map)을 관리하는데(단계 S9), 이는 무선 로케이션 시스템이 수신기 및 프로세싱 자원을 관리할 수 있도록 하고, 관심있는 특별한 전송이 있을 경우 프로세싱을 빠르게 시작할 수 있게 한다. 액티브 맵은 SCS(10)에 접속된 각각의 안테나, 그 SCS(10)에 할당된 첫번째 채널들, 및 그 채널들에 사용된 프로토콜에 대해 리스트하는 무선 로케이션 시스템 내부에서 관리되는 테이블을 포함한다. 첫번째 채널은 같이 배치되거나 근처의 기지국 - 상기 기지국은 무선 송신기와의 통신용으로 사용됨 - 에 할당된 RF 제어 채널이다. 예를 들면, 섹터화된 셀 사이트를 구비한 전형적인 셀룰러 시스템에서, 각각의 섹터에서 사용되도록 할당된 하나의 RF 제어 채널 주파수가 있을 것이다. 이러한 제어 채널 주파수는 전형적으로 같이 배치된 SCS(10)에 대한 첫번째 채널로서 할당된다.

다른 SCS(10)가 할당된 동일한 첫번째 채널을 가지고 있다고 하더라도, 근처의 다른 기지국의 RF 제어 채널을 첫번째 채널로서 모니터하기 위해 동일한 SCS(10)가 할당될 수 있다. 이러한 방식으로, 무선 로케이션 시스템은, 임의의 주어진 무선 송신이 유실될(missed) 미소한 가능성을 갖게 하는 시스템 복조 리던던시(redundancy)를 실행한다. 상기 복조 리던던시 특성이 사용될 경우, 무선 로케이션 시스템은 하나 이상의 SCS(10)에서 동일한 무선 송신을 2번 이상 수신, 검출, 및 복조할 것이다. 무선 로케이션 시스템은, 상기 다중 복조가 발생되는 때를 검출하여 로케이션 프로세싱을 단지 한 번 트리거하기 위한 수단을 포함한다. 이러한 기능은 무선 로케이션 시스템의 프로세싱 및 통신 자원을 유지하는데, 추가로 아래에서 설명한다. SCS(10)가 배치되지 않은 셀 사이트에서 발생하는 무선 송신을 검출 및 복조하기 위한 단일 SCS(10)에 대한 이러한 능력은 무선 로케이션 시스템의 오퍼레이터로 하여금 보다 효율적인 무선 로케이션 시스템 네트워크를 배치할 수 있도록 해준다. 예를 들면, 무선 로케이션 시스템은, 무선 로케이션 시스템이 가지는 기지국보다 훨씬 적은 SCS(10)를 사용하도록 설계될 수도 있다.

무선 로케이션 시스템에서, 첫번째 채널은 2개 방법 즉, 다이렉트 프로그래밍 및 자동 검출을 사용하여 테이블내에 등록 및 관리된다. 다이렉트 프로그래밍은 네트워크 조작 콘솔(16)(도 1)과 같은 무선 로케이션 시스템 사용자 인터페이스중의 하나를 사용하거나, 무선 로케이션 시스템으로부터 무선 통신 시스템 인터페이스로의 채널 할당 데이터를 수신하여 첫번째 채널 데이터를 테이블로 등록하는 과정을 포함한다. 선택적으로, DSP 모듈(10-3)은 자동 검출로 알려진 백그라운드 프로세스를 작동하며, 여기서 DSP는 여분의 또는 스케쥴된 프로세싱 용량을 사용하여, 다양한 가용 RF 채널을 통해 송신을 검출한 후, 유망한 프로토콜을 사용하여 상기 송신을 복조하도록 시도한다. 그 후, DSP 모듈은 다이렉트 프로그래밍된 주 채널이 정당한지를 확인하고, 또한, 기지국의 채널에서 이루어지는 변화를 빠르게 검출하며, 무선 로케이션 시스템의 오퍼레이터에게 경고를 보낸다.

DSP 모듈은 자동 검출에서 다음 단계들을 실행한다(도 2e-1을 참조).

SCS(10)의 통신가능 구역내에서 사용될 수 있는 각각의 가능한 제어 및/또는 음성 채널에 대해, 페그 카운터(peg counter)가 설정된다(단계 S7-1);

검출 주기의 시작시, 모든 페그 카운터는 0으로 리셋된다(단계 S7-2);

특정 RF 채널에서 송신이 발생하고, 수신된 전력 레벨이 특별히 미리 설정된 임계값 이상일 때마다, 상기 채널에 대한 페그 카운터는 증가된다(단계 S7-3);

특정 RF 채널에서 송신이 발생하고, 수신된 전력 레벨이 특별히 미리 설정된 제2 임계값 이상일 때마다, DSP 모듈은 제1 바람직한 프로토콜을 사용하여 송신의 일정 부분을 복조하려는 시도를 한다(단계 S7-4);

상기 복조가 성공적이면, 상기 채널에 대한 제2 페그 카운터는 증가된다(단계 S7-5);

상기 복조가 성공적이지 않으면, DSP 모듈은 제2 바람직한 프로토콜을 사용하여 송신의 일부분을 복조하려는 시도를 한다(단계 S7-6);

상기 복조가 성공적이면, 상기 채널에 대한 제3 페그 카운터는 증가된다(단계 S7-7);

검출 주기의 끝에서, 무선 로케이션 시스템은 모든 페그 카운터를 판독한다(단계 S7-8); 및

무선 로케이션 시스템은 페그 카운터에 기초하여 주 채널을 자동적으로 할당한다(단계 S7-9).

무선 로케이션 시스템의 오퍼레이터는 페그 카운터, 주 채널의 자동 할당 및 복조 프로토콜을 재검토할 수 있고, 자동적으로 실행되었던 임의의 설정을 무효로 할 수 있다. 또한, 2개 이상의 바람직한 프로토콜이 무선 캐리어에 의해 사용될 경우, DSP 모듈(10-3)은 추가 프로토콜을 검출하기 위해 소프트웨어를 다운로드받을 수 있다. 광대역 수신기(10-2), DSP 모듈(10-3), 및 다운로드 가능한 소프트웨어에 기초한 SCS(10)의 아키텍쳐는 무선 로케이션 시스템으로 하여금 단일 시스템내에서 다중 복조 프로토콜을 지원할 수 있게 한다. 이것은 단일 시스템내에서 다중 프로토콜을 지원하는 것은, 셀 사이트에 단지 하나의 SCS(10)가 필요하기 때문에, 비용상 상당한 이점이 있다. 이것은 서로 다른 변조 프로토콜에 대해 서로 다른 송수신기 모듈을 필요로 하는 많은 기지국 아키텍쳐들과 대조적이다. 예를 들면, SCS(10)는 동일한 SCS(10)에서 AMPS, TDMA, 및 CDMA를 동시에 지원할 수 있으나, 현재 이러한 기능성을 지원할 수 있는 기지국은 없다.

다중 프로토콜을 검출 및 복조하는 기능은 또한 소정의 무선 인터페이스 프로토콜을 통해 송신된 메시지내의 인증의 사용을 독립적으로 검출하는 기능도 포함한다. 무선 송신기내의 인증 필드의 사용은 무선 통신 시스템에서 부정한 일의 발생을 감소시키기 위한 수단으로서 지난 수년동안에 널리 행해지고 있다. 그러나, 모든 무선 송신기들이 인증을 구현하지는 못한다. 인증이 사용될 경우, 일반적으로 프로토콜은 송신된 메시지내에 추가 필드를 삽입한다. 이러한 필드는 무선 송 신기의 식별과 송신된 메시지내의 다이얼된 숫자사이에 자주 삽입된다. 무선 송신을 복조할 경우, 무선 로케이션 시스템은 송신된 메시지내의 필드의 개수 뿐만 아니라 메시지 형태(예를 들면, 등록, 발신(origination), 페이지 응답 등)를 판단한다. 무선 로케이션 시스템은 모든 필드를 복조하고, 추가 필드가 존재하는 것으로 나타날 경우 송신된 메시지의 형태를 고려한 후, 무선 로케이션 시스템은 트리거 조건에 관한 모든 필드를 테스트한다. 예를 들면, 다이얼된 숫자 "911"이 필드내의 적절한 로케이션에 나타나고, 상기 필드가 인증이 없는 적절한 장소에 로케이션되거나 인증된 적절한 장소에 로케이션된다면, 무선 로케이션 시스템은 정상적으로 트리거한다. 상기 예에서, 숫자 "911"은 어느 한쪽 시퀀스의 앞 또는 뒤에 다른 숫자가 없이, "911" 또는 "*911"로서 차례대로 나타나게 된다. 이러한 기능성은 인증 필드의 일부분으로 나타나는 숫자 "911"에 의해 야기되는 잘못된 트리거(false trigger)를 감소시키거나 제거할 수 있다.

무선 호출자가 "911"을 다이얼할 경우, 로케이션 프로세싱이 빠르게 트리거되어야 하기 때문에, 다중 복조 프로토콜에 대한 지원은 무선 로케이션 시스템이 성공적으로 동작하는데에 중요하다. 무선 로케이션 시스템은 2가지 방법을 사용하여 로케이션 프로세싱을 트리거할 수 있다: 무선 로케이션 시스템은 제어 채널 송신을 독립적으로 복조할 수 있고 다이얼된 숫자와 같은 임의의 수의 기준을 이용하여 로케이션 프로세싱을 트리거할 수 있거나, 또는 무선 로케이션 시스템은 캐리어의 무선 통신 시스템과 같은 외부 소스로부터 트리거를 수신할 수 있다. 본 발명자들은, 무선 사용자가 무선 송신기상의 "SEND" 또는 "TALK" (또는 유사한) 버턴을 누르는 순간부터 측정할 경우, SCS(10)에 의한 독립적인 복조가 가장 빠르게 트리거된다는 것을 발견하였다.

제어 및 통신 모듈(10-5)

도 2f에 도시된, 제어 및 통신 모듈(10-5)은 데이터 버퍼(10-5-1), 제어기(10-5-2), 메모리(10-5-3), CPU(10-5-4), 및 T1/E1 통신 칩(10-5-5)을 포함한다. 상기 모듈은 특허 제5,608,410호에서의 앞에서 기술된 많은 특성들을 가진다. 몇 가지 개선점이 본 실시예에 추가될 수 있다. 예를 들면, 제어 및 통신 모듈의 CPU가 프로그램된 소프트웨어를 실행하는 것을 중단하더라도, SCS(10)는 자동 원격 리셋 기능을 포함한다. 이러한 기능은, 정상적으로 동작되지 않을 경우 SCS(10)를 리셋하기 위해 셀 사이트로 기술자들이 갈 필요가 없기 때문에 무선 로케이션 시스템의 조작 비용을 감소시킬 수 있다. 자동 원격 리셋 회로는 비트의 특별한 시퀀스에 대해 SCS(10)와 TLP(12)사이의 통신 인터페이스를 모니터링함으로써 동작된다. 상기 비트 시퀀스는 SCS(10)와 TLP(12)사이의 정상적인 통신중에는 발생하지 않는 시퀀스이다. 예를 들면, 이러한 시퀀스는 하나의 패턴으로 구성될 수도 있다. CPU가 로크되거나 다른 비동작 상태에 있을 경우에도 회로가 SCS(10)를 리셋하여 CPU를 동작상태로 되돌릴 수 있도록 리셋 회로는 CPU와 독립적으로 동작한다.

또한, 상기 모듈은 SCS(10)의 성능을 모니터링하거나 진단할 때 사용되는 다양한 통계 및 변수들을 기록 및 보고할 능력을 가진다. 예를 들면, SCS(10)는, SCS(10)내의 임의의 DSP 또는 다른 프로세서의 퍼센트 용량 사용 뿐만 아니라 SCS(10)와 TLP(12)사이의 통신 인터페이스를 모니터할 수 있다. 이러한 값들은 AP(14) 및 NOC(16)에 정기적으로 보고되고, 시스템내에서 추가 프로세싱 및 통신 자원들이 필요할 때를 결정하는데 사용된다. 예를 들면, 임의의 자원이 미리 설정된 임계치를 지속적으로 초과하는지 여부를 오퍼레이터에게 나타내기 위해 알람 임계치가 NOC내에 설정될 수도 있다. 또한, SCS(10)는 송신이 성공적으로 복조된 횟수 뿐만 아니라 실패한 횟수도 모니터할 수 있다. 이것은 복조용 신호 임계치가 최적으로 설정될지 여부를 오퍼레이터가 판단하는데에 유용하다.

이러한 모듈 뿐만 아니라 다른 모듈들도 TLP(12)에 대해 자신의 식별을 스스로 보고할 수 있다. 아래에 설명하는 바와 같이, 많은 SCS(10)들은 단일 TLP(12)에 연결될 수 있다. 통상, SCS(10)와 TLP(12) 사이의 통신은 기지국과 MSC사이의 통신과 공유된다. SCS(10)가 특정한 회로에 할당되었다는 것을 정확하고 빠르게 판단하는 것이 종종 어려운 경우가 있다. 그러므로, SCS(10)는 하드코딩된 식별(hard coded identity)을 포함하는데, 이는 설치시 기록된다. 이러한 식별은 SCS(10)가 캐리어에 의해 몇몇의 서로 다른 각각의 통신 회로에 할당되었는지를 명확히 판단하기 위해 TLP(12)에 의해 판독 및 검증된다.

SCS와 TLP 통신은 커맨드 및 응답, 소프트웨어 다운로드, 상태 및 하트비트(heartbeat), 파라미터 다운로드, 진단, 스펙트럼 데이터(spectral data), 위상 데이터, 제1 채널 복조, 및 RF 데이터를 포함하는 다양한 메시지를 지원한다. 통신 프로토콜은 프로토콜 오버헤드를 최소화시킴으로써 무선 로케이션 시스템 동작을 최적화하도록 설계되고 그 프로토콜은 메시지 우선순위 구성(scheme)을 포함한다. 각각의 메시지 형태에는 우선순위가 할당되고, SCS(10) 및 TLP(12)는 낮은 우선순위 메시지가 송신되기 전에, 보다 높은 우선순위 메시지가 송신되도록 우선순위에 따라 메시지를 큐잉(queue)시킬 것이다. 예를 들면, 무선 로케이션 시스템은 지연없이 소정 형태의 호출(예를 들면, E9-1-1)에 대한 로케이션 프로세싱을 트리거해야하기 때문에, 복조 메시지는 일반적으로 높은 우선순위로 설정된다. 보다 높은 우선순위 메시지가 낮은 우선순위 메시지 이전에 큐잉되더라도, 일반적으로 프로토콜은 이미 전송중인 메시지를 먼저 차지하지는 않는다. 즉, SCS(10)를 통해 TLP(12) 통신 인터페이스로 전송중인 처리시의 메시지는 완전히 완료될 것이지만, 그 후, 전송될 다음 메시지는 가장 빠른 타임 스탬프를 갖는 가장 높은 우선순위 메시지일 것이다. 높은 우선순위 메시지의 레이턴시를 최소화하기 위해서 RF 데이터와 같은 긴 메시지들은 세그먼트로 전송된다. 예를 들면, 전체 100ms AMPS 송신에 대한 RF 데이터는 10ms 세그먼트로 분리될 수도 있다. 이러한 방식으로, 높은 우선순위 메시지는 RF 데이터의 세그먼트들사이에 큐잉될 수 있다.

컬리브레이션 및 성능 모니터링

SCS(10)의 아키텍쳐는 디지털 수신기와 디지털 신호 처리기를 포함하는 디지털 기술을 핵심 기반으로 하고 있다. RF 신호들이 디지털화되면, 타이밍, 주파수, 및 위상차가 여러 프로세스들에서 세밀하게 제어될 수 있다. 더 중요한 것은, 무선 로케이션 시스템에 이용되는 여러 수신기들과 여러 SCS(10)들 간의 임의의 타이밍, 주파수, 및 위상차가 완벽하게 매칭될 수 있다. 그러나, ADC 이전에, RF 신호는 안테나, 케이블, 낮은 잡음 증폭기, 필터, 듀플렉서, 멀티 커플러 및 RF 스플리터를 포함하는 다수의 RF 컴포넌트들을 통과한다. 이들 RF 컴포넌트들 각각은 지연 및 위상 대 주파수 응답을 포함하는 무선 로케이션 시스템에 중요한 특성을 가지고 있다. RF 및 아날로그 컴포넌트들이 도 2g에 도시된 SCS(10A)와 SCS(10B)와 같은 SCS 쌍(10)간에서 완벽하게 매칭된 경우, 이들 특성의 영향은 로케이션 프로세싱시 자동적으로 제거된다. 그러나, 컴포넌트들의 특성이 매칭되지 않는 경우, 로케이션 프로세싱은 미스 매칭으로 인한 기계적 에러를 우연히 포함할 수 있다. 또한, 다수의 이들 RF 컴포넌트들은 로케이션 결정에 기계적 에러를 더 부가할 수 있는 전력, 시간, 온도, 또는 다른 인자들로 인해 불안정해질 수 있다. 그러므로, 무선 로케이션 시스템의 RF 컴포넌트를 컬리브레이션하고, 무선 로케이션 시스템의 성능을 규칙적인 기반에서 모니터링하는 몇몇의 진보적인 기술들이 개발되었다. 컬리브레이션에 이어서, 무선 로케이션 시스템은 이들 기계적 에러들을 정정하는데 이용하기 위해, 이들 지연 및 위상 대 주파수 응답의 값들(즉, RF 채널 번호에 의한)을 무선 로케이션 시스템의 테이블에 저장한다. 도 2g 내지 2J을 참조하여 이들 컬리브레이션 방법을 이하에 설명한다.

외부 컬리브레이션 방법

도 2g를 참조하면, 무선 로케이션 시스템의 타이밍 안정도는 베이스라인을 따라 측정되고, 각각의 베이스라인은 2개의 SCS(10A, 10B)로 구성되며, 이들 2개의 SCS간에 가상선(A-B)이 그려진다. TDOA/FDOA형의 무선 로케이션 시스템에서는, 각각의 SCS(10)가 무선 송신기로부터 신호의 도착에 대해 기록하는 시간상의 차이를 측정함으로써 무선 송신기의 로케이션을 계산한다. 그러므로, 중요한 것은 임의의 베이스라인을 따라 SCS(10)에 의해 측정되는 시간 차이는 무선 송신기로부터의 신호 송신 시간에 주로 영향을 받고, SCS(10)의 RF 및 아날로그 컴포넌트 자체의 변동에 의해 최소의 영향을 받는다는 점이다. 무선 로케이션 시스템의 목표 정확도를 충족시키기 위해서는, 임의의 SCS(10)쌍에 대한 타이밍 안정도는 100 나노초 RMS(제곱 평균)보다 훨씬 작게 유지되어야 한다. 그러므로, 무선 로케이션 시스템의 컴포넌트들은 무선 송신기의 로케이션 추정시 기계적 에러의 100피트 RMS 이하로 영향을 줄 것이다. 이 에러의 일부는 시스템을 컬리브레이션하는데 이용되는 신호의 앰비규어티(ambiguity)에 할당된다. 이러한 앰비규어티는 공지된 크래머-라오(Cramer-Rao) 하한 등식으로부터 결정될 수 있다. AMPS 역방향 제어 채널의 경우, 이러한 에러는 대략 40 나노초 RMS이다. 에러 버짓(budget)의 나머지는 무선 로케이션 시스템의 컴포넌트, 주로 SCS(10)내의 RF 및 아날로그 컴포넌트에 할당된다.

외부 컬리브레이션 방법에서, 무선 로케이션 시스템은 그 신호 특성이 목표 무선 송신기와 매칭되는 컬리브레이션 송신기의 네트워크를 이용한다. 이들 컬리브레이션 송신기는 주기적인 등록 신호 및/또는 페이지 응답 신호를 방출하는 통상의 무선 전화기가 될 수도 있다. 베이스라인에 관련된 양쪽 SCS(10)로의 비교적 명백하고 차단되지 않은 경로를 갖는 컬리브레이션 송신기를 이용하여 각각의 사용가능한 SCS-대-SCS 베이스라인이 주기적으로 컬리브레이션되는 것이 바람직하다. 컬리브레이션 신호는 목표 무선 송신기로부터의 신호와 동일하게 처리된다. TDOA 값들은 미리 인식되므로, 계산시 임의의 에러는 무선 로케이션 시스템의 시스템적 에러에 기인한다. 이들 시스템적 에러들은 목표 송신기들에 대한 후속 로케이션 계산시에 제거될 수 있다.

도 2g는 타이밍 에러를 최소화하기 위한 외부 컬리브레이션 방법을 보여주고 있다. 도시된 바와 같이, 지점 'A'에서의 제1 SCS(10A) 및 지점 'B'에서의 제2 SCS(10B)는 관련 베이스라인 A-B를 가지고 있다. 지점 'C'에서 컬리브레이션 송신기에 의해 시각 T₀에서 방출된 컬리브레이션 신호는 이론적으로는 시각 T₀+T_AC에서 제1 SCS(10A)에 도달할 것이다. T_AC는 컬리브레이션 신호가 컬리브레이션 송신기의 안테나로부터 디지털 수신기의 듀얼 포트 디지털 메모리까지 송신되는데 필요한 시간을 측정한 값이다. 마찬가지로, 동일한 컬리브레이션 신호는 이론적으로 시각 T₀+T_BC에 제2 SCS(10B)에 도달할 것이다. 그러나, 통상적으로는 컬리브레이션 신호는 각각의 SCS(10)의 디지털 메모리 및 디지털 신호 처리 컴포넌트에 정확한 시각에 정확하게 도달하지는 않을 것이다. 오히려, 컬리브레이션 신호가 컬리브레이션 송신기로부터 SCS(10)에 전파하는데 소요되는 시간량(T_AC, T_BC)에 에러 e1 및 e2가 존재하여, 실제 정확한 도달 시각은 각각 T₀+T_AC+e1 및 T₀+T_BC+e2가 된다. 그러한 에러들은 공기를 통해, 즉 컬리브레이션 송신기의 안테나로부터 SCS 안테나까지의 신호 전파의 지연에 어느 정도 기인한다. 그러나, 에러들은 주로 SCS 전단(front end) 컴포넌트의 시변 특성에 기인한다. 컬리브레이션 신호가 송신되는 정확한 시각 T₀을 시스템이 모르기 때문에, 에러 e1 및 e2를 자체적으로 결정할 수 없다. 그러나, 시스템은 임의의 주어진 SCS(10)쌍의 각각의 SCS(10)에서 컬리브레이션 신호의 도착 시각의 차이에서 에러를 결정할 수 있다. 이러한 TDOA 에러값은 측정된 TDOA 값과 이론적 TDOA 값 τ₀간의 차이로서 정의되고, τ₀은 이론적 지연값 T_AC 및 T_BC간의 이론적 차이이다. 컬리브레이션 송신기 및 SCS(10)의 위치, 컬리브레이션 신호가 전파되는 속도를 알고 있으므로, 각각의 SCS(10)쌍 및 각각의 컬리브레이션 송신기의 이론적 TDOA 값들은 알 수 있다. 측정된 TDOA 베이스라인(TDOA _A-B)은 TDOA_A-B = τ₀ + ∈로서 나타낼 수 있고, 여기에서 ∈= e1-e2이다. 유사한 방식으로, 지점 'D'에서의 제2 컬리브레이션 송신기로부터의 컬리브레이션 신호는 관련 에러 e3 및 e4를 갖는다. 목표 송신기에 대해 TDOA 측정으로부터 감산되는 ∈의 최종값은 하나 이상의 컬리브레이션 송신기들에 대해 도출된 ∈값들의 함수(예를 들면, 가중 평균)가 된다. 그러므로, 지점 'X' 및 'Y'에서의 SCS(10)쌍 및 임의의 위치에서의 목표 무선 송신기의 주어진 TDOA 측정(TDOA_측정치)은

TDOA_X-Y = TDOA_측정치-∈,

∈ = k1∈1 + k2∈2 +...+ kN∈N으로서 정정되고, k1, k2 등은 가중 인자이며, ∈1, ∈2 등은 각각의 컬리브레이션 송신기에 대한 이론값에서 측정된 TDOA값들을 감산하여 결정되는 에러이다. 이러한 예에서, 에러값 ∈1은 도면의 지점 'C'에서의 컬리브레이션 송신기와 연관된 에러값이 될 수 있다. 가중 인자들은 무선 로케이션 시스템의 오퍼레이터에 의해 결정되어, 각각의 베이스라인에 대한 구성 테이블에 입력된다. 오퍼레이터는 각각의 컬리브레이션 송신기로부터 지점 'X' 및 'Y'의 SCS(10)까지의 거리, 각각의 컬리브레이션 송신기로부터 지점 'X' 및 'Y'의 SCS(10)까지의 경험적으로 결정된 가시선, 및 각각의 컬리브레이션 송신기 주위에 배치되는 무선 송신기의 로케이션 추정에 각각의 SCS 'X' 및 'Y'가 미치는 영향을 고려한다. 일반적으로, 지점 'X' 및 'Y'의 SCS(10)에 가까운 컬리브레이션 송신기는 더 멀리 떨어진 컬리브레이션 송신기들보다 더 높게 가중되고, 지점 'X' 및 'Y'의 SCS(10)로의 양호한 가시선을 갖는 컬리브레이션 송신기들이 나쁜 가시선을 갖는 컬리브레이션 송신기들보다 더 높게 가중된다.

에러 컴포넌트들의 일부는 컬리브레이션 송신기로부터 각각의 SCS(10)로의 다중 경로 반사에 기인하기 때문에, 각각의 에러 컴포넌트 e1, e2 등, 및 결과적인 에러 컴포턴트 ∈는 시간에 따라 넓은 범위로 크게 가변될 수 있다. 다중 경로 반사는 매우 경로에 의존적이고, 따라서 측정시마다 및 경로마다 가변된다. 본 방법의 목적은 이들 컬리브레이션 경로들에 대한 다중 경로 반사를 결정하는 것이 아니라, SCS(10)의 컴포넌트에 영향을 줄 수 있는 일부 에러를 결정하는 것이다. 따라서, 통상적으로는 에러 값 e1 및 e3은 동일한 제1 SCS(10A)에 관련되므로 동일한 성분을 갖는다. 마찬가지로, 에러 값 e2 및 e4도 제2 SCS(10B)에 관련되므로 동일한 성분을 갖는다. 다중 경로 컴포넌트들이 매우 급격하게 가변될 수 있지만, 컴포넌트 에러는 천천히 가변되고, 통상적으로는 사인 함수적으로 가변되는 것으로 알려져 있다. 그러므로, 외부 컬리브레이션 방법에서는, SCS(10)에 영향을 주는 비교적 느리게 변하는 에러 컴포넌트들을 보존하면서 급격하게 변경되는 다중 경로 컴포넌트들의 가중을 감소시키는 가중된 시간-기반 필터를 이용하여 에러값 ∈를 필터링한다. 그러한 외부 컬리브레이션 방법에 이용되는 필터의 예가 칼만 필터(Kalman filter)이다.

컬리브레이션 송신들간의 주기는 SCS 컴포넌트들에 대해 결정되는 에러 드리프트(drift) 레이트에 따라 변경된다. 드리프트 레이트의 주기는 컬리브레이션 기간의 주기보다 훨씬 더 길어야 한다. 무선 로케이션 시스템은 드리프트 레이트의 주기를 모니터링하여 변경 레이트를 계속적으로 결정하고, 필요하다면 주기적으로 컬리브레이션 기간을 조정할 수도 있다. 통상, 본 발명에 따른 것과 같은 무선 로케이션 시스템의 컬리브레이션 레이트는 10 내지 30분이다. 이것은 무선 통신 시스템의 등록 레이트의 전형적인 시간 주기와 대응한다. 컬리브레이션 기간이 무선 통신 시스템의 등록 레이트보다 더 빠른 레이트로 조정되어야 되는 것으로 무선 로케이션 시스템이 결정한다면, AP(14, 도 1)가 소정 기간에 송신기를 페이징함으로써 자동적으로 컬리브레이션 송신기가 송신하도록 한다. 각 컬리브레이션 송신기는 개별적으로 어드레싱 가능하므로, 각각의 컬리브레이션 송신기와 연관된 컬리브레이션 기간은 서로 상이할 수 있다.

외부 컬리브레이션 방법에 이용되는 컬리브레이션 송신기들은 표준 전화기이므로, 무선 로케이션 시스템은 이들 전화기와, 여러 애플리케이션 목적으로 배치되는 기타 다른 무선 송신기를 구별할 수 있는 메카니즘을 구비해야 한다. 무선 로케이션 시스템은 컬리브레이션 송신기의 식별 리스트를 통상 TLP(12) 및 AP(14)에 유지한다. 셀룰러 시스템에서, 컬리브레이션 송신기의 식별은 모바일 식별 번호 또는 MIN이 될 수 있다. 컬리브레이션 송신기가 송신을 하는 경우, 각각의 SCS(10)에 의해 송신이 수신되고, 적절한 SCS(10)에 의해 복조된다. 무선 로케이션 시스템은 송신 식별과, 모든 컬리브레이션 송신기들의 식별에 대한 미리 저장된 태스킹 리스트를 비교한다. 송신이 컬리브레이션 송신인 것으로 무선 로케이션 시스템이 결정한다면, 무선 로케이션 시스템은 외부 컬리브레이션 처리를 개시한다.

내부 컬리브레이션 방법.

외부 컬리브레이션 방법 뿐만 아니라, 본 발명의 목적은 무선 로케이션 시스템의 SCS(10)에 이용되는 광대역 디지털 수신기의 모든 채널을 컬리브레이션하는 것이다. 외부 컬리브레이션 방법은 통상 광대역 디지털 수신기에 의해 이용되는 다중 채널 중 단지 하나의 채널만을 컬리브레이션한다. 이것은 고정된 컬리브레이션 송신기들이 통상 가장 높은 전력 제어 채널을 스캔하기 때문이고, 통상 이들 채널은 매번 동일한 제어 채널이 된다. 그러나, 다른 관련 컴포넌트들과 함께 광대역 디지털 수신기의 전달 함수는 완전히 일정하게 유지되지는 않으며, 시간과 온도에 따라 가변된다. 그러므로, 외부 컬리브레이션 방법이 단일 채널을 성공적으로 컬리브레이션할 수 있다고 하더라도, 나머지 채널들도 컬리브레이션될 것이라는 보장은 없다.

도 2h의 흐름도에 도시된 내부 컬리브레이션 방법은 시간 및 주파수 가변 전달 함수에 의해 특징지어지는 개별적인 제1 수신기 시스템(즉, SCS(10))에 특히 적합하고, 전달 함수는 수신된 신호의 진폭과 위상이 수신기 시스템에 의해 어떻게 변경될 것인지를 정의하며, 로케이션 시스템내에서 수신기 시스템은, 무선 송신기에 의해 송신되고 컬리브레이션될 수신기 시스템 및 다른 수신기 시스템에 의해 수신되는 신호의 도달 시각 차이를 부분적으로 결정함으로써 무선 송신기의 위치를 결정하는데 이용되고, 로케이션 추정의 정확도는 시스템에 의해 행해지는 TDOA 추정의 정확도에 부분적으로 의존한다. 도 2i에 AMPS RCC 전달 함수의 예를 도시하고 있고, 이 도면은 전달 함수의 위상이 630KHz 범위의 21 제어 채널을 통해 어떻게 가변되는 지를 도시하고 있다.

도 2h를 참조하면, 내부 컬리브레이션 방법은 수신기 시스템에 의해 이용되는 안테나를 수신기 시스템으로부터 전자적으로 일시 분리하는 단계(단계 S-20); 공지된 안정된 신호 특성을 갖는 내부적으로 생성된 광대역 신호를 제1 수신기 시스템으로 주입하는 단계(단계 S-21); 생성된 광대역 신호를 이용하여 전달 함수가 제1 수신기 시스템의 대역폭에 따라 가변되는 방식의 추정치를 얻는 단계(단계 S-22); 및 추정치를 이용하여 제1 수신기 시스템에 의해 행해진 시간 및 주파수 측정에 대한 제1 전달 함수의 변동의 영향을 경감시키는 단계(S-23)를 포함한다. 내부 컬리브레이션에 이용되는 안정된 광대역 신호의 예는 코움(comb) 신호이고, 이 신호는 5kHz와 같은 공지된 간격을 갖는 개별적이고 동일한 진폭의 다중 주파수 요소로 구성된다. 그러한 신호의 예를 도 2i에 도시하고 있다.

내부 컬리브레이션 프로세스 동안, 안테나는 일시적으로 분리되어져, 외부 신호가 광대역 수신기에 들어오는 것을 방지하여 수신기가 안정된 광대역 신호만을 수신하는 것을 보장해야 한다. 안테나는 전기적으로 수 밀리초 동안만 분리되어 무선 송신기로부터 너무 많은 신호가 손실되는 상태를 최소화한다. 또한, 내부 컬리브레이션은, 통상, 외부 컬리브레이션 직후에 수행되어 SCS(10)의 임의의 컴포넌 트가 외부와 내부 컬리브레이션간의 기간 동안에 드리프트할 가능성을 최소화한다. 안테나는 2개의 전기적으로 제어되는 RF 릴레이(도시되지 않음)를 이용하여 광대역 수신기로부터 분리된다. RF 릴레이는 "오프" 위치에서도 입력과 출력간의 완벽한 분리를 제공할 수 없지만, 70dB의 분리까지는 제공할 수 있다. 2개의 릴레이는 직렬로 이용되어 분리의 크기를 증가시키고, 컬리브레이션 동안에 안테나로부터 광대역 수신기로 어떠한 신호도 누설되지 않도록 보장한다. 마찬가지로, 내부 컬리브레이션 기능이 이용되지 않는 경우, 내부 컬리브레이션 신호는 턴 오프되고, 수신기가 무선 송신기로부터 신호를 수집하는 경우 내부 컬리브레이션 신호가 광대역 수신기로 누설되는 것을 방지하기 위해 2개의 RF 릴레이도 턴오프된다.

외부 컬리브레이션 방법은 단일 채널의 절대 컬리브레이션을 제공하고, 내부 컬리브레이션 방법은 절대적으로 컬리브레이션된 채널에 대해 각각의 채널을 컬리브레이션한다. 코움 신호는 저장된 신호의 복사 및 디지털/아날로그 컨버터를 이용하여 용이하게 생성되므로, 안정된 광대역 신호로서 특히 적합하다.

광대역 컬리브레이션 신호를 이용하는 외부 컬리브레이션

다음에 설명하는 외부 컬리브레이션 방법은, 시간 및 주파수 가변 전달 함수에 의해 특징지어지고 양호하게는 안테나, 필터, 증폭기, 듀플렉서, 멀티-커플러, 스플리터, 및 SCS 수신기 시스템에 연관된 케이블링을 포함하는 SCS(10) 수신기 시스템에 접속되어 이용된다. 이 방법은 주지의 안정된 광대역 컬리브레이션 신호를 외부 송신기로부터 송신하는 단계를 포함한다. 광대역 컬리브레이션 신호는 SCS 수신기 시스템의 소정 대역폭에 걸쳐 전달 함수를 추정하는데 이용된다. 이어서 전달 함수의 추정이 채용되어, 후속 TDOA/FDOA 측정에 대한 전달 함수의 변화의 영향을 약화시킨다. 외부 송신은 무선 로케이션 시스템을 호스팅하는 무선 통신 시스템과의 간섭을 피하기 위해 짧은 지속기간과 낮은 전력을 갖는 것이 바람직하다.

바람직한 방법에서, SCS 수신기 시스템은 외부 송신기와 동기된다. 그러한 동기화는 GPS 타이밍 유닛을 이용하여 수행될 수 있다. 또한, 수신기 시스템은 컬리브레이션 신호가 송신되는 시간에만 전체 광대역의 컬리브레이션 신호를 수신하고 처리하도록 프로그래밍될 수 있다. 수신기 시스템은 외부 컬리브레이션 송신과 동기되는 때를 제외한 다른 시간에는 컬리브레이션 처리를 수행하지 않을 것이다. 또한, 무선 통신 링크는 수신기 시스템과 외부 컬리브레이션 송신기 사이에서 커맨드 및 응답을 교환하는데 이용된다. 외부 송신기는 SCS 수신기 시스템의 안테나에만 광대역 신호를 지향하는 지향성 안테나를 이용할 수도 있다. 그러한 지향성 안테나는 야기(Yagi) 안테나(즉, 선형 엔드-파이어 어레이(linear end-fire array))일 수 있다. 컬리브레이션 방법은 양호하게는 지향성 안테나가 수신기 시스템의 안테나로 향해있고 다중 경로 반사의 위험이 낮은 경우에만 외부 송신을 수행하는 것을 포함한다.

스테이션 바이어스를 위한 컬리브레이션

본 발명의 다른 형태는 SCS 수신기 시스템의 스테이션 바이어스를 정정하는 컬리브레이션 방법에 관한 것이다. "스테이션 바이어스"는 무선 송신기로부터의 RF 신호가 안테나에 도달하는 때와 동일한 신호가 광대역 수신기에 도달하는 때 사이의 유한 지연으로서 정의된다. 본 발명의 방법은 안테나로부터 필터까지의 케이 블 길이를 측정하는 단계와 케이블 길이에 연관된 대응하는 지연을 판정하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 주지의 신호를 필터, 듀플렉서, 멀티-커플러, 또는 RF 스플리터로 주입하는 것과, 각 디바이스의 입력으로부터 광대역 수신기로의 지연 및 위상 응답 대 주파수 응답을 측정하는 것을 포함한다. 그리고나서, 지연 및 위상값이 조합되어 후속 로케이션 측정을 정정하는데 이용된다. 상기 언급한 GPS 기반 타이밍과 함께 이용되는 경우, 상기 방법은 GPS 케이블 길이를 정정하는 것을 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 외부적으로 생성된 기준 신호는 노화(aging) 및 날씨로 인해 발생될 수도 있는 스테이션 바이어스내의 변화를 모니터링하는데 이용되는 것이 바람직하다. 마지막으로, 무선 로케이션 시스템내의 각각의 수신기 시스템을 위한 RF 채널에 의한 스테이션 바이어스는 양호하게는 후속 로케이션 프로세싱을 정정하는데 이용하기 위해 무선 로케이션 시스템내에 테이블 형태로 저장된다.

성능 모니터링

무선 로케이션 시스템은 규칙적이고 지속적인 기반하에서 성능 모니터링을 위하여 컬리브레이션과 동일한 방법을 이용한다. 이들 방법들은 도 2k 및 2L에 도시되어 있다. 성능 모니터링에는 2가지 방법, 즉 고정된 전화기 및 관찰된 지점의 드라이브 테스팅이 이용된다. 고정된 전화기 방법은 이하의 단계들(도 2k 참조)을 포함한다:

표준 무선 송신기들이 무선 로케이션 시스템의 통신가능 구역내의 여러 지점에 영구적으로 배치된다(이들은 고정 전화기들로서 알려져 있음)(단계 S-30);

고정 전화기들이 배치된 지점들은 그 로케이션이 소정 거리, 예를 들면 10 피트내로 정밀하게 알려지도록 관찰한다(단계 S-31);

관찰된 로케이션들은 AP(14)내의 테이블에 저장된다(단계 S-32);

고정 전화기들은 시스템상의 모든 무선 송신기들에 대해 무선 통신 시스템에 의해 설정되는 레이트 및 기간에서 무선 통신 시스템상에 등록되도록 허용된다(단계 S-33);

고정된 전화기에 의한 각각의 등록 송신에서, 무선 로케이션 시스템은 정상 로케이션 프로세싱을 이용하여 고정된 전화기들을 로케이팅한다(컬리브레이션 송신기로서, 무선 송신 시스템은 테이블에 식별을 저장함으로써 고정 전화기로부터인 것으로 송신을 식별할 수 있다)(단계 S-34);

무선 로케이션 시스템은 로케이션 프로세싱에 의해 결정된 계산 로케이션과 관찰에 의해 결정된 저장 로케이션간의 에러를 계산한다(단계 S-35);

로케이션, 에러값, 및 기타 다른 측정 파라미터들이 AP(14)내의 데이터베이스에 타임 스탬프와 함께 저장된다(단계 S-36);

AP(14)는 순간 에러 및 다른 측정된 파라미터를 모니터링하고(집합하여 확장된 로케이션 레코드가라 언급함), 부가적으로 에러 및 다른 측정된 파라미터들의 여러 통계값을 계산한다(단계 S-37); 및

순간적으로 또는 소정수의 로케이션 추정을 통한 통계적 필터링을 수행한 후에, 임의의 에러 또는 기타 다른 값들이 소정의 임계값 또는 과거의 통계값을 초과하는 경우, AP(14)는 무선 로케이션 시스템의 오퍼레이터에게 경고 신호를 보낸다(단계 S-38).

확장된 로케이션 레코드는 무선 로케이션 시스템의 순간 및 과거 성능을 분석하는데 유용한 다수의 측정된 파라미터를 포함한다. 이들 파라미터들은 무선 송신기에 의해 이용되는 RF 채널, 무선 송신을 복조하기 위해 무선 로케이션 시스템에 의해 이용되는 안테나 포트(들), 무선 로케이션 시스템이 RF 데이터를 요구한 안테나 포트들, 로케이션 프로세싱에 이용되는 기간의 송신 전력의 피크, 평균 및 변동, 로케이션 프로세싱에 대한 기준으로서 선택된 SCS(10) 및 안테나 포트, 로케이션 프로세싱에 이용되는 하나 걸러씩의 SCS(10) 및 안테나와 기준 SCS(10) 및 안테나간의 교차 스펙트럼 상관으로부터의 상관값, 각각의 베이스 라인에 대한 지연값, 다중 경로 경감 파라미터, 및 다중 경로 경감 계산 후에 존재하는 잔류값 등을 포함한다. 무선 로케이션 시스템이 수행되는 방법을 결정하기 위해, 이들 측정된 어느 파라미터도 무선 로케이션 시스템에 의해 모니터링될 수 있다. 무선 로케이션 시스템에 의해 수행되는 모니터링의 형태의 예는 베이스라인상의 상관의 순간값과 과거의 상관값 범위간의 변동이 될 수도 있다. 다른 예로서는 특정 안테나에서 수신된 전력의 순간값과 과거에 수신된 전력의 범위간의 변동이 될 수도 있다. 많은 다른 통계값들이 계산될 수 있고, 이 리스트가 전부는 아니다.

무선 로케이션 시스템의 통신가능 구역에 배치되는 고정 전화기들의 수는 셀 사이트의 밀도, 지형의 난이도, 및 무선 통신 시스템이 지역에서 수행되는 과거 용이성(historical ease)에 기반하여 결정될 수 있다. 일부 지역에서는 1대1의 비율이 요구되지만, 통상적으로는, 그 비율은 6개의 셀 사이트마다 하나의 고정된 전화 기이다. 고정된 전화기들은 캐리어가 만들 수 있는 주파수 플랜상의 모든 변화를 모니터링 할 뿐만 아니라, 무선 로케이션 시스템의 성능을 모니터링하는 연속적인 수단을 제공한다. 많은 경우에, 주파수 플랜의 변화가 무선 로케이션 시스템의 성능에 변동을 유발하고, 고정된 전화기들의 성능 모니터링은 무선 로케이션 시스템 오퍼레이터에게 그 결과를 즉시 제공한다.

관찰된 지점들의 드라이브 테스팅은 고정된 전화기 모니터링과 매우 유사하다. 고정된 전화기들은 통상 전력 액세스가 가능한 옥내에만 배치될 수 있다(즉, 전화기들은 유효하기 위해 계속적으로 전력 공급이 되어야 한다). 로케이션 성능의 더 완벽한 측정을 얻기 위해서는, 옥외 테스트 지점의 드라이브 테스팅도 수행된다. 도 2l을 참조하면, 고정된 전화기들과 함께로서, 무선 로케이션 시스템의 통신가능 구역 전체의 소정 테스트 지점들이 10 피트내에서 관찰된다(단계 S-40). 각각의 테스트 지점은 하나의 코드로 할당되는데, 이 코드는 "*" 또는 "#", 및 후속하는 시퀀스 번호로 구성된다(단계 S-41). 예를 들면, "*1001" 내지 "*1099"는 테스트 지점에 이용되는 99개 코드들의 시퀀스일 수 있다. 이들 코드들은 다이얼링된 경우, 무선 통신 시스템에 의미없는 시퀀스이어야 한다(즉, 코드들은 인터셉트 메시지를 제외하고, 특징이나 다른 번역이 MSC내에서 발생하지 않도록 한다). AP(14)는 관찰된 로케이션과 함께 각 테스트 지점을 위한 코드를 저장한다(단계 S-42). 이들 초기 단계들에 후속하여, 임의의 코드를 다이얼링하는 임의의 무선 송신기가 정상 로케이션 프로세싱을 이용하여 트리거링 및 로케이팅된다(단계 S-43 및 S-44). 무선 로케이션 시스템은 로케이션 프로세싱에 의해 결정된 계산된 로케이션과 관찰에 의해 결정된 저장된 로케이션간의 에러를 자동으로 계산하고, 로케이션 및 에러값이 AP(14)내의 데이터베이스에 타임 스탬프와 함께 저장된다(단계 S-45 및 S-46). AP(14)는 에러의 과거 여러 통계값 뿐만 아니라 순간 에러도 모니터링한다. 에러값이 순간적으로나 또는 소정수의 로케이션 추정에 걸친 통계적 필터링을 수행한 후에, 소정의 임계값 또는 과거 통계값을 초과하는 경우, AP(14)는 무선 로케이션 시스템의 오퍼레이터에게 경고 신호를 송신한다(단계 S-47).

TDOA 로케이션 프로세서(TLP)

도 1, 도 1a, 및 도 3에 도시된 TLP(12)는, 무선 로케이션 시스템의 많은 형태, 특히 SCS(10)를 관리하고 로케이션 프로세싱을 제어하는 중앙집중된 디지털 신호 처리 시스템이다. 로케이션 프로세싱은 DSP를 내포하므로, TLP(12)의 주된 장점 중 하나가 무선 로케이션 시스템내의 임의의 SCS(10)에서 송신에 의해 개시되는 로케이션 프로세싱 사이에서 DSP 자원을 공유할 수 있다는 점이다. 즉, 중심에 가용한 자원을 가짐으로써 SCS(10)에서의 DSP의 추가 비용이 감소된다. 도 3에 도시한 바와 같이, TLP(12)의 3개의 주요 컴포넌트들은 DSP 모듈(12-1), T1/E1 통신 모듈(12-2) 및 컨트롤러 모듈(12-3)이다.

T1/E1 통신 모듈(12-2)은 SCS(10)로의 통신 인터페이스를 제공한다(T1 및 E1은 전세계적으로 가용한 표준 통신 속도이다). 각각의 SCS(10)는 하나 이상의 DS0(통상 56Kbps 또는 64Kbps)를 이용하여 TLP(12)에 통신한다. 각각의 SCS(10)는 통상, 예를 들면 셀 사이트에서의 드롭 및 인서트 유닛 또는 채널 뱅크를 이용하여, 분리된 T1 또는 E1 회로에 접속된다. 종종, 이 회로는 MSC와 통신하는 기지국 과 공유된다. 중앙 사이트에서, 기지국에 할당된 DS0와 SCS(10)에 할당된 DS0은 분리된다. 이것은 통상 TLP(12)의 외부에서 다중 SCS(10)로부터 풀 T1 또는 E1 회로로 DS0을 분리할 뿐만 아니라 DS0를 추천하는 디지털 액세스 및 제어 시스템(DACS; 13A)을 이용하여 수행된다. 그리고나서, 이들 회로들은 DACS(13A)로부터 DACS(13B)로, 그리고나서는 TLP(12)상의 T1/E1 통신 모듈에 접속된다. 각각의 T1/E1 통신 모듈은 모듈과 통신하는 각각의 SCS(10)로 및 각각의 SCS(10)로부터의 데이터 패킷을 버퍼링하기에 충분한 디지털 메모리를 포함한다. 단일 TLP 섀시는 하나 이상의 T1/E1 통신 모듈을 지원할 수 있다.

DSP 모듈(12-1)들은 로케이션 프로세싱을 위한 풀링(pool)된 자원을 제공한다. 단일 모듈은 통상 2 내지 8개의 디지털 신호 처리기를 포함하고, 그들 각각이 로케이션 프로세싱에 동등하게 이용가능하다. 2가지 형태의 로케이션 프로세싱, 즉 센트럴 베이스드 및 스테이션 베이스드 로케이션 프로세싱이 가능하고, 이하에 더 상세하게 설명한다. TLP 컨트롤러(12-3)는 DSP 모듈(들)(12-1)을 관리하여 최적의 스루풋을 얻는다. 각각의 DSP 모듈은 로케이션 프로세싱에 필요한 모든 데이터를 저장할 수 있는 충분한 디지털 메모리를 포함한다. 로케이션 프로세싱을 시작하는데 필요한 모든 데이터가 각각의 관련 SCS(10)에서 DSP 모듈상의 디지털 메모리로 이동하기 전까지는 DSP는 개입하지 않는다. 그리고 난 후에야 특정 무선 송신기를 로케이팅하는 특정 태스크가 DSP에 주어진다. 이러한 기술을 이용하여, 고가의 자원인 DSP가 대기하는 것을 방지한다. 단일 TLP 섀시(chassy)는 하나 이상의 DSP 모듈을 지원할 수 있다.

컨트롤러 모듈(12-3)은 무선 로케이션 시스템내에서 모든 로케이션 프로세싱의 실시간 관리를 제공한다. AP(14)는 무선 로케이션 시스템내의 상위 레벨 관리 엔티티이지만, 송신 발생시 그 데이터베이스 아키텍쳐는 실시간 결정을 수행할 만큼 충분히 빠르지는 못하다. 컨트롤러 모듈(12-3)은 상태, 여러 안테나에 대한 여러 채널의 스펙트럼 에너지, 복조된 메시지, 및 진단(diagnostics)을 포함하는 메시지를 SCS(10)로부터 수신한다. 이것은 컨트롤러가 무선 로케이션 시스템에서 발생하는 이벤트들을 연속적으로 결정하는 것을 가능하게 할 뿐만 아니라, 특정 액션을 취하도록 하는 명령을 송신할 수도 있게 한다. 컨트롤러 모듈이 SCS(10)로부터 복조된 메시지를 수신한 경우, 컨트롤러 모듈은 특정 무선 송신에 대해 로케이션 프로세싱이 필요한지 여부를 결정한다. 컨트롤러 모듈(12-3)은 센트럴 베이스드 또는 스테이션 베이스드 로케이션 프로세싱 중 어느 것을 이용할 지 여부를 포함하여, 로케이션 프로세싱에 어느 SCS(10) 및 안테나를 이용할지를 결정한다. 컨트롤러 모듈은 SCS(10)에 필요한 데이터를 반환하라고 명령하고, 로케이션 프로세싱시 그들의 필요한 역할을 순차적으로 수행하도록 통신 모듈 및 DSP 모듈에 명령한다. 이들 단계들은 이하에 보다 상세하게 설명한다.

컨트롤러 모듈(12-3)은 관심 신호 테이블(SOIT; Signal of Interest Table)이라고 알려진 테이블을 유지한다. 이 테이블은 특정 무선 송신상의 로케이션 프로세싱을 트리거링하는데 이용될 수 있는 모든 기준을 포함한다. 기준은 예를 들면 모바일 식별 번호, 이동국 ID, 전자 일련 번호, 다이얼링된 디지트, 시스템 ID, RF 채널 번호, 셀 사이트 번호 또는 섹터 번호, 송신 형태, 및 기타 다른 형태의 데이터 요소를 포함할 수 있다. 일부 트리거 이벤트들은 처리 순서를 결정하는데 이용하기 위해 그들과 관련된 상위 또는 하위 우선 순위 레벨을 가질 수 있다. 상위 우선 순위 로케이션 트리거는 항상 하위 우선 순위 로케이션 트리거 이전에 처리된다. 그러나, 이미 로케이션 프로세싱을 시작한 하위 우선 순위 트리거는 상위 우선 순위 태스크로 할당되기 이전에 처리를 완료한다. 무선 로케이션 시스템의 마스터 태스킹 리스트는 AP(14)상에 유지되고, 태스킹 리스트의 카피들은 무선 로케이션 시스템내의 각각의 TLP(12)내의 관심 신호 테이블에 자동으로 다운로딩된다. TLP(12)가 리셋되거나 처음으로 개시되는 경우, 관심 신호 테이블 전체가 TLP(12)에 다운로딩된다. 이들 2개의 이벤트에 후속하여, AP(14)로부터 각각의 TLP(12)로 그 변화들만이 다운로딩되어 통신 대역폭을 보존한다. TLP(12)와 AP(14)간의 통신 프로토콜은 부정확한 데이터가 관심 신호 테이블에 들어가지 않도록 충분한 용장성과 에러 체킹을 포함하는 것이 바람직하다. AP(14) 및 TLP(12)가 가용한 처리 용량을 주기적으로 여분으로 남겨두는 경우, AP(14)는 관심 신호 테이블의 엔트리를 재확인하여 무선 로케이션 시스템내의 모든 관심 신호 테이블 엔트리가 완전 동조화되는 것을 보장한다.

각각의 TLP 섀시는 섀시에 관련된 최대 용량을 가지고 있다. 예를 들면, 단일 TLP 섀시는 48 내지 60개의 SCS(10)를 충분히 지원할 수 있는 용량만을 가질 수 있다. 무선 통신 시스템이 단일 TLP 섀시의 용량보다 큰 경우에, 다중 TLP 섀시들이 이더넷 네트워킹을 이용하여 서로 접속된다. 컨트롤러 모듈(12-3)은 TLP간 통신 및 네트워킹의 기능을 수행하고, 이더넷 네트워크를 통해 애플리케이션 프로세 서(14) 및 다른 TLP 섀시내의 컨트롤러 모듈과 통신한다. 로케이션 프로세싱이, 상이한 TLP 섀시에 접속되는 SCS(10)의 이용을 필요로 하는 경우, TLP간 통신이 필요하다. 각각의 무선 송신을 위한 로케이션 프로세싱은 단일 TLP 섀시내의 단일 DSP 모듈에 할당된다. TLP 섀시내의 컨트롤러 모듈(12-3)은 로케이션 프로세싱을 수행해야 할 DSP 모듈을 선택하고나서, 로케이션 프로세싱에 이용되는 모든 RF 데이터를 그 DSP 모듈로 라우팅한다. RF 데이터가 하나 이상의 TLP(2)에 접속된 SCS(10)로부터 요구되는 경우, 모든 필요한 TLP 섀시내의 컨트롤러 모듈들이 통신하여, 모든 필요한 SCS(10)에서 그들 각각에 접속된 TLP(12)로 RF 데이터를 이동시키고 나서, 로케이션 프로세싱에 할당되는 DSP 모듈 및 TLP 섀시로 이동한다. 컨트롤러 모듈은 용장성을 갖기 위해 2개의 완전히 독립된 이더넷 네트워크를 지원한다. 어느 하나의 네트워크의 중단이나 고장이 발생하면, 그 TLP(12)는 모든 통신을 다른 네트워크에 즉시 시프팅하게 된다.

컨트롤러 모듈(12-3)은 각각의 TLP 섀시에 연관된 SCS(10)를 포함하여 무선 로케이션 시스템의 완전한 네트워크 맵을 유지한다. 네트워크 맵은 로케이션 프로세싱에 이용될 수 있는 후보(candidate) SCS/안테나의 리스트 및 각각의 SCS/안테나에 관련된 여러 파라미터들을 포함하는 컨트롤러 모듈내에 저장된 테이블이다. 네트워크 맵의 구조 예를 도 3a에 도시하고 있다. SCS(10)에 접속된 각각의 안테나에 대해 테이블내의 별도의 엔트리가 존재한다. 하나 이상의 TLP 섀시와 통신하는 SCS(10)에 의해 커버되는 영역에서 무선 송신이 발생하는 경우, 관련된 TLP 섀시내의 제어 모듈은 로케이션 프로세싱을 관리하기 위해 어느 TLP 섀시가 "마스터" TLP 섀시가 될 것인지를 결정한다. 통상, 무선 송신을 위한 주요 채널 할당을 갖는 SCS(10)에 관련된 TLP 섀시가 마스터로 할당된다. 그러나, TLP가 로케이션 프로세싱을 위해 이용가능한 DSP 자원을 일시적으로 전혀 가지고 있지 않거나 로케이션 프로세싱에 관련된 대부분의 SCS(10)가 다른 TLP에 접속되어 컨트롤러 모듈이 TLP간 통신을 최소화하는 경우라면, 대신에 또 다른 TLP 섀시로 할당될 수도 있다. 이러한 결정 프로세스는 완전히 다이나믹하지만, 모든 주요 채널 할당에 대해 바람직한 TLP 섀시를 미리 결정하는 TLP(12)내의 테이블에 의해 지원된다. 이들 테이블들은 무선 로케이션 시스템의 오퍼레이터에 의해 생성되고, 네트워크 오퍼레이션 콘솔을 이용하여 프로그래밍된다.

상기 언급한 네트워킹은 2개의 무선 캐리어들간의 통신가능 구역을 중첩하거나 접하는 섀시 뿐만 아니라 동일한 무선 캐리어와 관련된 TLP 섀시에 둘 다에 대하여 기능한다. 그러므로, 제1 무선 캐리어에 속하는 TLP(12)가 네트워킹되어 제2 무선 캐리어에 속하는 TLP(12)(및 TLP(12)와 관련된 SCS(10))로부터 RF 데이터를 수신할 수 있다. 이러한 네트워킹은 시골 지역에서 특히 가치가 있고, 무선 로케이션 시스템의 성능이 다중 무선 캐리어의 셀 사이트에서 SCS(10)를 배치함으로써 향상될 수 있다. 많은 경우에, 무선 캐리어들이 셀 사이트를 배치하지는 않으므로, 이러한 특징은, 무선 로케이션 시스템이 단일 무선 캐리어로부터의 셀 사이트만을 이용하는 경우 무선 로케이션 시스템이 이용할 수 있는 것보다 더 지역적으로 다양한 안테나를 액세스할 수 있도록 해준다. 아래 설명된 바와 같이, 로케이션 프로세싱을 위한 안테나의 적절한 선택 및 이용은 무선 로케이션 시스템의 성능을 향상시킬 수 있다.

컨트롤러 모듈(12-13)은 로케이션 레코드를 포함한 많은 메시지(이하에 설명됨)를 AP(14)에 전달한다. 그러나, 통상 복조된 데이터는 TLP(12)에서 AP(14)로 전달되지는 않는다. 그러나, TLP(12)가 특정 무선 송신기로부터 복조된 데이터를 수신하여 TLP(12)가 무선 송신기를 다른 통신가능 구역내의 제2 무선 캐리어의 등록된 고객으로 식별하는 경우, TLP(12)는 복조된 데이터를 제1 (기능) AP(14A)에 전달할 수도 있다. 이를 통해, 제1 AP(14A)는 제2 무선 캐리어와 관련된 제2 AP(14B)와 통신할 수 있고, 특정 무선 송신기가 임의의 형태의 로케이션 서비스로 등록되었는지 여부를 결정한다. 제2 AP(14B)는 제1 AP(14A)에 명령하여 특정 무선 송신기의 식별을 관심 신호 테이블로 배치함으로써, 제1 AP(14A)와 관련된 제1 무선 로케이션 시스템의 통신가능 구역에 특정 무선 송신기가 존재하는 한, 특정 무선 송신기는 로케이팅된다. 특정 무선 송신기가 소정의 임계값을 초과하는 시간동안에 등록되지 않은 것을 제1 무선 로케이션 시스템이 검출한 경우, 특정 무선 송신기의 식별(identity)이 제1 AP(14A)와 관련된 커버리지 영역내에 더 이상 존재하지 않으므로 관심 신호 테이블에서 제거되어야 한다는 것을 제1 AP(14A)가 제2 AP(14B)에 명령할 수도 있다.

진단 포트

TLP(12)는 무선 로케이션 시스템내에서 문제들을 오퍼레이팅하고 진단하는데 매우 유용한 진단 포트를 지원한다. 이러한 진단 포트는 TLP(12)에서 국부적으로(locally) 액세스되거나 또는 TLP(12)를 AP에 접속시키는 이더넷 네트워크를 통해 원격으로 액세스될 수 있다. 진단 포트는 오퍼레이터가 모든 로케이션 프로세싱의 중간 및 최종 결과 뿐만 아니라 SCS(10)로부터 수신된 복조 및 RF 데이터의 전부를 파일에 기록할 수 있게 한다. 이러한 데이터는 로케이션 추정을 처리한 이후에 TLP(12)로부터 삭제되므로 진단 포트는 추후의 후-처리 및 분석을 위한 데이터를 저장할 수단을 제공한다. 대규모 무선 로케이션 시스템을 운영한 발명자의 경험에 의하면, 극소수의 로케이션 추정이 종종 매우 많은 에러들을 가지고 있고, 이들 에러들이 어느 측정 기간 동안 무선 로케이션 시스템의 전체 동작 통계를 점유할 수 있다. 그러므로, 무선 로케이션 시스템이 매우 많은 에러의 원인을 검출하고 트랩하여 이들 에러들을 진단하고 경감시킬 수 있는 한 세트의 툴을 오퍼레이터에게 제공하는 것이 중요하다. 진단 포트들은 모든 로케이션 추정을 위한 정보, 특정 무선 송신기 또는 특정 테스트 지점으로부터의 로케이션 추정을 위한 정보, 또는 특정 기준을 충족시키는 로케이션 추정을 위한 정보를 저장하도록 설정될 수 있다. 예를 들면, 고정된 전화기 또는 관찰된 지점들의 드라이브 테스팅에 대해, 진단 포트는 로케이션 추정에서의 에러를 실시간으로 결정할 수 있고, 그리고 나서 그 에러가 소정의 임계값을 초과하는 로케이션 추정치들에 대한 상기 기술한 정보만을 기록한다. 진단 포트는, 테이블내의 각각의 고정된 전화기 및 드라이브 테스트 지점의 관찰된 위도 경도 좌표를 저장한 후 대응하는 테스트 지점에 대한 로케이션 추정이 행해지는 경우에 방사적(radial) 에러를 계산함으로써 에러를 실시간으로 판정한다.

용장성(redunduncy)

TLP(12)는 수개의 발명 기술을 이용하여 용장성을 구현하고, 무선 로케이션 시스템이 M+N 용장성 방법을 지원할 수 있게 한다. M+N 용장성은 N개의 리던던트(redundant)(또는 대기) TLP 섀시가 M개의 온라인 TLP 섀시에 대한 전체 리던던트 백업을 제공하는데 이용된다는 것을 의미한다. 예를 들면, M은 10이고, N은 2가 될 수 있다.

우선, 다른 TLP 섀시내의 컨트롤러 모듈들은 그들 자신들 사이에서, 그리고 TLP 섀시를 모니터링하도록 할당된 AP(14) 마다 소정의 시간 간격을 두고 상태 및 "심장 박동" 메시지를 연속적으로 교환한다. 그러므로, 모든 컨트롤러 모듈은 무선 로케이션 시스템내의 다른 모든 컨트롤러 모듈의 연속적이고 모든(full) 상태를 가지고 있다. 다른 TLP 섀시내의 컨트롤러 모듈은 주기적으로 하나의 TLP(12)내에서 하나의 컨트롤러 모듈을 선택하여 TLP 섀시 그룹에 대한 마스터 컨트롤러가 된다. 제1 TLP(12A)가 그 상태 메시지에서 고장나거나 또는 저하된 상태를 보고하거나 또는 제1 TLP(12A)가 할당된 소정의 시간내에 어떠한 상태 또는 심장 박동 메시지를 전달하지 못한 경우, 마스터 컨트롤러는 제1 TLP 섀시를 오프라인 상태로 설정하도록 결정한다. 마스터 컨트롤러가 제1 TLP(12A)를 오프라인 상태로 설정한 경우, 마스터 컨트롤러는 제2 TLP(12B)를 할당하여 리던던트 스위치오버를 수행하고, 오프라인 제1 TLP(12A)의 태스크를 인수할 수도 있다. 제2 TLP(12B)에 제1 TLP(12A)에 로딩된 구성이 자동으로 송신된다. 이러한 구성은 마스터 컨트롤러 또는 TLP(12)에 접속된 AP(14)로부터 다운로드될 수도 있다. 마스터 컨트롤러는 대기 TLP(12)내의 컨트롤러 모듈인 것이 바람직하지만, 오프라인 상태가 아닌 TLP(12) 중 임의의 어느 하나의 컨트롤러 모듈이 될 수 있다. 마스터 컨트롤러가 대기 TLP(12)내의 컨트롤러 모듈인 경우, 고장난 제1 TLP(2A)를 검출하고, 제1 TLP(12A)를 오프라인 상태로 설정하며, 리던던트 스위치오버를 수행하는데 필요한 시간은 가속될 수 있다.

두번째로, SCS(10) 및 각각의 TLP T1/E1 통신 모듈(12-2)간의 모든 T1 또는 E1 통신은 용장성 제어 전용의 높은 신뢰성의 DACS를 통해 라우팅되는 것이 바람직하다. DACS(13B)는 SCS(10)로부터 DS0를 포함하는 모든 추천된 T1/E1 회로에 접속되고, 또한 모든 TLP(12)의 모든 T1/E1 통신 모듈(12-2)에 접속된다. 모든 TLP(12)에서의 모든 컨트롤러 모듈은 DACS 접속 리스트 및 포트 할당을 기술하는 DACS(13B)의 맵을 포함한다. 이러한 DACS(13B)는 상기 설명한 이더넷 네트워크에 접속되고, 임의의 TLP(12)에서의 임의의 컨트롤러 모듈(12-3)에 의해 제어될 수 있다. 제2 TLP(12)가 마스터 컨트롤러에 의해 오프라인 상태로 설정된 경우, 마스터 컨트롤러는 DACS(13B)에 명령을 송신하여 제1 TLP(12A)와 통신하는 추천된 T1/E1 회로를 대기 상태인 제2 TLP(12B)로 스위칭한다. 동시에, AP(14)는 제2 TLP(12B)(이제는 오프라인)에 의해 이용되고 있는 완전한 구성 파일을 제3 TLP(12C)(이제는 온라인)에 다운로딩한다. 고장난 제1 TLP 섀시의 제1 검출로부터 완전한 스위치 오버 및 제3 TLP 섀시에 의한 처리 책임의 인수까지의 시간은 통상 수초 이내이다. 여러 경우에 있어, 어떤 RF 데이터도 고장난 제1 TLP 섀시와 연관된 SCS(10)에 의해 손실되지 않으며, 로케이션 프로세싱을 중단없이 계속할 수 있다. 제1 TLP(12A)가 오프 라인 상태로 설정되는 TLP 페일-오버(fail-over)의 시각에, NOC(16)는 무선 로케이션 시스템 오퍼레이터에게 이벤트가 발생했다는 것을 통지하는 경로를 생성한다.

세번째로, 각각의 TLP 섀시는 여유 전원, 팬(fans), 및 다른 컴포넌트들을 포함한다. TLP 섀시도 또한 다중 DSP 모듈을 지원할 수 있으므로, 단일 DSP 모듈 또는 단일 DSP 모듈 상의 단일 DSP의 고장까지도 가용한 처리 자원의 전체량을 감소시키기는 하지만, TLP 섀시의 고장을 유발하지는 않는다. 이 문단에서 설명되는 모든 경우에, TLP(12)의 고장난 컴포넌트는 전체 TLP 섀시를 오프라인 상태로 설정하지 않고서도 대체될 수 있다. 예를 들면, 단일 전원이 고장난 경우, 여유 전원은 섀시의 부하를 단독으로 충분하게 지원할 수 있는 성능을 가지고 있다. 고장난 전원은 자신을 섀시의 부하로부터 제거하여 섀시가 더 열화(degradation)되는 것을 방지하는 데에 필요한 회로를 포함한다. 마찬가지로, 고장난 DSP 모듈은 백플랜이나 다른 모듈의 고장을 유발하지 않도록 그 자신을 섀시의 액티브 부분으로부터 제거할 수도 있다. 이것은 제2 DSP 모듈을 포함하는 섀시의 나머지가 계속적으로 정상 기능할 수 있도록 한다. 물론, 섀시의 전체 프로세스 스루풋은 감소되지만, 전체 고장은 피할 수 있다.

애플리케이션 프로세서(AP)(14)

AP(14)는, 전체 무선 로케이션 시스템을 관리하고, 외부 사용자 및 애플리케이션으로의 인터페이스를 제공하며, 로케이션 레코드 및 구조를 저장하고, 여러가지 애플리케이션 관련 기능을 지원하는 다수의 소프트웨어 프로세스를 포함하는 중앙 집중화된 데이터베이스 시스템이다. AP(14)는 무선 로케이션 시스템의 스루풋 에 매칭되도록 크기가 정해지는 상용 하드웨어 플랫폼을 이용한다. AP(14)는 또한 여기에서 설명되는 기능을 제공하도록 커스터마이징되는 상용 관련 데이터베이스 시스템(RDBMS)을 이용한다. 양호하게는, SCS(10) 및 TLP(12)가 함께 완전한 실시간 기반에서 로케이션을 결정하고 로케이션 레코드를 생성하도록 동작하는데 대해, AP(14)는 실시간 기반으로는 로케이션 레코드를 저장 및 발송하고 비실시간 기반으로는 로케이션 레코드를 후처리하고 시간에 걸쳐 액세스와 리포팅을 제공하도록 동작할 수 있다. 다양한 형태의 시스템 및 애플리케이션 분석을 위해 로케이션 레코드(records)를 저장하고, 검색하며, 후처리하는 능력은 본 발명의 강력한 장점이 된다. 소프트웨어 프로세스의 주요 콜렉션은 ApCore로 알려져 있고, 이것은 도 4에 도시되어 있으며, 이하의 기능들을 구비하고 있다.

AP 성능 관리자(ApPerfGuard)는 NOC(16)와의 ApCore 통신뿐만 아니라 대부분의 다른 ApCore 프로세스를 개시하고, 중지시키고, 모니터링하는 기능을 하는 전용 소프트웨어 프로세스이다. NOC로부터 구성 업데이트 명령을 수신하면, ApPerfGuard는 데이터베이스를 업데이트하고, 그 변화를 다른 모든 프로세스에 통지한다. NOC가 ApCore에 특정 운용 상태로 진입하라고 명령하면, ApPerfGuard는 적절한 프로세스를 개시 및 중지하고, 운용되기로 예정된 다른 소프트웨어 프로세스를 계속 모니터링하여 더 이상 적절하게 응답하지 않는 임의의 프로세스를 벗어나거나 중지하고 재시작한 경우에 그들을 재개시시킨다. ApPerfGuard에는 최상위 처리 우선 순위 중 하나가 할당되므로, 이 프로세스는 "진행되고 있는" 다른 프로세스에 의해 중단될 수 없다. 또한, ApPerfGuard에는 다른 소프트웨어 프로세스에 의해서는 액세스될 수 없는 전용 메모리에 할당되어, 기타 다른 소프트웨어 프로세스들로부터의 가능한 어떠한 방해도 방지한다.

AP 디스패처(ApMnDsptch)는 TLP(12)로부터 로케이션 레코드를 수신하여 다른 프로세스에 발송하는 소프트웨어 프로세스이다. 이 프로세스는 시스템 내에 구성된 각각의 물리적 TLP(12)를 위한 개별적인 스레드(thread)를 포함하고, 각각의 스레드는 그 TLP(12)로부터 로케이션 레코드를 수신한다. 시스템 신뢰성을 위해, ApCore는 각각의 TLP(12)로부터 수신된 최종 로케이션 레코드 시퀀스 번호를 포함하는 리스트를 포함하고, 초기 접속시 이 시퀀스 번호를 TLP(12)에 송신한다. 그 후, AP(14) 및 TLP(12)가 프로토콜을 유지함으로써, TLP(12)는 유일한 식별자를 갖는 각각의 로케이션 레코드를 송신한다. ApMnDsptch는 로케이션 레코드를 Ap911, ApDbSend, ApDbRecvLoc 및 ApDbFileRecv를 포함하는 다중 프로세스에 발송한다.

AP 태스킹 프로세스(ApDbSend)는 무선 로케이션 시스템내의 태스킹 리스트를 제어한다. 태스킹 리스트는 어느 무선 송신기가 로케이팅될 지, 어느 애플리케이션이 기준을 생성했는지, 및 어느 애플리케이션이 로케이션 레코드 정보를 수신할 수 있는지를 결정하는 모든 트리거 기준의 마스터 리스트이다. ApDbSend 프로세스는 각각의 TLP(12)에 대해 개별적인 스레드를 포함하고, 이를 통해 ApDbSend는 각각의 TLP(12)상의 관심 신호 테이블과 태스킹 리스트를 동기화시킨다. ApDbSend는 관심 신호 테이블에 애플리케이션 정보를 송신하지 않고, 트리거 기준만을 송신한다. 그러므로, TLP(12)는 왜 무선 송신기가 로케이팅되어야 하는지를 알지 못한다. 태스킹 리스트는, 모바일 식별 번호(MIN), 이동국 식별자(MSID), 전자 일련 번호(ESN) 및 다른 식별 번호들, 다이얼링된 문자 및/또는 디지트 시퀀스, 홈 시스템 ID(SID), 발신 셀 사이트 및 섹터, 발신 RF 채널, 또는 메시지 형태에 기초하여 무선 송신기가 로케이팅될 수 있게 한다. 태스킹 리스트는 다중 애플리케이션이 동일한 무선 송신기로부터 로케이션 레코드를 수신할 수 있게 한다. 그러므로, "911"로 다이얼링된 무선 송신기로부터의 단일 로케이션 레코드는 예를 들면 911 PSAP, 플리트(fleet) 관리 애플리케이션, 교통 관리 애플리케이션, 및 RF 최적화 애플리케이션에 송신될 수 있다.

태스킹 리스트는 또한 각각의 트리거 기준을 위한 여러가지 플래그와 필드를 포함하고 있으며, 그들 중 일부는 본 명세서의 다른 부분에 설명되어 있다. 예를 들면 하나의 플래그는, 무선 로케이션 시스템이 무선 송신기의 대략적이거나 최종 추정을 제공해야만 하는 최대 시간 한계를 지정한다. 또 다른 플래그는 무선 송신기의 식별과 같은 특정 트리거 기준에 대해 로케이션 프로세싱이 디스에이블될 수 있게 한다. 또 다른 필드는 특정 트리거에 대한 기준을 변경하는 데에 필요한 인증을 포함하고 있으며, 인증은, 무선 로케이션 시스템의 오퍼레이터가 임의의 트리거 기준 및 관련된 필드들 또는 플래그들을 부가 ·삭제 ·변경할 수 있는 권한을 어느 애플리케이션에 부여할 지를 지정할 수 있도록 한다. 다른 하나의 필드는 트리거 기준과 관련된 서비스의 로케이션 등급을 포함하고 있으며, 서비스의 등급은 특정 트리거 기준과 연관된 로케이션 프로세싱에 필요한 정확도 레벨 및 우선 순위 레벨을 무선 로케이션 시스템에게 표시해 준다. 예를들면, 일부 애플리케이션들은 대략적인 로케이션 추정에 만족할 수 있는 한편(로케이션 프로세싱 요금의 감소 등을 위해), 다른 애플리케이션들은 임의의 주어진 송신에 대해 완결이 보장되지 않는 (높은 우선 순위 처리 태스크에 대해 선점될 수도 있음) 낮은 우선 순위 처리에 만족할 수도 있다. 무선 로케이션 시스템은 또한 태스킹 리스트 내에 트리거 기준에 대한 와일드카드의 사용을 지원하는 수단을 포함한다. 예를 들면, 트리거 기준은 "MIN = 215555****"으로 입력될 수 있다. 이것은, 그 MIN이 6개의 문자 215555로 시작하여 임의의 4개의 디지트로 끝나는 어떠한 무선 송신기에 대해서도, 무선 로케이션 시스템이 로케이션 프로세싱을 트리거할 수 있게 한다. 와일드카드 문자는 트리거 기준의 어느 위치에라도 배치될 수 있다. 이러한 특징으로 인해, 관련 무선 송신기들의 블록을 함께 그룹화함으로써 태스킹 리스트 및 관심 신호 테이블내에 필요한 메모리 로케이션의 수를 절감할 수 있다.

ApDbSend는 또한 다이나믹 태스킹을 지원한다. 예를 들면, "911"로 다이얼링된 임의의 무선 송신기의 MIN, ESN, MSID 및 다른 식별이 한 시간 동안에 자동으로 ApDbSend에 의해 태스킹 리스트 상으로 배치된다. 그러므로, 또 다른 위급 상황의 경우에 "911"로 다이얼링된 무선 송신기에 의한 또 다른 송신이 로케이팅될 것이다. 예를 들면, PSAP가 최근 한 시간 내에 "911"을 다이얼링한 무선 송신기에 역으로 전화를 거는 경우, 무선 로케이션 시스템은 무선 송신기로부터의 페이지 응답 메시지를 트리거링하여, PSAP에 가용한 새로운 로케이션 레코드를 만들 수 있다. 이러한 다이나믹 태스킹은 초기 이벤트 이후의 어떠한 시간 간격에 대해서도 설정될 수 있고, 어떠한 유형의 트리거 기준에 대해서도 설정될 수 있다. ApDbSend 프로세스는 다른 애플리케이션으로부터 태스킹 요구를 수신하기 위한 서 버이다. 플리트 관리 애플리케이션과 같은 이들 애플리케이션들은 예를 들면 소켓 접속을 통해 태스킹 요구를 송신할 수 있다. 이들 애플리케이션은 트리거 기준을 배치하거나 제거할 수 있다. ApDbSend는 각각의 애플리케이션에 대해 인증 프로세스를 수행하여, 그 애플리케이션이 트리거 기준을 배치하거나 제거하도록 권한이 주어졌는지를 검증한다. 각각의 애플리케이션은 그 애플리케이션에 관련된 트리거 기준만을 변경할 수 있다.

AP911 프로세스(Ap911)는 탠덤 스위치, 선택적 라우터, ALI 데이터베이스 및/또는 PSAP 등의 E9-1-1 네트워크 요소와 무선 로케이션 시스템 간의 각각의 인터페이스를 관리한다. Ap911 프로세스는 E9-1-1 네트워크 요소로의 각 접속에 대해 개별적인 스레드를 포함하고, 각각의 네트워크 요소에 하나 이상의 스레드를 지원할 수 있다. Ap911 프로세스는 이하에 설명되는 바와 같이, 사용자 구성에 기초하여 다수의 모드로 동시에 동작할 수 있다. E9-1-1 로케이션 레코드의 적시 처리는 AP(14) 내의 최상위 처리 우선 순위의 하나이므로, Ap911은 전적으로 램(RAM)으로부터 실행되어, 로케이션 레코드를 우선 기록한 후 특정 형태의 디스크로부터 검색하는 것과 관련된 지연을 방지한다. ApMnDsptch가 로케이션 레코드를 Ap911에 발송하는 경우, Ap911은 즉시 라우팅을 결정하고, 적절한 인터페이스를 통해 로케이션 레코드를 E9-1-1 네트워크 요소에 발송한다. 병렬로 동작하는 개별적인 프로세스들은 로케이션 레코드를 AP(14) 데이터베이스에 기록한다.

Ap911 프로세스 및 다른 프로세스를 통해, AP(14)는 E9-1-1을 포함하여 로케이션 레코드를 애플리케이션에 제공하는 2가지 모드, 즉 "푸시(push)" 및 "풀(pull)" 모드를 지원한다. 푸시 모드를 요구하는 애플리케이션들은 AP(14)로부터 가용하게 되는 즉시 로케이션 레코드를 수신한다. 이러한 모드는 로케이션 레코드에 대해 실시간 송신이 필요한 E9-1-1에 특히 유효하다. 왜냐하면, E9-1-1 네트워크는 무선 발신자가 "911"을 다이얼링한 직후 수초 이내에 무선 9-1-1 호들을 정확한 PSAP로 라우팅해야만하기 때문이다. 풀 모드를 요구하는 애플리케이션들은 자동적으로 로케이션 레코드들을 수신하지는 않지만, 특정 무선 송신기에 관한 최종 또는 다른 로케이션 레코드를 수신하기 위해 그 특정 무선 송신기에 관련한 AP(14)에 질문을 송신해야 한다. 애플리케이션으로부터의 질문은 최종 로케이션 레코드, 일련의 로케이션 레코드들, 또는 지정 시간이나 송신 형태 등의 다른 기준을 충족하는 모든 로케이션 레코드들을 지정할 수 있다. "911" 호의 경우에 풀 모드의 사용예로는, "911" 호의 음성 부분을 먼저 수신한 후 AP(14)에 질문하여 그 호와 관련된 로케이션 레코드를 수신하는 E9-1-1 네트워크가 있다.

Ap911 프로세스가 다수의 E9-1-1 네트워크 요소에 접속된 경우, Ap911은 어느 E9-1-1 네트워크 요소가 로케이션 레코드를 푸시할 지를 결정해야 한다(푸시 모드가 선택되었다고 가정함). AP(14)는 다이나믹 라우팅 테이블을 이용하여 이러한 결정을 행한다. 다이나믹 라우팅 테이블은 지리적 영역을 셀들로 분할하는데 이용된다. 다이나믹 라우팅 테이블내의 각각의 셀 또는 엔트리는 그 셀을 위한 라우팅 정보를 포함한다. 위도의 1분은 6083 피트이고, 이것은 밀리도(millidegree)당 약 365 피트인 것으로 알려져 있다. 부가적으로, 경도의 1분은 6083 피트의 코사인(위도) 배수이고, 필라델피아 지역에서는 약 4659 피트이고, 또는 밀리도당 약 280 피트이다. 1000 ×1000(일백만 셀)의 크기의 테이블은 약 69 마일×53 마일의 면적에 대한 라우팅 정보를 포함할 수 있고, 이는 본 예에서 필라델피아의 면적보다 더 크다. 각각의 셀은 365 피트×280 피트의 지리적 영역을 포함할 수 있다. 테이블내의 각각의 엔트리에 할당된 비트수는 최대수의 라우팅 가능성을 지원하는 데에 충분하기만 하면 된다. 예를 들면, 라우팅 가능성의 전체 수가 16 이하이면, 다이나믹 라우팅에 대한 메모리는 4비트의 일백만 배이거나 메가 바이트의 1/2이다. 이러한 스킴을 이용하면, 펜실베니아 크기의 면적이, 대략 20 메가 바이트 이하의 테이블에 내에서 충분한 라우팅 가능성으로 포함될 수 있다. 비교적 저렴한 메모리 비용을 들이고도, 본 발명에 따른 다이나믹 라우팅 테이블은 AP(14)에 "911" 호를 위한 로케이션 레코드를 적절한 E9-1-1 네트워크 요소에만 신속하게 푸시하는 수단을 제공한다.

AP(14)는 다이나믹 라우팅내의 각각의 엔트리가 수동 또는 자동화된 수단을 이용하여 거주되는 것을 가능하게 한다. 예를 들어, 자동화된 수단을 이용하면, 전자 맵 애플리케이션이 PSAP와 같은 특정 E9-1-1 네트워크 요소의 통신가능 구역의 폴리건 정의를 생성할 수 있다. 그리고나서, 폴리건 정보는 폴리건내에 포함된 경도 위도 지점들의 리스트로 번역된다. 그리고나서, 각각의 위도 경도 지점에 대응하는 다이나믹 라우팅 테이블 셀에는 지리적 폴리건에 대해 책임을 지는 E9-1-1 네트워크 요소를 위한 라우팅 명령이 주어진다.

Ap911 프로세스가 특정 무선 송신기에 대한 "911" 로케이션 레코드를 수신하는 경우, Ap911은 위도 경도를 다이나믹 라우팅 테이블내의 특정 셀의 어드레스로 변환한다. 그리고나서, Ap911은 셀에 질문을 하여 라우팅 명령, 즉 푸시 또는 풀 모드인지 여부와 "911" 호가 발생한 지리적 영역을 서브하는데 책임을 지는 E9-1-1 네트워크 요소의 식별이 어느 것인지를 결정한다. 푸시 모드가 선택된다면, Ap911은 자동적으로 로케이션 레코드를 그 E9-1-1 네트워크 요소에 푸시한다. 풀 모드가 선택되었다면, Ap911은 로케이션 레코드를 "911" 로케이션 레코드의 순환 테이블로 배치하고, 질의를 대기한다.

상기 설명한 다이나믹 라우팅 수단은 911 뿐만 아니라 다른 애플리케이션에 적용될 수도 있는 지리적으로 정의된 데이터베이스의 이용을 수반하므로, Ap911 뿐만 아니라 다른 프로세스들에 의해 지원된다. 예를 들면, AP(14)는 로케이션 민감 청구 애플리케이션(Location Sensitive Billing)에 대해 무선 호가 배치된 청구 존을 자동으로 결정할 수 있다. 뿐만 아니라, AP(14)는 특정 무선 송신기가 애플리케이션에 의해 정의되는 소정 지리적 영역을 들어오거나 나가는 경우 경고 신호를 자동으로 전송할 수 있다. 특정 지리적 데이터 베이스의 이용, 다이나믹 라우팅 액션, 및 다른 로케이션 트리거링된 액션은 각각의 트리거 기준과 관련된 필드 및 플래그들에 정의된다. 무선 로케이션 시스템은 소정 지리적 영역을 완전히 포함하는 폴리건들을 생성할 수 있는 전자 맵을 이용하여 이들 지리적으로 정의된 데이터베이스를 용이하게 관리하는 수단을 포함한다. 무선 로케이션 시스템은 폴리곤과 함께 포함된 경도, 위도 지점의 테이블을 전자 맵으로부터 추출한다. 각각의 애플리케이션은 그 자체의 폴리건 셋트를 이용할 수 있고, 트리거링된 무선 전송을 위한 로케이션 레코드가 셋트내의 각각의 폴리건에 포함되는 경우 취해지는 액션 세 트를 정의할 수 있다.

AP 데이터베이스 수신 프로세스(ApDbRecvLoc)는 공유 메모리를 통해 ApMnDsptch로부터 모든 로케이션 레코드를 수신하고, 로케이션 레코드들을 AP 로케이션 데이터베이스에 저장한다. ApDbRecvLoc는, 각각이 공유 메모리로부터 로케이션 레코드를 검색하고, 기록들을 데이터베이스에 삽입하기 전에 각각의 기록을 유효화시키며, 기록들을 데이터베이스내의 정확한 로케이션 레코드 파티션에 삽입하는 10개의 스레드를 개시한다. 무결성(integrity)을 유지하기 위해서, 임의의 에러 형태를 갖는 로케이션 레코드들은 로케이션 레코드 데이터베이스에 기록되는 것이 아니라, 대신에 무선 로케이션 시스템 오퍼레이터에 의해 검토된 후 에러 해결후 수동으로 데이터베이스에 입력될 수 있는 에러 파일에 저장된다. 로케이션 데이터베이스가 고장나거나 오프라인 상태에 놓이게 되는 경우, 로케이션 레코드들은 ApDbFileRecv에 의해 이후에 처리될 수 있는 플랫(flat) 파일에 기록된다.

AP 파일 수신 프로세스(ApDbFileRecv)는 로케이션 레코드를 포함하는 플랫 파일을 판독하여 기록들을 로케이션 데이터베이스에 삽입한다. 플랫 파일은 하드 디스크 드라이브의 완전한 고장을 제외한 어떠한 경우에도 AP(14)의 무결성을 완벽하게 보존하기 위하여 AP(14)에 의해 이용되는 안전 메카니즘이다. ApDbFileRecv에 의해 판독되는, 데이터베이스 다운, 동기화, 오버플로우, 및 정정된 에러를 포함하는 수개의 다른 형태의 플랫 파일이 있다. 데이터베이스 다운 플랫 파일은 로케이션 데이터베이스가 일시적으로 액세스 불가능한 경우에 ApDbRecvLoc 프로세스에 의해 기록된다. 이러한 파일은 AP(14)가 이러한 형태의 문제 발생시 로케이션 레코드들이 보존되는 것을 보장할 수 있도록 한다. 동기화 플랫 파일은 여분의 AP 시스템 쌍 사이에서 로케이션 레코드들을 전송하는 경우에, ApLocSync 프로세스(이하에 설명됨)에 의해 기록된다. 오버플로우 플랫 파일들은, ApDbRecvLoc가 기록들을 처리하여 로케이션 데이터베이스에 삽입하는 것보다 더 빠른 레이트로 로케이션 데이터가 AP(14)에 도달하는 경우, ApMnDsptch에 의해 기록된다. 이것은 매우 높은 피크 레이트 주기에 발생될 수 있다. 오버 플로우 파일은 피크 주기동안에 임의의 기록들이 분실되는 것을 방지한다. 정정된 에러 플랫 파일은, 에러를 가지고 있었지만 지금은 정정된 로케이션 레코드들을 포함하고, 이제는 로케이션 데이터베이스에 삽입될 수 있다.

AP(14)가 무선 로케이션 시스템에서 결정적으로 집중된 임무를 가지고 있으므로, AP(14) 아키텍쳐는 충분히 여분이 있게 설계되어 왔다. 여분의 AP(14) 시스템은 충분한 여분의 하드웨어 플랫폼, 충분한 여분의 RDBMS, 여분의 디스크 드라이브, 및 TLP(12)와 NOC(16) 서로에 대한 여분의 네트워크, 및 외부 애플리케이션을 포함한다. AP(14)의 소프트웨어 아키텍쳐는 또한 오류 허용 용장성을 지원하도록 설계된다. 이하의 예들은 여분의 AP에 의해 지원되는 기능을 설명한다. 각각의 TLP(12)는 양쪽 AP가 온라인 상태인 경우, 로케이션 레코드를 주요 및 여분의 AP(14)에 전송한다. 주요 AP(14)만이 입력되는 태스킹 요구를 처리하고, 주요 AP(14)만이 NOC(16)로부터의 구성 변경 요구를 수령한다. 그리고나서, 주요 AP(14)는 조심스러운 제어하에서 여분의 AP(14)를 동기시킨다. 주요 및 여분 AP 모두 NOC로부터 기본적인 개시 및 종료 커맨드를 수령한다. 양쪽 AP가 그들 자체 의 시스템 파라미터와 애플리케이션 상태를 계속해서 모니터링하고 다른 AP(14)에 대한 대응하는 파라미터를 모니터링 한 후, 복합 스코어에 따라 어느 AP(14)가 주요 AP 또는 여분 AP가 될 것인지를 결정한다. 이들 복합 스코어는 여러 프로세스에 의해 보고되는 에러들을 공유 메모리 영역에 컴파일하고, 교환 스페이스와 디스크 스페이스를 모니터링함으로써 결정된다. 용장성을 지원하는데 이용되는 수개의 프로세스들이 있다.

AP 로케이션 동기화 프로세스(ApLocSync)는 각각의 AP(14)상에서 운용되고, AP간의 로케이션 레코드를 동기시킬 필요가 있는 지를 검출한 후, 하나의 AP(14)로부터 다른 AP(14)로 전송될 필요가 있는 로케이션 레코드를 리스팅하는 "싱크 기록"을 생성한다. 그리고나서, 로케이션 레코드는 소켓 접속을 이용하여 AP간에서 전송된다. ApLocSync는 각각의 로케이션 데이터베이스에 저장된 로케이션 레코드 파티션과 로케이션 레코드 시퀀스 번호를 비교한다. 정상적으로는, 주요 및 여분 AP(14)가 모두 적절하게 동작하는 경우, 두 AP가 TLP(12)로부터 동시에 로케이션 레코드들을 수신하고 있으므로, 동기화는 필요하지 않다. 그러나, 하나의 AP(14)가 고장나거나 오프라인 모드로 설정되는 경우, 나중에 동기화가 필요하게 된다. ApMnDsptch가 TLP(12)에 접속할 때마다 ApLocSync가 통지되어, 동기화가 필요한지 여부를 결정할 수 있다.

AP 태스킹 동기화 프로세스(ApTaskSync)는 각각의 AP(14)상에서 운용되고, 주요 AP(14)와 여분 AP(14)간의 태스킹 정보를 동기화한다. 주요 AP(14)상의 ApTaskSync는 ApDbSend로부터 태스킹 정보를 수신한 후, 태스킹 정보를 여분 AP(14)상의 ApTaskSync 프로세스로 전송한다. ApTaskSync가 복사 태스크를 완료하기 이전에 주요 AP(14)가 고장난다면, ApTaskSync는, 고장난 AP(14)가 온라인 상태로 다시 설정될 경우에 완벽한 태스킹 데이터베이스 동기화를 수행할 것이다.

AP 구성 동기화 프로세스(ApConfigSync)는 각각의 AP(14)상에서 운용되고, 주요 AP(14)와 여분 AP(14)간의 구성 정보를 동기화한다. ApConfigSync는 RDBMS 복사 기능을 이용한다. 구성 정보는 무선 캐리어의 네트워크 내의 무선 로케이션 시스템의 적절한 동작을 위해 SCS(10), TLP(12), 및 AP(14)에 의해 요구되는 모든 정보를 포함한다.

AP(14)는 상술된 핵심 기능 외에, 로케이션 정보를 필요로하는 여러가지 애플리케이션 뿐만 아니라 무선 로케이션 시스템의 동작에 유용한 다수의 프로세스, 기능, 및 인터페이스도 지원한다. 이 섹션에서 설명된 프로세스, 기능, 및 인터페이스는 AP(14)에 관련된 것이지만, 다수의 이들 프로세스, 기능 및 인터페이스의 구현은 전체 무선 로케이션 시스템에 보급되어 있으므로, 이들의 발명상 가치는 AP(14)로만 국한되는 것으로 해석되어서는 안된다.

로밍(roaming)

AP(14)는 다른 도시에 배치되거나 또는 다른 무선 캐리어에 의해 로케이팅되는 무선 로케이션 시스템간의 "로밍"을 지원한다. 제1 무선 송신기가 제1 무선 로케이션 시스템상의 애플리케이션에 가입하여, 제1 무선 로케이션 시스템내의 제1 AP(14)에 있는 태스킹 리스트내에 엔트리를 가지면, 제1 무선 송신기는 로밍에 가입할 수도 있다. 각각의 무선 로케이션 시스템내의 AP(14) 및 TLP(12) 각각은 유 효한 "홈" 가입자 식별들의 리스트가 유지되는 테이블을 포함한다. 상기 리스트는 통상적으로 범위이고, 예를들어 현재의 셀룰러 전화기에 대해서, 상기 범위는 셀룰러 전화기의 MIN 또는 MSID와 관련된 NPA/NXX 코드(또는 지역 코드 및 교환)에 의해 결정될 수 있다. "홈" 기준을 충족하는 무선 송신기가 송신을 하는 경우, TLP(12)는 하나 이상의 SCS(10)로부터 복조된 데이터를 수신하고, 관심 신호 테이블의 트리거 정보를 체크한다. 임의의 트리거 기준이 충족되면, 로케이션 프로세싱이 그 송신에서 시작되고, 그렇지 않으면, 송신은 무선 로케이션 시스템에 의해 처리되지 않는다.

"홈" 기준을 충족시키지 못하는 제1 무선 송신기가 제2 무선 로케이션 시스템에서 송신을 하는 경우, 제2 무선 로케이션 시스템내의 제2 TLP(12)는 트리거링을 위해 관심 신호 테이블을 체크한다. 그 후, 이하의 3가지 액션이 발생한다. (1) 송신이 관심 신호 테이블내의 이미 존재하는 기준을 충족시키는 경우, 송신기가 로케이팅되고, 로케이션 레코드가 제2 무선 로케이션 시스템내의 제2 AP(14)로부터 제1 무선 로케이션 시스템내의 제1 AP(14)로 발송된다. (2) 제1 무선 송신기가 제2 무선 로케이션 시스템에는 "등록"되어 있지만 트리거 기준은 가지고 있지 않은 것을 나타내는 관심 신호 테이블에 제1 무선 송신기가 "로머(roamer)" 엔트리를 가지고 있는 경우, 송신은 제2 무선 로케이션 시스템에 의해 처리되지 않고, 이하에 설명되는 바와 같이 만료 타임 스탬프가 조정된다. (3) 제1 무선 송신기가 "로머" 엔트리를 전혀 가지고 있지 않고 따라서 "등록되지" 않은 경우에, 복조된 데이터는 TLP(12)로부터 제2 AP(14)로 보내진다.

상기 제3의 경우에, 제2 AP(14)는 제1 무선 송신기의 식별을 이용하여 제1 무선 로케이션 시스템내의 제1 AP(14)를 제1 무선 송신기의 "홈" 무선 로케이션 시스템으로서 식별한다. 제2 무선 로케이션 시스템내의 제2 AP(14)가 제1 무선 로케이션 시스템내의 제1 AP(14)에 질의를 송신하여 제1 무선 송신기가 임의의 로케이션 애플리케이션에 가입하여 제1 AP(14)의 태스킹 리스트내에 임의의 트리거 기준을 가지고 있는지 여부를 결정한다. 트리거가 제1 AP(14)에 존재하는 경우, 임의의 관련 필드 및 플래그와 함께, 트리거 기준은 제1 AP(14)로부터 제2 AP(14)로 전송되고, 트리거 기준을 갖는 "로머" 엔트리로서 태스킹 리스트 및 관심 신호 테이블에 입력된다. 제1 AP(14)가, 제1 무선 송신기가 트리거 기준을 가지고 있지 않은 것을 나타내는 것으로 제2 AP(14)에게 응답하는 경우, 제2 AP(14)는 태스킹 리스트 및 관심 신호 테이블내의 제1 무선 송신기를 트리거 기준이 없는 "로머"로서 "등록한다". 그러므로, 제1 무선 송신기로부터의 현재 및 미래의 송신은 제2 무선 로케이션 시스템내의 TLP(12)에 의해 트리거 기준 없이 등록된 것으로서 긍정적으로 식별될 수 있고, 제2 AP(14)는 제1 AP(14)에 추가적인 질의를 할 필요가 없다.

제2 AP(14)가 로머 엔트리를 갖는 제1 무선 송신기를 트리거 기준이 있거나 혹은 없는 태스킹 리스트 및 관심 신호 테이블에 등록하는 경우, 로머 엔트리는 만료 시간스탬프로 할당된다. 만료 시간스탬프는 현재의 시간에 소정의 제1 기간을 더한 시간으로 설정된다. 제1 무선 송신기가 송신을 할 때마다, 태스킹 리스트 및 관심 신호 테이블내의 로머 엔트리의 만료 시간스탬프는 가장 최근의 송신 시각에 소정의 제1 기간을 더한 시간으로 조정된다. 제1 무선 송신기가 로머 엔트리의 만 료 타임 스탬프 이전에 추가 전송을 하지 않는 경우에는, 로머 엔트리는 자동적으로 삭제된다. 삭제에 이어서, 제1 무선 송신기가 또 다른 송신을 수행하는 경우, 등록 프로세스가 다시 발생한다.

제1 AP(14) 및 제2 AP(14)는 광역 네트워크(wide area network)를 통해 통신을 유지한다. 네트워크는 TCP/IP 또는 IS-41의 가장 최근 버젼과 유사한 프로토콜을 기반으로 한다. 다른 무선 로케이션 시스템내에서 다른 AP와 통신하는 각각의 AP(14)는 AP(14)의 식별 및 무선 송신기의 식별들의 각각의 유효 범위에 대응하는 무선 로케이션 시스템을 제공하는 테이블을 유지한다.

다중 통과 로케이션 레코드

일부 애플리케이션들은 무선 송신기의 일반적인 로케이션을 매우 빠르게 추정하고, 그 후에 전송될 수 있는 로케이션의 더 정확한 추정이 후속되는 것이 필요할 수도 있다. 이것은, 예를 들면 무선 호출(call)을 핸들링하고 호출 라우팅 결정을 매우 신속하게 해야 하지만 E9-1-1 호출 발신자의 전자 맵 단말기상에 표시되는 더 정확한 로케이션을 위해 좀 더 오래 기다릴 수 있는 E9-1-1 시스템에 유효하다. 무선 로케이션 시스템은 이하에 설명하는 바와 같이 새로운 다중 통과 로케이션 프로세싱 모드를 갖는 이들 애플리케이션들을 지원한다. AP(14)는 다중 통과 로케이션 레코드를 갖는 이러한 모드를 지원한다. 일부 엔트리들에 있어서, AP(14)내의 태스킹 리스트는 특정 애플리케이션이 로케이션의 개략적인 추정을 수신하기 전까지의 최대 시간 한계 및 특정 애플리케이션이 최종 로케이션 추정을 수신해야 하는 제2 최대 시간 한계를 나타내는 플래그를 포함한다. 이들 일부 애플리케이션에 있어서, AP(14)는 기록에 포함되고 예를들면 제1 통과 추정(즉, 개략적인) 또는 최종 통과 추정으로 설정될 수 있는 로케이션 추정의 상태를 나타내는 로케이션 레코드내의 플래그를 포함한다. 무선 로케이션 시스템은 일반적으로 애플리케이션에 의해 설정되는 시간 한계내에서 최적 로케이션 추정을 결정한다, 즉 무선 로케이션 시스템은 시간 한계내에서 지원될 수 있는 RF 데이터의 최대량을 처리한다. 임의의 특정 무선 송신이 하나 이상의 애플리케이션에 대해 로케이션 레코드를 트리거링할 수 있다면, 무선 로케이션 시스템은 다중 모드를 동시에 지원한다. 예를 들면, 특정 MIN을 갖는 무선 송신기가 "911"을 다이얼링할 수 있다. 이것은 E9-1-1 애플리케이션에 대해서는 2-통과 로케이션 레코드를 트리거할 수 있지만, 그 특정 MIN을 모니터링하고 있는 플리트 관리 애플리케이션에 대해서는 단일 통과 로케이션 레코드를 트리거한다. 이것은 임의의 수의 애플리케이션으로 확장될 수 있다.

다중 복조 및 트리거

도시 또는 밀집한 교외 지역에서의 무선 통신 시스템의 경우, 주파수 또는 채널들이 비교적 가까운 거리 내에서 수차례 재이용될 수 있다. 무선 로케이션 시스템은 무선 통신 시스템의 도움없이도 무선 송신을 독립적으로 검출하고 복조할 수 있으므로, 무선 로케이션 시스템내의 다중 SCS(10)에서 단일 무선 전송이 자주 검출되고 성공적으로 복조될 수 있다. 이것은 의도적으로 또는 의도적이 아닌 경우에도 발생할 수 있다. 의도되지 않은 발생은 근접한 주파수 재사용에 의해 야기되므로, 각각의 SCS(10)가 SCS(10)와 나란히 위치한 셀 사이트 내에서만 발생하는 송신만을 모니터링한다고 간주하는 경우, 특정 무선 송신은 하나 이상의 SCS(10)에서 소정의 임계값 이상에서 수신될 수 있다. 의도적인 발생은 특정 셀 사이트 및 특정 주파수에서 발생하는 송신을 검출하고 복조하도록 하나 이상의 SCS(10)를 프로그래밍함으로써 야기된다. 이미 설명한 바와 같이, 이것은 근접한 또는 인근 SCS(10)와 함께 이용되어 시스템 복조 용장성을 제공하도록 이용되어, 임의의 특정 무선 송신이 성공적으로 검출되고 복조될 가능성을 더 증대시킨다.

어느 형태의 이벤트도 잠재적으로는 무선 로케이션 시스템 내의 다중 트리거를 유발하여, 동일한 송신에 대해 로케이션 프로세싱이 수차례 개시되도록 할 수 있다. 이는 처리 및 통신 자원의 과다 및 비효율적 이용을 발생시킨다. 그러므로, 무선 로케이션 시스템은, 동일한 송신이 한 번 이상 검출되어 복조되는 경우를 검출하고 최적의 복조 SCS(10)를 로케이션 프로세싱의 개시점으로 선택하는 수단을 포함한다. 무선 로케이션 시스템이 다중 SCS/안테나에서 동일한 송신을 여러번 검출하고 성공적으로 복조한 경우, 무선 로케이션 시스템은 이하의 기준을 이용하여 사용할 하나의 복조 SCS/안테나를 선택하고, 트리거의 여부와 로케이션 프로세싱의 개시 가능 여부를 결정하는 프로세스를 계속한다(또한, 이들 기준들은 최종 결정의 결정시에 가중될 수도 있음). (1) 특정 주파수가 할당된 셀 사이트에 배치된 SCS/안테나가 다른 SCS/안테나 보다 바람직하지만, 특정 주파수가 할당된 셀 사이트에서 배치되어 동작 및 온라인 상태의 SCS/안테나가 없는 경우에는 조정될 수도 있다. (2) 높은 평균 SNR을 갖는 SCS/안테나는 낮은 평균 SNR을 갖는 SCS/안테나보다 바람직하다. (3) 송신을 복조하는데 더 적은 비트 에러를 갖는 SCS/안테나가 더 높은 비트 에러를 갖는 SCS/안테나보다 바람직하다. 이러한 프리퍼런스들(preference) 각각에 적용되는 가중은 각 시스템의 특정 설계에 맞도록 무선 로케이션 시스템의 오퍼레이터에 의해 조정될 수도 있다.

무선 통신 시스템으로의 인터페이스

무선 로케이션 시스템은 인터페이스를 통해 이동 교환국(MSC) 또는 모바일 위치 컨트롤러(MPC)와 같은 무선 통신 시스템에 통신하는 수단을 포함한다. 이러한 인터페이스는 예를 들면 IS-41 또는 TCP-IP 프로토콜의 최근 버전과 같은 표준 안전 프로토콜을 기반으로 하고 있다. 이들 프로토콜의 포맷, 필드, 및 인증 형태는 이미 알려져 있다. 무선 로케이션 시스템은 무선 통신 시스템으로 로케이션 레코드를 전달시키는 수단 뿐만 아니라 무선 송신의 성공적인 검출, 복조, 및 트리거링을 도와주도록 설계된 이러한 인터페이스를 통해 여러가지 명령/응답 및 정보 메시지를 지원한다. 특히, 이러한 인터페이스는 특정 셀 사이트에서 무선 송신기가 특정 음성 채널 파라미터로 할당되었는지에 관한 정보를 얻는 수단을 무선 로케이션 시스템에 제공한다. 무선 통신 시스템으로의 이러한 인터페이스를 통해 무선 로케이션 시스템에 의해 지원되는 메시지 예들은 이하를 포함한다.

MIN/MDN/MSID/IMSI/TMSI 맵핑에 대한 질의 - 일부 형태의 무선 송신기는 전화 네트워크를 통해 다이얼링될 수 있는 친숙한 형태로 그 식별을 송신한다. 다른 형태의 무선 송신기는, 다이얼링될 수 없지만 무선 통신 시스템 내부의 테이블을 이용하여 다이얼링될 수 있는 번호로 번역되는 식별을 송신한다. 송신된 식별은 대부분의 경우에는 영구적이지만, 또한 일시적일 수도 있다. AP(14)에 접속된 로 케이션 애플리케이션의 사용자들은 통상 다이얼링될 수 있는 식별들을 이용하여 트리거를 태스킹 리스트에 배치하는 것을 더 선호한다. 다이얼링될 수 있는 식별은 통상 모바일 디렉토리 번호(MDN)로 알려져 있다. 번역이 필요한 다른 형태의 식별은 모바일 식별 번호(MIN), 모바일 가입자 식별(MSID), 국제 모바일 가입자 식별(IMSI), 및 임시 모바일 가입자 식별(TMSI)를 포함한다. 무선 통신 시스템이 무선 송신기에 의해 송신된 메시지내의 임의의 데이터 필드에 대해 암호화의 이용을 가능하게 한다면, 무선 로케이션 시스템은 또한 식별 정보와 함께 암호화 정보에 대해 질의할 것이다. 무선 로케이션 시스템은 로케이션 애플리케이션에 의해 태스킹 리스트 상으로 배치된 트리거 식별에 대해 다른 식별들을 위한 무선 통신 시스템에 질의하는 수단, 또는 SCS(10)에 의해 복조되는 식별에 대해 다른 식별들을 위한 무선 통신 시스템에 질의하는 수단을 포함한다. 다른 이벤트들도 이러한 형태의 질의를 트리거할 수 있다. 이러한 형태의 트리거에 대해, 통상 무선 로케이션 시스템은 명령을 개시하고, 무선 통신 시스템이 응답한다.

음성 RF 채널 할당에 대한 질문/명령 변화 - 음성 채널 상의 많은 무선 송신들은 식별 정보를 포함하지 않는다. 그러므로, 무선 로케이션 시스템이 음성 채널 송신에 로케이션 프로세싱을 수행하도록 트리거링된 경우, 무선 로케이션 시스템은 무선 통신 시스템에 질문하여 무선 로케이션 시스템이 트리거링한 특정 송신기에 대한 현재의 음성 채널 할당 정보를 얻는다. AMPS 송신의 경우에, 예를 들면 무선 로케이션 시스템이 양호하게는 무선 송신기에 의해 현재 이용되고 있는 셀 사이트, 섹터 및 RF 채널 번호를 필요로한다. TDMA 송신의 경우에, 예를 들면 무선 로케이션 시스템은 양호하게는 무선 송신기에 의해 현재 이용되고 있는 셀 사이트, 섹터, RF 채널 번호, 및 타임슬롯을 필요로한다. 필요한 다른 정보 요소들은 롱코드 마스크 및 암호화 키를 포함한다. 일반적으로, 무선 로케이션 시스템이 명령을 개시하고, 무선 통신 시스템이 응답한다. 그러나, 무선 로케이션 시스템은 또한 여기에 상세하게 설명한 정보를 포함하는 무선 통신 시스템으로부터 트리거 명령을 수령할 수도 있다.

이러한 명령/응답 메시지 셋트의 타이밍은 무선 통신 시스템에서 음성 채널 핸드오프가 매우 자주 발생할 수 있으므로 매우 중요하다. 즉, 무선 로케이션 시스템은 특정 채널을 송신하고 있는 임의의 무선 송신기를 로케이팅한다. 그러므로, 무선 로케이션 시스템과 무선 통신 시스템은 조합하여 무선 송신기의 식별 및 음성 채널 할당 정보가 완전한 동기화 상태인 것이 확실해야 한다. 무선 로케이션 시스템은 이러한 목적을 달성하는데 여러 수단을 이용한다. 예를들면, 무선 로케이션 시스템은 특정 무선 송신기에 대한 음성 채널 할당 정보를 질의하고, 필요한 RF 데이터를 수신하며, 재차 동일한 무선 송신기에 대한 음성 채널 할당 정보를 질의하고, 그리고나서 무선 로케이션 시스템에 의해 RF 데이터가 수집되는 시간동안에 무선 송신기의 상태가 변경되지 않았음을 검증한다. 로케이션 프로세싱은 제2 질의 이전에 완료될 필요가 없다. 왜냐하면, 정확한 RF 데이터가 수신되었는지를 검증하는 것이 중요하기 때문이다. 예를 들면, 무선 로케이션 시스템은 또한 무선 로케이션 시스템이 RF 데이터를 수신하는 시간동안에 특정 무선 송신기에 대해 핸드오프가 발생하는 것을 방지하는 무선 통신 시스템의 제1 질문 명령의 일부가 될 수 있다. 그리고나서, RF 데이터를 수집하는 것에 후속하여, 무선 로케이션 시스템은 동일한 무선 송신기에 대한 음성 채널 할당 정보를 다시 질의하고, 무선 통신 시스템이 상기 무선 송신기에 대해 다시 핸드오프를 허용하도록 명령한 후, RF 데이터가 무선 로케이션 시스템에 의해 수집되는 시간 동안에 무선 송신기의 상태가 변경되지 않았음을 검증한다.

여러가지 이유로, 무선 로케이션 시스템이든 무선 통신 시스템이든지 간에 무선 송신기는 로케이션 프로세싱을 수행하기 이전에 다른 음성 RF 채널에 할당되는 것이 바람직할 수도 있다. 그러므로, 명령/응답 시퀀스의 일부로서, 무선 통신 시스템은 무선 로케이션 시스템에 명령하여 무선 통신 시스템이 무선 송신기로 핸드오프 시퀀스를 완료할 때까지 로케이션 프로세싱을 일시적으로 중지하게 하고, 무선 통신 시스템은 RF 데이터가 수신될 수 있다는 것과 데이터가 수신될 수 있는 음성 RF 채널을 무선 로케이션 시스템에 통지한다. 다른 방법으로는, 특정 무선 송신기가 현재 이용하고 있는 특정 음성 RF 채널이 수용가능한 로케이션 추정을 얻는데 적합하지 않다고 무선 로케이션 시스템이 결정하고, 무선 통신 시스템이 무선 송신기에 핸드오프하라고 명령하는 것을 요구할 수도 있다. 다른 방법으로는, 무선 통신 시스템이 무선 송신기에 명령하여 일련의 로케이션 추정을 수행하기 위해 일련의 음성 RF 채널을 순서대로 핸드오프하라고 무선 로케이션 시스템이 요구함으로써, 무선 로케이션 시스템이 일련의 핸드오프를 통해 로케이션 추정의 정확도를 향상시킬 수 있다. 이 방법은 이하에 더 상세하게 설명한다.

무선 로케이션 시스템은 특정 시각에 특정 셀 사이트에서 특정 음성 채널(및 타임 슬롯 등)을 이용하고 있는 무선 송신기의 식별에 관해 무선 통신 시스템에 질문하는데 이러한 명령/응답 메시지를 이용할 수도 있다. 그럼으로써, 무선 로케이션 시스템은 식별을 모르면서도 송신에 대한 로케이션 프로세싱을 처음으로 수행할 수 있고, 그리고나서 송신을 수행하는 무선 송신기의 식별을 결정하고 이 정보를 로케이션 레코드에 추가한다. 이러한 특징으로 인해, 음성 채널 송신의 자동적인 순차 로케이션을 이용할 수 있게 된다.

트리거 수신 - 무선 로케이션 시스템은 무선 통신 시스템으로부터 트리거를 수신하여 무선 송신기의 식별을 모르면서도 음성 채널 송신상에서 로케이션 프로세싱을 수행할 수 있다. 이러한 메시지 셋트는 태스킹 리스트를 바이패스하고, 무선 로케이션 시스템내의 트리거링 메카니즘을 이용하지 않는다. 오히려, 무선 통신 시스템이 독자적으로 어느 무선 송신을 로케이트할 것인지를 결정하고 나서, 명령을 무선 로케이션 시스템에 송신하여 특정 셀 사이트에서 특정 음성 채널로부터 RF 데이터를 수집하고 로케이션 프로세싱을 수행한다. 무선 로케이션 시스템은 RF 데이터가 수집된 경우에 타임 스탬프를 포함하는 확인으로 응답한다. 무선 로케이션 시스템은 또한 로케이션 프로세싱이 완료된 경우에 적절한 포맷의 로케이션 레코드으로 응답한다. 무선 로케이션 시스템으로의 명령 시각 및 RF 데이터 수집 타임 스탬프를 갖는 응답에 기초하여 무선 통신 시스템은 무선 송신기 상태가 명령 이후에 변경되었는지 여부 및 성공적인 RF 데이터 수집의 가능성이 좋은지 여부를 결정한다.

송신 - 무선 로케이션 시스템은 특정 무선 송신기가 특정 시각 또는 소정 시간 범위 내에 강제로 송신하도록 무선 통신 시스템에 명령할 수 있다. 무선 통신 시스템은 확인 및 송신을 기대하는 시각 또는 시간 범위로 응답한다. 무선 로케이션 시스템이 강제할 수 있는 송신 형태는 예를들면 감사(audit) 응답 및 페이지 응답을 포함한다. 이러한 메시지 셋트를 이용하여, 무선 로케이션 시스템은 무선 송신기가 더 높은 전력 레벨 셋팅을 이용하여 강제로 송신하도록 무선 통신 시스템에 명령할 수 있다. 많은 경우에, 무선 송신기는 배터리 수명을 보존하기 위해 송신시 가장 낮은 전력 레벨 셋팅을 이용하려고 시도한다. 로케이션 추정의 정확도를 향상시키기 위해, 무선 로케이션 시스템은 더 높은 전력 레벨 셋팅을 이용하는 것이 바람직하다. 무선 통신 시스템은 더 높은 전력 레벨 셋팅이 이용된다는 확인과, 송신이 예상되는 시각 또는 시간 범위로 무선 로케이션 시스템에 응답한다.

무선 통신 시스템 응답 대 이동 액세스의 지연 - CDMA와 같은 일부 무선 인터페이스 프로토콜은, 무선 송신기가 예를들면 가장 낮은 또는 매우 낮은 전력 레벨 셋팅에서 액세스 채널과 같은 채널 상의 송신을 개시하는 메카니즘을 이용하고, 이하의 단계 시퀀스에 진입한다. (1) 무선 송신기가 액세스 송신을 수행한다. (2) 무선 송신기가 무선 통신 시스템으로부터의 응답을 대기한다. (3) 소정의 시간내에 무선 통신 시스템으로부터 무선 송신기가 아무런 응답을 수신하지 못한 경우, 무선 송신기는 그 전력 레벨 셋팅을 소정의 양만큼 증가시키고, 단계 (1)로 리턴한다. (4) 소정의 시간내에 무선 통신 시스템으로부터 무선 송신기가 응답을 수신한 경우, 무선 송신기는 정상 메시지 교환을 시작한다. 이러한 메카니즘은 무선 송신기가 가장 낮고 유용한 전력 레벨 세팅만을 송신에 이용하는 것을 보장하는데 유용하고,추가적으로 에너지나 배터리 수명을 허비하지 않는다. 그러나, 무선 송신기가 무선 통신 시스템과 성공적으로 통신할 수 있는 가장 낮은 전력 레벨 셋팅은 수용가능한 로케이션 추정을 얻는데 충분하지 않을 수 있다. 그러므로, 무선 로케이션 시스템은 무선 통신 시스템이 이들 송신에 대한 응답을 소정의 시간 또는 양만큼 지연시키도록 명령할 수 있다. 이러한 지연 액션으로 인해, 무선 송신기는 하나 이상의 액세스 송신이 정상보다 높은 전력 레벨에서 이루어지는 정상적인 결과보다 한 번 이상 단계 (1) 내지 단계 (3)의 시퀀스를 반복하게 된다. 높은 전력 레벨은 무선 로케이션 시스템이 더 정확한 로케이션 추정을 결정할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 무선 로케이션 시스템은 각 특정 무선 송신기, 특정 형태의 무선 송신(예를 들면 모든 '911' 호의 경우), 송신기가 통신하려고 시도하는 기지국으로부터 특정 범위에 있는 무선 송신기, 또는 특정 영역내의 모든 무선 송신기에 대한 이러한 형태의 지연 액션을 명령할 수도 있다.

무선 송신기에 확인(confirmation) 송신 - 무선 로케이션 시스템은 송신할 수 없으므로, 무선 송신기에 액션을 통지하는 내부 수단을 포함하지 않는다. 상기 설명한 바와 같이, 무선 로케이션 시스템은 송신을 수신할 수만 있다. 그러므로, 무선 로케이션 시스템이 예를들면 특정 액션의 완료시 확인 톤을 송신하고자 하는 경우, 무선 로케이션 시스템에게 무선 통신 시스템이 특정 메시지를 송신하도록 명령한다. 이 메시지는 예를 들면 가청 확인 톤, 음성 메시지, 또는 무선 송신기로의 합성된 메시지 또는 단문 메시지 서비스 또는 페이징을 통해 송신되는 텍스트 메시지를 포함한다. 무선 로케이션 시스템은 메시지를 수락하여 무선 송신기에 보 내는 무선 통신 시스템으로부터 확인을 수신한다. 이러한 명령/응답 메시지 셋트는 금지 로케이션 프로세싱와 같은 특정 엔드-사용자 애플리케이션 기능을 무선 로케이션 시스템이 지원할 수 있도록 한다는 점에서 중요하다.

로케이션 레코드(records)의 보고 - 무선 로케이션 시스템은 무선 통신 시스템이 트리거를 개시한 송신 뿐만 아니라 무선 통신 시스템에 보고하기로 태스킹된 무선 송신기를 위해 로케이션 레코드를 무선 통신 시스템에 자동으로 보고한다. 무선 로케이션 시스템은, 또한 무선 통신 시스템에 의해 질의되고 무선 통신 시스템이 수신하기로 권한을 받은 임의의 이력 로케이션 레코드에 대해서도 보고한다.

내부 무선 통신 시스템 인터페이스 모니터링, 상태 테이블

무선 로케이션 시스템과 무선 통신 시스템과의 상기 인터페이스 뿐만 아니라, 무선 로케이션 시스템은 또한 무선 송신기 및 이들 무선 송신기에 의해 이용되는 RF 채널을 식별하기 위한 무선 로케이션 시스템에 중요한 메시지 인터셉팅을 위해 무선 통신 시스템내에 존재하는 인터페이스를 모니터링하는 수단을 포함한다. 이들 인터페이스는 예를 들면 GSM 무선 인터페이스 프로토콜을 채용하는 무선 통신 시스템에 이용되는 "a-인터페이스" 및 "a-bis 인터페이스"를 포함할 수 있다. 이들 인터페이스들은 주지되어 있고, 여러가지 표준으로 공개되어 있다. 기지국(BTS), 기지국 컨트롤러(BSC), 및 이동 교환국(MSC), 및 다른 지점들 간의 인터페이스 상에서 양방향 메시지를 모니터링함으로써, 무선 로케이션 시스템은 무선 통신 시스템 자체가 알고 있는 것과 동일한 정보, 즉 특정 채널로의 무선 송신기의 할당에 관한 정보를 얻을 수 있다. 무선 로케이션 시스템은 여러 지점에서 이들 인터페이스를 모니터링하는 수단을 포함한다. 예를들면, SCS(10)는 BTS-BSC 인터페이스를 모니터링할 수 있다. 다른 방법으로는, TLP(12) 또는 AP(14)는 다수의 BTS-BSC 인터페이스들이 집중된 곳의 BSC를 모니터링할 수도 있다. 무선 통신 시스템의 내부 인터페이스는 암호화되지 않으며, 계층화된 프로토콜은 기술에 숙련된 자들에게 잘 알려져 있다. 이들 인터페이스를 모니터링하는 무선 로케이션 시스템의 장점은 무선 로케이션 시스템이 무선 송신기로부터 제어 채널 메시지를 독립적으로 검출하고 복조하도록 요구되지 않는다는 점이다. 뿐만 아니라, 무선 로케이션 시스템은 이들 인터페이스로부터 필요한 모든 음성 채널 할당 정보를 얻을 수 있다.

제어 채널 송신에 이들 수단을 이용하는 경우, SCS(10)는 상기 설명한 송신을 수신하고, 검출 및 복조를 수행하지 않고, 제어 채널 RF 데이터를 메모리에 기록한다. 별도로, 무선 로케이션 시스템은 무선 통신 시스템내의 규정된 인터페이스에 걸쳐 발생하는 메시지를 모니터링하고, 무선 로케이션 시스템이 트리거 이벤트를 포함하는 메시지를 발견한 경우 무선 로케이션 시스템에 트리거를 유발시킨다. 무선 로케이션 시스템이 트리거 이벤트에 의해 개시되는 경우, 무선 로케이션 시스템은 무선 송신이 발생된 개략적인 시간을 결정하고, 제1 SCS(10) 및 제2 SCS(10B)의 각각에 송신의 개시를 위한 메모리를 검색하도록 명령한다. 선택된 제1 SCS(10A)는 무선 송신기가 통신한 기지국과 나란히 배치된 SCS이거나, 무선 송신기가 통신하는 기지국에 인접한 SCS이다. 즉, 제1 SCS(10A)는 주요 채널로서 제어 채널에 할당될 수 있는 SCS이다. 제1 SCS(10A)가 송신의 개시를 성공적으로 결 정하고 보고한 경우, 이하의 설명된 수단들을 이용하여 로케이션 프로세싱이 정상적으로 진행된다. 제1 SCS(10A)가 송신의 개시를 성공적으로 결정할 수 없는 경우에는, 제2 SCS(10B)가 송신의 개시를 보고하고나서, 로케이션 프로세싱이 정상적으로 진행된다.

무선 로케이션 시스템은 또한 음성 채널 송신을 위해 이들 수단들을 이용한다. 태스킹 리스트에 포함된 모든 트리거에 대해, 무선 로케이션 시스템은 이들 트리거와 관련된 메시지에 대한 규정된 인터페이스를 모니터링한다. 관련 메시지는 예를 들면, 음성 채널 할당 메시지, 핸드오프 메시지, 주파수 호핑 메시지, 전력 상승/하강 메시지, 지시된 재시도 메시지, 종료 메시지 및 다른 유사한 액션 및 상태 메시지를 포함한다. 무선 로케이션 시스템은 상태의 복사(copy) 및 이들 무선 송신기의 상태를 AP(14)내의 상태 테이블에 연속적으로 유지한다. 무선 로케이션 시스템이 태스킹 리스트의 엔트리 중 하나에 관련된 메시지를 검출할 때마다, 무선 로케이션 시스템은 자신의 상태 테이블을 업데이트한다. 그 후에, 무선 로케이션 시스템이 트리거하여 예를 들어, 규칙적인 시간 간격에 대해 로케이션 프로세싱을 수행하고, 상태 테이블을 액세스하여 무선 송신기에 의해 어느 셀 사이트, 섹터, RF 채널, 및 타임 슬롯이 현재 이용되고 있는지를 정확하게 결정할 수 있다. 무선 로케이션 시스템이 GSM 기반 무선 통신 시스템에 인터페이싱하는 수단의 예를 여기에 설명하였지만, 무선 로케이션 시스템은 또한 다른 무선 인터페이스에 기반한 시스템과 동일한 기능을 지원한다.

CDMA와 같은 일부 무선 인터페이스의 경우, 무선 로케이션 시스템은 또한 상태 테이블내 제어 채널의 액세스 버스트로부터 얻어지는 특정 식별 정보를 유지한다. 이러한 정보는 후에 음성 채널에 이용되는 마스크를 디코딩하는데 이용된다. 예를들면, CDMA 무선 인터페이스 프로토콜은 무선 송신기의 전자 일련 번호(ESN)를 이용하여 부분적으로는 음성 채널 송신의 코딩시 이용되는 롱 코드 마스크를 결정한다. 무선 로케이션 시스템은, 다수의 무선 송신기들이 정보를 단지 한 번만 송신하므로, 태스킹 리스트내의 엔트리에 대한 상태 테이블에 이러한 정보를 유지한다. 예를들면, 다수의 CDMA 모바일은 무선 송신기가 지리적 영역에서 액티브된 후 제1 액세스 버스트동안에 그 ESN만을 송신한다. 롱 코드 마스크를 독자적으로 결정할 수 있는 이러한 능력은 무선 로케이션 시스템과 무선 통신 시스템간의 인터페이스가 동작하지 않는 경우 및/또는 무선 로케이션 시스템이 무선 통신 시스템의 내부 인터페이스의 하나를 모니터링할 수 없는 경우에 특히 유용하다. 무선 로케이션 시스템의 오퍼레이터는 선택적으로 모든 무선 송신기에 대한 식별 정보를 무선 로케이션 시스템이 유지하도록 설정할 수도 있다. 상기 이유 뿐만 아니라, 무선 로케이션 시스템은 "911"을 호출함으로써 로케이션 프로세싱을 트리거하는 모든 무선 송신기들에 대해 음성 채널 트래킹을 제공할 수 있다. 이미 설명한 바와 같이, 무선 로케이션 시스템은 예를 들면 다이나믹 태스킹을 이용하여 "911"을 다이얼링한 이후 규정된 시간동안에 무선 송신기에 로케이션을 제공한다. 모든 무선 송신기들에 대한 식별 정보를 상태 테이블에 유지함으로써, 무선 로케이션 시스템은 규정된 트리거 이벤트의 경우에 모든 송신기에 대한 음성 채널 트래킹을 제공할 수 있는데, 태스킹 리스트의 이전 엔트리만으로는 불가능하다.

애플리케이션 인터페이스

AP(14)를 이용하여, 무선 로케이션 시스템은 TCP/IP, X.25, SS-7, 및 IS-41과 같은 안전한 프로토콜을 이용하여 캐리어 로케이션 애플리케이션과 엔드 사용자로의 인터페이스에 기반한 여러 표준을 지원한다. AP(14)와 외부 애플리케이션간의 각각의 인터페이스는 AP(14)에 접속되는 애플리케이션의 식별을 AP(14)가 긍정적으로 검증하는 것을 허용하는 안전하고 인증된 접속이다. 이것은 각각의 접속된 애플리케이션이 실시간 및/또는 이력을 기반으로 로케이션 레코드에 제한된 액세스만이 허가되기 때문에 필요하다. 또한, AP(41)는 이하에 더 상세하게 설명되는 추가 명령/응답, 실시간, 및 후처리 기능을 지원한다. 이들 추가적인 함수로의 액세스는 인증을 필요로한다. AP(14)는 각각의 사용자와 연관된 사용자 리스트와 인증 수단을 유지한다. 애플리케이션이 적절한 인증 또는 액세스 권리를 갖지 못하는 그러한 로케이션 레코드 또는 기능들에는 애플리케이션은 액세스할 수 없다. 또한, AP(14)는 문제가 발생하거나 액션에 대한 후속 관찰이 요구되는 경우에 각각의 애플리케이션에 취해지는 모든 액션의 풀 로깅(full logging)을 지원한다. 이하 리스트의 각각의 명령 또는 기능에 대해, AP(14)는 양호하게는 각각의 액션 또는 그 결과가 적절한 것으로 확인되는 프로토콜을 지원한다.

태스킹 리스트 편집- 이 명령은 외부 애플리케이션이 각각의 엔트리에 관련된 임의의 필드와 플래그를 포함하여 태스킹 리스트내의 엔트리를 부가, 제거 또는 편집하는 것을 허용한다. 이 명령은 단일 엔트리 기반으로 또는 뱃치(batch) 엔트리 기반으로 지원될 수 있고, 엔트리들의 리스트는 단일 명령에 포함된다. 로케이 션 민감 청구와 같은 대규모 애플리케이션에는 후자가 유용하고, 무선 송신기의 많은 부분이 외부 애플리케이션에 의해 지원되며, 프로토콜 오버헤드를 최소화시키는 것이 바람직하다. 이 명령은 태스킹 리스트내의 특정 엔트리에 대한 애플리케이션을 부가하거나 삭제할 수 있지만, 엔트리가 명령을 발행한 애플리케이션에 관련되거나 인가된 다른 애플리케이션을 포함하는 경우에는 엔트리를 완전히 삭제할 수 없다.

로케이션 기간 설정 - 무선 로케이션 시스템은 제어 또는 음성 채널 상에서 특정 무선 송신기에 대해 임의의 기간에서 로케이션 프로세싱을 수행하도록 설정할 수 있다. 예를 들면, 송신기가 음성 채널에 관련되는 경우, 특정 애플리케이션들은 수초마다 무선 송신기의 로케이션을 요구할 수 있다. 무선 송신기가 초기 송신을 수행한 경우, 무선 로케이션 시스템은 태스킹 리스트내의 표준 엔트리를 이용하여 처음 트리거한다. 이 엔트리의 필드나 플래그들 중 하나가 설정된 기간에 업데이트된 로케이션을 특정하는 경우, 무선 로케이션 시스템은 식별 또는 다른 송신된 기준 대신에 타이머에 의해 트리거되는 태스킹 리스트내에 다이나믹 태스크를 생성한다. 1초에서 수 시간에 걸친 범위가 될 수 있는 타이머의 시간이 만료될 때마다, 무선 로케이션 시스템은 자동으로 트리거하여 무선 송신기를 로케이팅한다. 무선 로케이션 시스템은 무선 통신 시스템과의 인터페이스를 이용하여 앞서 설명한 음성 호출 파라미터를 포함하는 무선 송신기의 상태를 질문한다. 무선 송신기가 음성 채널과 관련되는 경우, 무선 로케이션 시스템은 로케이션 프로세싱을 수행한다. 무선 송신기가 임의의 기존 송신과 관련이 없는 경우에는, 무선 로케이션 시 스템은 무선 송신기가 즉시 송신하도록 무선 통신 시스템에 명령한다. 다이나믹 태스크가 설정된 경우, 무선 로케이션 시스템은 또한 다이나믹 태스크가 중지되는 만료 시간을 설정한다.

엔드-사용자 부가/삭제 - 이 명령은 무선 송신기의 엔드-사용자에 의해 실행되어 로케이션 프로세싱을 가능하게 무선 송신기의 식별을 태스킹 리스트에 배치하거나 무선 송신기의 식별을 태스킹 리스트로부터 제거하여 식별을 트리거로서 제거하거나, 로케이션 프로세싱이 디스에이블되게 무선 송신기의 식별을 태스킹 리스트상에 배치할 수 있다. 금지 로케이션 프로세싱로서 알려진, 로케이션 프로세싱이 엔드 사용자에 의해 디스에이블되는 경우, 무선 송신기에 대해 어떠한 로케이션 프로세싱도 수행되지 않는다. 무선 로케이션 시스템의 오퍼레이터는 엔드 사용자에 의한 금지 로케이션 프로세싱 명령에 응답하여 무선 로케이션 시스템에 의한 수개의 액션들 중 하나를 임의로 선택할 수 있다. 즉, (1) 디스에이블링 액션은 "911"과 같은 긴급 호출로 인한 트리거를 포함하여 태스킹 리스트내의 모든 다른 트리거를 무시할 수 있고, (2) 디스에이블링 액션이 "911"과 같은 긴급 호출로 인한 트리거를 제외하고 태스킹 리스트내의 임의 다른 트리거를 무시할 수 있으며, (3) 디스에이블링 액션은 태스킹 리스트내의 다른 선택 트리거에 의해 무시될 수 있다. 제1 경우에는, 엔드 사용자에게는 무선 송신기에 의한 송신의 프라이버시에 대한 완벽한 제어를 제공하여, 어떤 이유라도 그 송신기에 대한 어떠한 로케이션 프로세싱도 수행되지 않는다. 제2 경우에는, 엔드 사용자는 긴급시 로케이션의 장점을 수신하지만, 다른 경우에는 그렇지 않다. 제3 경우에서는, 특정 무선 송신기의 실 제 주인인 고용주가 무선 송신기를 일(job)의 일부로서 사용하고 있지만 로케이팅하는 것을 원하지는 않는 피고용인에 의해 엔드 사용자 액션을 무시할 수 있다. 무선 로케이션 시스템은 상기 설명한 바와 같이 무선 통신 시스템에 질문하여 무선 송신에 포함된 식별와 다른 식별의 매핑을 얻을 수 있다.

엔드 사용자에 의한 부가 및 삭제는 문자 및 디지트가 다이얼링되는 시퀀스 및 무선 송신기상의 "SEND" 또는 등가 버튼을 누름으로써 달성된다. 이들 시퀀스들은 임의적으로 선택될 수 있고, 무선 로케이션 시스템의 오퍼레이터가 알고 있을 수 있다. 예를 들면, 로케이션 프로세싱을 디스에이블하기 위해 시퀀스의 예가 "*55SEND"일 수 있다. 다른 시퀀스도 물론 가능하다. 엔드 사용자가 이 규정된 시퀀스를 다이얼링할 수 있으면, 무선 송신기는 무선 통신 시스템의 규정된 제어 채널 중 하나를 통해 시퀀스를 송신한다. 무선 로케이션 시스템이 모든 역방향 제어 채널 송신을 개별적으로 검출하고 복조하므로, 무선 로케이션 시스템은 규정된 다이얼링된 시퀀스를 독립적으로 해석하고 상기 설명한 바와 같이 태스킹 리스트에 적절한 특징 업데이트를 수행한다. 무선 로케이션 시스템이 태스킹 리스트에 업데이팅을 완료한 경우, 무선 로케이션 시스템은 무선 통신 시스템에게 확인을 엔드 사용자에게 송신하도록 명령한다. 상기 설명한 바와 같이, 이것은 가청 톤, 기록된 또는 합성된 음성 또는 텍스트 메시지의 형태를 취할 수 있다. 이러한 명령은 무선 로케이션 시스템과 무선 통신 시스템간의 인터페이스를 통해 실행된다.

명령 송신 - 이 명령은 외부 애플리케이션이 무선 로케이션 시스템으로 하여금 무선 통신 시스템에 특정 무선 송신기 또는 무선 송신기 그룹이 송신하도록 명 령을 송신하게끔 한다. 이 명령은 무선 송신기(들)가 즉시 또는 규정된 시간에 송신해야 하는 플래그 또는 필드를 포함할 수 있다. 이러한 명령은, 송신들이 삭제되고, 복조되고, 및 트리거링될 것이므로, 명령 시 무선 송신기를 로케이팅함으로써 로케이션이 처리되고 로케이션 레코드가 생성되도록 한다. 이것은 무선 송신기에 대해 다음 등록(registration) 시간 주기를 대기하거나 독립적인 송신이 일어나기를 기다리는 것과 같은 로케이션의 결정시 임의의 지연을 제거하거나 감소시키는데 유용하다.

외부 데이터베이스 문의 및 갱신(External Database Query and Update) - 무선 로케이션 시스템은 무선 송신기의 식별 또는 송신에 포함된 다른 파라미터들 또는 트리거 기준을 사용해서 상기 외부 데이터베이스에 질의하기 위해, 또한 새로운 향상된 로케이션 레코드를 생성하기 위해 무선 로케이션 시스템에 의해 생성된 데이터와 외부 데이터베이스로부터 획득된 데이터를 병합하기 위해 외부 데이터베이스에 액세스하는 수단을 포함한다. 향상된 로케이션 레코드는 그 후 요청 애플리케이션들에게 발송될 수 있다. 외부 데이터베이스는 예를 들어 고객 정보, 의학 정보, 가입 특성, 애플리케이션 관련 정보, 고객 어카운트 정보, 연락 정보, 또는 로케이션 트리거 이벤트를 책임지는 액션들의 집합들과 같은 데이터 요소들을 포함할 수 있다. 무선 로케이션 시스템은 또한 예를 들어 로케이션 서비스들 설비와 관련된 빌링 카운터(billing counter)를 증가 또는 감소시키기 위해, 또는 특정 무선 송신기와 관련된 최근 로케이션 레코드로 외부 데이터베이스를 갱신하기 위해 외부 데이터베이스를 갱신하게 한다. 무선 로케이션 시스템은 하나 이상의 외부 데이터베이스 상에서 기술된 액션들을 실행하는 수단을 포함한다. 액세스에 대한 외부 데이터베이스의 리스트 및 시퀀스와 후속 액션들이 태스킹 리스트(Tasking List)에서 트리거 기준에 포함된 필드들 중 하나에 포함된다.

랜덤 익명 로케이션 프로세싱(Random Anonymous Location Processing) - 무선 로케이션 시스템은 대규모 랜덤 익명 로케이션 프로세싱을 실행하는 수단을 포함한다. 이러한 기능은 개별 송신기들의 특정 식별을 고려하지 않고 무선 송신기들의 사용자들의 수(population)에 대한 대규모 데이터를 수집할 필요가 있는 특정 타입들의 애플리케이션에 유용하다. 이러한 형태의 애플리케이션들은 로케이션 및 다른 송신 파라미터들을 동시에 결정함으로써 무선 통신 시스템의 성능을 무선 캐리어들이 측정할 수 있게 해주는 RF 최적화(Optimization); 이동중인 차량 내부의 통계적으로 상당한 양의 무선 송신기 샘플들을 사용해서 여러 고속도로에서의 트래픽 흐름을 정부기관(government agencies) 및 상사들(commercial concerns)이 모니터할 수 있게 해주는 트래픽 관리(Traffic Management); 및 특정 비즈니스의 생존력을 결정하는데 도움을 줄 수 있는 특정 영역 주변의 트래픽 흐름을 기업체들(commercial enterprises)이 추정할 수 있게 해주는 로컬 트래픽 추정(Local Traffic Estimation)을 포함한다.

랜덤 익명 로케이션 프로세싱을 요청하는 애플리케이션들은 2개의 소스들로부터 선택적으로 로케이션 레코드들을 수신하는데, (ⅰ) 한 소스는 다른 애플리케이션들을 위해 생성된 로케이션 레코드들의 복사본이고, (ⅱ) 다른 소스는 임의의 특정 기준에 대한 것이 아니라 무선 로케이션 시스템에 의해 랜덤하게 트리거된 로케이션 레코드들이다. 어떤 소스든 어느 하나의 소스로부터 생성된 모든 로케이션 레코드들은 모든 식별와 로케이션 레코드들로부터 제거된 트리거 기준 정보와 함께 발송된다.; 그러나, 요청 애플리케이션(들)은 레코드가 완전 랜덤 프로세스로부터 생성되었는지 또는 다른 트리거 기준으로부터의 복사본인지를 결정할 수 있다. 랜덤 로케이션 레코드들은 프로세싱 및 통신 자원들이 사용될 때마다 랜덤하게 선택된 송신에 대한 로케이션 프로세싱을 실행하는 무선 로케이션 시스템 내의 저 우선 순위 태스크로 생성되는데, 상기 프로세싱 및 통신 자원들이 특정 순간에 사용되지 않는 경우가 있다. 요청 애플리케이션(들)은 랜덤 로케이션 프로세싱이 무선 로케이션 시스템의 전체 커버리지 영역에 대해서 실행될지, 규정된 고속도로를 따르는 것과 같은 특정 지리적 영역에 대해서만 실행될지, 특정 셀 사이트들의 통신 커버리지 영역에 대해 실행될지를 지정할 수 있다. 따라서, 요청 애플리케이션(들)은 각각의 애플리케이션과 가장 관련된 영역으로 무선 로케이션 시스템의 자원들을 향하게 할 수 있다. 애플리케이션(들)의 희망 랜덤화(randomness)에 따라, 무선 로케이션 시스템은 특정 타입의 송신, 예를 들면, 등록(registration) 메시지, 발신 메시지, 페이지 응답 메시지, 또는 음성 채널 송신을 랜덤하게 선택하기 위해 프리퍼런스(preference)를 조정할 수 있다.

지리학적 그룹의 익명 트래킹(Anonymous Tracking of a Geographic Group) - 무선 로케이션 시스템은 규정된 지리적 영역 내의 익명 무선 송신기 그룹들에 대한 반복적인 원리(repetitive basis)로 로케이션 프로세싱을 트리거하는 수단을 포함한다. 예를 들어, 특정 로케이션 애플리케이션은 규정된 기간 동안 무선 송신기의 이동 경로를 모니터링하기를 희망할 수 있지만, 무선 로케이션 시스템은 무선 송신기의 특정 식별을 밝히지 않는다. 기간은 다수의 시간, 날, 또는 주(weeks)일 수 있다. 상기 수단을 사용해서, 무선 로케이션 시스템은 애플리케이션의 희망 지리 영역의 송신을 개시하는 무선 송신기를 랜덤하게 선택하고; 희망 송신에 대한 로케이션 프로세싱을 실행하고; 무선 송신기의 식별을 새롭게 부호화된 식별자 형태로 역전할 수 없게 번역하여 암호화하고; 새롭게 부호화된 식별자만을 식별 수단으로 사용해서 로케이션 레코드를 생성하며; 로케이션 레코드를 요청 로케이션 애플리케이션(들)에게 발송하고; 무선 송신기를 위한 태스킹 리스트의 동적 태스크를 생성하는데, 이 동적 태스크는 관련된 만료 시간(expiration time)을 갖는다. 그 후, 규정된 무선 송신기가 송신을 개시할 때마다, 무선 로케이션 시스템은 동적 태스크를 사용해서 트리거하고, 희망 송신에 대한 로케이션 프로세싱을 실행하고, 부호화된 식별자가 동일하도록 앞에서와 같은 수단을 이용하여 무선 송신기의 식별을 새롭게 부호화된 식별자 형태로 역전할 수 없게 번역 및 암호화하고, 부호화 식별자를 사용해서 로케이션 레코드를 생성하고, 요청 로케이션 애플리케이션(들)에게 로케이션 레코드를 발송할 수 있다. 상기 수단은 제어 또는 음성 채널 송신을 모니터하기 위해 무선 로케이션 시스템의 다른 기능들과 결합될 수 있다. 또한, 상기 수단은 무선 송신기의 개인 식별을 완전히 보전하고, 다른 클래스의 애플리케이션들이 무선 송신기의 이동 패턴들을 모니터할 수 있는 다른 클래스의 애플리케이션들을 인에이블한다. 이러한 클래스의 애플리케이션들은 새로운 도로에 대한 계획 및 설계, 대안 경로 계획, 또는 상업 및 소매 공간 구조(construction of commercial and retail space)를 결정하는데 중요하다.

로케이션 레코드 그룹화, 정렬, 및 레이블링(Location Record Grouping, Sorting, and Labeling) - 무선 로케이션 시스템은 로케이션 레코드들을 그룹화, 정렬 또는 레이블링하기 위해 소정의 요청 애플리케이션들에 대한 로케이션 레코드들을 후처리(post-process)하는 수단을 포함한다. 무선 로케이션 시스템에 의해 지원되는 각각의 인터페이스의 경우, 무선 로케이션 시스템은 애플리케이션이 승인 및 요청한 데이터 형태들, 및 애플리케이션이 희망한 필터 또는 포스트-프로세싱 액션 형태들의 프로파일을 기억한다. 본 명세서에 기술된 일례들과 같은 다수의 애플리케이션들은 개별 로케이션 레코드들이나 개별 송신기들의 특정 식별들을 요구하지 않는다. 예를 들어, RF 최적화 애플리케이션은 임의의 개별 로케이션 레코드로부터 유도할 수 있는 것 보다 더 유용한 가치를 특정 셀 사이트 또는 채널에 대한 로케이션 레코드들의 대규모 데이터 집합으로부터 유도한다. 다른 일례의 경우, 트래픽 모니터링 애플리케이션은 규정된 도로 또는 고속도로에 있는 송신기들로부터의 로케이션 레코드들만을 요구하고, 추가로 상기 레코드들이 도로 또는 고속도로 섹션 및 이동 방향에 따라 그룹화되도록 요구한다. 다른 애플리케이션들은 무선 로케이션 시스템이 예를 들어 송신기 로케이션이 도로 세그먼트에 인접하게 나타나는 것이라기 보다 전자 맵 상에서 도시된 도로 세그먼트에 직접 나타나도록 송신기의 로케이션 추정치를 조정함으로써 가시적인 디스플레이 요청을 향상하도록 포맷된 로케이션 레코드를 발송하도록 요청할 수 있다. 따라서, 무선 로케이션 시스템은 도시된 가장 가까운 도로 세그먼트에 대한 로케이션 추정치를 양호하게 "스냅(snap)"한다.

무선 로케이션 시스템은 특정 셀 사이트, 섹터, RF 채널, 또는 RF 채널 그룹으로만 통신하는 무선 송신기들을 위한 애플리케이션에게 로케이션 레코드들을 필터링해서 보고할 수 있다. 요청 애플리케이션에 레코드를 발송하기 전에, 무선 로케이션 시스템은 먼저 레코드의 적합한 필드들이 요구 사항을 만족시키는지를 검증한다. 요구 사항과 매칭되지 않는 레코드들은 발송되지 않고, 요구사항과 매칭되는 레코드들만 발송된다. 몇몇 필터들은 지리적인 것이며 무선 로케이션 시스템에 의해 계산되어야만 한다. 예를 들어, 무선 로케이션 시스템은 가장 가까운 도로 세그먼트 및 도로 세그먼트 상에서의 무선 송신기의 이동 방향을 결정하기 위해 로케이션 레코드를 프로세스할 수 있다. 그 후 무선 로케이션 시스템은 특정 도로 세그먼트에 대해 결정된 레코드들만을 애플리케이션에게 발송할 수 있고, 또한 결정된 도로 세그먼트를 포함하는 필드를 추가함으로써 로케이션 레코드를 향상할 수 있다. 가장 가까운 도로 세그먼트를 결정하기 위해, 무선 로케이션 시스템에는 요청 애플리케이션에 의한 희망 도로 세그먼트들의 데이터베이스가 제공된다. 이 데이터베이스는 표로 기억되는데, 각각의 도로 세그먼트는 각각의 세그먼트의 엔드 포인트(end point)를 정의하는 가로 및 세로 좌표로 기억된다. 각각의 도로 세그먼트는 직선 또는 곡선으로 모델링될 수 있고, 하나 또는 2개의 이동 방향들을 지원하도록 모델링될 수 있다. 그 후, 무선 로케이션 시스템에 의해 결정된 각각의 로케이션 레코드에 있어서, 무선 로케이션 시스템은 데이터베이스에 기억된 각각의 도로 세그먼트에 대하여 로케이션 레코드의 가로 및 세로를 비교하고, 세그먼트의 엔드 포인트들을 로케이션 레코드의 가로 및 세로와 연결하는 모델링 라인으로부터의 최단 거리를 결정한다. 최단 거리는 기억된 도로 세그먼트의 2개의 엔드 포인트들을 연결하는 라인과 직교인 가상 라인(imaginary line)으로 계산된 것이다. 최단 도로 세그먼트가 결정되면, 무선 로케이션 시스템은 로케이션 프로세싱에 의해 보고된 무선 송신기의 이동 방향을 도로 세그먼트의 방위(orientation)와 비교함으로써 도로 세그먼트 상의 이동 방향을 더 결정할 수 있다. 그 후 도로 세그먼트들의 방위에 대해 가장 적은 에러를 야기하는 방향이 무선 로케이션 시스템에 의해 보고된다.

네트워크 오퍼레이션 콘솔(NOC) 16(Network Operations Console 16)

NOC(16)은 무선 로케이션 시스템의 오퍼레이터들이 무선 송신기의 프로그래밍 파라미터들에게 쉽게 액세스하도록 해주는 네트워크 관리 시스템이다. 예를 들어, 몇개의 도시(cities)에서, 무선 로케이션 시스템은 수백개 또는 수천개의 SCS들(10)을 포함할 수 있다. NOC는 그래픽 사용자 인터페이스 기능을 사용해서 대규모 무선 로케이션 시스템을 관리하는 가장 효율적인 방법이다. NOC는 또한 무선 로케이션 시스템의 특정 기능들이 적절히 동작하지 않는 경우 실시간 경고(alert)를 수신한다. 이러한 실시간 경고들은 오퍼레이터가 신속하게 정정 액션을 취하거나 로케이션 서비스의 강하를 방지할 때 사용될 수 있다. 무선 로케이션 시스템의 시행(trial) 경험상, 시간에 따른 양호한 로케이션 정확성을 유지할 수 있는 시스템 능력은 소정의 파라미터들 내에서 시스템의 동작을 유지하는 오퍼레이터의 능력과 직접 관계됨을 알 수 있다.

로케이션 프로세싱(Location Processing)

무선 로케이션 시스템은 센트럴 베이스드 프로세싱(central based processing) 및 스테이션 베이스드 프로세싱(station based processing)으로 알려져 있는 2개의 상이한 방법들을 사용해서 로케이션 프로세싱을 실행할 수 있다. 양 기술들은 특허 제5,327,144호에 기술되어 있고, 본 명세서에서는 더 향상되었다. 로케이션 프로세싱은 다수의 안테나들 및 다수의 SCS(10)에서 수신된 신호의 소정의 위상 특성들을 정확하게 결정하는 능력에 부분적으로 좌우된다. 따라서, 무선 로케이션 시스템의 목적은 수신된 신호의 위상 특성을 결정하는 로케이션 프로세싱의 기능을 방해하는 위상 에러 원인을 식별해서 제거하는데 있다. 위상 에러의 한 가지 원인은 무선 송신기 자체 내부, 즉, 발진기(전형적으로 수정 발진기) 및 무선 전화기가 송신을 위한 특정 채널들에 동조하게 하는 위상 동기 루프들이다. 저비용의 수정 발진기들은 일반적으로 높은 위상 잡음을 갖는다. IS-136 및 IS-95A와 같은 몇몇 무선 인터페이스 사양들은 무선 전화기가 송신할 수 있는 위상 잡음을 커버하는 사양을 갖는다. IS-553A와 같은 다른 무선 인터페이스 사양들은 위상 잡음을 면밀히 특정하지는 않는다. 따라서, 본 발명의 목적은 센트럴 베이스드 프로세싱 또는 스테이션 베이스드 프로세싱 사용을 자동으로 선택함으로써 일부분, 로케이션 프로세싱의 위상 에러의 원인인 무선 송신기의 위상 잡음을 자동으로 감소시키거나 또는 제거하는데 있다. 또한 자동 선택은 SCS(10) 및 TLP(12) 간의 통신 링크의 효율성 및 SCS(10) 및 TLP(12)의 각각의 DSP 자원들의 유용성을 고려할 것이다.

센트럴 베이스드 프로세싱을 사용할 때, TDOA 및 FDOA 결정 및 다중 경로 프로세싱은 위치 및 속도 결정과 함께 TLP(12)에서 실행된다. 이 방법은 무선 송신기가 소정된 임계값 보다 높은 위상 잡음을 가질 때 양호하다. 이러한 경우에, 동일한 SCS(10)이거나 상이한 SCS(10)들일 수 있는 2개의 안테나들로부터의 실제 RF 송신의 디지털 송신 형식을 사용해서 TDOA 추정이 실행되기 때문에, 위상 에러 원인인 무선 송신기의 위상 잡음을 감소시키거나 제거시키는데에는 센트럴 베이스드 프로세싱이 가장 효율적이다. 본 방법에서, 본 기술 분야에 숙련된 자들은 송신기의 위상 잡음이 TDOA 프로세싱의 일반적인 모드 잡음이며, 따라서, TDOA 결정 프로세스에서 자체적으로 제거됨을 알 것이다. 본 방법은 예를 들어 상당히 저비용인 다수의 AMPS 셀룰러 폰들이 고 위상 잡음을 가지는 경우 가장 양호하게 적용된다. 센트럴 베이스드 프로세싱의 기본 단계들은 이하에 기술되어 있고 도 5의 플로우챠트에 도시된 단계들을 포함한다:

무선 송신기가 제어 채널 또는 음성 채널 중 어느 하나를 통해 송신을 개시한다(단계(S50));

송신이 무선 로케이션 시스템의 다수의 안테나들 및 다수의 SCS(10)들에서 수신된다(단계(S51));

송신은 각각의 SCS/안테나에 접속된 수신기에서 디지털 형식으로 변환된다(단계(S52));

디지털 데이터는 각각의 SCS(10)의 수신기들의 메모리에 기억된다(단계(S53));

송신이 복조된다(단계(S54));

무선 로케이션 시스템은 송신에 대한 로케이션 프로세싱을 개시할지의 여부를 결정한다(단계(S55));

트리거되면, TLP(12)는 다수의 SCS(10)들의 수신기들의 메모리로부터 디지털 데이터의 복사를 요청한다(단계(S56));

디지털 데이터는 다수의 SCS(10)들로부터 선택된 TLP(12)로 송신된다(단계(S57));

TLP(12)는 안테나 쌍들로부터의 디지털 데이터를 통해 TDOA, FDOA, 및 다중 경로 경감(multipath mitigation)를 실행한다(단계(S58));

TLP(12)는 TDOA 데이터를 사용해서 위치 및 속도 결정을 실행하고, 로케이션 레코드를 생성해서 로케이션 레코드를 AP(14)에 발송한다(단계(S59)).

무선 로케이션 시스템은 디지털 데이터를 SCS(10)로부터 TLP(12)로 송신하는 경우의 송신을 표현하기 위해 비트 변수를 사용한다. 상술된 바와 같이, SCS 수신기는 충분한 동적 범위를 달성하기 위해 무선 송신을 고 분해능(resolution), 또는 디지털 샘플당 다수 비트들로 디지털화한다. 이는 특별히 SCS(10A)에 인접해 있으며 SCS(10B)로부터 떨어져 있는 신호들을 동시에 수신할 수 있는 광대역 디지털 수신기들을 사용할 때 요구된다. 예를 들어, 최대 14 비트들이 84 dB의 동적 범위를 표현하는데 요구될 수도 있다. 그러나, 로케이션 프로세싱이 항상 디지털 샘플당 높은 분해능을 요구하는 것은 아니다. 종종, 충분한 정확성의 로케이션들이 디지털 샘플 당 소수 비트들을 사용해서 무선 로케이션 시스템에 의해 달성될 수 있다. 따라서, 각각의 SCS(10) 및 TLP(12) 간의 통신 링크들에 대한 대역폭을 보존함으로써 무선 로케이션 시스템의 구현 비용을 최소화하기 위해, 무선 로케이션 시스템은 희망 정확성 레벨을 여전히 유지하면서 송신을 디지털 형식으로 표현하는데 필요한 비트들을 가장 적은 수의 비트들로 결정한다. 상기 결정은 예를 들어 무선 송신기에 의해 사용되는 특정 무선 인터페이스 프로토콜, 송신 SNR, 페이딩 및/또는 다중 경로에 의해 송신이 교란(perturb)되는 정도, 및 각각의 SCS(10)의 프로세싱 및 통신 큐들의 현재 상태를 근거로 한다. SCS(10)로부터 TLP(12)로 송신된 비트들의 수는 이하의 2가지 방법으로 감소된다: 샘플당 비트들의 수가 최소화되고, 가능한 송신 최단 길이, 또는 최소수 세그먼트들이 로케이션 프로세싱을 위해 사용된다. TLP(12)는 이러한 최소 RF 데이터를 사용해서 로케이션 프로세싱을 실행한 후 그 결과를 희망 정확성 레벨과 비교할 수 있다. 이 비교는 신뢰 간격 계산(confidence interval calculatoin)을 근거로 실행된다. 로케이션 추정치가 희망 정확성 한계 내에 있지 않으면, TLP(12)는 재귀적으로 선택된 SCS(10)로부터 추가 데이터를 요청한다. 추가 데이터는 디지털 샘플당 추가된 수의 비트들을 포함할 수 있고 및/또는 보다 많은 송신 세그먼트들을 포함할 수도 있다. 이 추가 데이터 요청 프로세스는 TLP(12)가 규정된 로케이션 정확성을 달성할 때까지 재귀적으로 계속될 수 있다.

상술된 기본 단계들에 대한 부연 설명이 있다. 이 부연 설명은 본 명세서의 다른 부분에 종래 기술 특허 번호 제5,327,144호 및 제5,608,410호에 기술되어 있다. 종래 기술 특허들에 기술되어 있는 프로세스들을 향상된 한 가지 사항은 로케이션 프로세싱에서 각각의 베이스라인을 위해 사용되는 단일 기준 SCS/안테나의 선택이다. 종래 기술에서, 베이스라인들은 링 주위의 안테나 사이트 쌍들을 사용해서 결정되었다. 본 무선 로케이션 시스템에서, 사용된 단일 기준 SCS/안테나는 이하에 기술된 바와 같이 다른 기준들이 사용되더라도 일반적으로 최고 SNR 신호이다. 높은 SNR 기준을 사용하면 로케이션 프로세싱에서 사용된 다른 SCS/안테나들이 잡음 최저 한도이거나 그 이하인 경우(즉, 신호 대 잡음비가 0 또는 네가티브인 경우)와 같이 매우 약할 때 센트럴 베이스드 로케이션 프로세싱을 도울 수 있다. 스테이션 베이스드 로케이션 프로세싱이 사용될 때, 기준 신호는 매우 높은 신호 대 잡음비를 갖도록 의도적으로 생성된 다시 변조된 신호이며, 다른 SCS/안테나들의 매우 약한 신호들에 대한 로케이션 프로세싱을 돕는다. 기준 SCS/안테나의 실제 선택은 이하에 기술되어 있다.

무선 로케이션 시스템은 직접 경로 구성 요소들 외에 수신된 다중 경로 구성 요소들을 재귀적으로 추정한 후 수신된 신호로부터의 구성 소자들을 빼냄으로써 다중 경로를 경감한다. 따라서, 무선 로케이션 시스템은 수신된 신호를 모델링하고 모델링된 신호를 실제 수신된 신호와 비교하고 가중 최소 제곱법 차(weighted least square difference)를 사용해서 차를 최소화하려고 시도한다. 무선 송신기로부터의 각각의 송신 신호 x(t)의 경우, 각각의 SCS/안테나에서의 수신된 신호 y(t)는 신호들의 복합 결합(complex combination)이다:

n = 0 내지 N에 대하여, y(t) = ∑x(t-τ_n)a_ne^jw(t-τn);

여기서, x(t)는 무선 송신기에 의해 송신된 신호이고;

a_n 및 τ_n은 다중 경로 구성 요소들의 복합 진폭 및 지연들이고;

N은 수신된 신호의 다중 경로 구성 요소들의 총 수이고;

a₀ 및 τ₀은 최단 경로 구성 소자에 대한 상수들이다.

무선 로케이션 시스템의 오퍼레이터는 각각의 무선 로케이션 시스템이 동작하고 있는 특정 환경에 적응하는 다중 경로의 각각의 구성 요소에 대한 제한들의 집합을 경험적으로 결정한다. 제한들의 목적은 무선 로케이션 시스템이 각각의 다중 경로 경감 계산을 위해 결과들을 최적화하는데 소비되는 프로세싱 시간의 양을 제한하는데 있다. 예를 들어, 무선 로케이션 시스템은 다중 경로의 4개의 구성 요소들 만을 결정하도록 설정될 수 있다: 제1 구성 요소는 범위 τ_1A 내지 τ_1B내에서 시간 지연을 갖도록 가정될 수 있다; 제2 구성 요소는 범위 τ_2A 내지 τ_2B내에서 시간 지연을 갖도록 가정될 수 있다; 제3 구성 요소는 범위 τ_3A 내지 τ_3B내에서 시간 지연을 갖도록 가정될 수 있다; 제4 구성 요소의 경우도 유사하지만; 제4 구성 요소는 그 시간 지연이 제3 구성 요소의 범위를 초과하는 수십개의 개별(및 다소 산만한) 다중 경로 구성 소자들의 복합 결합을 효율적으로 나타내는 단일 값이다. 프로세싱 편의상 무선 로케이션 시스템은 종래 기술의 식을 주파수 도메인으로 변환한 후, 가중 최소 제곱법 차가 최소가 되도록 개별 구성 요소들에 대한 식을 푼다.

스테이션 베이스드 프로세싱을 사용할 때, TDOA 및 FDOA 결정 및 다중 경로 경감은 SCS(10)에서 실행되고, 위치 및 속도 결정은 통상 TLP(12)에서 실행된다. 특허 번호 제5,327,144호에 기술되고 있는 바와 같이, 스테이션 베이스드 프로세싱의 주된 장점은 각각의 SCS(10) 및 TLP(12) 간의 통신 링크를 통해 송신되는 데이터의 양을 감소시키는데 있다. 또한 다른 장점들도 있을 수 있다. 본 발명의 한 가지 새로운 목적은 TDOA 프로세싱 중에 효율적인 신호 프로세싱 이득을 증가시키는데 있다. 상술된 바와 같이, 센트럴 베이스드 프로세싱은 무선 송신기의 위상 잡음에 의해 야기된 위상 에러를 제거하거나 감소시키는 장점을 갖는다. 그러나, 스테이션 베이스드 프로세싱을 사용해서 동일한 위상 잡음 에러를 제거하거나 감소시키는 방법에 대해서는 상술되지 않았다. 본 발명은 이하에 기술되고 도 6에 도시된 단계들을 사용해서 위상 에러를 감소시키고 효율적인 신호 프로세싱 이득을 증가시킨다:

무선 송신기가 제어 채널 또는 음성 채널 중 하나를 통해 송신을 개시한다(단계(S60));

송신이 무선 로케이션 시스템의 다수의 안테나들 및 다수의 SCS(10)들에서 수신된다(단계(S61));

송신은 각각의 안테나에 접속된 수신기에서 디지털 형식으로 변환된다(단계(S62));

디지털 데이터는 SCS(10)의 메모리에 기억된다(단계(S63));

송신이 복조된다(단계(S64));

무선 로케이션 시스템은 송신에 대한 로케이션 프로세싱을 개시할지의 여부를 결정한다(단계(S65));

트리거되면, 제1 SCS(10A)는 송신을 복조하고 적절한 위상 정정 간격을 결정한다(단계(S66));

각각의 위상 정정 간격에 있어서, 제1 SCS(10A)는 적합한 위상 정정 및 진폭 정정을 계산하고, 위상 정정 파라미터 및 진폭 정정 파라미터를 복조된 데이터와 함께 인코드한다(단계(S67);

복조된 데이터 및 위상 정정 및 진폭 정정 파라미터들은 제1 SCS(10A)로부터 TLP(12)로 송신된다(단계(S68));

TLP(12)는 로케이션 프로세싱에 사용될 SCS(10) 및 수신 안테나들을 결정한다(단계(S69));

TLP(12)는 로케이션 프로세싱에 사용될 각각의 제2 SCS(10B)에 복조된 데이터 및 위상 정정 및 진폭 정정 파라미터들을 송신한다(단계(S70));

제1 SCS(10A) 및 각각의 제2 SCS(10B)는 복조된 데이터 및 위상 정정 및 진폭 정정 파라미터들을 근거로 제1 재변조 신호를 생성한다(단계(S71));

제1 SCS(10A) 및 각각의 제2 SCS(10B)는 각각의 SCS(10)의 메모리에 기억된 디지털 데이터 및 제1 재변조 신호를 사용해서 TDOA, FDOA, 및 다중 경로 경감을 실행한다(단계(S72));

TDOA, FDOA, 및 다중 경로 경감 데이터는 제1 SCS(10A) 및 각각의 제2 SCS(10B)로부터 TLP(12)로 송신된다(단계(S73));

TLP(12)는 TDOA 데이터를 사용해서 위치 및 속도 결정을 실행한다(단계(S74));

TLP(12)는 로케이션 레코드를 생성해서 이 로케이션 레코드를 AP(14)에 발송한다(단계(S75)).

위상 정정 및 진폭 정정 파라미터들을 결정하는 장점들은 IS-95A를 근거로 한 CDMA 무선 송신기의 로케이션에서 가장 두드러진다. 널리 알려져 있는 바와 같이, IS-95A 송신기로부터의 역방향 송신(reverse transmission)은 논코히런트 변조(non-coherent modulation)를 사용해서 송신된다. 대부분의 CDMA 기지국들은 단지 논코히런트 변조 때문에 단일 비트 간격으로 통합된다. 비트율이 초당 4800 비트인 CDMA 액세스 채널의 경우, 비트당 256개의 칩들이 송신되어서, 24 dB의 통합 이득을 허용한다. 상술된 기술을 사용해서, 각각의 SCS(10)의 TDOA 프로세싱은 한 예로 총 160 밀리초 버스트(196,608 칩들)를 통합해서 53 dB의 통합 이득을 생성할 수 있다. 이 추가 프로세싱 이득은 SCS(10)와 함께 배치된 기지국들이 동일한 CDMA 송신을 검출할 수 없더라도 본 발명이 다수의 SCS(10)들을 사용해서 CDMA 송신을 검출 및 로케이팅할 수 있게 해준다.

특정 송신의 경우, 위상 정정 파라미터들 또는 진폭 정정 파라미터들이 0으로 계산되거나 필요하지 않으면, 각각의 SCS(10) 및 TLP(12) 간의 통신 링크들을 통해 송신되는 비트들의 수를 보존하기 위해 상기 파라미터들은 송신되지 않는다. 본 발명의 다른 실시예에서, 무선 로케이션 시스템은 특정 송신 또는 특정 무선 인터페이스 프로토콜의 모든 송신들, 또는 특정 형태의 무선 송신기에 의해 이루어지 는 모든 송신들에 대해 고정 위상 정정 간격을 사용할 수도 있다. 이는 예를 들어 다양한 클래스의 송신기들에 의해 나타나는 위상 잡음의 합당한 일관성을 보여 주는 무선 로케이션 시스템에 의해 몇 시간 동안 수집된 경험적인 데이터를 근거로 한 것일 수 있다. 이러한 경우에, SCS(10)는 적합한 위상 정정 간격을 결정하는 프로세싱 단계를 절감할 수 있다.

본 기술 분야에 숙련된 자들은 무선 송신기의 위상 잡음을 측정하는 다수의 방법들이 있음을 알 것이다. 한 실시예에서, 제1 SCS(10A)에서 수신된 신호의 순수한 잡음 없는 재변조 복사본은 SCS의 DSP들에 의해 디지털 형식으로 생성될 수 있고, 그 후, 수신된 신호는 각각의 위상 정정 간격 동안 순수 신호와 비교되어, 위상차가 직접 측정될 수도 있다. 상기 실시예에서, 위상 정정 파라미터는 위상 정정 간격에 대한 위상차가 네가티브인 것으로 계산될 것이다. 위상 정정 파라미터를 표현하는데 필요한 비트들의 수는 위상 정정 파라미터의 크기에 따라 변경되는데, 비트들의 수는 각각의 위상 정정 간격에 대해 변경될 수도 있다. 예를 들어 몇몇 송신은 송신 초기에 보다 큰 위상 잡음을 나타내고, 송신 중간 및 후기에 보다 적은 위상 잡음을 나타냄이 관측되었다.

스테이션 베이스드 프로세싱은 비교적 적은 위상 잡음을 갖는 무선 송신기에 가장 적합하다. 각각의 무선 인터페이스 표준들에 의해 반드시 요구되지 않더라도, TDMA, CDMA 또는 GSM 프로토콜들을 사용하는 무선 전화기들은 전형적으로 보다 적은 위상 잡음을 나타낸다. 무선 송신기의 위상 잡음이 증가함에 따라, 위상 정정 간격의 길이는 감소될 수 있고 및/또는 위상 정정 파라미터들을 표현하는데 필 요한 비트들의 수는 증가된다. 스테이션 베이스드 프로세싱은 복조된 데이터 및 위상 정정 및 진폭 파라미터들을 표현하는데 필요한 비트들의 수가 센트럴 베이스드 프로세싱을 실행하는데 필요한 비트들의 수의 소정의 비율(proportion)을 초과할 때는 효과적이지 못하다. 따라서, 본 발명의 목적은 로케이션이 요구되는 각각의 송신기에 대해 센트럴 베이스드 프로세싱을 사용해서 로케이션을 프로세스할 것인지 또는 스테이션 베이스드 프로세싱을 사용해서 로케이션을 프로세스할 것인지를 자동으로 결정하는데 있다. 상기 결정을 달성하는 단계들은 도 7 및 이하에 기술되어 있다:

무선 송신기가 제어 채널 또는 음성 채널 중 하나를 통해 송신을 개시한다(단계(S80));

송신이 제1 SCS(10A)에서 수신된다(단계(S81));

송신은 각각의 안테나에 접속된 수신기에서 디지털 형식으로 변환된다(단계(S82));

무선 로케이션 시스템은 송신에 대한 로케이션 프로세싱을 개시할 것인지를 결정한다(단계(S83));

트리거되면, 제1 SCS(10A)는 송신을 복조하고, 적합한 위상 정정 간격, 및 위상 정정 및 진폭 정정 파라미터들을 인코드하는데 필요한 비트들의 수를 추정한다(단계(S84));

그 후 제1 SCS(10A)는 센트럴 베이스드 프로세싱에 필요한 비트들의 수를 추정한다;

각각의 방법에 필요한 비트들의 수를 근거로, SCS(10) 또는 TLP(12)는 상기 송신에 대한 로케이션 프로세싱을 실행하기 위해 센트럴 베이스드 프로세싱을 사용할 것인지 또는 스테이션 베이스드 프로세싱을 사용할 것인지를 결정한다(단계(S85)).

본 발명의 또다른 실시예에서, 무선 로케이션 시스템은 특정 무선 인터페이스 프로토콜의 모든 송신들, 또는 특정 종류의 무선 송신기에 의해 이루어지는 모든 송신들에 대해 센트럴 베이스드 프로세싱 또는 스테이션 베이스드 프로세싱을 항상 사용할 수 있다. 이는 예를 들어 다양한 클래스의 송신기들에 의해 나타나는 위상 잡음의 합당한 일관성을 보여 주는 무선 로케이션 시스템에 의해 얼마의 기간 동안 수집된 경험적인 데이터를 근거로 한 것일 수 있다. 이러한 경우에, SCS(10) 및 또는 TLP(12)는 적합한 프로세싱 방법을 결정하는 프로세싱 단계를 절약할 수 있다.

센트럴 베이스드 프로세싱 및 스테이션 베이스드 프로세싱 모두에 대해 사용되는 본 발명의 다른 개선점은 무선 송신기의 위치 및 속도의 최종 결정의 베이스라인들을 포함하기 위해 임계 기준을 사용하는 것이다. 각각의 베이스라인에 있어서, 무선 로케이션 시스템은 이하의 사항들을 포함하는 다수의 파라미터들을 계산한다: 베이스라인을 계산할 때에 기준 SCS/안테나와 함께 사용되는 SCS/안테나 포트, 베이스라인에서 사용되는 SCS/안테나 포트에서 및 로케이션 프로세싱에 사용되는 간격 동안 수신된 송신 전력의 피크, 평균 및 분산(variance), 베이스라인에서 사용되는 SCS/안테나 및 기준 SCS/안테나 간의 교차 스펙트럼 상관 관계(cross- spectra correlation)로부터의 상관값, 베이스라인에 대한 지연 값, 다중 경로 경감 파라미터들, 다중 경로 경감 계산 뒤에 남은 나머지 값들, 최종 로케이션 솔루션(solution)에서 가중 GDOP에 대한 SCS/안테나의 기여도(contribution), 및 최종 로케이션 솔루션에 포함되는 경우의 베이스라인의 적합성 품질 측정치. 최종 로케이션 솔루션에 포함되는 각각의 베이스라인은 상술된 파라미터들 각각에 대한 임계 기준을 만족시키거나 초과한다. 베이스라인이 하나 이상의 임계 기준을 만족시키지 않으면, 베이스라인은 로케이션 솔루션에서 제외될 수 있다. 따라서, 종종 최종 로케이션 솔루션에서 실제로 사용되는 SCS/안테나들의 수가 생각했던 총 수 보다 적을 수 있다.

상술된 특허 번호 제5,327,144호 및 제5,608,410호는 로케이션 프로세싱이 이하의 식의 최소 제곱법 차(LSD)를 최소화하는 방법을 기술하고 있다:

LSD = [Q₁₂(Delay_T₁₂ - Delay_Q₁₂)² + Q₁₃(Delay_T ₁₃ - Delay_Q₁₃)² + ... + Q_xy(Delay_T_xy - Delay_Q_xy)²

본 구현에서, 상기 식은 로케이션 프로세싱 코드를 보다 효율적으로 하기 위해 이하의 식으로 변형되었다:

LSD = ∑(TDOA_0i - τ_i + τ₀)²w_i ² ; 모든 i = 1 내지 N-1에 대해

여기서, N = 로케이션 프로세싱에서 사용되는 SCS/안테나들의 수이고;

TDOA_0i = i번째 사이트 내지 기준 사이트 0의 TDOA;

τ_i = 무선 송신기로부터 i번째 사이트로의 시각 전파 시간(sight propagation time)의 이론적인 라인;

τ₀ = 송신기로부터 기준 사이트로의 시각 전파 시간의 이론적인 라인; 및

w_i = i번째 베이스라인에 적용된 가중치 또는 양호도(quality factor)이다.

본 구현에서, 무선 로케이션 시스템은 또한 기준 신호가 매우 강하지 않을 때, 또는 종래 기술 형태의 식을 사용하는 로케이션 솔루션에 바이어스가 존재할 가능성이 있을 때, 로케이션 솔루션들을 결정하는 것을 도울 수 있는 다른 대안 형태의 식을 사용한다:

LSD′ = ∑(TDOA_0i - τ_i )²w_i ² - b²∑w _i ²; 모든 i = 0 내지 N-1에 대해,

여기서, N = 로케이션 프로세싱에서 사용되는 SCS/안테나들의 수이고;

TDOA_0i = 기준 사이트 0으로부터 i번째 사이트까지의 TDOA이며;

TDOA₀₀ = 0인 것으로 가정됨;

τ_i = 무선 송신기로부터 i번째 사이트로의 시각 전파 시간의 이론적인 라인;

b = 이론적인 포인트에서 LSD′를 최소화하는 각각의 이론적인 포인트에 대해 개별적으로 계산된 바이어스; 및

w_i = i번째 베이스라인에 적용된 가중치 또는 양호도이다.

상기 식의 LSD′ 형태는 w₀을 다른 가중치의 최대 값과 동일하게 설정함으로써 또는 w₀을 기준 사이트의 상대 신호 강도에 기초를 두고 바이어스함으로써 기준 사이트의 로케이션 솔루션의 바이어스를 제거하는 보다 쉬운 수단을 제공한다. w₀이 다른 가중치들 보다 훨씬 크면, b는 대략 τ₀와 동일함에 주목한다. 일반적으로, 가중치들 또는 양호도들은 베이스라인들을 포함하는 임계 기준에 대한 상술된 유사한 기준들을 근거로 한다. 즉, 기준 계산 결과들은 가중치들로 사용되고 기준이 임계값 이하가 될 때 가중치는 0으로 설정되며 최종 로케이션 솔루션의 결정에 효율적으로 포함되지 않는다.

로케이션 프로세싱을 위한 안테나 선택 프로세스

상술된 발명들 및 설명들은 로케이션을 결정하기 위해 제1, 제2, 또는 가능한 제3 안테나 사이트, 셀 사이트, 또는 기지국이 요구되는 방법들을 기술했다. 특허 번호 제5,608,410호는 어느 안테나 사이트 로케이션들로부터의 어느 데이터 프레임들이 응답 송신기의 로케이션을 계산하는데 사용될 지를 결정할 책임이 있는 동적 선택 서브시스템(DSS; Dynamic Selection Subsystem)에 대해 기술하고 있다. DSS에서, 데이터 프레임들이 임계 사이트 수 보다 많은 수의 사이트들로부터 수신되면, DSS는 어떤 데이터 프레임들이 보존 또는 제외 후보들인지를 결정한 후, 로케이션 프로세싱을 위한 데이터 프레임들을 동적으로 편성(organize)한다. DSS는 솔루션이 완전히 결정(over-determine)되도록 최소수 보다 많은 수의 안테나 사이트들을 사용하는 것을 선호한다. 또한, DSS는 로케이션 프로세싱에 사용된 모든 송신들이 동일한 송신기 및 동일한 송신으로부터 수신되었음을 보증한다.

그러나, 종래 기술의 양호한 실시예들은 한계점들을 갖는다. 먼저, 안테나 사이트(또는 셀 사이트) 당 하나의 안테나만이 사용되거나, 2개 또는 4개의 다이버시티 안테나들로부터의 데이터가 센트럴 사이트에 송신되기 전에 먼저 안테나 사이트(또는 셀 사이트)에서 결합되었다. 또한, DSS가 후에 데이터 프레임들을 폐기하더라도, 송신을 수신한 모든 안테나 사이트들은 데이터 프레임들을 센트럴 사이트로 송신했다. 따라서, 사용되지 않은 데이터를 송신하는데 몇몇 통신 대역폭이 낭비되었다.

본 발명자들은 위치를 결정하는데 최소 2개 또는 3개의 사이트들이 필요하지만, 로케이션 프로세싱에서 사용될 안테나들 및 SCS(10)들의 실제인 선택은 로케이션 프로세싱의 결과에 상당한 영향을 줄 수 있는 것으로 판단하고 있다. 또한, 로케이션 프로세싱에서 각각의 SCS(10)의 1개 이상의 안테나를 사용하는 수단을 포함한다는 장점이 있다. 로케이션 프로세싱에서 셀 사이트의 다수의 안테나들로부터의 데이터를 독립적으로 사용하는 이유는 각각의 안테나에서 수신된 신호가 다중 경로, 페이딩 및 다른 외란에 의해 고유하게 영향을 받기 때문이다. 2개의 안테나들이 한 파장 보다 긴 거리만큼 떨어져 있을 때, 각각의 안테나가 독립적인 경로로 신호를 수신하게 된다는 사실은 이 분야에서 널리 공지되어 있다. 따라서, 다수의 안테나들을 사용함으로써 무선 송신기의 로케이션에 대한 고유의 추가 정보가 종종 획득되고, 따라서 다중 경로를 경감하기 위한 무선 로케이션 시스템의 기능이 향상된다.

본 발명의 목적은 로케이션 프로세싱에서 SCS(10)의 하나 이상의 안테나들로부터 수신된 신호들을 사용하기 위한 향상된 방법을 제공하는데 있다. 또 다른 목적은 로케이션 프로세싱에서 사용되는 협력 안테나들 및 SCS(10)들을 선택하는데 사용되는 동적 프로세스를 향상시키는 방법을 제공하는데 있다. 첫번째 목적은 로케이션 프로세싱에서 SCS의 임의의 수의 안테나들로부터 수집된 데이터의 임의의 세그먼트를 선택해서 사용하는 수단을 SCS(10) 내부에 제공함으로써 달성된다. 상술된 바와 같이, 셀 사이트의 각각의 안테나는 SCS(10) 내부 수신기에 접속된다. 각각의 수신기는 안테나로부터 수신된 신호들을 디지털 형태로 변환한 후, 디지털 신호들을 수신기의 메모리에 일시적으로 기억시킨다. TLP(12)는, 임의의 SCS(10)가 임의의 수신기의 임시 메모리로부터 데이터의 세그먼트를 검색하도록 하고 로케이션 프로세싱에 사용될 데이터를 제공하는 수단을 포함한다. 두번째 목적은 무선 로케이션 시스템이 로케이팅하기 희망하는 다수의 송신 수신용 안테나들을 모니터링하는 수단을 무선 로케이션 시스템내에 제공하고 소정의 파라미터 세트를 근거로 로케이션 프로세싱에서 사용될 보다 적은 안테나 세트들을 선택함으로써 달성된다. 상기 선택 프로세스의 일례가 도 8의 플로우챠트에 기술되어 있다:

무선 송신기가 제어 채널 또는 음성 채널 중 하나를 통해 송신을 개시한다(단계(S90));

송신이 무선 로케이션 시스템의 다수의 안테나들 및 다수의 SCS(10)들에서 수신된다(단계(S91));

송신은 각각의 안테나에 접속된 수신기에서 디지털 형식으로 변환된다(단계(S92));

디지털 데이터는 각각의 SCS(10)의 메모리에 기억된다(단계(S93));

송신이 발생했고 무선 송신기를 서빙하는 셀 사이트 및 섹터가 결정된 채널 번호 및 적어도 하나의 SCS(10A)에서 송신은 복조된다(단계(S94));

서빙 셀 사이트 및 섹터를 근거로, 하나의 SCS(10A)가 송신을 프로세스하기 위한 제1 SCS(10A)로서 지정된다(단계(S95));

제1 SCS(10A)가 복조된 데이터와 관련된 타임스탬프(timestamp)를 결정한다(단계(S96));

무선 로케이션 시스템은 송신에 대한 로케이션 프로세싱을 개시할 것인지를 결정한다(단계(S97));

로케이션 프로세싱이 트리거되면, 무선 로케이션 시스템은 로케이션 프로세싱에서 사용될 SCS(10) 및 안테나들의 후보 리스트를 결정한다(단계(S98));

각각의 후보 SCS/안테나는 제1 SCS(10A)에 의해 결정된 송신 채널 번호 및 타임스탬프의 시간의 몇몇 파라미터들을 측정하고 보고한다(단계(S99));

무선 로케이션 시스템은 특정 기준을 사용해서 후보 SCS/안테나들을 정렬하고 로케이션 프로세싱에서 사용될 기준 SCS/안테나 및 SCS/안테나들의 프로세싱 리스트를 선택한다(단계(S100));

무선 로케이션 시스템은 SCS/안테나들의 프로세싱 리스트로부터의 데이터를 사용해서 상술된 로케이션 프로세싱으로 진행한다.

제1 SCS/안테나 선택

SCS(10)들 및 안테나들(10-1)의 후보 리스트가 제1 SCS/안테나의 지정(designation)을 근거로 부분적으로 결정되기 때문에, '제1(primary)' SCS/안테나를 선택하는 프로세스는 중요하다. 무선 송신기가 특정 RF 채널을 통해 송신할 때, 송신은 종종 신호가 복조될 수 있는 레벨 이하로 감쇠되기 전에 수 마일 전파될 수 있다. 따라서, 종종 다수의 SCS/안테나들이 신호를 복조할 수 있다. 이러한 지역은 다수의 무선 통신 시스템들의 주파수 재사용 패턴이 상당히 밀집될 수 있는 도시 또는 도시 근교이다. 예를 들어, 무선의 높은 사용률 및 밀집 셀 사이트 공간으로 인해, 본 발명자들은 1 마일씩 떨어진 셀 사이트들에서 동일한 RF 제어 채널 및 디지털 칼라 코드가 사용된 무선 로케이션 시스템들을 테스트해 보았다. 무선 로케이션 시스템이 독립적으로 상기 송신을 복조하기 때문에, 무선 로케이션 시스템은 종종 2개, 3개, 또는 그 이상의 개별 SCS/안테나들의 동일한 송신을 복조할 수 있다. 무선 로케이션 시스템은, 무선 로케이션 시스템이 서로 다른 여러 SCS/안테나들로부터 송신된 다수의 복조 데이터 프레임들을 수신할 때, 비트 에러 수가 소정의 비트 에러 임계값 이하인 경우, 및 복조된 데이터가 비트 에러 수용가능 한계 내에 있는 경우, 및 모두가 소정의 시간 간격 내에 발생하는 경우, 다수의 SCS/안테나들에서 동일한 송신이 여러번 복조되었음을 탐지한다.

무선 로케이션 시스템이 다수의 SCS/안테나들로부터 복조된 데이터를 검출할 때, 어느 SCS/안테나가 제1 SCS로 지정될 것인지를 결정하기 위해 이하의 파라미터들을 검사한다: 로케이션 프로세싱을 위해 사용되는 송신 간격에 대한 평균 SNR, 동일한 간격에 대한 SNR의 분산, 순수 프리-커서에 대한 수신된 송신 초반부의 상 관도(즉, AMPS의 경우, 도팅 및 바커 코드(dotting and Barker code)), 복조 데이터의 비트 에러 수, 및 송신 온-셋(on-set) 바로 전으로부터 송신 온-셋으로의 SNR의 변경 크기 및 변경률, 및 다른 유사한 파라미터들. 평균 SNR은 전형적으로 로케이션 프로세싱을 위해 사용될 송신의 전체 길이, 또는 보다 짧은 간격에 대해 각각의 SCS/안테나에서 결정된다. 보다 짧은 간격에 대한 평균 SNR은 각각의 SCS(10)에 의해 보고된 타임스탬프 전, 또는 타임스탬프 중, 또는 타임스탬프 후의 짧은 시간 동안 특정 무선 인터페이스 프로토콜에 따라, 도팅 시퀀스 및/또는 바커 코드 및/또는 동기 워드와의 상관을 실행함으로써 결정될 수 있다. 시간 범위는 예를 들어 타임스탬프에 집중된 +/- 200 마이크로초일 수 있다. 무선 로케이션 시스템은 일반적으로 이하의 기준을 사용해서 후보 SCS/안테나들을 정렬한다; SCS/안테나들 각각은 최종 결정을 위해 기준을 결합할 때 가중(적절한 인자에 의해 승산)될 수도 있다: 보다 낮은 수의 비트 에러를 갖는 SCS/안테나들은 보다 높은 수의 비트 에러를 갖는 SCS/안테나들보다 선호되며, 소정의 SCS/안테나에 대한 평균 SNR은 주로서 지정될 소정의 임계값 보다 커야만 한다; 보다 높은 평균 SNR을 갖는 SCS/안테나들이 보다 낮은 평균 SNR을 갖는 SCS/안테나들 보다 선호되고; 보다 낮은 SNR 분산을 갖는 SCS/안테나들이 보다 높은 SNR 분산을 갖는 SCS/안테나들 보다 선호되며; 온셋 송신시 SNR 변화율이 보다 빠른 SCS/안테나들은 변화율이 느린 SCS/안테나들에 비해 선호된다. 이러한 기준들 각각에 적용된 가중은 특별히 설계된 각각의 시스템에 적합하도록 무선 로케이션 시스템의 오퍼레이터에 의해 조정될 수도 있다.

SCS(10) 및 안테나(10-1)의 후보 리스트들은 예를들어 셀 사이트들의 유형, 셀 사이트에서의 안테나의 유형, 안테나의 외형(geometry), 및 기타 다른 안테나들 이상의 특정 안테나를 가중하는 가중율에 대한 지식에 기초한 소정의 기준 세트를 이용하여 선택된다. 이러한 가중율은 무선 로케이션 시스템이 동작하고 있는 곳의 지형(terrain)과, 양호한 로케이션 추정치(estimates)에 각각의 안테나가 기여해온 과거의 경험적 데이터, 및 각각의 상이한 WLS 설치에 특정될 수도 있는 다른 요인들을 고려하고 있는 것이다. 일 실시예에서, 예를들어, 무선 로케이션 시스템은 주 사이트(max_radius_from_primary)로부터의 소정의 최대 반경보다 밀접한 사이트의 최대 번호(max_number_of_sites)까지 전체 SCS(10)들을 포함하도록 후보 리스트를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 도시 또는 교외의 환경에는 많은 셀 사이트들이 있을 수도 있으며, 사이트의 최대 번호(max_number_of_sites)는 19까지로 제한될 수도 있다. 19개의 사이트들은 프라이머리와, 이 프라이머리를 둘러싸는 6개 사이트의 제1 링(셀 사이트들의 전형적인 육각형 분포인 것으로 가정함), 및 제1 링을 둘러싸는 12 사이트의 다음 링을 포함할 수 있다. 이러한 것이 도 9에 묘사되어 있다. 또다른 실시예에의 경우, 교외 또는 시골 환경에서, 프라이머리로부터의 최대 반경은, 후보 SCS/안테나의 최대 가능 세트가 이용가능하도록 40마일까지 설정될 수도 있다. 비록 각각의 후보 SCS가 그 이용가능한 안테나들 중에서 최상의 포트를 선택하도록 허용될 수 있다고 하더라도, 무선 로케이션 시스템에는 후보 SCS(10)들의 전체 수를 최대 번호(max_number_candidates)로 제한하기 위한 수단이 제공되고 있다. 이는 특정 로케이션을 처리하는 무선 로케이션 시스템에 의해 소모되는 최대 시간을 제한한다. 최대 번호 후보들은 32개로 설정될 수 있으며, 이는 예를 들어, 통상적인 3개의 섹터에서 전체 안테나 수가 최대 32*6 = 192까지의 다이버시티를 갖는 무선 통신 시스템이 특정 송신을 위한 로케이션 프로세싱에 대해 고려되고 있다는 것을 의미한다. 특정 로케이션을 처리하는데 드는 시간을 제한하기 위해, 무선 통신 시스템에는 처리된 최대 수 안테나(max_number_antennas_ processed)로의 로케이션 프로세싱에 사용되는 안테나의 수를 제한하기 위한 수단이 제공된다. 처리된 최대 수 안테나는 일반적으로 최대 수 후보(max_number_ candidates)보다는 적으며, 통상 16으로 설정된다.

무선 로케이션 시스템에는 SCA(10)의 후보 리스트를 동적으로 결정할 수 있는 능력과, 상술한 소정의 기준 세트에 기반한 안테나가 제공되며, 무선 로케이션 시스템은 고정된 후보 리스트를 테이블에 저장할 수도 있다. 따라서, 무선 통신 시스템내 각각의 셀 사이트와 섹터에 대해, 무선 로케이션 시스템은 무선 송신기가 그 셀 사이트 및 섹터내에서 송신을 개시할 때 마다 이용할 수 있도록 SCS(10) 및 안테나(10-1)의 후보 리스트를 규정하고 있는 별도의 테이블을 가지고 있다. 로케이션 요구가 트리거될 때 마다 후보 SCS/안테나들을 동적으로 선택하기 보다는, 무선 로케이션 시스템은 로케이션 프로세싱이 개시될 때 테이블로부터 후보 리스트를 직접 판독한다.

일반적으로, 다수의 후보 SCS(10)들은 다중경로를 측정하고 경감시킬 수 있는 충분한 기회와 능력을 무선 로케이션 시스템에 제공하기 위해 선택된다. 어느 소정의 전송에 있어, 하나 이상의 SCS(10)들에서 어느 하나 이상의 특정 안테나들 은 다중경로에 의한 각도 변화에 영향을 미쳐온 신호들을 수신할 수도 있다. 따라서, 무선 로케이션 시스템내에 이러한 수단을 제공함으로써 다른 안테나들 보다 적은 멀티패스를 수신했을 수도 있는 안테나 세트를 동적으로 선택할 수 있도록 하는 것이 유리하다. 무선 로케이션 시스템은 어느 수신 신호로부터의 가능한 멀티패스를 경감하기 위한 다양한 기법을 사용하고 있지만, 멀티패스의 최소량을 포함하는 한 세트의 안테나를 선택하기 위해 신중하게 빈번히 사용된다.

기준 및 협력 SCS/안테나의 선택

로케이션 프로세싱에 사용하기 위해 SCS/안테나 세트를 선택하는 경우, 무선 로케이션 시스템은 예를 들어, 로케이션 프로세싱을 위해 사용되는 송신 간격에 대한 평균 SNR, 동일한 간격에 대한 SNR의 분산, 순수 프리-커서에 대한 수신된 송신 초반부의 상관도(즉, AMPS의 경우, 도팅 및 바커 코드(dotting and Barker code)) 및/또는 주 SCS/안테나로부터의 복조 데이터, 송신이 복조된 SCS/안테나에서 보고된 온-세트에 대한 송신 온-세트 시간, 송신의 온-세트 바로 앞으로부터 송신 온-세트까지의 SNR의 크기와 변화율, 및 및 기타 유사한 파라미터를 포함한 몇몇 기준을 이용하여 후보 SCS/안테나에 정렬한다. 평균 SNR은 통상 각각의 SCS에서 결정되며, 로케이션 프로세싱을 위해 사용될 송신의 전체 길이 또는 보다 짧은 기간 중 어느 하나에 대해 후보 리스트내 각각의 안테나에 대해 결정된다. 보다 짧은 기간에 대한 평균 SNR은 특정 무선 인터페이스 프로토콜에 따라 도팅 시퀀스 및/또는 바커 코드 그리고 주 SCS(10)에 의해 보고된 타임스탬프 이전, 그동안, 및 그 후의 짧은 범위에 대해 상관을 수행함으로써 결정될 수 있다. 시간 범위는 예를 들어 타임스탬프에 집중된 +/- 200 마이크로초일 수 있다. 무선 로케이션 시스템은 일반적으로 이하의 기준을 사용해서 후보 SCS/안테나들을 정렬한다; SCS/안테나들 각각은 최종 결정을 위해 기준을 결합할 때 가중될 수도 있다: 소정의 SCS/안테나에 대한 평균 SNR은 로케이션 프로세싱시 사용될 소정의 임계값보다 커야만 하며; 보다 높은 평균 SNR을 갖는 SCS/안테나들은 보다 낮은 평균 SNR 을 갖는 것들에 비해 선호된다; 보다 낮은 SNR 분산을 갖는 SCS/안테나들이 보다 높은 SNR 분산을 갖는 SCS/안테나들 보다 선호되며; 복조 SCS/안테나에 의해 보고되는 온셋에 밀접한 SCS/안테나들은 온세트가 시간적으로 더 먼 SCS/안테나들에 비해 선호된다; SNR 변화율이 보다 고속인 SCS/안테나들은 변화율이 느린 것들에 비해 선호되며; 보다 낮은 가중 증가 GDOP(lower incremental weighted GDOP)의 SCS/안테나들은 보다 높은 가중 증가 GDOP를 갖는 것들에 비해 선호되며, 여기서 가중은 주 SCS로부터의 추정 경로 손실에 기초하고 있다. 이러한 각각의 선호도에 적용되는 가중은 각각의 시스템의 특정 설계에 적합하도록 무선 로케이션 시스템의 오퍼레이터자에 의해 조정될 수도 있다. 로케이션 프로세싱시 사용되는 여러 상이한 SCS(10)의 수는 소정의 한계까지 최대화되며; 각각의 SCS(10)에서 사용된 안테나의 수는 소정의 한계로 제한되며; 사용된 SCS/안테나의 전체 수는 처리된 최대 안테나 수(max_number_antennas _processed)로 제한된다. 상술한 처리를 이용하는 최대 랭킹의 SCS/안테나는 로케이션 프로세싱을 위한 기준 SCS/안테나로 지정된다.

SCS(10) 내의 최상 포트 선택

종종, 후보 리스트 또는 로케이션 프로세싱에서 사용될 리스트의 SCS/안테나들은 특정 SCS(10)의 하나 또는 2개의 안테나들만을 포함한다. 이러한 경우에, 무선 로케이션 시스템은 SCS(10)가 특정 SCS(10)의 모든 안테나들 또는 몇몇 안테나들로부터 "최상 포트(best port)"를 선택하도록 할 수 있다. 예를 들어, 무선 로케이션 시스템이 제1 SCS(10)에서 하나의 안테나만을 사용하도록 선택하면, 제1 SCS(10)는 SCS(10)에 접속되어 있는 전형적인 6개의 안테나 포트들로부터 최상 안테나 포트를 선택할 수 있거나, 또는 셀 사이트의 단지 한 섹터의 2개의 안테나 포트들 중에서 최상의 안테나 포트를 선택할 수도 있다. 최상 포트로 고려되는 안테나들 모두가 동일한 SCS(10)에 있다는 것을 제외하고는, 최상 안테나 포트는 동일한 프로세스를 사용해서 로케이션 프로세싱에서 사용될 SCS/안테나 세트를 선택하기 위해 상술된 파라미터들과 동일한 파라미터들을 비교함으로써 선택된다. 최상 포트를 위한 안테나들의 비교에서, SCS(10)는 수신된 신호를 세그먼트들로 선택적으로 분할한 후, 수신된 신호의 각각의 세그먼트의 SNR을 개별적으로 측정할 수 있다. 그 후, SCS(10)는 (ⅰ) 최고 SNR을 가지며 가장 많은 세그먼트들을 갖는 안테나 포트를 사용하고, (ⅱ) 모든 세그먼트들의 SNR을 평균화해서 최고 평균 SNR을 갖는 안테나 포트를 사용하며, 또는 (ⅲ) 임의의 한 세그먼트의 최고 SNR을 갖는 안테나 포트를 사용함으로써 최고 SNR을 갖는 최상 안테나 포트를 선택적으로 선택할 수 있다.

충돌 검출 및 회복(Detection and Recovery From Collisions)

무선 로케이션 시스템이 로케이션 프로세싱에서 다수의 SCS/안테나들로부터의 데이터를 사용하기 때문에, 하나 이상의 특정 SCS/안테나 포트들에서 수신된 신호가 또 다른 하나의 무선 송신기로부터의 동일 채널 간섭(co-channel interference)인 에너지를 포함하는 경우가 있다(즉, 2개의 개별 무선 송신 간의 부분적인 충돌 또는 전체적인 충돌이 발생함). 또한 동일 채널 간섭이 타깃 무선 송신기로부터의 신호 보다 훨씬 높은 SNR을 가질 가능성이 있고, 무선 로케이션 시스템에 의해 검출되지 않으면, 동일 채널 간섭은 SCS(10), 기준 SCS/안테나 , 후보 SCS/안테나, 또는 로케이션 프로세싱에서 사용될 SCS/안테나에서 최상 안테나 포트를 잘못 선택하게 할 수 있다. 또한, 동일 채널 간섭은 불충분한 TDOA 및 FDOA 결과들을 야기해서, 잘못되거나 불충분한 로케이션 추정치를 야기할 수 있다. 충돌 가능성은 호스트 무선 통신 시스템의 셀 사이트들의 밀도에 따라 증가되는데, 특히, 주파수들이 종종 재사용되고 가입자들의 무선 사용도가 높은 밀집된 도시 근교에서 증가한다.

따라서, 무선 로케이션 시스템은 상술된 충돌 타입들을 검출하고 상기 충돌로부터 회복하는 수단을 포함한다. 예를 들어, 최상 포트, 기준 SCS/안테나, 또는 후보 SCS/안테나를 선택하는 프로세스에서, 무선 로케이션 시스템은 송신 간격 동안 수신된 신호의 평균 SNR 및 SNR 분산을 결정한다; SNR 분산이 소정의 임계값을 초과할 때, 무선 로케이션 시스템은 충돌이 발생한 확률을 지정한다. 만약, SCS/안테나에 수신된 신호가 하나의 단계에서, 그리고 선정된 임계값보다 큰 양만큼 SNR을 증가 또는 감소시키면, 무선 로케이션 시스템은 충돌이 발생한 확률을 지정한다. 또한, 원격 SCS에서 수신된 신호의 평균 SNR이 전파 모델에 의해 추정된 평균 SNR 보다 큰 경우, 무선 송신기가 송신을 개시한 셀 사이트 및 공지된 송신 전력 레벨들 및 송신기 및 수신 안테나들의 안테나 패턴들이 정해지면, 무선 로케이션 시스템은 충돌이 발생한 확률을 지정한다. 충돌이 발생한 확률이 소정의 임계 값을 초과하면, 무선 로케이션 시스템은 충돌이 SCS/안테나의 수신 신호를 손상시킬 것인지의 여부와 손상시킬 수 있는 정도를 검증하기 위해 이하에 기술된 프로세싱을 추가로 실행한다. 확률을 지정하는 방법의 장점은 충돌이 발생하지 않은 대다수의 송신에 대한 엑스트라 프로세싱을 감소시키거나 제거한다는 점이다. 임계 레벨들, 지정된 확률들, 및 충돌 검출 및 회복 프로세스의 다른 세부 사항들은 선택에 영향을 주는 특정 애플리케이션, 환경, 시스템 변수들을 근거로 선택됨에 주목한다.

충돌 확률이 소정의 임계값을 초과하는 SCS/안테나에서의 수신된 송신의 경우, 기준 SCS/안테나 결정, 최상 포트 결정 또는 로케이션 처리시 특정 안테나 포트로부터의 RF 데이터를 사용하기 전에, 무선 로케이션 시스템은 각각의 안테나 포트로부터의 RF 데이터가 정확한 무선 송신기로부터인 것을 검증한다. 이는 예를 들어 MIN, MSID 또는 다른 식별 정보가 정확한 것인지, 또는 다이얼링된 디지트(digits)들 또는 다른 메시지 특성들이 송신을 초기에 복조한 SCS/안테나에 의해 수신된 것들과 일치하는지를 검증하기 위해 수신된 신호의 세그먼트들을 복조함으로써 결정된다. 무선 로케이션 시스템은 또한 상관 결과가 소정의 임계값을 초과하는지를 검증하기 위해 안테나 포트에서 수신된 신호의 짧은 세그먼트를 제1 SCS(10)에서 수신된 신호와 상관시킬 수도 있다. 무선 로케이션 시스템이 전체 길이의 송신에 대한 SNR의 분산이 소정의 임계값 이상인 것으로 탐지하면, 무선 로케 이션 시스템은 송신을 세그먼트들로 분할하고 각각의 세그먼트를 테스트해서 그 세그먼트의 에너지가 로케이션 프로세싱이 선택된 무선 송신기 또는 간섭 송신기로부터의 신호의 것인지를 결정한다.

무선 로케이션 시스템이 SCS/안테나에서 부분적인 충돌이 발생했음을 검출했다하더라도, 무선 로케이션 시스템은 로케이션 프로세싱에서 특정 SCS/안테나로부터의 RF 데이터를 사용하도록 선택할 수 있다. 이러한 경우에, SCS(10)는 로케이션 프로세싱이 선택된 무선 송신기로부터의 신호를 표현하는 수신된 송신의 일부, 및 동일 채널 간섭을 포함하는 수신된 송신의 일부를 식별하기 위한 상술된 수단을 사용한다. 무선 로케이션 시스템은 동일 채널 간섭을 포함하지 않는 수신된 송신의 선택된 세그먼트들만을 송신하거나 사용하도록 SCS(10)에 명령할 수도 있다. SCS/안테나로부터 선택된 세그먼트들만을 사용해서 베이스라인을 위한 TDOA 및 FDOA를 결정할 때, 무선 로케이션 시스템은 기준 SCS/안테나에서 수신된 송신의 대응 세그먼트들만을 사용한다. 무선 로케이션 시스템은 충돌이 검출되지 않은 베이스라인을 위한 모든 세그먼트들을 계속해서 사용할 수도 있다. 여러 경우에, 무선 로케이션 시스템은 송신의 일부만을 사용해서 로케이션 프로세싱을 완료하고 적합한 로케이션 에러를 달성할 수 있다. 수신된 송신의 적합한 서브세트를 선택해서 세그먼트 단위로 로케이션 프로세싱을 실행하는 본 발명의 기능은 무선 로케이션 시스템이 이전의 기술들을 사용해서 실패했을 수도 있는 경우의 로케이션 프로세싱을 성공적으로 완료할 수 있게 해준다.

멀티플 패스 로케이션 프로세싱(Multiple Pass Location Processing)

특정 애플리케이션들은 무선 송신기의 일반적인 로케이션의 매우 신속한 추정을 요구할 수 있고, 또한, 연속해서 송신될 수 있는 로케이션의 보다 정확한 추정을 요구할 수 있다. 이는, 예를 들어 무선 호출을 처리하고 재빨리 호출 라우팅 결정을 해야만 하지만 E9-1-1 호출 발신자의 전자 맵 단말기에 디스플레이될 보다 정확한 로케이션을 좀더 기다릴 수 있는 E9-1-1 시스템들의 경우에 유용할 수 있다. 무선 로케이션 시스템은 본 발명의 멀티플 패스 로케이션 프로세싱 모드를 갖는 애플리케이션들을 지원한다.

여러 경우에, 로케이션 정확성은 좀더 긴 송신 세그먼트들을 사용해서 보다 긴 통합 간격들을 통해 프로세싱 이득을 증가시킴으로서 향상된다. 보다 긴 송신 세그먼트들은 SCS(10) 및 TLP(12)의 보다 긴 프로세싱 기간을 필요로할 뿐만 아니라, SCS(10)로부터 TLP(12)로의 통신 인터페이스를 통해 RF 데이터를 송신하기 위한 좀더 긴 주기(time periods)를 필요로 한다. 따라서, 무선 로케이션 시스템은, 신속하지만 대략적인 로케이션 추정치를 요구하는 송신들을 식별하고 양호한 로케이션 추정치를 야기하는 보다 완전한 로케이션 프로세싱을 수행하는 수단을 포함한다. 해당 신호 표는 멀티플 패스 로케이션 방법을 요구하는 각각의 해당 신호의 플래그를 포함한다. 이 플래그는 송신될 제1 추정치에 대한 요청 로케이션 애플리케이션에 의해 허용되는 최대 시간 뿐만 아니라 송신될 최종 로케이션 추정치에 대한 요청 로케이션 애플리케이션에 의해 허용되는 최대 시간을 지정한다. 무선 로케이션 시스템은 로케이션 프로세싱을 실행한 송신 서브세트를 선택함으로써 대략적인 로케이션 추정을 실행한다. 무선 로케이션 시스템은 예를 들어 최고 평균 SNR을 갖는 주 SCS/안테나에서 식별된 세그먼트를 선택할 수 있다. 대략적인 로케이션 추정치가 결정된 후에, 초반에 기술된 방법들을 사용해서, 송신 서브세트의 경우에만, TLP(12)는 로케이션 추정치를 AP(14)에 발송한다. 그 후 추정치가 단지 대략적인 것임을 나타내는 플래그를 갖는 요청 애플리케이션에게 대략적인 추정치를 발송한다. 무선 로케이션 시스템은 그 후 상술된 모든 방법들을 사용해서 표준 로케이션 프로세싱을 실행하고, 로케이션 추정치의 최종 상태를 나타내는 플래그와 함께 로케이션 추정치를 발송한다. 무선 로케이션 시스템은 TLP(12)의 동일한 DSP에서 순차적으로 대략적인 로케이션 추정치 및 최종 로케이션 추정치를 실행할 수 있거나, 또는 상이한 DSP들에서 병렬로 로케이션 프로세싱을 실행할 수도 있다. 병렬 프로세싱은 요청 로케이션 애플리케이션의 최대 시간 요구 사항을 만족시키기 위해 필요할 수 있다. 무선 로케이션 시스템은 동일한 무선 송신을 위한 상이한 로케이션 애플리케이션들로부터의 상이한 최대 시간 요구 사항들을 지원한다.

초단 베이스라인 TDOA(Very Short Baseline TDOA)

무선 로케이션 시스템은 도시, 도시 근교 및 시골에서 동작하도록 설계된다. 시골에서, 단일 무선 캐리어로부터 사용될 수 있는 충분한 셀 사이트들이 없을 경우, 무선 로케이션 시스템은 AM 또는 FM 라디오 스테이션, 페이징, 및 양방향 무선 타워들을 포함해서 다른 무선 캐리어들의 셀 사이트들 또는 다른 타입의 타워들에 배치된 SCS(10)들과 함께 배치될 수 있다. 이러한 경우에, 무선 캐리어의 종래 안테나들을 공유하기 보다는 무선 로케이션 시스템은 로케이팅될 해당 무선 송신기들의 주파수 대역이 일치하도록 적합한 안테나들, 필터들, 및 저잡음 증폭기들의 설 치를 요구할 수 있다. 예를 들어, AM 라디오 스테이션 타워는 셀룰러 대역 송신기들을 로케이팅하기 위해 추가의 800MHz 안테나들의 추가를 요구할 수 있다. 그러나, 합당한 비용으로는 임의의 형태의 추가 타워들을 전혀 이용할 수 없는 경우 및 무선 로케이션 시스템이 무선 캐리어의 소수의 타워들 상에만 배치되어야만 하는 경우가 있을 수 있다. 이러한 경우에, 무선 로케이션 시스템은 초단 베이스라인 TDOA로 공지된 안테나 모드를 지원한다. 이 안테나 모드는 추가 안테나들이 단일 셀 사이트 타워에 설치될 때 활성화됨으로써, 안테나들이 1 파장 보다 짧은 간격으로 배치된다. 이는 무선 로케이션 시스템이 한 섹터의 하나의 기존의 수신 안테나 및 기존의 수신 안테나 다음에 배치된 하나의 추가 안테나를 사용하도록 셀 사이트 섹터 당 단 하나의 안테나를 추가할 것을 요구할 수도 있다. 전형적으로, 메인 빔들의 주요 축들 또는 방향 라인이 평행하고 2개의 안테나 소자들 간의 간격이 정확하게 공지되도록 섹터당 2개의 안테나들이 지향된다. 또한, 안테나 소자들로부터 SCS(10)의 수신기들까지의 2개의 RF 경로들이 컬리브레이팅된다.

정상 모드에서, 무선 로케이션 시스템은 다수의 파장들 만큼 떨어진 안테나 쌍들에 대한 TDOA 및 FDOA를 결정한다. 2개의 상이한 셀 사이트들로부터의 안테나들을 사용하는 베이스라인에 대한 TDOA의 경우, 안테나 쌍들은 수천 파장 만큼 떨어진다. 동일한 셀 사이트의 안테나들을 사용하는 베이스라인에 대한 TDOA의 경우, 안테나 쌍들은 수십 파장들 만큼 떨어진다. 어느 경우이든, TDOA 결정은 베이스라인을 양분하고 무선 송신기의 로케이션 프로세싱을 통과하는 쌍곡선을 효과적으로 야기한다. 안테나들이 다수의 파장들만큼 떨어져 있을 때, 수신 신호는 경험적으로 상이한 다중 경로 및 도플러 편이(Doppler shift)를 포함해서 무선 송신기로부터 각각의 안테나로의 독립적인 경로들을 이용한다. 그러나, 2개의 안테나들이 한 파장보다 가깝게 있을 때, 2개의 수신 신호들은 본래 동일한 경로를 취하고 동일한 페이딩, 다중 경로 및 도플러 편이를 경험한다. 따라서, 무선 로케이션 시스템의 TDOA 및 FDOA 프로세싱은 전형적으로 0(0에 가까운) 헤르츠의 도플러 편이, 및 0 내지 1 나노초 정도의 시간 차를 야기한다. 시간차는 초단 베이스라인의 2개의 안테나들에서 수신된 신호들 간의 모호하지 않은 위상 차와 등가이다. 예를 들어, 834 MHz에서, AMPS 역방향 제어 채널 송신의 파장은 약 1.18 피트이다. 0.1 나노초의 시간 차는 약 30도의 수신 위상 차와 등가이다. 이러한 경우에, TDOA 측정은 여전히 무선 송신기의 로케이션 프로세싱을 통과하는 원래 직선이고, 초단 베이스라인의 2개의 안테나들에 의해 형성된 평행선들의 방향으로부터 30도 회전된 방향인 쌍곡선을 야기한다. 단일 셀 사이트의 초단 베이스라인 TDOA의 결과들이 2개의 셀 사이트들 간의 베이스라인에 대한 TDOA 측정과 결합될 때, 무선 로케이션 시스템은 2개의 셀 사이트들 만을 사용해서 로케이션 추정치를 결정할 수 있다.

TDOA 및 FDOA를 추정하는 향상된 방법

전체적으로 또는 부분적으로 TDOA에 기초한 무선 로케이션 시스템은 일반적으로 수신된 신호쌍에 대한 교차 상관을 수행한다. 이동 전화기 또는 다른 이동 송신기는 송신을 수행하고 그 송신은 시스템의 다중 안테나에서 수신된다. 로케이션 시스템은 그 후 "주요" 안테나로서 안테나들 중의 하나를 동적으로 선택하고 "협력" 안테나로서 나머지 안테나를 이용할 수 있다. 그 후, 주요 안테나에서 수신된 신호는 기준 신호로서 인식되고 협력 안테나에서 수신된 신호는 협력 안테나로서 인식된다. 시간 또는 주파수 도메인의 교차 상관은 주요 및 협력 신호의 TDOA 및 FDOA를 정밀하게 결정하기 위하여 수행된다.

서술한 바와 같이, WLS는 프로세스의 수학적 등가 세트 중의 어느 하나, 즉 시간 도메인 교차 상관 프로세스 또는 주파수 도메인 교차 스펙트럼 프로세스를 이용하여 기준 신호와 각각의 협력 신호를 교차 상관한다. 시간 도메인 교차 상관 프로세스 및 주파수 도메인 교차 스펙트럼 프로세스는 교차 상관으로서 지칭되고, 교차 상관에 대한 임의의 기준 및 교차 상관은 시간 도메인 교차 상관 프로세스 또는 주파수 도메인 교차 스펙트럼 프로세스 또는 임의의 수학적 등가 프로세스를 지칭함을 이해해야 한다. 교차 상관에 대한 수학적 등가 프로세스는 칼만 필터(Kalman Filters), 매치드 필터(Matched Filters) 또는 다른 매칭 필터의 사용을 포함한다. 패턴 인식 기술은 또한 시간 및/또는 주파수 도메인에서 협력 신호에 대하여 사용되어 기준 신호에 대한 적합성을 추정한다. 처리 효율을 위하여, 통상 교차 스펙트럼 프로세스가 사용된다. WLS는 기준 신호와 각각의 수신된 협력 신호를 개별적으로 교차 상관하고, 신호의 각쌍에 대한 개별적인 TDOA 결과를 생성한다. 주요 안테나로부터 각각의 협력 안테나로 그려진 가상선은 베이스라인으로서 인식되고, 따라서, 각각의 TDOA 결과는 특정 베이스라인과 관련된다. TDOA 결과 또는 베이스라인은 그 후 수신 안테나의 로케이션을 미리 인식함에 따라 함께 결합되어 이동 송신기의 로케이션 추정치를 생성한다.

교차 상관 프로세스는 값의 어레이를 산출한다. 어레이는 1차원 또는 2차원일 수 있다. 1차원 어레이는 가능한 TDOA 시간 값의 범위에 대한 교차 상관의 크기를 나타내는 값을 포함한다. 예를 들어, 어레이는 각각 5 마이크로초만큼 시간에 있어서 오프셋된 셀을 포함할 수 있다. 각각의 셀은 시간 값이 가능한 TDOA 추정치로서 테스트될때 교차 상관의 결과를 포함한다. 어레이에서, 교차 상관의 하나의 결과는 다른 결과보다 좀더 최적이며, 그 베이스라인에 대한 TDOA 추정치는 최적의 교차 상관 결과를 포함하는 셀과 관련된 시간 값과 동일하게 설정된다. WLS에서 사용된 고해상 기술은 2개의 시간 값간의 보간(interpolate)된 시간 값을 초래할 수 있다. 2차원 어레이는 가능한 TDOA 시간 값과 가능한 FDOA 주파수 값의 범위에 대한 교차 상관의 크기를 나타내는 값을 포함한다. 이동 송신기(또는 반사 표면)가 이동하면, 제로가 아닌 FDOA 값이 도플러 편이로부터 발생할 수 있다. 최적 값을 찾기 위한 교차 상관 어레이의 검색은 TDOA 및 FDOA 값을 동시에 찾을 수 있게 한다.

WLS는 이러한 프로세싱의 초기화하기 전에 송신이 이동했는지(따라서 도플러 편이를 일으켰는지) 또는 이동 송신기의 로케이션을 모르기 때문에, 교차 상관 결과는 최적 값을 찾기 위하여 가능한 TDOA 및 FDOA의 넓은 범위에 대해 검색된다. 송신기, 다중 경로 및 다른 잡음 소스의 간섭은 잘못된 결과를 일으킨다. 즉, 최적 값에 근접한 교차 상관 결과의 어레이의 다른 값 또는 최적 값보다 큰 값이 있을 수 있다. 이들 값은 잘못 유도되거나 부정확한 결과의 해석 또는 최적 값의 잘못된 식별을 생성할 수 있고, 따라서, 부정확한 관련 TDOA 및 FDOA 값을 생성할 수 있다. 따라서, 잘못된 결과가 발생할 확률을 줄일 수 있는 방법에 대한 큰 이점이 있다.

제한된 TDOA/FDOA로서 지칭될 수 있는 본 발명은 값의 최대 가능 범위를 나타내는 값의 범위에 대한 TDOA 또는 FDOA 검색을 다른 모든 가능한 값의 배제로 제한한다. 본 발명은 낮은 SNR 신호에 대한 특정 값을 가지며, 잡음에 의한 잘못된 결과의 확률은 최적의 결과를 찾을 확률에 비하여 매우 증가한다. CDMA 또는 다른 확산 스펙트럼 무선 인터페이스 프로토콜에 기초한 이동 송신기는 낮은 SNR 신호를 빈번히 사용하는 프로토콜의 예이다.

제한된 TDOA의 일예는 교차 상관의 크기의 최적 값에 대한 검색을 기준 신호와 관련된 제 1 안테나와 협력 신호와 관련된 제 2 안테나 사이의 시간 간격 이하인 간격 또는 검색 범위로 제한하는 것을 포함한다. 이 예에서, 제 1 및 제 2 안테나가 다른 셀 사이트에서 5마일 떨어져 있으면, 안테나는 대략 26.8 마이크로초만큼 시간적으로 분리된다(무선파는 나노초당 0.984 피트의 속도로 전파하는 것으로 가정). 약정에 의해 0 마이크로초의 TDOA 값은 제 1 및 제 2 안테나 사이의 정확히 중간 지점으로 정의되고, 따라서, 제 1 및 제 2 안테나 사이의 시간 값 범위는 +13.4 마이크로초로부터 -13.4 마이크로초이다. 각각의 안테나에 접속된 각각의 수신기에 정확한 시간을 정밀하게 인식하는 것과 관련된 에러가 있으므로, 검색된 시간 값의 범위는 소정의 에러 값만큼 약간 확장될 수 있다. 100 나노초의 에러 값이 이 예에서 사용되면, 검색된 시간의 범위는 +13.5 마이크로초 내지 -13.5 마이크로초이다.

이 예는 이동 송신기에 대한 추가의 정보를 사용하여 확장되어 검색된 시간 값의 범위를 더 제한할 수 있다. 이동 송신기가 협력 사이트보다 기준 사이트에 더 근접한 것으로 인식되면, 검색된 시간 값의 범위는 양의 값, 즉 +13.5 마이크로초 내지 0 마이크로초만으로 제한될 수 있다. 이동 송신기가 왕복(round trip) 지연 측정 또는 상대 전력 측정에 의해 결정된 기준 셀 사이트의 특정 거리내에 있는 것으로 인식되면, 검색된 시간 값의 범위는 더 제한될 수 있다. 검색 범위의 각각의 제한은 최적 결과를 정확하게 찾을 확률을 증가시키고 잘못된 결과를 부정확하게 선택할 확률을 감소시킨다.

이동 전화기 등의 이동 송신기가 고려되면, 전화기가 빈번히 이동하므로 상관 값의 어레이는 통상 2차원이다. 이동중인 이동 송신기가 각각의 베이스라인에 대한 상이한 도플러 편이 또는 교차 상관이 수행되는 기준-협력 신호의 각 쌍을 유발시킨다. 잘못된 결과를 부정확하게 선택할 확률은 FDOA 및 TDOA가 동시에 결정되어야 하기 때문에 2 차원 어레이에서 증가한다. 도플러 편이(FDOA)를 정확하게 식별하는 데 있어서의 에러는 TDOA를 부정확하게 식별하도록 한다. 도플러 편이를 정확하게 식별하는 기능은 CDMA 또는 다른 확산 스펙트럼 무선 인터페이스 프로토콜에 의해 발생된 낮은 SNR 신호와 함께 감소한다. 그러므로, 개시된 발명은 또한 FDOA 값에 대한 검색을 소정의 범위로 제한하는 메카니즘을 포함한다.

일예에서, 이동 송신기가 정지된 것으로 인식되면, FDOA 검색 범위는 0 Hz 또는 0 Hz +/- 소정의 에러 값으로 제한될 수 있다. 수신기의 제1 및 제2 안테나에 사용된 클록이 1 Hz 보다 작은 상대 드리프트 레이트를 가지면, FDOA 검색 범위는 +1 Hz 내지 -1 Hz로 제한될 수 있다. 이동 송신기가 주차된 차에 배치되거나 창고에 넣은 경우에 이동 송신기는 정지된 것으로 인식된다. 강한 수신 신호를 갖는 하나 이상의 베이스라인이 제로 또는 매우 낮은 도플러 편이를 발생하면, 송신기는 또한 정지된 것으로 인식될 수 있다. 이러한 인식은 수신된 신호가 더 약하고 상관 프로세싱이 독립적으로 정확하게 FDOA를 결정하는데 더 어려움이 있을 수 있는 다른 베이스라인에 대한 상관 프로세싱에 사용될 수 있다.

개시된 발명은 특히 TDOA 및 FDOA가 상관 결과를 검색할때 제한되는 경우에 유리하다.

임계 조건에 기초하여 검색을 더 제한함으로써 다음과 같은 가능한 4개의 제한 사례가 생성된다.

1. 전체 도플러 검색, 전체 시간 검색;

2. 제한된 도플러 검색, 전체 시간 검색;

3. 전체 도플러 검색, 엄격하게 제한된 시간 검색;

4. 제한된 도플러 검색, 엄격하게 제한된 시간 검색.

이들 사례는 매우 특정한 상황하에서 적합하다.

전체 도플러 검색 및 전체 시간 검색의 제1사례에서, 무선 장치는 이동 또는 정지될 수 있고 신호 수집 시스템 수신기의 범위 내의 어디에도 있을 수 있다.

제한된 도플러 검색 및 전체 시간 검색의 제2사례에서, 무선 장치는 주요 사이트에 의해 초기에 수신된 신호에 기초하여 거의 정지된 것으로 가정된다. 무선 장치는 신호 수집 시스템 수신기의 범위 내의 어디에도 있을 수 있다.

전체 도플러 검색 및 엄격하게 제한된 시간 검색의 제3사례에서, 무선 장치 는 이동하지만 협력 사이트에 매우 근접한 것으로 가정한다. 이 가정은 주요 사이트에 의해 수신된 신호로부터 얻어진다.

또한, 제한된 도플러 검색 및 엄격하게 제한된 시간 검색의 제4사례에서, 무선 장치는 정지이거나 매우 천천히 이동하고 협력 사이트에 매우 근접한 것으로 가정한다. 이러한 가정은 주요 사이트에 의해 수신된 신호에 의해 얻어진다.

도 10을 참조하면, 본 발명의 바람직한 구현은 다음과 같이 요약된다: 먼저, 교차 상관 값 세트가 제공된다. 상술한 바와 같이, 각각의 교차 상관 값은 대응하는 TDOA 및 FDOA 추정치와 관련되고 기준 신호와 협력 신호를 교차 상관함으로써 생성된다. 다음으로, TDOA 및 FDOA 추정치의 최대 가능 범위가 결정된 후, 최적 교차 상관 값이 TDOA 및 FDOA 추정치의 최대 가능 범위에 대응하는 교차 상관값의 서브세트내에서 식별된다. 마지막으로, 최적 교차 상관 값에 대응하는 TDOA 및 FDOA 값은 이동 송신기의 로케이션의 계산에 사용된다.

결론

본 발명의 참 원리는 본 명세서에 기술된 양호한 실시예들로만으로 제한되지는 않는다. 예를 들어, 무선 로케이션 시스템의 양호한 실시예에 대한 상술된 설명은 신호 수집 시스템(SCS; Signal Collection System), TDOA 로케이션 프로세서(TLP), 애플리케이션 프로세서(AP) 등과 같은 용어들을 사용하는데, 이하의 청구항들의 보호 범위를 제한하고, 시스템의 본 발명의 양상들이 기술된 특정 방법들 및 장치들로 제한되도록 의도된 것이 아니다. 본 기술 분야에 숙련된 자들은 상술된 본 발명의 다수의 양상들이 TDOA 기술을 근거로 하지 않은 로케이션 시 스템에도 적용될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 무선 로케이션 시스템이 TDOA 및 FDOA 값을 결정하는 프로세스들이 TDOA 시스템이 아닌 시스템들에도 적용될 수 있다. 유사하게, 본 발명은 상술된 바와 같이 구성된 SCS들을 사용하는 시스템들 및 상술된 특정 사항들을 모두 만족시키는 AP들을 이용하는 시스템들에만 제한되지도 않는다. SCS들 및 TLP들 및 AP들은 본래 상술된 본 발명의 원리로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형될 수 있는 프로그래밍 가능한 데이터 수집 및 프로세싱 디바이스들이다. 디지털 신호 프로세싱 및 다른 프로세싱 기능들의 비용이 감소되면, 예를 들어 본 발명의 시스템 동작을 변경시키지 않고 본 명세서에 기술된 기능 소자들(예를 들면, TLP) 중 하나를 다른 특정 소자(예를 들면, SCS 또는 AP)로 쉽게 변형할 수 있다. 여러 경우에, 본 명세서의 구현(즉, 기능 소자) 배치는 단지 설계자의 선호에 의한 것으로 특정한 요구 사항은 없다. 따라서, 제한적으로 표현될 수 있다는 점을 제외하고, 이하의 청구항들의 보호 원리는 상술된 특정 실시예들로만 제한되도록 의도된 것이 아니다.

Claims (43)

1. 시간 도메인 교차 상관(time-domain cross-correlation) 또는 주파수 도메인 교차 스펙트럼 프로세스(frequency-domain cross-spectrum process)를 사용하여, 기준 신호와 협력 신호를 교차 상관함으로써 생성된 착신 시간차(TDOA) 추정치를 향상시키기 위하여 이동 송신기를 로케이팅하는데 사용되는 방법에 있어서,

   상기 기준 신호는, 제1 안테나에서 수신되는 신호로서, 상기 이동 송신기에 의해 송신된 제1 신호의 복사본이고, 상기 협력 신호는, 제 2 안테나에서 수신되는 신호로서, 상기 이동 송신기에 의해 송신된 상기 제1 신호의 복사본이며, 상기 방법은,

   a. TDOA 추정치의 최대 가능 범위(most likely range)를 결정하는 단계;

   b. 상기 TDOA 추정치의 최대 가능 범위 내에서만 상기 교차 상관 결과를 검색하는 단계; 및

   c. 상기 TDOA를, 상기 교차 상관의 크기의 최적 값과 관련된 상기 최대 가능 범위 내의 값인 것으로 추정하는 단계를 포함하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 TDOA 추정치의 최대 가능 범위는 상기 기준 신호가 수신된 상기 제1 안테나와 상기 협력 신호가 수신된 상기 제2 안테나 사이의 거리와 관련된 시간 값과 소정의 에러 값을 더한 값으로 제한되는 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 TDOA 추정치의 최대 가능 범위는 상기 이동 송신기가 로케이팅될 것으로 미리 인식된 영역에만 대응하는 것으로 결정되는 방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 최적 값은 상기 시간 도메인 교차 상관 또는 등가의 주파수 도메인 교차 스펙트럼 프로세스의 최고 크기 피크인 방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 최적 값은, 상기 시간 도메인 교차 상관 또는 등가의 주파수 도메인 교차 스펙트럼 프로세스의 크기가 상기 시간 도메인 교차 상관 또는 등가의 주파수 도메인 교차 스펙트럼 프로세스의 최고 크기 피크의 소정의 비율 이상인 최초의 시점인 방법.
6. 제1항에 있어서, 상기 최적 값은, 상기 시간 도메인 교차 상관 또는 등가의 주파수 도메인 교차 스펙트럼 프로세스의 크기가 평균 잡음 레벨의 소정의 비율 이상인 최초의 시점인 방법.
7. 제1항에 있어서, 상기 TDOA 추정치의 최대 가능 범위는 상기 기준 신호를 수신하는 상기 제1 안테나로부터 소정의 거리 내의 영역에 대응하도록 더 제한되는 방법.
8. 제1항에 있어서, 상기 TDOA 추정치의 최대 가능 범위는 상기 협력 신호를 수신하는 상기 제2 안테나로부터 소정의 거리 내의 영역에 대응하도록 더 제한되는 방법.
9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 소정의 거리는 왕복 지연 측정(round trip delay measurement)을 이용하여 결정되는 방법.
10. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 소정의 거리는 상기 제1 및 제2 안테나에서 상기 이동 송신기의 수신 전력을 측정함으로써 결정되는 방법.
11. 시간 도메인 교차 상관 또는 등가의 주파수 도메인 교차 스펙트럼 프로세스를 사용하여, 기준 신호와 협력 신호를 교차 상관함으로써 생성된 착신 시간차(TDOA)를 향상시키기 위하여 이동 송신기를 로케이팅하는데 사용되는 방법에 있어서,

    상기 프로세스의 어느 하나는 착신 주파수차(FDOA) 및 TDOA의 동시 솔루션(solution)을 요구하고, 상기 기준 신호는, 제1 안테나에서 수신되는 신호로서, 상기 이동 송신기에 의해 송신된 제1 신호의 복사본이고, 상기 협력 신호는, 제2 안테나에서 수신되는 신호로서, 상기 이동 송신기에 의해 송신된 상기 제1 신호의 복사본이며, 상기 방법은,

    a. FDOA 추정치의 최대 가능 범위를 결정하는 단계;

    b. TDOA 추정치의 최대 가능 범위를 결정하는 단계;

    c. 상기 TDOA 및 FDOA 추정치의 최대 가능 범위 내에서만 상기 교차 상관 결과를 검색하는 단계;

    d. 상기 TDOA를, 상기 교차 상관의 크기의 최적 값과 관련된 상기 최대 가능 범위 내의 신호인 것으로 추정하는 단계

    를 포함하는 방법.
12. 제11항에 있어서, 상기 FDOA 추정치의 최대 가능 범위는 정지하고 있는 이동 송신기와 관련된 주파수 값으로 제한되는 방법.
13. 제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 TDOA 추정치의 최대 가능 범위는 상기 기준 신호가 수신된 상기 제1 안테나와 상기 협력 신호가 수신된 상기 제2 안테나 사이의 거리와 관련된 시간 값과 소정의 에러 값을 더한 값으로 제한되는 방법.
14. 제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 최적 값은 상기 시간 도메인 교차 상관 또는 등가의 주파수 도메인 교차 스펙트럼 프로세스의 최고 크기 피크인 방법.
15. 제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 최적 값은, 상기 시간 도메인 교차 상관 또는 등가의 주파수 도메인 교차 스펙트럼 프로세스의 크기가 상기 시간 도메인 교차 상관 또는 등가의 주파수 도메인 교차 스펙트럼 프로세스의 최고 크기 피크의 소정의 비율 이상인 최초의 시점인 방법.
16. 제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 최적 값은, 상기 시간 도메인 교차 상관 또는 등가의 주파수 도메인 교차 스펙트럼 프로세스의 크기가 평균 잡음 레벨의 소정의 비율 이상인 최초의 시점인 방법.
17. 제12항에 있어서, 상기 TDOA 추정치의 최대 가능 범위는 기준 신호를 수신하는 상기 제1 안테나로부터 소정의 거리 내의 영역에 대응하도록 더 제한되는 방법.
18. 제12항에 있어서, 상기 TDOA 추정치의 최대 가능 범위는 상기 협력 신호를 수신하는 상기 제2 안테나로부터 소정의 거리 내의 영역에 대응하도록 더 제한되는 방법.
19. 제17항 또는 제18항에 있어서, 상기 소정의 거리는 왕복 지연 측정을 이용하여 결정되는 방법.
20. 제17항 또는 제18항에 있어서, 상기 소정의 거리는 상기 제1 및 제2 안테나에서 상기 이동 송신기의 수신 전력을 측정함으로써 결정되는 방법.
21. 이동 송신기를 로케이팅하는 데 사용되는 방법에 있어서,

    a. 교차 상관 값 세트를 제공하는 단계 - 각각의 교차 상관 값은 대응하는 TDOA 및 FDOA 추정치와 관련되고, 기준 신호와 협력 신호를 교차 상관함으로써 생성되고, 상기 기준 신호는, 제1 안테나에서 수신되는 신호로서, 상기 이동 송신기에 의해 송신된 신호의 복사본을 포함하고, 상기 협력 신호는, 제2 안테나에서 수신되는 신호로서, 상기 이동 송신기에 의해 송신된 신호의 복사본을 포함함 -;

    b. TDOA 및 FDOA 추정치의 최대 가능 범위를 결정하는 단계;

    c. 상기 TDOA 및 FDOA 추정치의 최대 가능 범위에 대응하는 교차 상관 값의 서브세트 내에서 최적의 교차 상관 값을 식별하는 단계; 및

    d. 상기 이동 송신기의 로케이션을 계산하는 데 상기 최적의 교차 상관 값에 대응하는 상기 TDOA 및 FDOA 값을 사용하는 단계

    를 포함하는 방법.
22. 제21항에 있어서, 상기 교차 상관은 시간 도메인에서 교차 상관하는 것을 포함하는 방법.
23. 제21항에 있어서, 상기 교차 상관은 주파수 도메인에서 교차 상관하는 것을 포함하는 방법.
24. 제21항에 있어서, 상기 TDOA 추정치의 최대 가능 범위는 상기 이동 송신기의 로케이션의 추정치에 기초한 방법.
25. 제21항에 있어서, 상기 FDOA 추정치의 최대 가능 범위는 상기 이동 송신기의 속도의 추정치에 기초한 방법.
26. 제24항에 있어서, 상기 추정치는 적어도 부분적으로 상기 제1 및 제2 안테나 사이의 거리에 기초한 방법.
27. 제26항에 있어서, 상기 추정치는 또한 소정의 에러 값에 기초하는 방법.
28. 제24항에 있어서, 상기 추정치는 상기 이동 송신기가 로케이팅될 것으로 미리 인식된 영역에 기초한 방법.
29. 제21항에 있어서, 상기 교차 상관값의 서브세트 내의 최대 피크 크기를 갖는 상기 교차 상관값은 상기 최적의 교차 상관 값으로서 식별되는 방법.
30. 제21항에 있어서, 상기 최적의 교차 상관 값으로서, 크기가 최대 피크 크기의 소정의 비율 이상인 최소의 관련 TDOA 추정치를 갖는 상기 교차 상관 값의 서브세트 내의 값을 식별하는 단계를 포함하는 방법.
31. 제21항에 있어서, 상기 최적의 교차 상관 값으로서, 크기가 평균 잡음 레벨의 소정의 비율 이상인 최소의 관련 TDOA 추정치를 갖는 상기 교차 상관 값의 서브세트 내의 값을 식별하는 단계를 포함하는 방법.
32. 제24항에 있어서, 상기 추정치는 상기 제1 안테나로부터 소정의 거리 내의 영역에 기초하는 방법.
33. 제24항에 있어서, 상기 추정치는 상기 제2 안테나로부터 소정의 거리 내의 영역에 기초하는 방법.
34. 제32항 또는 제33항에 있어서, 상기 소정의 거리는 왕복 지연 측정을 이용하여 결정되는 방법.
35. 제32항 또는 제33항에 있어서, 상기 소정의 거리는 상기 제1 및 제2 안테나에서 상기 이동 송신기의 수신된 전력을 측정함으로써 결정되는 방법.
36. 이동 송신기를 로케이팅하는 무선 로케이션 시스템(WLS)에 있어서,

    a. TDOA 및 FDOA 추정치의 최대 가능 범위를 결정하는 수단;

    b. 상기 TDOA 및 FDOA 추정치의 최대 가능 범위에 대응하는 교차 상관 값의 서브세트 내에서 최적의 교차 상관 값을 식별하는 수단 - 상기 교차 상관 값의 서브세트는 교차 상관 값 세트 내에 포함되고, 상기 세트 내의 각각의 교차 상관 값은 대응하는 TDOA 및 FDOA 추정치와 관련됨 -

    을 포함하는 무선 로케이션 시스템.
37. 제36항에 있어서, 상기 교차 상관 값 세트 내의 각각의 값은 시간 또는 주파수 도메인에서의 기준 신호와 협력 신호의 교차 상관을 나타내는 무선 로케이션 시스템.
38. 제37항에 있어서, 상기 기준 신호는, 제1 안테나에서 수신되는 신호로서, 상기 이동 송신기에 의해 송신된 신호의 복사본을 포함하고, 상기 협력 신호는, 제2 안테나에서 수신되는 신호로서, 상기 이동 송신기에 의해 송신된 신호의 복사본을 포함하는 무선 로케이션 시스템.
39. 제36항에 있어서, 상기 이동 송신기의 로케이션을 계산하는 데 상기 최적의 교차 상관 값에 대응하는 상기 TDOA 및 FDOA 값을 사용하는 수단을 더 포함하는 무선 로케이션 시스템.
40. 이동 송신기를 로케이팅하는 무선 로케이션 시스템(WLS)에 사용되는 방법에 있어서,

    a. TDOA 및 FDOA 추정치의 최대 가능 범위를 결정하는 단계; 및

    b. 상기 TDOA 및 FDOA 추정치의 최대 가능 범위에 대응하는 교차 상관 값의 서브세트 내에서 최적의 교차 상관 값을 식별하는 단계 - 상기 교차 상관 값의 서브세트는 교차 상관 값 세트 내에 포함되고, 상기 세트 내의 각각의 교차 상관 값은 대응하는 TDOA 및 FDOA 추정치와 관련됨 -

    를 포함하는 방법.
41. 제40항에 있어서, 상기 교차 상관 값 세트 내의 각각의 값은 시간 또는 주파수 도메인에서의 기준 신호와 협력 신호의 교차 상관을 나타내는 방법.
42. 제41항에 있어서, 상기 기준 신호는, 제1 안테나에서 수신되는 신호로서, 상기 이동 송신기에 의해 송신된 신호의 복사본을 포함하고, 상기 협력 신호는, 제2 안테나에서 수신되는 신호로서, 상기 이동 송신기에 의해 송신된 신호의 복사본을 포함하는 방법.
43. 제40항에 있어서, 상기 이동 송신기의 로케이션을 계산하는 데 상기 최적의 교차 상관 값에 대응하는 상기 TDOA 및 FDOA 값을 사용하는 단계를 더 포함하는 방법.

Images