KR102066296B1 - 광역 위치결정 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

송신기/비콘으로부터 위치 정보를 전송하기 위한 장치, 시스템, 및 방법이 개시된다. 하나의 구현예에서, 송신기는 레인징 신호를 포함하는 레인지 블록과 위치결정 데이터를 포함하는 하이브리드 블록을 생성하고 상기 레인지 블록 및 하이브리드 블록을 송신 프레임 내 지정 슬롯에서 전송한다. 사용자 장치의 수신기는 복수의 송신기로부터의 신호를 수신하고, 삼변측량 및 송신기 고도 정보와 비교하여 측정된 고도 정보를 이용해 위치(position/location) 정보를 생성한다.

Description

광역 위치결정 시스템 및 방법{WIDE AREA POSITIONING SYSTEMS AND METHODS}
본원은 일반적으로 위치결정 시스템(positioning system)에 관한 것이다. 더 구체적으로, 그러나 비제한적으로, 본원은 사용자 장치 또는 단말기(UE), 가령, 셀룰러 전화기 또는 그 밖의 다른 휴대용 장치 내 수신기 및 프로세싱 요소와 통신하는 광역 송신기 어레이를 이용해 위치 결정을 위한 시그너릴링을 제공하고 높은 정확도의 위치(position/location) 정보를 결정하기 위한 장치, 시스템, 및 방법에 관한 것이다.
위치 정보를 제공하기 위한 시스템이 공지 기술에서 알려져 있다. 예를 들어, 무선 기반 시스템, 가령, LORAN, GPS, GLONASS, 등이 사람, 차량, 설비 등에 대한 위치 정보를 제공하기 위해 사용되어 왔다. 그러나 이들 시스템은 위치 정확도, 송신 및 수신된 신호 레벨, 라디오 채널 간섭 및/또는 채널 문제(가령, 다중경로, 장치 전력 소모 등)의 요인과 관련된 한계점을 가진다. 따라서 기존 위치결정 시스템 및 장치가 갖는 이들 및/또는 그 밖의 다른 문제점을 해결하기 위해 개선된 위치결정 시스템이 필요하다.
본원은 일반적으로 위치결정 시스템에 관한 것이다. 더 구체적으로, 그러나 비제한적으로, 본원은 사용자 장치 또는 단말기(UE), 가령, 셀룰러 전화기 또는 그 밖의 다른 휴대용 장치 내 수신기 및 프로세싱 요소 와 조합하여 광역 송신기 어레이를 이용해 위치 결정을 위한 시그널링을 제공하고, 높은 정확도의 위치 정보(position/location information)를 결정하기 위한 장치, 시스템, 및 방법에 관한 것이다.
예를 들어, 하나의 양태에서, 본원은 가령, 광역 위치결정 시스템(WAPS: Wide Area Positioning System) 또는 그 밖의 다른 유사하거나 균등한 시스템에서, 복수의 송신기 중 하나의 송신기로부터 하나 이상의 수신기/사용자 장치로 신호를 전송함으로써, 위치결정 시스템 정보를 제공하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은, 예를 들어, 송신기에서, 레인징 신호(ranging signal)를 포함하는 레인지 블록(range block)을 생성하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은, 송신기로부터, 상기 레인지 블록을 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 레인지 블록은 제 1 송신 프레임에 포함된 복수의 지정 슬롯 중 하나의 지정 슬롯에서 전송될 수 있다. 상기 방법은, 송신기에서, 하이브리드 블록을 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 하이브리드 블록은 데이터 또는 정보, 가령, 위치결정 데이터(positioning data)를 포함하는 위치결정 신호(positioning signal)를 포함할 수 있다. 상기 방법은, 송신기로부터 상기 하이브리드 블록을 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 하이브리드 블록은 상기 제 1 송신 프레임과 서로소(disjoint)인 제 2 송신 프레임 내 지정 슬롯에서 전송될 수 있다. 상기 하이브리드 블록은 그 밖의 다른 정보 또는 시그널링, 가령, 레인징 신호(ranging signal)를 더 포함할 수 있다.
또 다른 양태에서, 본원은 앞서 기재된 방법을 부분적으로 또는 전적으로 구현하기 위한 장치 및 시스템에 대한 것이다.
또 다른 양태에서, 본원은 앞서 기재된 방법을 부분적으로 또는 전적으로 구현하기 위한 수단에 관한 것이다.
또 다른 양태에서, 본원은 프로그램 가능한 장치, 가령, 컴퓨터 프로세서가 앞서 기재된 방법을 전적으로 또는 부분적으로 구현 또는 제어하도록 하는 명령을 포함하는 컴퓨터 판독형 매체에 관한 것이다.
다양한 추가 양태, 특징, 및 기능이 첨부된 도면과 연계되어 이하에서 기재된다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 이하의 상세한 설명을 통해 더 명확하게 이해될 수 있다.
도 1은 실시예가 구현될 수 있는 지상형(terrestrial) 위치찾기/위치결정 시스템의 세부사항을 도시하는 블록도이다.
도 2는 특정 양태에 따르는 위치 송신기/비콘의 하나의 실시예의 세부사항을 도시하는 블록도이다.
도 3은 특정 양태에 따르는 수신기/사용자 장치의 하나의 실시예의 세부사항을 도시하는 블록도이다.
도 4는 특정 양태에 따르는 레인징 및 하이브리드 블록 송신 시퀀스의 하나의 실시예의 세부사항을 도시하는 블록도이다.
도 5는 특정 양태에 따르는 송신 프레임 및 슬롯 구조의 하나의 실시예의 세부사항을 도시한다.
도 6은 특정 양태에 따르는 슬롯 구조 및 예시적 슬롯 시그널링 포맷의 하나의 실시예의 세부사항을 도시한다.
도 7은 특정 양태에 따르는 예시적 송신 프레임 구조의 하나의 실시예의 세부사항을 도시한다.
도 8A는 특정 양태에 따르는 다중 송신기 블록-동기화된 출력 시그널링 및 타이밍의 하나의 실시예의 세부사항을 도시한다.
도 8B는 특정 양태에 따르는 블록-동기화되지 않은 다중 송신기 출력 시그널링 및 이와 연관된 타이밍의 실시예의 세부사항을 도시한다.
도 9는 특정 양태에 따르는 레인지 블록 구조의 하나의 실시예의 세부사항을 도시한다.
도 10은 특정 양태에 따르는 하이브리드 블록 구조의 하나의 실시예의 세부사항을 도시한다.
도 11은 특정 양태에 따르는 레인지 프리앰블 구조의 하나의 실시예의 세부사항을 도시한다.
도 12는 특정 양태에 따르는 송신기 위치찾기/위치결정(location/positioning) 출력 시그널링을 생성하기 위한 프로세스의 하나의 실시예의 세부사항을 도시한다.
도 13은 특정 양태에 따르는 다중-송신기 위치찾기/위치결정 출력 시그널링을 생성하기 위한 프로세스의 하나의 실시예의 세부사항을 도시한다.
도 14는 시간 분포 분해능(TDR) 데이터를 송신하기 위한 프로세스의 하나의 실시예의 세부사항을 도시한다.
도 15A는 TDR 시그널링을 이용해 전송될 수 있는 예시적 삼변측량 데이터의 하나의 실시예의 세부사항을 도시한다.
도 15B는 TDR 시그널링을 이용해 전송될 수 있는 예시적 삼변측량 데이터의 또 다른 실시예를 도시한다.
도 16은 TDR 시그널링의 하나의 실시예에서, 송신되는 신호의 예시적 데이터 타이밍 및 분해능를 도시한다.
도 17은 수신된 TDR 신호를 기초로 하는 예시적 고분해능 데이터 프로세싱을 도시한다.
도 18은 수신기/사용자 장치에서의 TDR 데이터를 수신하고 프로세싱하기 위한 프로세스의 하나의 실시예의 세부사항을 도시한다.
도 19는 복수의 감소된 분해능 TDR 데이터 패킷을 기초로 수신기/사용자 장치에서 고분해능 데이터를 생성하기 위한 프로세스의 하나의 실시예의 세부사항을 도시한다.
도 20은 하나의 예시적 실시예에서 사용될 수 있는 하나의 실시예의 데이터 패킷의 세부사항을 도시한다.
도 21은 하나의 예시적 실시예에서 송신기 출력 데이터 신호를 전송하기 위해 사용될 수 있는 데이터 패킷 구조 및 예시적 데이터 패킷의 하나의 실시예의 세부사항을 도시한다.
도 22는 하나의 예시적 실시예에서 송신기 출력 데이터 신호로서 송신되기 위해 출력 데이터를 인코딩하도록 사용될 수 있는 인코더 회로의 하나의 실시예의 세부사항을 도시한다.
도 23은 하나의 예시적 실시P에서, 송신기 출력 신호로서 송신되도록 출력 데이터를 생성하기 위한 회로의 하나의 실시예의 세부사항을 도시한다.
용어정의
프레임(frame) - 본원에서 사용될 때, "프레임" 또는 "송신 프레임(transmit frame)"이라는 용어는 송신기로부터 신호가 송신될 수 있는 순환 시간 윈도(recurring time window)를 지칭한다. 프레임은 순환 시간 간격으로 반복되고 슬롯(slot)으로 하위분할될 수 있다. 통상의 실시예에서 프레임은 주기적일 수 있지만 일부 실시예에서 비주기적일 수도 있다.
슬롯(slot) - 본원에서 사용될 때, "슬롯"이라는 용어는 한 프레임 내 시간 윈도, 즉, 프레임의 조각들을 지칭한다. 예를 들어, 프레임은 1초 지속시간과 10개의 슬롯을 가질 수 있음으로써, 각각의 슬롯은 프레임 내에서 하나씩의 인덱스(가령, 슬롯 1, 슬롯 2, ... 슬롯 10)와 시간 지속시간(가령, 100mS)을 가진다.
본원에서 사용될 때, 용어 "블록(block)"은 레인징 시그널링 성분(ranging signaling component)을 포함할 수 있고 데이터 시그널링 성분을 더 포함할 수 있는 송신기 출력 신호의 이산 단위를 가리키고, 둘 모두, 일반적으로 송신기에 대해 지정된 하나의 특정 슬롯에서 전송된다.
본원에서 사용될 때, 용어 "예시적"은 예로서 기능함을 의미한다. 본원에 "예시적"이라고 기재된 임의의 양태 및/또는 실시예가 반드시 다른 양태 및/또는 실시예에 비해 선호되거나 바람직한 예로 해석되는 것은 아니다.
서문
본원은 일반적으로 위치결정 시스템(positioning system)에 관한 것이다. 더 구체적으로, 그러나 비제한적으로, 본원은 사용자 장치 또는 단말기(UE), 가령, 셀룰러 전화기 또는 그 밖의 다른 휴대용 장치 내 수신기 및 프로세싱 요소와 통신하는 광역 송신기 어레이를 이용해 위치 결정을 위한 시그널링을 제공하고 높은 정확도의 위치(position/location) 정보를 결정하기 위한 장치, 시스템, 및 방법에 관한 것이다.
예를 들어, 하나의 양태에서, 본원은 가령, WAPS 또는 그 밖의 다른 유사한 시스템에서 위치결정 시스템을 제공하는 방법에 관한 것이다. 예를 들어, 본 발명의 방법은 송신기에서 레인징 신호(ranging signal)를 포함하는 레인지 블록(range block)을 생성하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은 송신기로부터 상기 레인지 블록을 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 레인지 블록은 복수의 지정 슬롯을 포함하는 제 1 송신 프레임 중 지정된 한 슬롯에서 전송될 수 있다. 상기 방법은 송신기에서 하이브리드 블록(hybrid block)을 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 하이브리드 블록은 데이터 또는 정보, 가령, 위치결정 데이터(positioning data)를 포함하는 위치결정 신호(positioning signal)를 포함할 수 있다. 상기 방법은 송신기로부터 하이브리드 블록을 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 하이브리드 블록은 지정된 슬롯에서 전송될 수 있다. 상기 하이브리드 블록은 날짜 또는 정보, 가령, 위치결정 데이터를 포함하는 위치결정 신호를 포함할 수 있다. 상기 방법은 송신기로부터 상기 하이브리드 블록을 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 하이브리드 블록은 제 1 송신 프레임과 서로소(disjoint)인 제 2 송신 프레임 내 지정된 슬롯에서 전송될 수 있다. 상기 하이브리드 블록은 그 밖의 다른 정보 또는 시그널링, 가령, 레인징 신호(ranging signal)을 더 포함할 수 있다.
상기 방법은, 예를 들어, 송신기에서, 제 2 하이브리드 블록을 생성하는 단계와, 상기 송신기로부터 상기 제 2 하이브리드 블록을 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 제 2 하이브리드 블록은 제 1 송신 프레임 및/또는 제 2 송신 프레임과 서로소인 제 3 송신 프레임 내 지정 슬롯에서 전송될 수 있다. 상기 방법은 제 2 송신기에서 레인징 신호를 포함하는 레인지 블록을 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 방법은, 제 2 송신기로부터 레인지 블록을 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 레인지 블록은 제 2 송신기로부터 복수의 지정 슬롯 중 제 2 지정 슬롯에서 전송될 수 있다. 상기 방법은 제 2 송신기에서 하이브리드 블록을 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 하이브리드 블록은 데이터, 가령, 위치결정 데이터 및/또는 그 밖의 다른 데이터 또는 시그널링을 포함하는 위치결정 신호를 포함할 수 있다. 상기 방법은 제 2 송신기로부터 하이브리드 블록을 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 하이브리드 블록은 제 1 송신 프레임과 서로소인 송신 프레임 내 복수의 지정 슬롯 중 제 2 지정 슬롯에서 전송될 수 있다. 제 2 송신기에서 생성된 상기 하이브리드 블록은 레인징 신호를 더 포함할 수 있다. 상기 방법은 제 2 송신기에서 제 2 하이브리드 블록을 생성하는 단계와, 제 2 송신기로부터 제 2 하이브리드 블록을 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다. 제 1 송신 프레임과 서로소인 송신 프레임 내 제 2 지정 슬롯에서 제 2 하이브리드 블록이 제 2 송신기로부터 전송될 수 있다.
예를 들어, 지정 슬롯은 제 2 지정 슬롯과 동일하거나 제 2 지정 슬롯과 상이할 수 있다. 송신기로부터 전송된 레인징 신호는 제 1 랜덤 의사-노이즈(PRN) 시퀀스를 포함할 수 있고, 상기 제 2 송신기로부터 전송된 레인징 신호는 제 2 PRN 시퀀스를 포함할 수 있다. 제 1 PRN 시퀀스는 제 2 PRN 시퀀스와 동일하거나 상이할 수 있다. 상기 송신기로부터 전송된 레인징 신호는 제 1 주파수 오프셋(frequency offset)을 가질 수 있고, 제 2 송신기로부터 전송된 레인징 신호는 제 2 주파수 오프셋을 가질 수 있다. 제 2 주파수 오프셋은 상기 제 2 주파수 오프셋과 동일하거나 상이할 수 있다. 상기 제 2 송신기로부터 전송되는 레인지 블록이 제 1 송신 프레임에서 전송될 수 있다.
상기 송신기로부터 전송된 레인지 블록은, 예를 들어 레인지 프리앰블 신호(range preamble signal) 및 레인지 파일롯 신호(range pilot signal)를 포함할 수 있다. 상기 송신기로부터 전송된 레인지 블록은 가드 신호(guard signal)를 포함할 수 있다. 상기 가드 신호는 골드 코드 시퀀스(gold code sequence)를 포함할 수 있다. 상기 가드 신호는 블랭크 또는 오프 신호 또는 신호 성분을 포함할 수 있다. 송신기로부터 전송된 하이브리드 블록은 하이브리드 프리앰블 신호를 포함할 수 있고, 레인지 프리앰블 신호는 하이브리드 프리앰블 신호와 추가 프리앰블 신호를 포함한다. 상기 송신기로부터 전송되는 하이브리드 블록은 하이브리드 프리앰블 신호 및 제 1 데이터 세트를 포함할 수 있다. 상기 송신기로부터 전송된 하이브리드 블록은 하이브리드 파일롯 신호를 더 포함할 수 있다. 상기 레인지 프리앰블 신호는 제 1 송신 주파수 오프셋과 함께 전송될 수 있고, 레인지 파일롯 신호는 상기 제 1 송신 주파수 오프셋과 상이한 제 2 송신 주파수 오프셋과 함께 전송될 수 있다. 상기 하이브리드 프리앰블 신호는 제 1 송신 주파수 오프셋과 함께 전송될 수 있고, 제 1 데이터 세트는 제 2 송신 주파수 오프셋과 함께 전송될 수 있다. 상기 제 1 송신 주파수 오프셋은 제 2 송신 주파수 오프셋과 상이할 수 있다.
상기 송신기로부터 전송된 상기 하이브리드 블록은, 예를 들어, 송신기의 로케이션 또는 위치과 연관된 데이터를 포함할 수 있다. 송신기의 로케이션과 연관된 데이터는 위도 및/또는 경도 데이터, 및/또는 그 밖의 다른 위치 또는 로케이션 데이터를 포함할 수 있다. 상기 송신기의 로케이션과 연관된 데이터는 송신기 식별 정보, 가령, 송신기 ID 또는 그 밖의 다른 식별 정보를 포함할 수 있다. 송신기의 로케이션과 연관된 데이터는 고도 정보를 포함할 수 있다.
상기 송신기로부터 전송된 하이브리드 블록은, 예를 들어, 송신기의 근접부에서 또는 근접부 내 환경 조건과 연관된 데이터를 포함할 수 있다. 환경 조건과 연관된 데이터는 압력, 온도, 습도, 및/또는 그 밖의 다른 환경 조건 정보를 포함할 수 있다. 상기 하이브리드 블록은 송신기와 연관된 기준시 교정(reference time correction)과 연관된 데이터를 포함할 수 있다. 상기 하이브리드 블록은 상기 송신기와 연관된 송신 품질 메트릭(transmit quality metric)과 연관된 데이터를 포함할 수 있다. 상기 하이브리드 블록은 상기 하이브리드 블록의 패킷 유형과 연관된 데이터를 포함할 수 있다. 상기 하이브리드 블록은 암호화된 데이터(encrypted data)를 포함할 수 있다. 상기 하이브리드 블록은 에러 제어 코딩(error control coding)을 이용해 인코딩된 데이터를 포함할 수 있다. 상기 에러 제어 코딩은 컨볼루션(convolutional) 또는 그 밖의 다른 에러 제어 인코딩일 수 있다. 상기 하이브리드 블록은 순환 중복 체크(CRC) 데이터를 포함할 수 있다.
상기 송신기로부터 전송된 레인지 블록은, 예를 들어, 프리앰블과, 제 1 확산 코드(spreading code)로 인코딩된 송신기 시퀀스(transmitter sequence)를 포함할 수 있다. 상기 제 2 송긴기로부터 전송된 레인지 블록은 프리앰블과 제 2 확산 코드로 인코딩된 제 2 송신기 시퀀스를 포함할 수 있다. 제 1 확산 코드와 제 2 확산 코드는 동일하거나 확산 코드일 수 있다. 상기 제 1 확산 코드와 제 2 확산 코드는 상이한 골드 코드(Gold code)일 수 있다.
제 1 송신 프레임은 1초 또는 대략 1초의 지속시간을 가질 수 있고, 복수의 지정 슬롯은 10개의 슬롯일 수 있다. 제 1 송신 프레임은 2진 위상 편이 키잉(BPSK), 직교 위상 편이 키잉(QPSK), 또는 또 다른 변조 방법을 이용해 전송될 수 있다.
상기 하이브리드 블록은 복수의 데이터 심볼을 포함할 수 있다. 복수의 데이터 심볼은 99개의 데이터 심볼일 수 있다. 상기 하이브리드 블록은 가드 신호를 더 포함할 수 있다. 상기 가드 신호는 블랭크(blank) 또는 오프(off) 신호 또는 신호 성분일 수 있다. 상기 하이브리드 블록은 프리앰블을 포함할 수 있다. 상기 프리앰블은 7개의 심볼을 포함할 수 있다.
상기 송신기로부터 전송된 하이브리드 블록은, 예를 들어, 송신기 파라미터와 연관된 데이터의 제 1 부분을 포함할 수 있다. 제 2 하이브리드 블록은 송신기 파라미터와 연관된 데이터의 제 2 부분을 포함할 수 있다. 데이터의 제 1 부분은 송신기 파라미터의 제 1 저분해능 값(lowered resolution value)을 나타내고, 데이터의 제 2 부분은 송신기 파라미터의 제 2 저분해능 값을 나타낼 수 있다. 상기 제 1 저분해능 값과 제 2 저분해능 값은 서로 다른 저분해능 값일 수 있다. 제 1 저분해능 값 및 제 2 저분해능 값은 수신기에서 고분해능 값(higher resolution value)을 생성하기 위해 조합되어 사용될 수 있도록 선택될 수 있다. 상기 수신기는 수신된 신호를 제 1 저분해능 값 및 제 2 저분해능 값과 조합하여 고분해능 값을 생성할 수 있다.
예를 들어, 송신기 파라미터는 위치 값일 수 있다. 상기 위치 값은 경도 값일 수 있다. 상기 위치 값은 위도 값일 수 있다. 상기 위치 값은 고도 또는 심도(depth) 값일 수 있다. 상기 송신기 파라미터는 온도 값일 수 있다. 상기 송신기 파라미터는 압력 값일 수 있다.
또 다른 양태에서, 본 발명은 위치결정 정보(positioning information)를 제공하기 위한 송신기와 관련된다. 송신기는, 예를 들어, 레인징 신호를 포함하는 레인지 블록 및 위치결정 데이터를 포함하는 위치결정 신호를 포함하는 하이브리드 블록을 생성하기 위한 프로세싱 요소, 및 제 1 송신 프레임에 포함되는 복수의 지정 슬롯 중 지정 슬롯에서 레인지 블록을 전송하고 상기 제 1 송신 프레임과 서로소인 제 2 송신 프레임 내 지정 슬롯에서 하이브리드 블록을 전송하기 위한 출력 모듈을 포함할 수 있다.
또 다른 양태에서, 본원은 위치 정보를 제공하기 위한 송신기에 관한 것이다. 상기 송신기는, 예를 들어, 레인징 신호를 포함하는 레인지 블록을 생성하기 위한 수단, 상기 레인지 블록을 전송하기 위한 수단(상기 레인지 블록은 제 1 송신 프레임에 포함된 복수의 지정 슬롯 중 한 지정 슬롯에서 전송된다), 위치결정 데이터를 포함하는 위치결정 신호를 포함하는 하이브리드 블록을 생성하기 위한 수단, 및 상기 하이브리드 블록을 전송하기 위한 수단(상기 하이브리드 블록이 제 1 송신 프레임과 서로소인 제 2 송신 프레임 내 지정 슬롯에서 전송된다) 중 하나 이상을 포함한다.
또 다른 양태에서, 본원은 프로세서 또는 기계 판독형 저장 매체, 가령, 메모리, 디스크, 또는 그 밖의 다른 저장 매체와 관련된다. 예를 들어, 상기 매체는 프로그램 가능한 장치, 가령, 컴퓨터 프로세서로 하여금, 다음의 단계들 중 하나 이상을 수행 또는 제어할 수 있게 하는 명령을 포함할 수 있다: 레인징 신호를 포함하는 레인지 블록을 생성하는 단계, 상기 레인지 블록의 송신을 개시하는 단계(상기 레인지 블록이 제 1 송신 프레임에 포함된 복수의 지정 슬롯 중 한 지정 슬롯에서 송신된다), 및 하이브리드 블록의 송신을 개시하는 단계. 상기 하이브리드 블록은 제 1 송신 프레임과 서로소인 제 2 송신 프레임 내 지정된 슬롯에서 송신될 수 있다.
또 다른 양태에서, 본 발명은 사용자 장치, 가령, 셀룰러 전화기 또는 그 밖의 다른 휴대용 장치에서 위치결정 신호를 수신하고 프로세싱(process)하기 위한 방법과 관련된다. 상기 방법은, 예를 들어, 송신기로부터 하나 이상의 레인지 블록 신호 및 하나 이상의 하이브리드 블록 신호를 수신하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은 송신기로부터 제공된 위치결정 데이터 또는 정보를 결정하기 위해 하나 이상의 레인지 블록 신호 및 하나 이상의 하이브리드 블록 신호를 프로세싱하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 방법은 복수의 추가 송신기로부터 레인지 및 하이브리드 블록 신호를 수신하는 단계 및 복수의 추가 송신기로부터 제공된 위치 데이터 또는 정보를 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 레인지 및/또는 하이브리드 블록 신호는 본원에 기재될 송신기/비콘(beacon)으로부터 제공되는 것과 같은 시그널링일 수 있다.
상기 방법은, 예를 들어, 사용자 장치와 연관된 고도 또는 심도 정보를 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 방법은 제 1 송신기 및 추가 송신기로부터 수신된 하이브리드 및 레인지 블록을 적어도 부분적으로 기초로 하는 삼변측량(trilateration)에 의해 사용자 장치의 위치(position or location)를 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 사용자 장치의 위치는 사용자 장치와 연관된 고도 또는 심도 정보를 기초로 더 결정될 수 있다. 상기 고도 또는 심도 정보는 사용자 장치에 연결되거나 포함되는 압력 센서(pressure sensor) 또는 고도계 장치를 이용해 결정될 수 있다. 사용자 장치에서의 압력 측정치를, 송신기와 연관된 알려진 또는 수신된 고도 정보와 함께 송신기에 의해 제공되는 압력 정보에 비교함으로써, 상기 고도 또는 심도 정보는 결정될 수 있다.
또 다른 양태에서, 본원은 위치(location/position) 정보를 결정하기 위해 위치결정 신호를 수신하고 프로세싱하기 위한 사용자 장치와 관련된다. 예를 들어, 사용자 장치는 복수의 송신기로부터 하나 이상의 레인지 블록 신호 및 하나 이상의 하이브리드 블록 신호를 수신하도록 구성된 수신기 모듈을 포함할 수 있다. 상기 사용자 장치는 수신된 하나 이상의 레인지 블록 신호 및 하나 이상의 하이브리드 블록 신호를 프로세싱하기 위한 프로세싱 요소를 더 포함하여, 송신기로부터 제공된 위치결정 데이터 또는 정보를 결정할 수 있다. 본원에서 기재될 송신기/비콘으로부터 제공된 것과 같은 시그널링을 이용해, 레인지 및/또는 하이브리드 블록 신호는 수신기로 제공될 수 있다.
또 다른 양태에서, 본 발명은 위치(location/position) 정보를 결정하기 위해 위치결정 신호를 수신하고 프로세싱하기 위한 사용자 장치와 관련된다. 상기 사용자 장치는 다음의 수단 중 하나 이상을 포함할 수 있다: 송신기로부터 하나 이상의 레인지 블록 신호 및 하나 이상의 하이브리드 블록 신호를 수신하기 위한 수단, 제 1 송신기와 추가 송신기로부터 수신된 하이브리드 및 레인지 블록을 적어도 부분적으로 기초로 하는 삼변측량에 의해 사용자 장치의 위치(position or location)를 결정하기 위한 수단, 사용자 장치와 연관된 고도 또는 심도 정보를 기초로 하여 위치(location/position) 정보를 추가로 결정하기 위한 수단, 압력 감지 또는 고도계 수단, 및 사용자 장치에서의 압력 측정치를, 송신기와 연관된 알려진 또는 수신된 고도 정보와 함께 송신기에 의해 제공되는 압력 정보에 비교함으로써, 고도 또는 심도 정보를 결정하기 위한 수단.
또 다른 양태에서, 본원은 프로세서 또는 머신 판독형 저장 매체, 가령, 메모리, 디스크, 또는 또 다른 저장 매체에 관한 것이다. 예를 들어, 상기 매체는, 프로그램 가능한 장치, 가령, 컴퓨터 프로세서가 다음의 단계들 중 하나 이상을 수행 또는 제어하게 하기 위한 명령을 포함할 수 있다: 송신기로부터 하나 이상의 레인지 블록 신호 및 하나 이상의 하이브리드 블록 신호를 수신하는 단계, 상기 하나 이상의 레인지 블록 신호 및 하나 이상의 하이브리드 블록 신호를 프로세싱하여 송신기로부터 제공되는 위치결정 데이터 또는 정보를 결정하는 단계, 복수의 추가 송신기로부터 레인지 및 하이브리드 블록 신호를 수신하는 단계, 및 상기 복수의 추가 송신기로부터 제공된 위치 데이터 또는 정보를 결정하는 단계, 사용자 장치와 연관된 고도 또는 심도 정보를 결정하는 단계, 제 1 및 추가 송신기로부터 수신된 하이브리드 및 레인지 블록을 적어도 부분적으로 기초로 하는 삼변측량에 의해 사용자 장치의 위치(position or location)를 결정하는 단계, 상기 사용자 장치와 연관된 고도 또는 심도 정보를 기초로 하여 사용자 장치의 위치(position or location)을 추가로 결정하는 단계, 및 사용자 장치에서의 압력 측정치를, 상기 송신기와 연관된 알려진 또는 수신된 고도 정보와 함께 송신기에 의해 제공된 압력 정보에 비교하는 단계. 상기 레인지 및/또는 하이브리드 블록 신호는 본원에 기재될 송신기/비콘으로부터 제공되는 것과 같은 시그널링일 수 있다.
또 다른 양태에서, 본원은 위치(location/position) 정보를 제공하기 위한 시스템과 관련된다. 시스템은, 예를 들어, 위치(location/position) 정보를 결정하기 위해 복수의 신호 중 사용 가능한 정보를 포함하는 대응하는 신호를 제공하도록 구성되는 복수의 지상(terrestrial) 송신기/비콘을 포함할 수 있다. 상기 시스템은 복수의 신호 중 상기 대응하는 신호를 수신하고, 복수의 신호 중 상기 대응하는 신호를 적어도 부분적으로 기초로 하여, 사용자 장치와 연관된 위치(location/position) 정보의 제 1 세트를 결정하도록 구성된 복수의 사용자 장치를 더 포함할 수 있다.
상기 시스템은, 예를 들어, 송신기/비콘 및/또는 사용자 장치와 통신하는 로케이션 서버 시스템을 더 포함할 수 있다. 상기 로케이션 서버 시스템은 사용자 장치로부터 정보를 수신하고, 상기 수신된 정보를 적어도 부분적으로 기초로 하여, 사용자 단말기의 위치(position or location)와 연관된 정보 또는 복수의 송신기/비콘으로부터 사용자 장치에서 수신된 정보와 함께 위치(position or location) 정보를 결정하기 위해 사용자 단말기에 의해 사용 가능한 정보를 제공하도록 구성될 수 있다.
다양한 추가 양태, 특징, 및 기능이 첨부된 도면과 연계되어 아래에서 기재된다.
예시적 실시예
다음의 기재에서, 기재된 시스템 및 방법의 완전한 이해를 제공하기 위해 많은 특정 세부사항이 소개된다. 해당 분야의 통상의 기술자라면, 이들 실시예가 특정 세부사항이나 그 밖의 다른 구성요소, 시스템, 등 중 하나 이상 없이도 실시될 수 있음을 알 것이다. 그 밖의 다른 예에서, 개시된 실시예의 양태를 모호하게 하는 것을 피하기 위해, 공지된 구조물 또는 동작은 도시되거나 상세히 기재되지 않는다.
도 1은 다양한 실시예가 구현될 수 있는 예시적 위치찾기/위치결정 시스템(location/positioning system)(100)의 세부사항을 도시하는 블록도이다. 위치결정 시스템(100), 본원에서는 광역 위치결정 시스템(WAPS: Wide Area Positioning System) 또는 간단히 "시스템"은 일반적으로 지상형인 동기화된 비콘(또한, "송신기"라고도 일컬어짐)의 네트워크뿐 아니라, 비콘으로부터 제공된 신호 및/또는 그 밖의 다른 위치 시그널링, 가령, 위성 시스템, 가령, 글로벌 위치결정 시스템(GPS: Global positioning System) 및/또는 그 밖의 다른 위성 또는 지상 기반 위치 시스템에 의해 제공될 수 있는 것을 획득 및 추적하도록 구성된 사용자 장치(또한, 간단히 "수신기 유닛(receiver unit)" 또는 "수신기"라고 일컬어짐)까지 포함한다. 선택사항으로서, 상기 수신기는 비콘 및/또는 위성 시스템으로부터 수신된 신호로부터 위치 정보를 결정하기 위해 로케이션 계산 엔진(location computation engine)을 포함할 수 있고, 상기 시스템(100)은 그 밖의 다른 다양한 시스템, 가령, 비콘, 네트워크 인프라구조, 가령 인터넷, 셀방식 네트워크, 광역 또는 로컬 영역 네트워크, 및/또는 그 밖의 다른 네트워크와 통신하는 서버 시스템을 더 포함할 수 있다. 상기 서버 시스템은 다양한 시스템 관련 정보, 가령, 타워의 인덱스(index), 빌링 인터페이스(billing interface), 하나 이상의 사설 암호화 알고리즘을 기초로 할 수 있는 하나 이상의 암호화 알고리즘 프로세싱 모듈, 로케이션 계산 엔진 모듈, 및/또는 시스템의 사용자를 위한 위치, 동작(motion), 및/또는 로케이션 결정을 촉진하기 위한 그 밖의 다른 프로세싱 모듈을 포함할 수 있다.
예시적 시스템(100)에서 도시된 바와 같이, 비콘은 복수의 송신기(100)의 형태를 가질 수 있고, 수신기 유닛은 송신기(110)로부터 시그널링을 수신하도록 구성될 뿐 아니라 선택사항으로서 GPS 또는 그 밖의 다른 위성 시스템 시그널링, 셀룰러 시그널링, Wi-Fi 시그널링, Wi-Max 시그널링, 블루투쓰(Bluetooth), 이더넷(Ethernet), 및/또는 해당 분야에 알려져 있거나 개발된 그 밖의 다른 데이터 또는 정보 시그널링을 수신하도록 구성된 다양한 전자 통신 장치 중 임의의 것일 수 있는 하나 이상의 사용자 장치(120)의 형태를 가질 수 있다. 수신기 유닛(120)은 셀룰러 또는 스마트 폰, 태블릿 장치, PDA, 노트북 또는 그 밖의 다른 컴퓨터 시스템 및/또는 이와 유사하거나 동등한 장치의 형태를 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 수신기 유닛은 송신기(110)로부터의 신호를 단독으로 또는 주로 수신하고 상기 수신된 신호를 적어도 부분적으로 기초로 하여 위치(location/position)을 결정하도록 구성된 자립형 위치찾기/위치결정 장치일 수 있다. 본원에 기재될 때, 수신기 유닛(120)은 "사용자 장비"(UE: User Equipment), 핸드세트, 스마트 폰, 태블릿 및/또는 단순히 "수신기"라고도 지칭될 수 있다.
송신기(110)(본원에서 "타워"라고도 지칭될 수 있음)가 송신기 출력 신호를 도시된 통신 링크를 통해 복수의 수신기 유닛(120)으로 전송하도록 구성된다(단순히 단일 수신기 유닛(120)이 도 1에 도시되지만 일반적인 시스템은 지정된 커버리지 영역 내에서 많은 수신기 유닛을 지원하도록 구성될 것이다). 또한 송신기(110)는 통신 링크(133)를 통해 서버 시스템(130)으로 연결되고, 및/또는 가령, 유선 연결, 셀룰러 데이터 연결, Wi-Fi, Wi-Max, 또는 그 밖의 다른 무선 연결 등을 통한 네트워크 인프라구조(170)로의 그 밖의 다른 통신 연결(도시되지 않음)을 가질 수 있다.
하나 이상의 수신기(120)는 복수의 송신기(110)로부터, 상기 송신기(110) 각각으로부터의 대응하는 통신 링크(113)를 통해 시그널링을 수신할 수 있다. 덧붙여, 도 1에 도시된 바와 같이, 수신기(120)는 그 밖의 다른 신호, 가령, 셀룰러 기지국으로부터의 통신 링크(163)를 통해 셀룰러 네트워크 신호, Wi-Fi 네트워크 신호, 페이저 네트워크(Pager network) 신호, 또는 그 밖의 다른 유선 또는 무선 연결 시그널링뿐 아니라, 가령, GPS 또는 그 밖의 다른 위성 위치결정 시스템으로부터의 위성 통신 링크(153)를 통한 위성 시그널링을 수신 및/또는 송신하도록 구성될 수 있다. 도 1의 예시적 실시예에서 도시된 위성 위치결정 시그널링이 GPS 시스템 위성(150)으로부터 제공되는 것으로 도시되지만, 그 밖의 다른 실시예에서, 시그널링이 그 밖의 다른 위성 시스템으로부터 제공될 수 있고, 및/또는 일부 실시예에서, 지상 기반 유선 또는 무선 위치결정 시스템 또는 그 밖의 다른 데이터 통신 시스템으로부터 제공될 수 있다.
예시적 실시예에서, 시스템(100)의 송신기(110)는 독점 허가된(exclusively licensed) 또는 공유 허가/비허가된 라디오 스펙트럼에서 동작하도록 구성되지만, 일부 실시예는 비허가 공유 스펙트럼에서 시그널링을 제공하도록 구현될 수 있다. 송신기(110)는 본원에서 이하에서 기재되는 신규한 시그널링을 이용해 이들 다양한 무선 대역에서 시그널링을 송신할 수 있다. 이 시그널링은 특정 데이터를 로케이션 및 내비게이션 목적으로 바람직한 지정된 형태로 제공하도록 구성된 사설 신호(proprietary signal)의 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 본원에서 이하에 기재될 바와 같이, 상기 시그널링은, 가령, 전통적인 위성 위치 시그널링이 감쇠되거나, 및/또는 반사, 다중경로, 및 등등에 의해 영향받는 장애 환경(obstructed environment)에서 동작하기에 특히 바람직하도록 구성될 수 있다. 덧붙여, 장치가 켜지거나 위치찾기가 활성화되자마자 고속 로케이션 결정, 감소된 전력 소비, 및/또는 그 밖의 다른 이점을 가능하게 하도록 상기 시그널링은 빠른 획득 및 위치 결정 시간을 제공하도록 구성될 수 있다.
WAPS의 다양한 실시예는 그 밖의 다른 위치결정 시스템과 결합되어, 보강된 로케이션 및 위치 결정을 제공할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, WAPS 시스템은 그 밖의 다른 위치결정 시스템을 보조하도록 사용될 수 있다. 덧붙여, WAPS 시스템의 수신기 유닛(120)에 의해 결정된 정보는 그 밖의 다른 통신 네트워크 링크(163), 가령, 셀룰러, Wi-Fi, 페이저(Pager), 및 등등을 통해 제공되어, 위치 및 로케이션 정보를 서버 시스템 또는 시스템들(130), 및 네트워크 인프라구조(170)에 존재하거나 연결된 그 밖의 다른 네트워크 연결된 시스템으로 제공될 수 있다. 예를 들어, 셀룰러 네트워크에서, 셀룰러 백홀 링크(cellular backhaul link)(165)가 수신기 유닛(120)으로부터 정보를 네트워크 인프라구조(170)를 통해 관련 셀룰러 통신업자(cellular carrier) 및/또는 그 밖의 다른 것(도시되지 않음)에게 제공하도록 사용될 수 있다. 이는 응급 상황 동안 수신기(120)의 위치를 빠르고 정확하게 찾도록 사용되거나, 셀룰러 통신업자 또는 그 밖의 다른 네트워크 사용자 또는 시스템으로부터 위치 기반 서비스 또는 그 밖의 다른 기능을 제공하기 위해 사용될 수 있다.
본원의 맥락에서, 위치결정 시스템은 위도, 경도, 및 고도 좌표 중 하나 이상의 위치를 찾기 위한 것이며, 1, 2, 또는 3차원 좌표 시스템(가령, x, y, z 좌표, 각 좌표 등)으로 기재 또는 도시될 수 있다. 덧붙여, 'GPS'라는 용어가 언급될 때마다, 그 밖의 다른 기존 위성 위치결정 시스템, 가령, GLONASS뿐 아니라 미래의 위치결정 시스템, 가령, 갈릴레오(Galileo) 및 컴파스/바이두(Compass/Beidou)를 포함할 수 있는 GNSS(Global Navigation Satellite System)의 더 넓은 관점에서 지칭되는 것이다. 덧붙여, 앞서 언급된 바와 같이, 일부 실시예에서, 그 밖의 다른 위치결정 시스템, 가령, 지상 기반 시스템(terrestrially based system)이, 위성 기반 위치결정 시스템에 추가로, 또는 대신하여, 사용될 수 있다.
WAPS의 실시예는 WAPS 데이터 위치결정 정보 및/또는 그 밖의 다른 데이터 또는 정보를 송신기 출력 신호로 수신기(120)에게 브로드캐스팅하는 복수의 타워 또는 송신기, 가령, 도 1에 도시된 것과 같은 복수의 송신기(110)를 포함한다. 상기 위치결정 신호는 특정 시스템 또는 지역 커버리지 영역의 모든 송신기들에 걸쳐 동기화되도록 조정될 수 있고, 타이밍 동기화를 위해 훈련된 GPS 클록 소스를 이용할 수 있다. WAPS 데이터 위치결정 송신은 삼변측량, 가입자/가입자 그룹으로의 통지, 메시지의 브로드캐스트, WAPS 네트워크의 일반적인 동작, 및/또는 그 밖의 다른 목적, 가령, 본원에서 이하에서 기재되거나 및/또는 이하의 공동 출원되고 본원에 참조로서 포함되는 특허 출원에 기재된 목적을 위해 필요한 데이터 송신을 촉진시키기 위한 전용 통신 채널 자원(가령, 시(time), 코드 및/또는 주파수)을 포함할 수 있다: 미국 특허 출원 번호 13/412,487호, 발명의 명칭: WIDE AREA POSITIONING SYSTEMS, 출원일: 2012년 3월 5일; 미국 특허 번호 12/557,479호 (현, 미국 특허 번호 8,130,141호), 발명의 명칭: WIDE AREA POSITIONING SYSTEM, 출원일: 2009년 9월 10일; 미국 특허 출원 번호 13/412,508호, 발명의 명칭: WIDE AREA POSITIONING SYSTEM, 출원일: 2012년 3월 5일; 미국 특허 출원 번호 13/296,067호, 발명의 명칭: WIDE AREA POSITIONING SYSTEMS, 출원일: 2011년 11월 14일; 미국 가특허 출원 번호 61/163,020호, 발명의 명칭: WIDE AREA POSITIONING SYSTEM, 출원일: 2009년 3월 24일; 미국 가특허 출원 번호 61/095,856호, 발명의 명칭: WIDE AREA POSITIONING SYSTEM, 출원일: 2008년 09월 10일; 미국 가특허 출원 번호 61/502,272호, 발명의 명칭: DATA TRANSMISSION METHODS IN WIDE AREA POSITIONING SYSTEMS (WAPS), 출원일 2011년 06월 28일; 미국 가특허 출원 번호 61/502,276호, 발명의 명칭: CODING IN WIDE AREA POSITIONING SYSTEMS, 출원일: 2011년 06월 28일; 및 미국 가특허 출원 번호 61/514,369호, 발명의 명칭: CELL ORGANIZATION 및 TRANSMISSION SCHEMES IN A WIDE AREA POSITIONING SYSTEM (WAPS), 출원일: 2011년 08월 02일. 이들 출원은 또한 총체적으로 "포함된 출원"이라고도 지칭될 수 있다. 다양한 실시예에서, 본원에 개시된 다양한 형태, 세부사항, 장치, 시스템, 및 방법이 WAPS 또는 그 밖의 다른 유사한 시스템의 상기 포함된 출원의 내용과 결합될 수 있다.
도착 시간 차이(time difference of arrival) 또는 삼변측량을 이용하는 위치결정 시스템에서, 일반적으로 송신되는 위치결정 정보는 정밀 타이밍 시퀀스 및 위치결정 데이터 중 하나 이상을 포함하고, 여기서 상기 위치결정 데이터는 송신기의 로케이션 및 다양한 타이밍 정정(timing correction) 및 그 밖의 다른 관련 데이터 또는 정보를 포함한다. 하나의 WAPS 실시예에서, 데이터는 추가 메시지 또는 정보, 가령, 가입자 그룹을 위한 통지/액세스 제어 메시지, 전체 브로드캐스트 메시지, 및/또는 시스템 동작, 사용자, 타 네트워크와의 인터페이스, 및 그 밖의 다른 시스템 기능과 관련된 그 밖의 다른 데이터 또는 정보를 포함할 수 있다. 상기 위치결정 데이터는 다양한 방식으로 제공될 수 있다. 예를 들어, 상기 위치결정 데이터는 코딩된 타이밍 시퀀스 상으로 변조되거나, 타이밍 시퀀스 위에 추가되거나, 이를 덮어 쓰거나, 및/또는 타이밍 시퀀스, 및/또는 타이밍 시퀀스와 연접(concatenate)될 수 있다.
본원에 기재된 데이터 송신 방법 및 장치가 WAPS에 대한 개선된 로케이션 정보 처리율을 제공하도록 사용될 수 있다. 특히, 더 높은 진수의 변조 데이터가 의사 잡음(PN: pseudo-noise) 레인징 데이터로부터의 정보의 개별 부분으로서 송신될 수 있다. 이는 CDMA 멀티플렉싱, TDMA 멀티플렉싱 또는 CDMA/TDMA 멀티플렉싱을 이용하는 시스템에서 개선된 획득 속도를 가능하게 하도록 사용될 수 있다. 본원 개시 내용은 복수의 타워가 동기화된 위치결정 신호를 모바일 수신기로 브로드캐스트하고, 더 구체적으로, 지상형(terrestrial)인 타워를 이용하는 광역 위치결정 시스템의 맥락에서 설명되지만, 실시예는 이렇게 제한적이지 않으며, 본 발명의 사싱과 범위 내의 그 밖의 다른 시스템이 역시 구현될 수 있다.
예시적 실시예에서, WAPS는 광 대역폭을 얻기 위해 타워 또는 송신기, 가령, 송신기(110)로부터 전송된 코딩된 변조, 이른바, 확산 스펙트럼 변조 또는 의사-잡음(PN) 변조를 이용한다. 대응하는 수신기 유닛, 가령, 수신기 또는 사용자 장치(120)는 하나 이상의 모듈을 포함하여 역확산 회로(despreading circuit), 가령, 정합 필터(matched filter) 또는 상관기(correlator) 시리즈를 이용해 이러한 신호를 프로세싱할 수 있다. 이러한 수신기는 이상적으로는, 저 수준 에너지로 둘러싸인 강력한 피크(strong peak)를 갖는 파형을 생성한다. 피크의 도착 시간(time of arrival)은 모바일 수신기에서의 송신된 신호의 도착 시간을 나타낸다. 정확히 알려진 로케이션을 갖는 복수의 타워로부터의 복수의 신호에 이 동작을 수행함으로써, 삼변측량을 통한 수신기 로케이션의 결정이 가능해 진다. 수신기, 가령, 수신기(120)에서의 수신된 신호 프로세싱와 함께, 송신기, 가령, 송신기(110)에서의 WAPS 신호 생성과 관련된 다양한 추가 세부사항이 이하에서 기재된다.
하나의 실시예에서, WAPS는 2진 코딩된 변조를 확산 방법으로서 이용할 수 있다. 예시적 실시예의 상기 WAPS 신호는 2개의 특정 유형의 정보를 포함할 수 있다: (1) 고속 레인징 신호, 및 (2) 로케이션 데이터, 가령, 송신기 ID 및 위치, 하루 중 시간대, 건강, 환경 조건, 가령, 압력 데이터 등. 저속 정보 소스와 함께 고속 2진 의사랜덤 레인징 신호를 변조함으로써, WAPS는 GPS와 마찬가지로, 로케이션 정보를 송신할 수 있다. 본 출원에 추가로, 포함된 출원이 의사랜덤 레인징 신호 및 변조 정보 신호를 사용하는 방법의 실시예를 개시하고, 이들 모두 더 높은 진수의 변조, 가령, 4진(quaternary) 또는 8진(octonary) 변조를 이용할 수 있다. 하나의 실시예에서, 레인징 신호는 2진 위상 변조되고, 로케이션 정보는 더 높은 진수 변조를 이용해 별도의 신호로 제공된다.
종래의 시스템은 각각의 슬롯 송신이 의사랜덤 레인징 신호 및 이에 뒤 따르는 다양한 유형의 로케이션 데이터를 포함하는 포맷의 위치 로케이션 신호(가령, 시 분할 멀티플렉싱 배열에서 사용되는 신호)를 이용한다. 또한 이들 종래의 시스템은 의사랜덤 레인징 신호가 또한 sync 신호로서 사용되는 경우 삭제될 수 있는 동기화, 즉, sync 신호를 포함한다. 그러나 그 밖의 다른 선행 시스템에서와 같이, 이들 종래의 시스템의 로케이션 데이터는 2진이며, 이는 처리율을 제한한다. 이들 시스템은 또한 로케이션 데이터가 송신되는 간격 동안 많은 양의 2진 비트를 송신한다.
이들 한계점을 해결하기 위해, 예시적 실시예에서, 2진 또는 4진, 의사랜덤 신호가 특정 슬롯에서 송신될 수 있고, 그 후 매우 더 높은 진수 변조된 데이터 신호가 송신될 수 있다. 예를 들어, 특정 슬롯에서, 차등 16-위상 변조(differential 16-phase modulation)를 이용해 하나 이상의 로케이션 정보 심볼이 송신되어, 슬롯당 4비트의 정보가 송신될 수 있다. 이는 2진 위상 변조가 의사랜덤 반송파에 부가될 때 일반적으로 송신되는 1비트에 비해 4배인 처리율 향상을 나타낸다. 로케이션 정보의 그 밖의 다른 유형의 변조, 가령, 16 QAM 등도 사용될 수 있다. 덧붙여, 더 높은 수준의 변조를 위해 특정 에러 제어 변조 방법(가령, 트렐리스 부호(Trellis code)의 사용)이 사용될 수 있다. 일반적으로 이들 변조 방법은 에러율을 감소시킨다.
도 2는 이하에서 기재될 위치찾기/위치결정 신호가 전송될 수 있는 비콘/송신기 시스템의 하나의 실시예(200)의 세부사항을 도시한 블록도이다. 송신기 실시예(200)는 도 1에 도시된 송신기(110)에 대응할 수 있다. 송신기 실시예(200)는 연관된 신호 수신 및/또는 프로세싱을 수행하기 위한 다양한 블록을 포함하지만, 그 밖의다른 실시예에서, 이들 블록은 서로 결합되거나, 및/또는 다르게 구성되어, 유사하거나 동등한 신호 프로세싱, 신호 생성, 및 신호 송신을 제공할 수 있다. 송신기(200)의 구성요소이거나 일체 구성되는 송신기 출력 신호를 생성하기 위한 회로의 실시예의 추가적인 블록도 세부사항은, 모두 또는 부분적으로 도 22 및 23과 관련하여 이하에서 기재된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 송신기/비콘 실시예(200)는 GPS 신호를 수신하고, GPS 또는 그 밖의 다른 위치결정 시스템으로부터 프로세싱 모듈(210)로 제공될 수 있는 바와 같이, 로케이션 정보 및/또는 그 밖의 다른 데이터, 가령, 타이밍 데이터, DOP(dilution of precision) 데이터, 또는 그 밖의 다른 데이터 또는 정보를 제공하기 위한 하나 이상의 GPS 모듈(240)을 포함할 수 있다. 송신기(200)는 GPS 모듈을 포함하여 도 2에 도시되었지만, 대안적으로, 위성 또는 지상형 신호를 수신하고 이와 유사하거나 동등한 출력 신호, 데이터, 또는 그 밖의 다른 정보를 제공하기 위한 그 밖의 다른 모듈이 다양한 실시예에서 사용될 수 있다. GPS 또는 그 밖의 다른 타이밍 신호가 송신기 내 정밀 타이밍 동작을 위해 및/또는 WAPS 네트워크에 걸친 타이밍 정정을 위해 사용될 수 있다.
또한 송신기(200)는 이하에서 기재될 송신기 출력 신호를 생성하고 전송하기 위한 하나 이상의 송신기 모듈(250)을 더 포함할 수 있다. 또한 송신기 모듈(250)은 송신기 안테나로 출력 신호를 제공하기 위해 해당 분야에서 알려져 있거나 개발된 다양한 요소, 가령, 아날로그 또는 디지털 로직 및 전력 회로, 신호 프로세싱 회로, 튜닝 회로, 버퍼 및 전력 증폭기 등을 더 포함할 수 있다. 출력 신호를 생성하기 위한 신호 프로세싱이 프로세싱 모듈(210)에서 이뤄질 수 있으며, 상기 프로세싱 모듈은 일부 실시예에서 송신기 모듈(250)과 일체 구성되거나, 또 다른 실시예에서, 복수의 신호 프로세싱 및/또는 그 밖의 다른 연산 기능을 수행하기 위한 자립형 프로세싱 모듈일 수 있다.
하나 이상의 메모리(220)는 프로세싱 모듈(210)과 연결되어, 데이터의 저장 및 불러오기를 제공 및/또는 프로세싱 모듈(210)에서 실행되기 위한 명령의 저장 및 불러오기를 제공할 수 있다. 예를 들어, 명령은 이하에서 기재될 다양한 프로세싱 방법 및 기능, 가령, 송신기와 연관된 로케이션 정보 또는 그 밖의 다른 정보, 가령, 국부적 환경 조건을 결정하기 위한 프로세싱 방법 및 기능을 수행하고, 도 1에 도시된 사용자 장치(120)로 전송될 송신기 출력 신호를 생성하기 위한 명령일 수 있다.
송신기(200)는 송신기와 연관된 상태, 가령, 국부 압력, 온도, 또는 그 밖의 다른 상태를 감지 또는 결정하기 위한 하나 이상의 환경 감지 모듈(270)을 더 포함할 수 있다. 예시적 실시예에서, 압력 정보는 환경 감지 모듈(270)에서 생성되고, 프로세싱 모듈(210)로 제공되어, 이하에서 기재될 바와 같이 송신기 출력 내 그 밖의 다른 데이터와 통합되도록 한다. 송신기와 서버 시스템(가령, 도 1의 시스템(130)) 간 인터페이스 및/또는 네트워크 인프라구조, 가령, 도 1에 도시된 네트워크 인프라구조(170)로의 인터페이스를 제공하기 위해 하나 이상의 서버 인터페이스 모듈(260)이 송신기(200)에 더 포함될 수 있다. 예를 들어, 시스템(130)은 로케이션 시스템 및/또는 사용자 장치와 연관된 데이터 또는 정보를 인터페이스 모듈(260)을 통해 송신기(200)로 전송할 수 있다. 덧붙여, 송신기(200)는 관련 동작 기능을 제공하기 위해 그 밖의 다른 모듈(도시되지 않음)을 포함할 수 있다.
도 3은 위치(location/position) 정보를 결정하기 위해 송신기 신호가 수신되고 프로세싱될 수 있는 사용자 장치 또는 수신기(300)의 하나의 실시예(300)의 세부사항을 도시하는 블록도이다. 수신기 실시예(300)는 도 1에 도시된 사용자 장치(120)에 대응할 수 있다.
수신기(300)는 GPS 신호를 수신하고, 로케이션 정보 및/또는 그 밖의 다른 데이터, 가령, 타이밍 데이터, DOP(dilution of precision) 데이터, 또는 GPS 또는 또 다른 위치결정 시스템으로부터 제공될 수 있는 그 밖의 다른 데이터 또는 정보를 프로세싱 모듈(310)로 제공하는 하나 이상의 GPS 모듈(340)을 포함할 수 있다. 수신기(300)가 도 3에 GPS 모듈을 포함하는 것으로 도시되지만, 대안적으로, 다양한 실시예에서, 위성 또는 지상형 신호를 수신하고 이와 유사하거나 동등한 출력 신호, 데이터, 또는 그 밖의 다른 정보를 제공하기 위한 그 밖의 다른 모듈이 사용될 수 있다.
수신기(300)는 셀룰러 또는 그 밖의 다른 데이터 통신 시스템을 통해 데이터 또는 정보를 전송 및 수신하기 위한 하나 이상의 셀룰러 모듈(350)을 더 포함할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 수신기(300)는 그 밖의 다른 유선 또는 무선 통신 네트워크, 가령, Wi-Fi, Wi-Max, 블루투쓰(Bluetooth), USB, 또는 그 밖의 다른 네트워크를 통해 데이터를 전송 및/또는 수신하기 위한 통신 모듈(도시되지 않음)을 포함할 수 있다.
수신기(200)는 도 1에 도시된 것과 같은 지상형 송신기, 가령, 송신기(110)로부터 신호를 수신하고, 이하에서 기재될 바와 같이 위치(position/location) 정보를 결정하기 위해 신호를 프로세싱하기 위한 하나 이상의 위치(position/location) 모듈을 포함할 수 있다. 모듈(360)은 그 밖의 다른 모듈, 가령, GPS 모듈(340)과 일체 구성되거나, 및/또는 자원, 가령, 안테나, RF 회로 등을 공유할 수 있다. 예를 들어, 위치 모듈(360) 및 GPS 모듈(240)은 일부 또는 모든 라디오 프론트 엔드(RFE) 구성요소 및/또는 프로세싱 요소를 공유할 수 있다. 위치(position/location) 정보를 결정하거나, 및/또는 본원에 기재된 것과 같은 그 밖의 다른 프로세싱 기능을 수행하기 위해, 프로세싱 모듈(310)은 위치 모듈(360) 및/또는 GPS 모듈(340)과 일체 구성되거나, 자원을 공유할 수 있다. 마찬가지로, 셀룰러 모듈(350)은 RF 및/또는 프로세싱 기능을 RF 모듈(330) 및/또는 프로세싱 모듈(310)과 공유할 수 있다.
데이터의 저장 및 불러오기를 제공하거나, 및/또는 프로세싱 모듈(310)에서 실행되기 위해 명령의 저장 및 불러오기를 제공하기 위해 하나 이상의 메모리(320)는 프로세싱 모듈(310)과 연결될 수 있다. 예를 들어, 명령은 이하에서 기재될 다양한 프로세싱 방법 및 기능, 가령, 수신된 송신기, GPS, 셀룰러, 압력, 온도, 및/또는 그 밖의 다른 신호 또는 데이터를 기초로 로케이션 정보 또는 그 밖의 다른 정보를 결정하기 위한 프로세싱 방법 및 기능을 수행하기 위한 명령일 수 있다.
송신기(200)는 수신기와 연관된 상태, 가령, 국부 압력, 온도, 또는 그 밖의 다른 상태를 감지 또는 결정하기 위한 하나 이상의 환경 감지 모듈(370)을 더 포함할 수 있다. 예시적 실시예에서, 압력 정보는 환경 감지 모듈(370)에서 생성되고, 프로세싱 모듈(310)로 제공되어, 수신된 송신기, GPS, 셀룰러 또는 또 다른 신호와 결합하여 위치(location/position) 정보를 결정하도록 사용될 수 있다.
수신기(200)는 다양한 추가 사용자 인터페이스 모듈, 가령, 키패드, 터치스크린 디스플레이, 마우스, 또는 그 밖의 다른 사용자 인터페이스 요소의 형태일 수 있는 사용자 입력 모듈(380)을 더 포함할 수 있다. 오디오 및/또는 비디오 데이터 또는 정보가 가령, 하나 이상의 스피커 또는 그 밖의 다른 오디오 트랜스듀서, 하나 이상의 디스플레이, 가령, 터치스크린, 및/또는 해당 분야에 알려져 있거나 개발된 그 밖의 다른 사용자 I/O 요소의 형태로 된 출력 모듈(390)로 제공될 수 있다. 예시적 실시예에서, 출력 모듈(390)은 수신된 송신기 신호를 기초로 결정된 위치(location/position) 정보를 시각적으로 디스플레이하도록 사용될 수 있으며, 상기 결정된 위치(location/position) 정보는 셀룰러 모듈(350)로, 연관된 통신업자에게, 또는 그 밖의 다른 개체에게 전송될 수 있다.
앞서 언급된 바와 같이, 비콘/송신기, 가령, 도 1의 송신기(110)가 송신기 출력 신호를 생성하고 사용자 장치/수신기, 가령, 도 1의 사용자 장치(120)에게 전송하도록 사용될 수 있다. 도 4는 위치(location/position) 결정을 제공할 때 사용되기 위한 송신기 출력 시그널링(400)의 예시적 실시예의 세부사항을 도시한다. 이러한 신호가 사용자 장치, 가령, 사용자 장치(120)에서 수신되고 프로세싱되어, 위치(location/position) 정보를 정확하고 빠르게 결정할 수 있다(이러한 신호에 대한 프로세싱 방법 실시예는 추후 기재된다).
도 4에 도시된 바와 같이, 송신기 출력 시그널링(400)은 프레임 및 블록의 형태로 구성될 수 있고, 여기서 각각의 프레임은 복수의 블록을 포함할 수 있고, 상기 블록은 위치(position/location) 경우를 촉진시키기 위한 여러 다른 유형일 수 있다. 특히, 레인지 및 하이브리드 데이터를 제공하는 시그널링(가령, 데이터 시그널링 및 선택사항으로 레인징 시그널링 또는 그 밖의 다른 정보 또는 시그널링(본원에서 하이브리드 블록이라고도 일컬어짐))은 본원에서 데이터버스트(DataBurst) 시그널링이라고 명명된 시그널링을 구현하도록 사용될 수 있다. 예시적 실시예에서, 하이브리드 블록은 위치결정 데이터 및 레인징 데이터를 포함한다. 레인지 블록이 전송되는 슬롯은 레인지 슬롯(range slot)이라고 명명되며, 하이브리드 블록이 전송되는 슬롯은 데이터 슬롯 또는 하이브리드 슬롯(hybrid slot)이라고 명명될 수 있다. 프레임 내에서, 복수의 블록이 복수의 송신기 중 일부로부터 전송될 수 있고, 이때 각각의 송신기에, 대응하는 블록에 대한 특정 타이밍 윈도(본원에서 "슬롯"이라고 명명됨)가 할당된다. 예를 들어, 예시적 실시예에서, 각각의 송신기에 프레임 내에 하나의 블록의 송신을 위한 단일 슬롯이 할당될 수 있다. 그 밖의 다른 실시예에서, 각각의 프레임에서 송신기당 복수의 슬롯, 가령, 주 슬롯(primary slot)과 보조 슬롯(secondary slot)(가령, 도 7A에 도시된 것과 같은)이 할당될 수 있고, 이 경우, 동일하거나 상이한 유형의 블록이 하나의 단일 프레임에서 전송될 수 있다. 여러 다른 실시예에서, 다양한 그 밖의 다른 슬롯 할당이 사용될 수 있는데, 가령, 두 번째, 세 번째, 네 번째 프레임 등마다 슬롯을 할당하는 것, 네트워크 성능 메트릭(network performance metric)을 기초로 동적으로 슬롯을 할당하는 것 등이 있다.
예시적 시그널링(400)이, 예를 들어 도 1에 도시된 송신기(110) 중 하나일 수 있는 단일 송신기에 대한 블록 송신을 도시한다. 이 예시에서, 블록의 시퀀스가 연속된 프레임으로 지정된 슬롯에서 전송될 수 있다(도 8A에 도시된 바와 같이, 일부 실시예에서, 복수의 블록이, 하나의 단일 프레임 내 둘 이상의 슬롯에서 전송될 수 있다). 예를 들어, 송신기는 프레임 1에서 지정 슬롯에서 레인지 블록일 수 있는 제 1 블록(410)을 전송할 수 있고, 그 후 하이브리드 블록(420)일 수 있는 두 번째 블록을 다음 프레임(프레임 2)에서 동일한 슬롯에서 전송할 수 있으며, 그 후, 또 다른 하이브리드 블록(430)일 수 있는 세 번째 블록을 다음 프레임(프레임 3)에서 전송할 수 있다. 이러한 특정 시그널링 구조는, 레인지(Range), 하이브리드 1(Hybrid 1), 및 하이브리드 2(Hybrid 2) 블록의 시퀀스가 시퀀스로 송신됨을 나타내도록 RH1H2로 명명될 수 있다. 그 후, 도시된 것처럼 프레임 4, 5, 및 6에서 패턴이 반복될 수 있다. 일부 실시예에서, 레인지 및 하이브리드 블록의 시퀀스를 송신할 때, 하나 이상의 프레임이 생략될 수 있다. 덧붙여, 일부 실시예에서, 더 적은 하이브리드 블록(가령, RH1) 또는 더 많은 하이브리드 블록(가령, RH1H2H3...Hn)이 시그널링 구조에 포함될 수 있다.
데이터버스트 시그널링 구조(DataBurst signaling structure)(400)는 레인징 및 데이터 송신 각각에 대해 개별 슬롯을 사용하지만, 슬롯은 서로 다른 프레임 내 동일한 슬롯 번호를 갖거나, 일부 경우, 동일한 프레임 내 둘 이상의 서로 다른 슬롯일 수 있다. 예시적 실시예에서, 슬롯들은 대략 1초의 시간 주기(가령, 1초의 프레임 지속시간)만큼 이격될 수 있지만, 대안적 실시예에서, 그 밖의 다른 타이밍이 사용될 수 있다. 예시적 실시예에서, 데이터버스트 구조의 하나의 슬롯에서 레인지 블록(410)은 레인징을 위해 BPSK 파일롯 심볼을 사용한다(가령, 프리앰블을 위해 7개의 골드 코드(Gold code)를 이용하고, 파일롯 심볼을 위해 92개의 골드 코드를 이용). 뒤 따르는 2개의 슬롯이 하이브리드 블록(420 및430)으로 점유된다(예를 들어, 프리앰블을 위해 4개의 골드 코드, 파일롯 심볼을 위해 16개의 골드 코드, 및 1GC/심볼의 BPSK를 이용하는 데이터 송신을 위해 79개의 골드 코드를 이용). 예시적 실시예에서, 도 9-11에서 더 상세히 도시된 바와 같이 모든 블록은 동일한 첫 4개의 프리앰블 심볼을 포함할 수 있다. 낮은 신호-대-노이즈 비(SNR)의 동작을 보장하기 위해 에러-정정 코드(error-correcting code)가 사용될 수 있고 디코딩된 비트가 유효함을 보장하기 위해 CRC가 사용될 수 있다(가령, 사용될 수 있는 한 가지 에러-정정 코드는 구속 길이(constraint length) 7 및 16-비트 CRC를 갖는 컨볼루션 코드(convolutional code)이다). 이하에서 더 상세히 설명되겠지만, 장기간의 높은 정확도를 여전히 가능하게 하면서, 가능한 적은 슬롯에 이들을 끼워 맞추도록 비트의 수를 감소시키기 위해, 데이터버스트 시그널링은 시간 분포 분해능(temporally-distributed resolution)를 더 사용할 수 있다. 에러 정정 코드와 함께, 데이터버스트 구조를 사용함으로써, 위치찾기/위치결정 시스템이 삼변측량에서 사용되는 정보(가령, 위도, 경도, 고도 등)의 송신을 위한 하나의 데이터 패킷으로 102 정보 비트를 지원할 수 있다.
하나의 예시적 데이터버스트 시그널링 구조 실시예에서, 레인지 블록(가령, 레인지 블록(예를 들어, 도 4의 블록(410))을 포함하는 전용 파일롯 슬롯이 레인징을 위해 사용될 수 있고, 비교적 긴 동조 적분 길이(coherent integration length)(가령, 최대 96ms)를 가능하게 함으로써, 개선된 레인징 성능을 도출할 수 있다. 또한 데이터 슬롯에서조차 높은 SNR을 갖는 수신기가 레인징을 할 수 있도록, 대응하는 데이터 슬롯에서 레인징을 위해 하이브리드 블록이 사용될 수 있다(예를 들어, 1 골드 코드 적분 길이가 사용될 수 있거나, 비트들 간에 신호를 동조적으로(coherently) 결합하는 것을 돕기 위해 비트 판정을 사용할 수 있다). 더 우수한 SNR 레인징을 촉진하기 위해 하나의 데이터 슬롯에서 하이브리드 블록 내에 짧은 파일롯 버스트가 제공될 수도 있다.
더 낮은 SNR을 갖는 수신기는 레인징 슬롯에서 레인지 블록에 대해 레인징만 수행할 수 있다. 예시적 실시예가 레인징 슬롯에서 레인지 블록 내 93 알려진 골드 코드 심볼을 송신할 수 있고, 여기서 골드 코드 심볼은 레인징을 보조하기 위해 파일롯 심볼로서 사용된다. 또한 삼변측량을 위해 필요한 정보를 송신(가령, 위도/경도/고도를 송신)할 때 사용되도록 96 데이터 GC 심볼이 데이터 슬롯에서 하이브리드 블록 내에서 송신될 수 있다.
다양한 실시예에서, 낮은 SNR에서의 동작을 보장하기 위해 에러-정정 코드를 이용하고, 디코딩된 비트가 유효함을 보장하기 위해 CRC를 사용할 수 있다. 예시적 실시예에서, 컨볼루션 코드가 에러 정정 코드로서 사용될 수 있지만, 대안적 실시예에서 그 밖의 다른 에러 정정 코드가 사용될 수 있다. 예시적 실시예에서, 컨볼루션 코드는 구속 길이(constraint-length) 7을 가질 수 있고, 정보 비트의 수에 따라 펑처링(puncture)되는 레이트(rate)-1/2 코드일 수 있어서, 인코딩된 비트가 96 가용 GC 심볼 내에 들어 맞음을 보장할 수 있다. 덧붙여, 컨볼루션 코딩 및 디코딩의 속성 때문에, 인코딩 전에 모두 0인 16 테일 비트가 정보 비트에 추가될 수 있다. 예를 들어, 길이-Ncrc의 CRC 코드를 이용함으로써, CRC 체크가 이뤄질 수 있다. 예시적 실시예에서 Ncrc의 값은 16이다.
따라서, 이 예시적 구현예에서, 신호의 생성은 N info 정보 비트(info bit)를 취하고, 16 CRC 비트를 추가하며, 16 테일 비트를 추가하고, 컨볼루션 코드를 이용해 최종 시퀀스를 인코딩하는 것을 포함한다. 그 후 데이터는, 96 데이터 심볼에 대응하는 슬롯 당 비트의 수 내에 모두 들어 맞음을 보장하기 위해 펑처링된다. 마지막으로, 데이터가 인터리브(interleave)되고 채널을 통해 수신기로 송신된다. 상기 수신기는 수신된 신호를 복조하고, 최종 소프트 비트를 역-인터리브(de-interleave)하며, 이들을 디코더(decoder)를 통해 전달한다. 디코더의 출력을 이용해, 수신기는 데이터의 블록이 성공적으로 전송되었음을 보장하기 위해 CRC 체크를 한다.
예시적 실시예는 레인지 슬롯에서 레인지 블록에서 BPSK 변조를 사용하는데, 즉, 93 알려진 비트가 93 GC 주기로 변조됨을 의미한다. 이들은 긴 동조 적분 시간을 가능하게 하는 파일롯 비트이다. 일부 구현예에서, 레인징 슬롯에서 매우 낮은-정보-율 신호(very low-information-rate signal)를 전송하도록 송신기는 Nseq 파일롯 비트 시퀀스 중 하나를 전송할 수 있다. 예를 들어, 레인징 블록 내 일부 데이터를 제공하도록 레인징 슬롯에서 정보의 2비트를 송신하기 위해, 송신기는 4개의 파일롯 비트 시퀀스 중 하나를 전송할 수 있다.
예시적 실시예는 데이터 슬롯에서 차등 QPSK(DQPSK: differential QPSK) 변조를 사용하여 원하는 속도(rate)로 데이터 전송을 촉진시킬 수 있다. 기재된 예시적 실시예에서, 데이터 슬롯에서 96 GC DQPSK 심볼이 이용 가능하기 때문에, 이는 각각의 데이터 슬롯에서 190 원시 비트(raw bit)를 송신할 수 있는 능력으로 해석된다(첫 2 비트는 DQPSK의 차등 인코딩 때문에 "손실(lost)"된다). 이 구현예에서 이하에서 더 기재될 바와 같이, 에러-정정 코딩 및 CRC 비트의 사용 때문에 슬롯 당 정보 비트의 수가 190보다 낮다.
하이브리드 슬롯에서, 길이-4 프리앰블 후, 예시적 실시예의 WAPS가 16 골드 코드 주기에 걸쳐 16 파일롯 비트를 송신하기 위해, BPSK 변조를 사용하고, 그 후 79 골드 코드 주기에 걸쳐 79 데이터 비트를 송신하기 위해 차동 BPSK(DBPSK) 변조를 이용한다. 송신기는 마지막 파일롯 비트를 첫번째 DBPSK 데이터 비트로서 이용하여, DBPSK를 이용하는 중일지라도, 79 골드 코드 주기에 걸쳐 79 데이터 비트를 송신하도록 할 수 있다. 예시적 실시예에서, 2개의 연속 데이터 슬롯에서 동일한 데이터가 두 번 송신될 수 있다. 이 송신 스킴(transmission scheme)은 빠른 최초 위치 획득 시간(TTFF: time to first fix)을 얻기 위해, 높은 SNR 사용자가 데이터를 디코딩하기 위해 하나의 데이터 슬롯을 사용하는 것을 가능하게 한다. 이 송신 스킴은 낮은 SNR 사용자가 데이터의 신뢰할 만한 디코딩을 얻기 위해 2개의 데이터 슬롯에 걸쳐 데이터를 소프트 결합(soft combine)시키는 것도 가능하게 한다. 또한 레인징 슬롯과 데이터 슬롯의 수행을 독립시키기 위해 레인징 슬롯과 데이터 슬롯의 분리가 사용될 수 있다. 복잡한 데이터 와이프-오프(data wipe-off) 기법을 이용해 데이터를 복조할 필요 없이 레인징 슬롯에 걸쳐 수신기에서 동조 적분이 사용될 수 있지만, 반면에 변조 알파벳 크기와 함께 높은 심볼율이 데이터 슬롯에서의 더 높은 데이터 송신율을 가능하게 한다.
도 5는 예시적 프레임 구조 실시예(500)의 세부사항을 도시한다. 앞서 본원에서 기재된 바와 같이, 프레임(510)은 복수의 슬롯으로 나뉠 수 있다. 이는 510-1 내지 510-N인 프레임 1의 슬롯 1 내지 슬롯 N으로 도시된다. 후속하는 프레임 2의 대응하는 슬롯들이 520-1 내지 520-N으로 표시되며, 프레임 3의 첫 번째 슬롯인 슬롯(530-1)이 또한 도시되어 있다. 예시적 실시예에서, 이하에서 기재될 바와 같이, 각각의 프레임의 길이는 1초일 수 있고, 10개의 슬롯으로 나뉠 수 있으며, 따라서 슬롯 당 100밀리초의 지속시간을 도출할 수 있다. 대안적 실시예에서, 그 밖의 다른 프레임 길이 및 슬롯 개수가 사용될 수 있다.
도 6은 하나의 실시예에 따르는 송신기 출력 신호에서 예시적 슬롯 시그널링 구조와 함께, 도 5에 도시된 것과 같은 슬롯에서의 데이터 구성의 하나의 예(600)를 도시한다. 슬롯에서의 시그널링, 가령, 예시적 프레임 1, 슬롯 2, 601-2가 2진 또는 4진일 수 있는 의사잡음(PN) 레인징 코드(620)를, 위치(position/location) 데이터(가령, 이하에서 기재될 데이터 및/또는 그 밖의 다른 시스템 데이터)일 수 있는 데이터(630)와 함께 포함할 수 있다. PN 레인징 코드는 의사랜덤 시퀀스의 복수의 프레임의 반복일 수 있다. 로케이션 데이터는 데이터의 하나 이상의 심볼을 포함할 수 있다. 하나의 실시예에서, 데이터는 16 위상-편이 키잉(PSK) 포맷일 수 있다.
신호 강도 및 패킷 구조를 고려할 때, 일반적으로 지상형 WAPS 시스템의 레인징 신호는 높은 SNR을 가진다고 가정된다. 예를 들어, 1023 길이 의사잡음 레인징 신호의 칩(chip) 당 SNR이 0dB로 가정되는 경우, PN 프레임 당 SNR은 대략 30dB일 것이다. 그러나 대부분의 경우, 심볼 당 20dB SNR이 높은 수준의 정보의 송신에 적합하다. 따라서 송신 슬롯의 대부분이 레인징 코드인 경우, 레인징 신호 SNR을 최대화하고 이에 따라 정확도를 최대화하기 위해, 높은 처리율, 가령, 슬롯당 4비트를 계속 제공하면서, 슬롯의 10%가 로케이션 정보 송신에 할당될 수 있다.
레인징 코드의 상관 출력이 높다고 가정되기 때문에, 이의 피크(peak)의 (복합적인) 형태가 채널 임펄스 응답의 훌륭한 추정을 나타낸다. 따라서 하나의 실시예에서, 수신기에서, 가령, 도 1의 사용자 장치(120)에서, 상관 피크 진폭의 측정 및 위상 구조가 채널 추정 기준(channel estimation reference)으로서 사용되어, 더 높은 진수 변조된 로케이션 데이터의 복조를 개선하는 데 도움이 될 수 있다. 이는 특히, 로케이션 데이터의 동조 복조(coherent demodulation)가 수신기에서 채용되는 경우, 중요할 수 있다. 이들 측정치는 하나의 데이터 심볼에서 다음 데이터 심볼로의 진폭 및 위상 변동(fluctuation)을 보상하도록 사용될 수 있다.
본원에 따르는 다양한 실시예가 버스트 데이터 시그널링 포맷(본원에서 WAPS 데이터버스트(WAPS DataBurst) 포맷이라고도 명명됨)을 사용할 수 있다. 도 7은 하나의 실시예에 따르는 WAPS 데이터버스트(DataBurst) 신호 구조(700)의 블록도이다. WAPS 신호 구조(700)는 각각의 프레임에 대해 1초마다 10개의 100ms 슬롯(슬롯 1 내지 슬롯 10)을 포함한다. 간결성을 위해 10개의 슬롯의 부분집합만 예시적 신호 구조(700)에서 도시되지만 실시예는 이렇게 제한되지 않음을 알아야 한다.
각각의 WAPS 송신기, 가령, 도 1의 송신기(110)에 10개의 슬롯 중 하나가 주 슬롯(primary slot)으로서 할당될 수 있으며, 이는 도 7과 관련하여 이하에서 더 기재된다. 예시적 실시예에서, 골드 코드(GC) PRN 시퀀스 및 BPSK 확산으로부터 WAPS 신호가 생성될 수 있지만, 다양한 실시예에서, 그 밖의 다른 PRN 시퀀스 및/또는 확산 변조도 사용될 수 있다. 예시적 실시예에서의 WAPS 신호의 칩율(chipping rate)이 1.023 메가칩/초(Mcps)이지만, 다양한 실시예에서 그 밖의 다른 칩율도 사용될 수 있다. 각각의 골드 코드는 1023 칩을 가지며, 예시적 실시예에서 1ms 동안 지속되어, 각각의 100ms 슬롯이 100 골드 코드 심볼을 포함할 수 있도록 하며, 각각의 100ms 슬롯에서, 1 골드 코드가 슬롯들 사이의 가드 시간(guard time)(본원에서 간단히 "가드"라고도 명명됨)으로서 사용될 수 있고, 99 골드 코드가 레인징 및 데이터 송신을 위해 이용 가능하다. 그 밖의 다른 슬롯 구성 및 레인징 송신과 데이터 송신 간의 심볼 할당이 다양한 실시예에서 사용될 수 있고, 로케이션 시스템은 데이터와 레인징 간 심볼의 서로 다른 할당과 함께, 이하에서 기재될 서로 다른 블록 유형을 갖는 서로 다른 유형의 블록을 사용할 수 있다.
예시적 실시예에서, 각각의 WAPS 송신기는 PRN 7을 이용해 최대 7 골드 코드 지속시간 동안 프리앰블을 송신할 수 있다. 예시적 실시예의 (레인징 슬롯이라고 명명된 슬롯에서 전송되는) 레인징 블록이 길이 7의 골드 코드를 갖는 프리앰블을 포함하고, 92 골드 코드가 파일롯 심볼을 위해 남겨진다. (하이브리드 슬롯이라고 명명된 슬롯에서 전송되는) 하이브리드 블록이 길이 4의 골드 코드를 갖는 프리앰블을 가질 수 있고, 92 골드 코드가 파일롯 및 데이터 심볼을 위해 남겨진다. 예시적 실시예에서, 프리앰블의 첫 4개의 심볼은 모든 슬롯에서 동일할 수 있지만, 그 밖의 다른 실시예가 프리앰블에서 서로 다른 심볼 및/또는 서로 다른 개수의 동일한 심볼을 사용할 수 있다. 하나의 실시예에서 사용되는 PRN의 예시적 리스트는 다음과 같다: 1, 12, 31, 32, 120, 122, 127, 131, 136, 및 138.
비교적 짧은 시간 주기에서 삼변측량을 위해 필요한 모든 데이터(가령, 위도, 경도, 등)를 송신할 수 있도록, 그리고 긴 동조 적분을 수행하여 높은 레인징 정확도를 가능하게 하도록, 하나의 실시예의 WAPS가 데이터버스트의 사용을 포함한다. 일반적으로 상기 WAPS 데이터버스트 포맷은 송신기에 의해 이용 가능한 시간을 레인징 부분과 데이터 부분으로 분할한다. 송신기 시간의 레인징 부분 동안, 송신기는 긴 동조 적분을 가능하게 하는 파일롯 심볼을 송신할 수 있다. 송신기 시간의 데이터 부분 동안, 송신기는 골드 코드 주기 당 1비트의 물리 계층 율(physical layer rate)로 데이터 심볼을 송신할 수 있다.
도 8A는 대응하게 할당된 슬롯에서 레인징 및 하이브리드 파일롯 블록을 이용해 시스템, 가령, 도 1의 시스템(100)에서 예시적 송신기 출력 시그널링의 세부사항을 도시한다. 이 예시에서, 각각의 프레임은 10개의 슬롯으로 분할되고, 슬롯들을 1 내지 10으로 번호매긴다. 이 예시에서, 복수의 송신기(송신기/비콘 1-n)로부터 출력 신호가 도시되며, 여기서 송신기 1에 슬롯 3이 할당되고, 송신기 2에 슬롯 1이 할당되며, 송신기 n에 슬롯 5가 할당되고, 네트워크 구성, 송신기의 개수, 등에 따라, 중간 송신기들에 다른 슬롯들이 할당되거나, 및/또는 할당된 슬롯으로 겹칠 수 있다. 도시된 특정 슬롯 할당은 설명 목적으로 제공된 것이며, 프레임 당 슬롯의 개수, 슬롯 할당, 또는 그 밖의 다른 시그널링 파라미터에 의해 한정되려는 것이 아니다.
프레임 1에서 시작해서, 송신기 1는 슬롯 3에서 레인지 블록(710A)을 전송할 수 있고, 송신기 2는 슬롯 1에서 레인지 블록(720A)을 전송할 수 있으며, 송신기 n은 슬롯 4에서 레인지 블록(730A)을 전송할 수 있으며, 중간 번호 송신기들(도시되지 않음)이 그들의 대응하는 할당 슬롯에서 레인지 블록을 전송할 수 있다. 도 7A에 도시된 것처럼, 일부 실시예에서 송신기에 추가 슬롯이 더 할당될 수 있다 - 예를 들어, 송신기 1에 추가 블록(713A, 715A)을 전송하기 위한 두 번째 슬롯(가령, 슬롯 7)이 할당될 수 있다. 일부 실시예에서, 그 밖의 다른 송신기, 가령, 도시된 송신기 2 내지 N에도 추가 슬롯이 할당될 수 있다(도 7A에 도시되지 않음).
프레임 2에서, 송신기 1, 2 및 N 각각이 도 5에 도시된 것처럼 제 1 하이브리드 블록일 수 있는 제 2 블록(712A, 722A, 및 732A)을 자신들의 지정 슬롯에서 전송할 수 있다. 그 후 연속되는 프레임에 대해 프로세스가 반복될 수 있다. 예를 들어, RH1H2 시그널링이 사용되는 경우, 각각의 송신기가 다음 프레임에서 제 2 하이브리드 블록을 전송할 수 있다. 도 7A의 예시적 시그널링(700A)에서 각각의 송신기가 특정 프레임 내에서 동일한 유형의 블록(가령, 레인지 또는 하이브리드 블록)을 전송한다. 이는 송신기 조정(transmitter coordination) 및 동기화, 가령, 도 1에 도시된 바와 같은 서버 시스템(130)을 통한 송신기(110)들 간 조정 및 동기화, 또는 네트워크 인프라구조(170)를 통한 직접 상호통신(intercommunicaion)을 통한 송신기(110)들 간 조정 및 동기화를 통해 이뤄질 수 있다.
대안적으로, 일부 실시예에서, 송신기 및/또는 서버 시스템 조정을 통해, 또는 각각의 송신기가 각각의 프레임에서 송신될 특정 블록 유형을 독립적으로 선택함으로써, 특정 프레임에서 각각의 송신기에 의해 전송되는 블록의 유형이 상이할 수 있다. 이러한 엇갈린 송신기 블록 유형 시그널링 구조의 한 가지 예시가 도 7B의 시그널링(700B)으로 도시된다. 이 예시적 시그널링에서, 송신기 1는 프레임 1에서 레인지 블록(710B)을 전송하고 송신기(2)는 RH1H2 신호의 제 1 하이브리드 블록일 수 있는 하이브리드 블록(720B)을 전송하며, 송신기 n은 하이브리드 블록(730B)을 전송한다. 그 후 프레임 2에서, 송신기 1는 RH1H2 시그널링이 사용되는 경우 제 1 하이브리드 블록일 수 있는 하이브리드 블록(712B)을 전송할 수 있고, 송신기 2는 제 2 하이브리드 블록(722B)을 전송할 수 있고, 송신기 n는 레인지 블록(720B)을 전송할 수 있다.
도 9-11은 블록 시그널링 포맷의 예시적 실시예의 세부사항을 도시한다. 예를 들어, 도 9는 레인지 블록(900)의 하나의 실시예의 세부사항을 도시한다. 레인지 블록(900)은 레인지 프리앰블 신호 성분(910), 레인지 파일롯 신호 성분(920) 및 선택적 가드 신호 성분(920)을 포함한다. 가드 신호 성분(920)은 특정 코드 또는 심볼 또는 심볼들이거나 오프(off) 또는 블랭크(blank) 신호일 수 있다(가령, 아무 것도 송신되지 않음). 도 10은 하이브리드 블록(1000)의 하나의 실시예의 세부사항을 도시한다. 하이브리드 블록(1000)은 일반적으로 도 9의 레인지 프리앰블 신호 성분(910)보다 짧은 하이브리드 파일롯 신호 성분(1010)을 포함한다. 하이브리드 블록(1000)은 하이브리드 파일롯 및 데이터 신호 성분(1020)과, 오프 또는 블랭크 신호일 수 있는 선택적 가드 신호 성분(1030)을 더 포함할 수 있다. 도 11은 도 9의 레인지 프리앰블(910)에 대응할 수 있는 예시적 레인지 프리앰블 신호(1100)의 세부사항을 도시한다. 특히, 레인지 프리앰블(1100)은 도시된 바와 같이, 하이브리드 프리앰블(1010)과 동일할 수 있는 하이브리드 프리앰블 성분(1110) 및 추가 프리앰블 신호 성분(1120)을 포함할 수 있다. 대안적으로 일부 실시예에서 레인지 프리앰블, 가령, 레인지 프리앰블(910)은 하이브리드 프리앰블(1010)과 완전히 상이할 수 있다.
도 12는 위치(position/location) 시스템, 가령, 도 1의 시스템(100)에서 송신기 출력 신호를 생성하고 전송하기 위한 프로세스(1200)의 하나의 실시예의 세부사항을 도시한다. 송신기, 가령, 도 1의 송신기(100)에서 프로세스(1200)가 구현될 수 있다. 단계(1205)에서, 레인징 신호 성분을 포함하는 레인지 블록이 송신기, 가령, 도 12에서 도시된 송신기(110)들 중 하나에서 생성되거나 수신될 수 있다. 스테이지(1210)에서, 레인지 블록이 송신기로부터 하나 이상의 수신기, 가령, 도 1에 도시된 사용자 장치(120)로 전송될 수 있다. 제 1 프레임에 포함된 복수의 지정 슬롯 중 제 1 지정 슬롯에서 레인지 블록이 전송될 수 있다. 단계(1215)에서, 레인징 신호 및 위치결정 데이터 및/또는 그 밖의 다른 데이터 또는 정보를 포함하는 위치결정 신호를 포함할 수 있는 하이브리드 블록이 생성될 수 있다. 단계(1220)에서, 하이브리드 블록이 송신기에서 하나 이상의 수신기로 전송될 수 있다. 상기 하이브리드 블록은 상기 제 1 프레임과 이격될 수 있는 송신 프레임 내 제 1 지정 슬롯에서 전송될 수 있다. 서로소 프레임(disjoint frame)은 하나 이상의 다음 프레임 또는 하나 이상의 이전 프레임일 수 있다. 예시적 실시예에서, 상기 서로소 프레임은 제 1 프레임 다음 프레임이지만, 또 다른 실시예에서, 서로소 프레임은 상기 제 1 프레임으로부터 둘 이상의 프레임만큼 이격될 수 있다.
예를 들어 프로세스(1200)는 송신기에서 제 2 하이브리드 블록을 생성하는 단계(1225)와 송신기로부터 상기 하이브리드 블록을 전송하는 단계(1230)를 더 포함할 수 있다. 상기 제 2 하이브리드 블록은 제 3 송신 프레임 내 제 1 지정 슬롯에서 전송될 수 있다. 제 3 송신 프레임은 제 1 및/또는 제 2 송신 프레임과 이격되어 있을 수 있다. 뒤 이어 하나 이상의 추가 블록, 가령, 하나 이상의 추가 하이브리드 블록이 생성되고 전송된다(단계(1235)). 송신 프로세스가 반복될지 여부를 결정하기 위해 결정 단계(1240)가 구현될 수 있다. 일반적으로 프로세스(1200)는 무한 반복될 것이며, 이 경우, 프로세스 실행이 단계(1205)로 복귀되고 반복될 수 있다.
송신기로부터 전송된 상기 레인징 신호는, 예를 들어, 제 1 랜덤 의사-잡음(PRN) 시퀀스를 포함할 수 있다. 송신기로부터 전송된 레인징 신호는 송신기 신호에서 어떠한 주파수 오프셋 없이 전송되거나, 송신된 신호에서 제 1 주파수 오프셋을 두고 전송될 수 있다.
송신기로부터 전송된 레인지 블록은, 예를 들어, 레인지 프리앰블 신호 및 레인지 파일롯 신호를 포함할 수 있다. 송신기로부터 전송된 레인지 블록은 가드 신호 또는 가드 대역을 포함할 수 있다. 상기 가드 신호는 골드 코드 시퀀스를 포함할 수 있다. 가드 신호는 슬롯들 사이에서 가드 시간 주기의 적어도 일부분 동안 블랭크 또는 오프 신호일 수 있다.
상기 송신기로부터 전송된 하이브리드 블록은, 예를 들어, 하이브리드 프리앰블 신호를 포함할 수 있다. 레인지 프리앰블은 하이브리드 프리앰블 신호 및 추가 프리앰블 신호를 포함할 수 있다. 상기 송신기로부터 전송된 하이브리드 블록은 하이브리드 프리앰블 신호 및 제 1 데이터 세트를 포함할 수 있다. 상기 송신기로부터 전송된 하이브리드 블록은 하이브리드 파일롯 신호를 더 포함할 수 있다. 레인지 프리앰블 신호는 어떠한 송신 주파수 오프셋 없이, 또는 제 1 송신 주파수 오프셋을 두고 전송될 수 있다. 레인지 파일롯 신호는 어떠한 송신 주파수 오프셋 없이, 또는 제 2 송신 주파수 오프셋을 두고 전송될 수 있다. 제 2 송신 주파수 오프셋은 제 1 송신 주파수 오프셋과 동일하거나 상이할 수 있다. 하이브리드 프리앰블 신호는 어떠한 주파수 오프셋 없이, 또는 제 1 송신 주파수 오프셋을 두고 전송될 수 있다. 제 1 데이터 세트는 어떠한 주파수 오프셋 없이 또는 제 2 송신 주파수 오프셋을 두고 전송될 수 있다. 제 2 송신 주파수 오프셋은 제 1 송신 주파수 오프셋과 동일하거나 상이할 수 있다.
송신기로부터 전송된 하이브리드 블록은, 예를 들어, 송신기의 로케이션과 연관된 데이터를 포함할 수 있다. 송신기의 로케이션과 연관된 데이터는 위치 데이터, 가령, 위도 및/또는 경도 데이터 또는 1, 2, 또는 3차원의 그 밖의 다른 위치 좌표 데이터 또는 정보를 포함할 수 있다. 송신기의 로케이션과 연관된 데이터는 고도 정보 또는 고도 정보를 결정하기 위해 사용될 수 있는 데이터, 가령, 송신기 인근의 압력 및/또는 온도 데이터, GPS 데이터, 또는 그 밖의 다른 고도 관련 데이터 또는 정보를 포함한다.
송신기의 로케이션과 연관된 데이터는 송신기 식별 정보를 포함할 수 있다. 상기 송신기 식별 정보는 정보, 가령, 송신기 식별 번호(들), 송신기에게 할당된 시스템 정보 또는 데이터, 네트워크 정보, 사용자 장치 정보, 송신기에 의해 전송되거나 수신되는 신호의 특성과 관련된 보안, 암호화 또는 그 밖의 다른 정보, 또는 그 밖의 다른 관련 송신기 정보일 수 있다. 송신기의 로케이션과 연관된 데이터는 고도 정보 또는 고도 정보를 결정하기 위해 사용될 수 있는 데이터, 가령, 송신기 인근의 압력 및/또는 온도 데이터, GPS 데이터, 또는 그 밖의 다른 고도 관련 데이터 또는 정보를 포함한다.
상기 송신기로부터 전송된 하이브리드 블록은, 예를 들어, 송신기의 인근에서 환경 조건과 연관된 데이터를 포함할 수 있다. 환경 조건과 연관된 데이터는 압력, 온도 정보, 습도 정보 및/또는 그 밖의 다른 환경 정보를 포함할 수 있다.
상기 송신기로부터 전송된 하이브리드 블록은, 예를 들어, 제 1 송신기와 연관된 기준 시 및/또는 기준 시 정정과 관련된 데이터를 포함할 수 있다. 상기 기준 시 정정은 기준 시(들)로부터의 송신기 데이터의 시간 오프셋을 정의하는 데이터를 포함할 수 있다. 상기 송신기로부터 전송된 하이브리드 블록은 송신기와 연관된 송신 품질 메트릭과 연관된 데이터를 포함할 수 있다. 상기 송신 품질 메트릭은 신호 품질 메트릭 또는 송신기의 인근의 데이터 트래픽 또는 무선 통신 채널 특성과 연관된 그 밖의 다른 데이터 또는 정보일 수 있다.
송신기로부터 전송된 하이브리드 블록은, 예를 들어, 상기 하이브리드 블록의 패킷 유형과 연관된 데이터를 포함할 수 있다. 상기 송신기로부터 전송된 하이브리드 블록은 암호화된 데이터를 포함할 수 있다. 송신기로부터 전송된 하이브리드 블록은 에러 제어 코딩을 갖는 데이터를 포함할 수 있다. 상기 에러 제어 코딩은 컨볼루션 인코딩을 포함할 수 있다. 상기 송신기로부터 전송된 하이브리드 블록은 순환 중복 체크(CRC: cyclical redundant checking) 데이터를 포함할 수 있다.
송신 프레임은 1초 또는 대략 1초의 지속시간을 가질 수 있다. 프레임 당 복수의 지정 슬롯은 10개의 슬롯으로 구성될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 송신 프레임은 1초보다 길거나 짧은 지속시간을 가질 수 있고, 각각의 프레임 내에 10개보다 많거나 적은 슬롯이 존재할 수 있다. 제 1 송신 프레임은 2진 위상 편이 키잉(BPSK) 또는 직교 위상 편이 키잉(QPSK)을 이용해 전송될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 서로 다른 변조 방법, 가령, OQPSK, MSK, OFDM, ASK, QAM, 및/또는 그 밖의 다른 변조 스킴이 사용될 수 있다.
송신기로부터 전송된 하이브리드 블록은 복수의 데이터 심볼을 포함할 수 잇다. 예시적 실시예에서, 복수의 데이터 심볼은 99개의 데이터 심볼로 구성될 수 있다. 상기 하이브리드 블록은 가드 신호를 더 포함할 수 있다. 상기 가드 신호는 블랭크 또는 오프 신호일 수 있다. 상기 하이브리드 블록은 프리앰블을 포함할 수 있다. 예시적 실시예에서, 프리앰블은 7개의 심볼로 구성될 수 있다.
도 13은 복수의 송신기, 가령, 도 1에 도시된 것과 같은 송신기(110) 중 2개의 송신기로부터의 위치결정/로케이션 신호의 전송을 위한 프로세스(1300)의 하나의 실시예의 세부사항을 도시한다(이 예에서, 간결성을 위해 단 2개만 도시되지만, 통상의 구현예에서, 삼변측량을 촉진시키기 위해 셋 이상의 송신기가 사용될 것이다). 프로세스(1300)에서, 송신기 1 및 송신기 2로 표시된 2개의 송신기가 송신기 출력 신호를 동시에 전송한다. 일반적으로 시그널링은 적어도 슬롯 타이밍의 레벨로 동기화되어 앞서 기재된 바와 같이 각각의 송신기가 자신의 지정된 슬롯으로만 신호를 전송하도록 동기화될 수 있다. 송신기는 시스템, 가령, GPS 시스템, 가령, 도 1의 GPS 위성(150), 서버 시스템, 가령, 도 1의 서버 시스템(130)으로부터 네트워크 인프라구조(170)를 통해 및/또는 이들 간에, 가령, 도 13의 동기화 단계(1350)를 통해 시간 기준 데이터를 수신함으로써 슬롯 타이밍에 대해 동기화될 수 있다. 덧붙여, 예를 들어, 프레임 1에서 레인지 블록을 전송하고, 프레임 2에서 제 1 하이브리드 블록을 전송하며, 프레임 3에서 제 2 하이브리드 블록을 전송하는 등 모든 송신기를 동기화시킴으로써, 송신기는 각각의 프레임에서 동일한 유형의 블록을 전송하도록 동기화될 수 있다. 이는 도시된 바와 같은 블록 유형 동기화 단계(1352)를 통해 이뤄질 수 있고, 여기서, 송신기는 특정 프레임에서 동일한 유형의 블록을 전송하도록 동기화된다. 또는, 송신기는 블록 동기화되지 않을 수 있고, 이들의 할당된 지정 슬롯 중에 단지 이들 각자의 시그널링 시퀀스에서 다음 번 블록만 전송할 수 있다. 도 13에 도시된 예시적 프로세스 실시예(1300)에서, 송신기는 블록 동기화되고, 따라서 특정 프레임에서 송신되기 위해 동일한 유형의 블록을 생성하는 것이 가정되지만, 그 밖의 다른 실시예에서, 블록 생성 시퀀스가 각각의 송신기의 특정 블록 시퀀스를 기초로 오프셋될 것이다.
동작 중에, 도 13에 도시된 바와 같이, 송신기 1 및 2 각각은 도 12에 기재된 것과 동일하거나 유사한 프로세싱 단계를 수행할 수 있으며, 이는 블록 유형 레벨에 동기화될 수도 있고, 동기화되지 않을 수도 있다. 특히, 단계(1305 및 1355) 각각에서, 레인징 신호 성분을 포함할 수 있는 레인징 블록이 각각의 송신기(가령, 도 12의 송신기(110)들 중 2개의 송신기)에서 생성되거나, 수신될 수 있다. 각각 단계(1310, 1360)에서, 레인지 블록이 송신기에서 하나 이상의 수신기, 가령, 도 1의 사용자 장치(120)로 전송될 수 있다. 제 1 송신기에 대한 레인지 블록이 제 1 프레임에 포함된 복수의 지정 슬롯 중 제 1 지정 슬롯에서 전송될 수 있고, 제 2 송신기에 대한 레인지 블록이 동일한 프레임 내 복수의 지정 슬롯 중 제 2 지정 슬롯에서 전송될 수 있다. 단계(1315, 1365)에서 각각, 위치결정 데이터 및/또는 그 밖의 다른 데이터 또는 정보를 포함하는 레인징 신호 및 위치결정 신호를 포함할 수 있는 하이브리드 블록이 생성될 수 있다. 단계(1220)에서, 하이브리드 블록은 그들 각자의 지정 슬롯에서 송신기로부터 하나 이상의 수신기로 전송될 수 있다. 예를 들어, 하이브리드 블록은 제 1 프레임과 서로소인 송신 프레임 내 제 1 지정 슬롯에서 제 1 송신기로부터 전송될 수 있고, 제 2 송신기로부터의 하이브리드 블록은 역시 서로소인 송신 프레임 내 제 2 지정 슬롯에서 전송될 수 있다. 서로소 송신 프레임들은 하나 이상의 다음 프레임들 또는 하나 이상의 이전 프레임들일 수 있다. 예시적 실시예에서, 서로소 프레임은 제 1 프레임 다음 프레임이지만, 또 다른 실시예에서, 서로소 프레임은 제 1 프레임으로부터 둘 이상의 프레임만큼 오프셋될 수 있다.
프로세스(1300)는 예를 들어, 송신기에서, 하이브리드 블록의 제 2 쌍을 생성하는 단계(1325, 1375), 및 송신기로부터 제 2 하이브리드 블록을 전송하는 단계(1330, 1380)를 더 포함할 수 있다. 제 2 하이브리드 블록은 제 3 송신 프레임 내 제 1 및 제 2 지정 슬롯에서 전송될 수 있다. 상기 제 3 송신 프레임은 상기 제 1 송신 프레임 및/또는 제 2 송신 프레임과 서로소일 수 있다. 단계(1335, 1385)에서 각각 하나 이상의 추가 블록, 가령, 하나 이상의 추가 하이브리드 블록 또는 그 밖의 다른 유형의 블록이 생성되고 제 2 송신기로부터 전송될 수 있다. 결정 단계(1240)는 송신 프로세스가 반복될 것인지 여부를 결정하도록 구현될 수 있다. 일반적으로 프로세스(1200)는 무한 반복될 것이며, 이 경우, 프로세스 실행이 단계(1205)로 복귀되고 반복될 수 있다.
송신기로부터 전송된 레인징 신호가 예를 들어, 제 1 랜덤 의사-노이즈(PRN: random pseudo-noise) 시퀀스를 포함할 수 있다. 상기 제 2 송신기로부터 전송된 레인징 신호가 제 2 PRN 시퀀스를 포함할 수 있다. 제 1 PRN 시퀀스가 제 2 PRN 시퀀스와 동일하거나 상이할 수 있다. 송신기로부터 전송된 레인징 신호는 송신기 신호 내 어떠한 주파수 오프셋 없이 전송되거나, 송신되는 신호에 제 1 주파수 오프셋을 두고 전송될 수 있다. 제 2 송신기로부터 전송된 레인징 신호는 주파수 오프셋 없이, 또는 제 2 주파수 오프셋을 두고 전송될 수 있다. 제 1 주파수 오프셋은 제 2 주파수 오프셋과 동일하거나 상이할 수 있다. 상기 레인지 블록은 제 1 프레임에서 또는 상기 제 1 프레임과 서로소인 하나의 프레임에서, 제 2 송신기로부터 전송될 수 있다.
상기 송신기로부터 전송된 레인지 블록은, 예를 들어, 레인지 프리앰블 신호 및 레인지 파일롯 신호를 포함할 수 있다. 상기 송신기로부터 전송되는 레인지 블록은 가드 신호(guard signal) 또는 가드 대역(guard band)을 포함할 수 있다. 상기 가드 신호는 골드 코드 시퀀스를 포함할 수 있다. 상기 가드 신호는 슬롯들 간 가드 시간의 적어도 일부분 동안 블랭크 또는 오프 신호일 수 있다.
송신기로부터 전송된 하이브리드 블록은, 예를 드렁, 하이브리드 프리앰블 신호를 포함할 수 있다. 레인지 프리앰블은 하이브리드 프리앰블 신호 및 추가 프리앰블 신호를 포함할 수 있다. 상기 송신기로부터 전송된 하이브리드 블록은 하이브리드 프리앰블 신호 및 제 1 데이터 세트를 포함할 수 있다. 상기 송신기로부터 전송된 하이브리드 블록은 하이브리드 파일롯 신호를 더 포함할 수 있다. 레인지 프리앰블 신호는 어떠한 송신 주파수 오프셋 없이, 또는 제 1 송신 주파수 오프셋을 두고 전송될 수 있다. 상기 레인지 파일롯 신호는 어떠한 송신 주파수 오프셋 없이, 또는 제 2 송신 주파수 오프셋을 두고 전송될 수 있다. 제 2 송신 주파수 오프셋은 제 1 송신 주파수 오프셋과 동일하거나 상이할 수 있다. 하이브리드 프리앰블 신호는 어떠한 주파수 오프셋 없이, 또는 제 1 송신 주파수 오프셋을 두고 전송될 수 있다. 제 1 데이터 세트는 어떠한 주파수 오프셋 없이 또는 제 2 송신 주파수 오프셋을 두고 전송될 수 있다. 상기 제 2 송신 주파수 오프셋은 제 1 송신 주파수 오프셋과 동일하거나 상이할 수 있다.
송신기로부터 전송된 하이브리드 블록은, 예를 들어, 각각의 송신기의 로케이션과 연관된 데이터를 포함할 수 있다. 상기 송신기의 로케이션과 연관된 데이터는 위치 데이터, 가령, 위도 및/또는 경도 데이터 또는 1, 2, 또는 3 차원의 그 밖의 다른 위치 좌표 데이터 또는 정보를 포함할 수 있다. 송신기의 로케이션과 연관된 데이터는 고도 정보 또는 상기 고도 정보를 결정하기 위해 사용 가능한 데이터, 가령, 송신기 인근의 압력 및/또는 온도 데이터, GPS 데이터, 또는 그 밖의 다른 고도 관련 데이터 또는 정보를 포함할 수 있다.
송신기의 로케이션과 연관된 데이터는 각각의 송신기에 대한 송신기 식별 정보를 포함할 수 있다. 상기 송신기 식별 정보는 정보, 가령, 송신기 식별 번호들, 송신기에게 할당된 시스템 정보 또는 데이터, 네트워크 정보, 사용자 장치 정보, 보안, 암호화, 또는 송신기에 의해 전송되거나 수신되는 신호의 특성과 관련된 그 밖의 다른 정보 또는 그 밖의 다른 관련 송신기 정보일 수 있다. 송신기의 로케이션과 연관된 데이터는 고도 정보 또는 상기 고도 정보를 결정하기 위해 사용 가능한 데이터, 가령, 송신기 인근의 압력 및/또는 온도 데이터, GPS 데이터 또는 그 밖의 다른 고도 관련 데이터 또는 정보를 포함할 수 있다.
상기 송신기로부터 전송된 하이브리드 블록은 예를 들어, 각각의 송신기 인근의 환경 조건과 연관된 데이터를 포함할 수 있다. 환경 조건과 연관된 데이터는 압력, 온도 정보, 습도 정보, 및/또는 그 밖의 다른 환경적 정보를 포함할 수 있다.
송신기로부터 전송된 상기 하이브리드 블록은 예를 들어 송신기와 연관된 기준 시 및/또는 기준 시 정정과 연관된 데이터를 포함할 수 있다. 상기 기준 시 정정은 기준 시(들)로부터의 송신기 데이터의 시간 오프셋을 정의하는 데이터를 포함할 수 있다. 상기 송신기로부터 전송된 하이브리드 블록은 송신기와 연관된 송신 품질 메트릭과 연관된 데이터를 포함할 수 있다. 상기 송신 품질 메트릭은 송신기 인근의 데이터 트래픽 또는 무선 통신 채널 특성과 연관된 신호 품질 메트릭 또는 그 밖의 다른 데이터 또는 정보일 수 있다.
송신기로부터 전송된 하이브리드 블록은 예를 들어 하이브리드 블록의 패킷 유형과 연관된 데이터를 포함할 수 있다. 상기 송신기로부터 전송된 하이브리드 블록은 암호화된 데이터를 포함할 수 있다. 상기 송신기로부터 전송된 하이브리드 블록은 에러 제어 코딩을 갖는 데이터를 포함할 수 있다. 상기 에러 제어 코딩은 컨볼루션 인코딩을 포함할 수 있다. 송신기로부터 전송된 하이브리드 블록은 순환 중복 체크(CRC) 데이터를 포함할 수 있다.
상기 송신기로부터 전송된 레인지 블록은, 예를 들어, 프리앰블 및 제 1 확산 코드에 의해 인코딩되는 제 1 송신기 시퀀스를 포함할 수 있다. 제 2 송신기로부터 전송된 상기 레인지 블록은 프리앰블 및 제 2 송신기 시퀀스를 포함할 수 있다. 상기 제 2 송신기 시퀀스는 제 2 확산 코드에 의해 인코딩될 수 있다. 제 2 확산 코드는 제 1 확산 코드와 동일하거나 상이할 수 있다. 상기 제 1 및 제 2 확산 코드는 골드 코드일 수 있다. 상기 골드 코드는 서로 다른 코드들일 수 있다. 제 1 및 제 2 확산 코드는 또 다른 확산 코드일 수 있다.
송신 프레임은 1초 또는 대략 1초의 지속시간을 가질 수 있다. 프레임 당 복수의 지정 슬롯은 10개의 슬롯을 포함할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 송신 프레임은 1초보다 길거나 짧은 지속시간을 가질 수 있고, 10개보다 많거나 적은 슬롯이 각각의 프레임 내에 있을 수 있다. 2진 위상 편이 키잉(BPSK) 또는 직교 위상 편이 키잉(QPSK)을 이용해, 제 1 송신 프레임이 전송될 수 있다. 또 다른 실시예에서 여러 다른 변조 방법, 가령, OQPSK, MSK, OFDM, ASK, QAM, 및/또는 그 밖의 다른 변조 스킴(modulation scheme)이 사용될 수 있다.
송신기로부터 전송된 하이브리드 블록은 복수의 데이터 심볼을 포함할 수 있다. 예시적 실시예에서, 복수의 데이터 심볼은 99개의 데이터 심볼을 포함할 수 있다. 상기 하이브리드 블록은 가드 신호(guard signal)를 더 포함할 수 있다. 상기 가드 신호는 블랭크 또는 오프 신호일 수 있다. 상기 하이브리드 블록은 프리앰블을 포함할 수 있다. 예시적 실시예에서, 프리앰블은 7개의 심볼을 포함할 수 있다.
상기 송신기로부터 전송된 상기 하이브리드 블록은 예를 들어 송신기 파라미터와 연관된 데이터의 제 1 부분을 포함할 수 있고, 제 2 하이브리드 블록은 송신기 파라미터와 연관된 데이터의 제 2 부분을 포함할 수 있다. 데이터의 제 1 부분은 송신기 파라미터의 제 1 저분해능 값(lowered resolution value)을 나타낼 수 있고, 데이터의 제 2 부분은 송신기 파라미터의 제 2 저분해능 값을 나타낸다. 상기 제 1 저분해능 값과 제 2 저분해능 값은 동일한 저분해능 값이거나 서로 다른 저분해능 값일 수 있다. 제 1 저분해능 값과 제 2 저분해능 값은 수신기에서 더 높은 분해능을 생성하기 위해 조합되어 사용 가능하도록 선택될 수 있다. 송신기 파라미터는 위치 값일 수 있다. 상기 위치 값은 경도 값일 수 있다. 상기 위치 값은 위도 값일 수 있다. 상기 위치 값은 또 다른 로케이션 좌표 값일 수 있다. 상기 위치 값은 고도 값일 수 있다. 송신기 파라미터는 송신기 인근의 환경 파라미터 값일 수 있다. 상기 환경 파라미터는 온도 값일 수 있다. 환경 값은 압력 값일 수 있다.
일부 실시예에서, 데이터는 본원에서 시간 분포 분해능(TDR: temporally distributed resolution)라고 기재된 포맷을 이용해 송신기에서 수신기/사용자 장치로 전송될 수 있다. TDR 구현예에서, 송신기, 가령, 도 1의 송신기(110)로부터 데이터가 저분해능 데이터(lowered resolution data)의 블록으로 전송되고, 그 후 상기 저분해능 데이터의 블록은 수신기, 가령, 도 1의 사용자 장치(120)에서 조합되어, 고분해능 데이터(higher resolution data)를 생성할 수 있다. 도 14는 송신기에서 데이터버스트(DataBurst) TDR 송신기 출력 신호를 생성하기 위한 프로세스(1400)의 예시적 실시예를 도시한다. 스테이지(1405)에서, 송신기는 레인지 블록(가령, 본원에서 앞서 기재된 레인지 블록)을 데이터버스트 송신 시퀀스의 일부로서 전송할 수 있다. 단계(1410)에서, 송신기는 전송될 데이터, 가령, 위치 데이터 또는 그 밖의 다른 데이터를 측정 또는 결정할 수 있고, 및/또는 저장된 메모리, 가령, 도 2의 메모리(220)로부터 데이터를 불러올 수 있으며, 그 후, 상기 데이터를 둘 이상의 부분으로 나눌 수 있다. 각각의 부분은 소스 데이터와 비교할 때 저분해능일 수 있다. 단계(1410)에서, 가령, 본원에서 앞서 기재된 바와 같이 하이브리드 블록에서처럼, 데이터의 제 1 부분은 송신기로부터 전송될 수 있다. 상기 하이브리드 블록은 블록 시퀀스, 가령, 앞서 기재된 바 있는 RH1H2 시퀀스의 제 1 하이브리드 블록일 수 있다.
저분해능 데이터의 추가 부분, 가령, RH1H2 시퀀스의 제 2 하이브리드 블록의 다음 송신이 순차적으로 이뤄질 수 있지만, 다음 부분은 이렇게 제한될 필요는 없으며, 나중 프레임에서 전송될 수 있다. 이 경우, 예를 들어, 저분해능 데이터의 나머지 부분이 송신기로 전송되기 전에, 선택적 레인지 블록(들)이 단계(1415)에서 전송될 수 있고, 및/또는 그 밖의 다른 데이터를 포함하는 그 밖의 다른 하이브리드 블록이 또한 전송될 수 있다. 단계(1420)에서, 저분해능 데이터의 추가 부분이 가령, 또 다른 하이브리드 블록으로 전송될 수 있다. 선택사항으로서, 단계(1425)에서, 그 후 또 다른 레인지 및/또는 하이브리드 블록이 전송될 수 있다. 단계(1430)에서, 추가 부분이 전송될 필요가 있는지 여부에 대한 결정이 이뤄질 수 있다. 그렇다면, 프로세싱이 하나 이상의 추가 부분을 전송하기 위해 단계(1425)로 복귀될 수 있다. 대안적으로, 프로세싱은 어떠한 추가 부분도 전송될 필요가 없을 때 종료될 수 있다. 일부 구현예에서, 가령, 고정 개수의 부분이 대응하는 개수의 하이브리드 블록으로 송신되도록 정의될 때 어떠한 결정 단계도 사용되지 않는다.
저분해능 데이터의 복수의 블록을 전송하기 위해 TDR이 사용될 수 있는 방식에 대한 일례로서, 하나의 예시적 실시예에서, 삼변측량을 위해 필요한 정보를 송신하도록 사용되는 비트의 수는 대략 109이다. 예시적 삼변측량 정보는 송신기 위도, 경도, 고도, 온도, 압력, 송신기 정정(transmitter correction), 송신기 품질, 및 프레이밍 오버헤드(framing overhead)를 정의하는 데이터를 포함한다. 이는 도 15A의 표 1500A에 도시되어 있다. 한 가지 TDR 실시예가 슬롯 당 필요한 정보 비트의 수를 약 109에서 약 102로 감소시키고, 102 비트로 감소된 109 비트 데이터의 복수의 송신을 전송하며, 여기서 수신기/사용자 장치에서 회복될 수 있다. 슬롯 당 정보 비트의 수를 감소시키기 위한 동기는, 시간의 흐름에 따른 전분해능(full resolution)를 여전히 가능하게 하면서, 채널이 지원할 수 있는 비트 수에 정합하도록 송신기가 비트의 수를 감소시킬 수 있다는 것이다. 이 예시에서, 미터-레벨 정확도의 위치 획득(fix)을 하고, 따라서, 빠른 최초 위치 획득 시간(Fast TTFF: time to first fix)을 제공하기 위해, 각각의 슬롯에서 송신되는 여전히 충분한 데이터가 존재한다. 덧붙여, 다양한 저분해능 버전의 데이터를 갖는 복수의 블록을 전송함으로써, 시간의 흐름에 따라, 전분해능(가령, 이 경우, 109비트 정확도)가 수신기에서 획득될 수 있다.
도 15B는 또 다른 실시예에 대한 삼변측량 정보 또는 파라미터를 포함하는 표(1500B)를 도시한다. 이 대안적 실시예는 슬롯 당 필요한 정보 비트의 수를 대략 109에서 대략 94로 감소시킨다. 필요한 비트의 수를 감소시키고, 따라서, 분해능을 다시 수행하면서, 이 대안예는 다양한 삼변측량 파라미터에서 여전히 미터-레벨의 분해능을 제공한다.
적절하게 감소된 비트-분해능 레벨의 시간 분포 분해능(temporally-distributed resolution)의 사용을 통해, 각각의 데이터 슬롯(가령, 각각의 하이브리드 블록)에서, 충분한 데이터가 다양한 파라미터에서 미터-레벨 정확도를 갖는 위치 획득(fix)을 하도록 전송되고, 이는 빠른 TTFF를 야기한다. 덧붙여, 복수의 슬롯에 걸쳐, 각각의 파라미터의 전 정확도(full accuracy)에 도달하기에 충분한 정보가 존재하며, 이는 시간의 흐름에 따른 전 정확도를 야기한다.
TDR을 구현하기 위한 프로세싱의 예시적 실시예의 추가 세부사항이 이하에서 기재된다. 본원에 기재된 시간 분포 분해능은 2진법뿐 아니라 10진법으로도 동작하지만, 이하의 예시는 명료성을 위해 10진수를 사용한다. 이 예시는 센티미터(centimeter) 정확도로 일부 거리를 나타내는 정수를 송신하기를 원한다고 가정한다. 따라서, 예를 들어, 5232는 52.32미터를 나타낸다. 또한, 매번 단 3개의 10진수만 송신된다고 가정된다. 예를 들어, 실시예는 523과 같은 숫자열만 송신할 수 있으며, 이는 데시미터(decimeter)-레벨(0.1m) 정확도를 제공한다. 이동 수신기(mobile receiver)에서 센티미터 정확도를 가능하게 하면서, 이러한 제약을 갖고 송신하기 위한 솔루션은, 각각의 송신 주기에서 사소하게 조정된 동일한 정보를 복수 번 송신하여, 집성된 결과가 원하는 정확도를 갖도로 하는 것이다.
상기의 예시를 이용해, 도 16은 하나의 실시예에 따라 복수의 송신 주기 각각에 대해 정보(가령, 복수의 하이브리드 블록의 송신, 가령, 도 14에 도시된 것)를 송신하는 표(1600)를 도시한다. 송신 주기(1-3, 5-7, 9, 및 10) 각각은 값 "523"을 송신하고, 송신 주기(4 및 8)는 값 "524"을 송신한다. 송신 주기 N 후에, 수신기는 다음과 같이 고분해능 값(higher resolution value) 추정치를 계산할 수 있다:
값 = (sum{k=1:N} tx_value[k])*10/N.
도 17은 하나의 실시예에 따라, 예시의 송신 정보에 대한 수신기 계산의 결과를 포함하는 표(1700)를 도시한다. 수신기 결과는 4번의 송신 주기 후, 에러가 대략 1cm로 낮아졌고, 9번의 송신 주기 후, 에러는 대략 0으로 낮아졌으며, 이는 센티미터-레벨 정확도의 달성을 보여준다. 상기의 예시를 이용하면, 송신 주기가 2초라면, 2초 내에, 수신기는 대략적인 위치의 최고 정확도(가령, 센티미터 레벨 정확도)의 위치 획득을 수행하기에 충분한 정보를 가진다.
앞서 기재된 바와 같은 복수의 저분해능 데이터 부분을 전송하는 이러한 TDR 방법은 숫자의 2진 표현으로도 쉽게 변환될 수 있다. 예를 들어, 4비트 정확도(즉, 상기 값은 1미터 또는 그 밖의 다른 단위의 1/16)를 이용하고 20비트의 길이를 갖는 값을 이용한다면, 다음의 송신 스킴(transmit scheme) 중 하나가 사용될 수 있다: 19비트를 송신, 매번 3비트 정확도이며 2회 송신 후 4 비트 정확도를 가짐; 18비트 송신, 매번 2비트 정확도이며 4회 송신 후 4비트 정확도를 가짐; 17비트 송신, 매번 1비트 정확도이며 8회 송신 후 4비트 정확도를 가짐. 따라서 매번 송신되는 비트의 수가 3비트만큼 감소될 수 있고(20비트 대신 17비트), 2초의 송신 주기를 가정할 때, 실현되는 정확도는 다음과 같다: 2초 후 1비트 정확도; 4초 후 2비트 정확도; 8초 후 3비트; 16초 후 전 4-비트 정확도.
데이터버스트 신호(DataBurst signal)가 송신기에서 수신기로 전송되면, 가령, 도 1에 도시된 것처럼, 복수의 송신기(110)에서 사용자 장치(120)로 전송되면, 수신기가 데이터버스트 신호를 수신하고 이들을 프로세싱하여, 수신기의 위치를 결정할 수 있다. 예시적 실시예에서, 셋 이상의 송신기로부터 수신된 신호를 이용해 삼변측량이 사용될 수 있다. 도 18은 수신기, 가령, 복수의 수신된 삼변측량 신호를 기초로 하여 도 3의 장치(300)로 도시된 것처럼 구성될 수 있는 도 1의 사용자 장치(120)에서 위치 정보를 결정하기 위한 프로세스(1800)의 하나의 실시예의 세부사항을 도시한다. 단계(1805)에서, 수신기는 셋 이상의 송신기로부터 본원에서 앞서 기재된 바와 같은 데이터버스트 포맷으로 삼변측량 신호를 수신할 수 있다. 이들 송신기 신호는 삼변측량을 기초로 수신기의 위치를 결정하기에 충분한 데이터를 포함한다. 송신기에서 결정된, 가령, 도 2의 모듈을 통해 결정되고 송신기로 전송된 압력 데이터가 수신기에서의 로컬하게 측정된 압력 데이터와 조합되어 사용될 수 있는데, 가령, 단계(1810)에서 도 3의 모듈(370)에서 결정되어, 수신기의 고도를 결정할 수 있다. 예를 들어, 송신기가 수신기에 충분히 가까운 근접부에 위치하는 경우 동일 주변 압력 상태 하에 있다고 가정될 수 있는 결정된 압력 차이와 함께 송신기로부터 데이터로서 전송될 수 있는 송신기의 알려진 고도를 기초로 함으로써, 송신기 압력과 로컬 수신기 압력 데이터 간 압력차를 기초로 하여 고도 결정을 가능하기 때문에, 수신기에서 고도가 결정될 수 있다.
단계(1815)에서, 사용자 장치의 로케이션이 3차원으로 이뤄질 수 있다(가령, 위도, 경도, 및 고도, 또는 그 밖의 다른 3차원 좌표 시스템의 상응하는 파라미터). 예시적 실시예에서, 앞서 기재된 바와 같이 압력 데이터를 이용해 로케이션 정보가 결정될 수 있지만, 그 밖의 다른 실시예에서, 로케이션은 삼변측량 정보 홀로, 또는 그 밖의 다른 데이터를 이용해, 예컨대, 도 1의 서버 시스템(130)에 의해 제공될 수 있는 거처럼, 결정될 수 있다. 단계(1825)에서, 결정된 로케이션 정보는 수신기의 메모리, 가령, 도 3의 메모리(320)에 저장될 수 있다. 선택사항으로서, 단계(1825)에서 결정된 정보가 가령, 셀룰러/무선 모듈(350)을 통해, 통신사업자 또는 그 밖의 다른 개체로 전송될 수 있거나, 및/또는 선택적으로, 단계(1830)에서, 가령 디스플레이(390) 상에 디스플레이될 수 있다.
도 19는 수신기/사용자 장치, 가령, 도 1에 도시된 것과 같은 사용자 장치(120)에서 수신되는 시간 분포 데이터(TDR)를 프로세싱하기 위한 프로세스(1900)의 하나의 실시예의 세부사항을 도시한다. 단계(1905)에서, 제 1 감소된 분해능에서의 파라미터를 나타내는 데이터를 포함하는 제 1 송신기 출력 신호가 수신기/사용자 장치에서 수신될 수 있다. 상기 수신된 신호는 예를 들어 제 1 하이브리드 패킷의 형태일 수 있다. 단계(1910)에서, 데이터가 유입 신호(incoming signal)로부터 추출되고 메모리, 가령, 도 3의 메모리(320)에 저장될 수 있다. 단계(1915)에서, 감소된 분해능에서의 파라미터를 나타내는 데이터를 포함하는 또 다른 신호가 수신될 수 있으며, 상기 신호는 제 1 패킷과 다른 감소된 분해능 값을 가질 수 있다. 이 패킷은, 예를 들어, RH1H2 데이터버스트 시그널링 시퀀스의 제 2 하이브리드 패킷일 수 있다. 단계(1920)에서, 추가적인 감소된 분해능 파라미터가 마찬가지로 추출되고 메모리에 저장될 수 있다.
일부 실시예에서, 감소된 분해능 값이 파라미터의 누적 고분해능 추정치에 지속적으로 추가되거나, 또 다른 실시예에서, 고분해능(higher resolution) 파라미터 값의 추정치를 결정하기 전에, 추가 저분해능(lower resolution) 패킷이 수신되어야 하는지 여부를 결정하기 위해 결정 단계(1925)가 포함될 수 있다. 이 경우, 추가 저분해능 패킷이 필요한 경우, 단계(1915)에서부터 충분한 패킷이 수신될 때까지 프로세스가 반복될 수 있다.
단계(1930)에서, 그 후 단계(1930)에서, 가령, 도 15-17과 관련해 앞서 기재된 바와 같이, 파라미터의 고분해능 값이 결정될 수 있다.
도 20은 예시적 실시예에 따라, 예시적 패킷 페이로드 파라미터 및 값의 세트의 세부사항을 표(2000)에 도시한다. 예시적 파라미터는, 예를 들어, 위도, 경도, 고도, 압력, 온도, 송신기 ID, 타이밍 정보, 가령, GPS 타이밍, 보안 정보, 암호화 정보, 및/또는 그 밖의 다른 정보를 포함할 수 있다.
도 21은 예시적 실시예에 따르는 패킷 포맷 및 헤더 값의 세부사항을 도시한다. 이 예시적 실시예에서, 패킷 유형 0 또는 1(2110)과, 나머지 모든 패킷 유형(2120)으로 나타나는 2개의 패킷 유형이 사용될 수 있다. 패킷 헤드의 비트는, 패킷 유형, 암호화 비트, 시작 및 종료 비트, 및/또는 그 밖의 다른 헤더 데이터 또는 정보(도시되지 않음)를 포함하는 것으로 도시된다. 시퀀스(2130)는 이러한 패킷 포맷팅에 따라 송신되는 패킷의 하나의 예를 도시한다. 구체적으로, 예시적 시작 및 종료 프레임 패킷은, 중간 페이로드 패킷과 함께, 도시된다. 이들은, 예를 들어, 하이브리드 패킷, 가령, 앞서 본원에 기재된 바와 같은 하이브리드 1, 하이브리드 2 패킷으로 전송될 수 있다. 시퀀스(2140 및 2150)가 또 다른 예시적 패킷을 도시한다.
도 22는 도 1의 송신기(110)에서처럼 송신기 출력 신호를 생성하기 위해 사용될 수 있는 컨볼루션 인코더 회로(2200)의 하나의 실시예의 세부사항을 도시한다. 예시적 실시예에서, 데이터, 가령, 본원에서 앞서 기재된 바와 같이 송신될 102비트 시퀀스가 수신될 수 있고, 단계(2205)에서 적용된 CRC를 가질 수 있으며, 이는 118비트의 비트 스트림을 도출한다. 이는 멀티플렉서(2210)에서 2개의 비트 시퀀스로 나뉠 수 있고, 블록(2215)에서 테일 비트(tail bit)가 추가되어, 65비트의 유출 비트 시퀀스(outgoing bit sequence)를 도출할 수 있다. 그 후, 1/2의 속도(rate)를 가질 수 있는 컨볼루션 인코더(2220)가 비트 스트림을 인코딩하여, 130비트의 출력 시퀀스를 도출할 수 있다. 이들은 80 출력 비트를 제공하기 위해 펑처링되고 인터리브될 수 있다. 인코더 실시예(2200)는 한정이 아니라 설명 목적으로 도시되며, 그 밖의 다른 다양한 실시예에서 그 밖의 다른 인코딩 회로 및 구성이 사용될 수 있음이 자명할 것이다.
도 23은 가령, 도 1의 송신기(110)에서 송신될 데이터를 출력 신호로서 인코딩하고 변조하기 위한 회로(2300)의 하나의 실시예의 세부사항을 도시한다. 도 23에서 도시된 바와 같이, 유입 데이터(2305, 2307), 가령, 위치 데이터, 환경 데이터, 메시지, 식별 정보, 및/또는 본원에 기재된 그 밖의 다른 데이터가 데이터 생성 모듈(2310)로 제공될 수 있고, 여기서 프로세싱 및/또는 조합되어, 순방향 에러 정정(FEC)/암호화 모듈(2315)로 제공될 수 있다. 멀티플렉서(2325)는 가령, 파일롯/프리앰블 모듈(2320)로부터의 파일롯/프리앰블 시퀀스, 또는 모듈(2315)로부터의 데이터 출력을 선택할 수 있으며, 그 후 출력이 데이터 확산기(data spreader)(2330)(가령, 배타적 논리합 게이트 또는 또 다른 확산 회로)로 제공될 수 있고, 여기서 확산 시퀀스, 가령, 골드 코드 생성 모듈(2335) 또는 또 다른 확산 시퀀스 생성 모듈에서 생성되는 시퀀스에 의해 확산될 수 있다. 그 후 출력이 송신 필터(2350)로 제공되고 I 및 Q 데이터 성분으로 분리되며, 회전 모듈(rotator module)(2355)에서 90도 회전하며, 대응하는 I 및 Q 디지털-아날로그 변환기(DAC: digital-to-analog converter)(2362, 2364)로 제공될 수 있고, 그 후, 여기서 송신을 위해 출력 전력 증폭기(PA)(도면에 도시되지 않음)로 제공될 수 있다. 프리앰블 선택 멀티플렉서(2340)는 적절한 프리앰블을 선택하도록 사용될 수 있다.
앞서 본원에서 언급된 바와 같이, 일부 실시예에서 데이터 송신을 위해 QPSK 변조가 사용될 수 있다. 송신 신호의 QPSK 변조는, 동일한 BPSK 확산 및 스펙트럼 성형 필터(spectrum shaping filter)를 이용하면서, 동일한 최대 대 평균 비(peak-to-average ratio)를 거의 동일하게 유지한다. 따라서, (예를 들어 QPSK 확산 시퀀스에 대해 적용 가능할 수 있는) 대역외 발산 성능(Out-Of-Band emission performance)을 유지하기 위해 필요한 백오프(가령, PA 백오프(PA back-off))와 관해 송신기에 어떠한 추가적인 영향도 없다. (GPS와 동일하게) 레인징 신호가 BPSK 확산에 의해 BPSK 변조되어, WAPS 레인징 신호의 획득 및 추적을 위해 GPS 수신기가 재사용될 수 있다.
가령, GPS 라디오 프론트 엔드가 사용되는 경우, 수신기/사용자 장치 단에서, 수신된 QPSK 데이터 변조가 수신기에 영향을 미칠 수 있다. WAPS 송신의 데이터 세그먼트에 대한 획득 및 추적과 관련하여, GPS 신호는 BPSK 변조된 데이터 시퀀스의 BPSK 확산을 포함한다. QPSK를 이용하는 실시예의 WAPS에 대한 GPS/GNSS 수신기 기저대역의 재사용을 촉진시키기 위해, 상기 QPSK 변조된 데이터는 BPSK 확산 시퀀스를 이용해 확산될 수 있다. 소프트웨어 GPS 수신기인지, 또는 하드웨어 GPS 수신기인지에 무관하게, 그리고 획득 프로세스에서 선형 검출기(linear detector)가 사용되는지 또는 지수형 검출기(squared detector)가 사용되는지에 무관하게, WAPS 신호를 프로세싱하기 위해, GNSS 수신기의 획득 프로세싱 블록이 재사용될 수 있다. 획득 블록으로의 입력에서의 동일한 원시 SNR(raw SNR)의 경우, BPSK 변조에 비교할 때 QPSK 변조에 대한 검출 성능이 동일할 것이다. 또한 GNSS 추적 블록이 약간 수정(minor modification)되어 재사용될 수 있다. 일반적으로 GNSS 데이터 복조가 펌웨어 또는 소프트웨어에서 그렇게 수행되어, QPSK 데이터 변조를 설명하기 위해 주파수 추적 루프(frequency tracking loop)를 약간 수정하여 동일한 프로세싱 능력을 이용해 WAPS 데이터 복조가 수행될 수 있다.
송신기(가령, 도 1의 송신기(110))들 간 간섭 완화(interference mitigation)와 개선된 데이터 처리율을 제공하는 WAPS에 대한 시그널링 방법이 이하에서 추가로 기재된다. 송신기로부터의 위치결정 신호는, 다음의 데이터의 2개의 부분을 포함한다: 타 송신기의 송신과 간섭을 일으키지 않도록 펄스화된 제 1 부분과, 개선된 데이터 처리율 및 신호 획득 속도를 가능하게 하도록 연속 방식(continuous manner)으로 진행 중인 제 2 부분.
지상 시스템(terrestrial system), 특히, 도시 환경에서 동작하는 지상 시스템에서 발생하는 한 가지 문제점은 상호 간섭(mutual interference) 문제이다. 발생할 수 있는 또 다른 문제는 전체 시스템이 효율적으로 동작할 수 있도록 하는 특정 위치결정 데이터의 시의성(timeliness) 및 처리율이다. 종래의 위치결정 시스템은 다음의 3개의 송신 방법 중 하나에 초점을 맞춘다: 코드 분할 다중 접속(CDAM), 시분할 다중 접속(TDMA), 및 주파수 분할 다중 접속(FDMA). CDMA에서, 일반적으로 송신기들은 동시에 동작하며, 서로 다른 송신기가 낮은 상호 상관 속성을 갖는 개별 코딩된 신호를 송신하게 함으로써 상호 간섭이 감소된다. TDMA에서, 서로 다른 송신기에 서로 다른 송신 시간(time of transmission)(종종, "슬롯(slot)"이라고 일컬어짐)가 할당되며, 하나의 슬롯 동안 단 하나의 송신기만 송신하도록 허용된다. FDMA에서, 서로 다른 송신기에 서로 다른 주파수 통과대역(passband)이 할당된다. 직교 FDMA(orthogonal FDMA)에서는 통과대역들이 다소 겹치더라도, 보통, 이러한 통과대역들은 서로소(disjoint)이다. 이러한 모든 시스템은 수신 사이트(receiving site)에서 도착 시간 차이(time difference of arrival) 또는 삼변측량 방법을 이용해 그들의 로케이션을 결정할 수 있다. 송신기에 의해 송신되는 위치결정 정보는 정밀 타이밍 시퀀스(precision timing sequence), 및 위치결정 데이터를 포함하며, 상기 위치결정 데이터는 송신기의 로케이션과 다양한 타이밍 정정을 포함한다. 위치결정 데이터가 다양한 방식으로 제공될 수 있다. 예를 들어, 상기 위치결정 데이터는 코딩된 타이밍 시퀀스로 변조되거나, 타이밍 시퀀스에 걸쳐 추가되거나 덮어 씌어질 수 있거나, 타이밍 시퀀스와 연접(concatenate)될 수 있다.
가장 일반적인 광역 위치결정 시스템은 티이밍 시퀀스가 길이 1023의 골드 코드(Gold Code)의 세트 중에서 선택된 개별적인 의사잡음(pseudonoise) 시퀀스의 세트를 이용하는 글로벌 위치 확인 위성 시스템(GPS)이다. 앞서 언급된 바와 같이, TDMA 시스템에서, 서로 다른 송신기에게 슬롯이 할당되고, 송신기는 자신의 할당된 슬롯에서만 위치결정 데이터를 브로드캐스팅함으로써, 자신의 이웃과 최소한의 상호 간섭을 발생시킬 수 있다. 슬롯의 개수가 제한적이기 때문에, 수신기가 여전히 동시 송신을 알 수 있는 로케이션이 존재하며, 이러한 경우, 종종, 동일한 슬롯에서 송신할 수 있는 가까운 송신기들을 위해 개별 코드를 활용함으로써, 상호 간섭이 감소된다.
본원에 기재된 실시예는 연속적으로 송신하는 송신기를 이용할 수 있다. 그러나 위치결정 데이터의 특정 부분이 상호 간섭을 제공하지 않기 위해 개별 시간대에서 전송될 수 있다. 예시적 실시예에서, 코딩된 타이밍 시퀀스가 펄스화되고, 위치결정 정보의 적어도 일부분, 가령, 송신기 로케이션 데이터는 각각의 송신기에 의해 연속으로 브로드캐스트된다. 예시적 실시예에서, 각각의 송신기로부터 연속으로 브로드캐스트되는 위치결정 정보의 일부분은 사이멀캐스트(simulcast)되는데, 이는 데이터가 동일함을 의미한다. 사이멀캐스트에 의해, 데이터, 가령, 송신기 식별자 및 로케이션의 빠르고 신뢰할만한 배포가 가능해진다. 그 후, 이로 인해서, 수신 플랫폼이 스스로 네트워크에 빠르게 동기화될 수 있고, 복수의 송신기 로케이션을 결정할 수 있다. 이러한 사이멀캐스트에 포함될 수 있는 또 다른 데이터는 송신기 건강 데이터(transmitter health data) 및 사용자 인가 데이터(user authorization data)를 포함한다. 예시적 실시예에서, 동기화 신호(sync signal)가 시스템 내 모든 송신기로부터 동시에 브로드캐스트되어서, 네트워크로의 빠른 수신기 동기화를 가능하게 한다.
시간 슬롯(time slot)형 TDMA 시스템과 달리, 본원에 기재된 실시예는 송신기가 위치결정 데이터를 연속으로 브로드캐스트하는 경우 교차 간섭(cross interference)을 가질 수 있다. 연속 브로드캐스트 위치결정 데이터가, 정밀 타이밍 데이터(precision timing data) 및 송신기로부터의 그 밖의 다른 위치결정 데이터와 함께, 수신기에 의해 수신된다. 이러한 교차 간섭은 연속 위치결정 데이터에 대해 협대역 포맷(narrowband format)을 이용함으로써 최소화될 수 있다. 이러한 방식으로, 표준 필터링 방법에 의해 연속 위치결정 데이터와 정밀 타이밍 데이터가 분리될 수 있다. 그럼에도, 많은 경우에서, 하나의 송신기로부터 연속으로 수신된 위치결정 데이터가 정밀 타이밍 데이터보다 훨씬 더 높은 수준일 수 있기 때문에 더 높은 RF 순간 다이내믹 레인지(dynamic range)가 사용된다.
예를 들어, 7개의 송신기의 반복 패턴을 이용하는 시스템을 고려하자. 특정 송신기, 즉, 송신기 A가 초 당 1메가심볼에서 프레임 길이(1023)의 반복 코딩된 타이밍 시퀀스를 브로드캐스트한다(그러나 그 밖의 다른 실시예도 구현될 수 있다). 3개의 프레임의 각각의 그룹이 정보의 데이터 비트에 대응할 수 있다. 이들 3개의 반복 프레임이 정밀 타이밍 측정치(precision timing measurement)를 생성하기 위해 통합될 수 있다. 위상 또는 차동 위상 변조에 의해, 저속 데이터(low speed data)가 3개의 프레임으로 구성된 이러한 그룹 상에 포함될 수 있다. 이 송신기에 의해 100개의 프레임이 송신되고, 따라서 2단계 코딩(biphase coding)을 가정할 때, 데이터의 33비트가 송신된다. 이 총 주기(period)의 길이는 102.3 밀리초이다. 동시에, 이 송신기는 다시 위상 또는 차동 위상 변조에 의해 반복 구간 당 데이터의 1 심볼을 송신한다. 102.3msec인 이 주기의 끝 부분에서, 송신기 A가 정밀 코딩된 시퀀스의 송신을 중단하지만, 자신의 위치결정 데이터의 송신을 계속한다. 이 포인트에서, 또 다른 송신기 B가 유사한 시퀀스를 시작한다. 물론, 송신기 B는, 송신기 A가 자신의 정밀 타이밍 데이터를 송신했던 주기 동안, 연속 위치결정 정보를 송신하는 중이었다. 이러한 방식으로 시퀀스가 계속된다.
상기의 예시에서, 0.72초의 주기 동안 각각의 송신기는 자신의 코딩된 시퀀스의 변조를 통해 데이터의 33개 이하의 심볼을 송신한다. 그러나 특정 송신기로부터의 송신의 연속 송신 부분이 데이터의 722개의 심볼에 대응한다. 평균적으로 사용자가 4개의 송신기로부터의 신호를 수신한다고 가정하면, 송신기가 102.3msec의 특정 주기 동안만 송신한 경우 복합적인 속도(rate)는 단지 132 심볼일 것이다. 더 높은 진수의 변조를 사용함으로써, 가령, 차동 직교위상 편이 키잉(differential quadraphase shift keying)을 통해, 연속 송신의 더 높은 처리율이 얻어질 수 있다.
본원에 기재된 다양한 구성요소, 모듈, 및 기능이 다함께 위치하거나 개별 로케이션으로 존재할 수 있다. 통신 경로가 구성요소들을 연결하고, 상기 구성요소들 간에 파일을 통신 또는 전달하기 위한 임의의 매체를 포함한다. 통신 경로는 무선 연결, 유선 연결, 하이브리드 무선/유선 연결을 포함한다. 또한 통신 경로는 네트워크, 가령, LAN(local area network), MAN(metropolitan area network), WAN(wide area network), 사설 네트워크(proprietary network), 인터오피스 또는 백엔드 네트워크, 및 인터넷으로의 결합 또는 연결을 더 포함한다. 덧붙여, 통신 경로는 이동 가능한 고정 매체, 가령, 플로피 디스크, 하드 디스크 드라이브, 및 CD-ROM 디스크뿐 아니라 플래시 RAM, USB(Universal Serial Bus) 연결, RS-232 연결, 전화선, 버스, 및 전자 메일 메시지를 포함한다.
본원에 기재된 시스템 및 방법의 양태는, 가령, 프로그램 가능한 로직 장치(PLD), 가령, 필드 프로그램 가능한 게이트 어레이(FPGA), 프로그램 가능한 어레이 로직(PAL) 장치, 전기 프로그램 가능한 로직 및 메모리 장치 및 표준 셀-기반 장치, 주문형 집적 회로(application specific integrated circuit) 같은 다양한 회로 중 임의의 회로에 프로그램되는 기능부로서 구현될 수 있다. 시스템 및 방법의 양태를 구현하기 위한 일부 다른 가능성은 다음을 포함한다: 메모리를 포함하는 마이크로제어기(가령, 전자 소거 가능한 프로그램 가능한 리드 온리 메모리(EEPROM)), 임베디드 마이크로프로세서, 펌웨어, 소프트웨어, 등. 덧붙여, 시스템 및 방법의 양태가 소프트웨어-기반 회로 에뮬레이션, 이산 로직(순차 및 조합), 커스텀 장치, 퍼지(신경) 로직, 양자 장치(quantum device), 및 상기 장치 유형 중 임의의 것들의 하이브리드를 갖는 마이크로프로세서에 임베드될 수 있다. 기저 장치 기술은 다양한 구성요소 유형, 가령, 금속-옥사이드 반도체 전계-효과 트랜지스터(MOSFET) 기법, 가령 상보적 금속-옥사이드 반도체(CMOS), 바이폴라 기법, 가령 이미터-결합 로직(ECL), 폴리머 기술(가령, 실로콘-공액 고분자 및 금속-공액 폴리머-금속 구조물), 아날로그와 디지털 혼합형 등으로 제공될 수 있다.
본원에 기재된 임의의 시스템, 방법 및/또는 그 밖의 다른 구성요소가 컴퓨터 보조 설계 도구를 이용해 써지고, 이의 거동, 레지스터 전송, 로직 구성요소, 트랜지스터, 레이아웃 지오메트리, 및/또는 그 밖의 다른 특성에 대해, 다양한 컴퓨터 판독형 매체로 구현되는 데이터 및/또는 명령으로 나타낼(또는 표현될) 수 있다. 이렇게 포맷팅된 데이터 및/또는 명령이 구현될 수 있는 컴퓨터 판독형 매체의 예로는, 다양한 형태로 된 비-휘발성 저장 매체(가령, 광학, 자기 또는 반도체 저장 매체)를 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다. 반송파에 의한 이러한 포맷팅된 데이터 및/또는 명령의 전송의 예는, 하나 이상의 데이터 전송 프로토콜(가령, HTTP, HTTPs, FTP, SMTP, WAP 등)을 통해 인터넷 및/또는 그 밖의 다른 컴퓨터 네트워크를 통한 전송(업로드, 다운로드, e-메일, 등)을 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다. 하나 이상의 컴퓨터 판독형 매체를 통해 컴퓨터 시스템 내에서 수신될 때, 앞서 기재된 구성요소의 이러한 데이터 및/또는 명령 기반 표현은, 하나 이상의 그 밖의 다른 컴퓨터 프로그램의 실행과 함께, 컴퓨터 시스템 내 프로세싱 개체(가령, 하나 이상의 프로세서)에 의해 프로세싱될 수 있다.
맥락상 명백하게 달리 요구되지 않는 한, 상세한 설명과 청구항 전체에 걸쳐, "포함하다", "포함하는", 및 이와 유사한 단어는, 배제적 또는 배타적이 아니라 포괄적으로 해석되는데, 즉, "비-제한적으로 포함하는"으로 해석된다. 단수형 또는 복수형을 사용하는 단어는 각각 복수형 또는 단수형을 포함한다. 덧붙여, 단어 "여기서", "아래에", "상기", "하기" 및 이와 유사한 의미의 단어들은, 본원에서 사용될 때, 본원의 특정 일부가 아니라 본원을 전체로서 지칭하는 것이다. 단어 "또는"은 둘 이상의 아이템의 목록을 참조하여 사용될 때, 상기 단어는 다음의 단어 해석을 모두 포함한다: 목록의 임의의 아이템, 목록의 모든 아이템, 및 목록의 아이템들의 임의의 조합.
시스템 및 방법의 실시예에 대한 상기의 기재는 시스템 및 방법을 정확히 개시된 형태로 제한하려는 것이 아니다. 시스템 및 방법에 대한 특정 실시예, 및 예시가 설명 목적으로 기재되었어도, 해당 분야의 통상의 기술자라면 인지할 다양한 동등한 수정예가 시스템 및 방법의 범위 내에 가능하다. 본원에 제공된 시스템 및 방법에 대한 설명은 앞서 기재된 시스템 및 방법뿐 아니라 다른 시스템 및 방법에 적용될 수 있다. 앞서 기재된 다양한 실시예의 요소 및 단계는 추가 실시예를 제공하도록 조합될 수 있다. 상기의 상세한 설명과 관련해 이들 및 그 밖의 다른 변경이 시스템 및 방법에 이뤄질 수 있다.
하나 이상의 예시적 실시예에서, 기재된 기능, 방법, 및 프로세스가 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 또는 이들의 임의의 조합으로 전적으로 또는 부분적으로 구현될 수 있다. 소프트웨어에서 구현될 때, 기능은 컴퓨터 판독형 매체에 저장되거나 하나 이상의 명령 또는 코드로서 인코딩될 수 있다. 컴퓨터 판독형 매체는 컴퓨터 저장 매체를 포함한다. 저장 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 이용 가능한 매체일 수 있다.
비-제한적 예를 들면, 이러한 컴퓨터 판독형 매체는 RAM, ROM, EEPROM, CD-ROM 또는 그 밖의 다른 광 디스크 저장장치, 자기 디스크 저장장치 또는 그 밖의 다른 자기 저장장치, 또는 명령 또는 데이터 구조의 형태로 원하는 프로그램 코드를 지니거나 저장하기 위해 사용될 수 있고 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 그 밖의 다른 임의의 매체를 포함할 수 있다. 본원에서 사용될 때, 디스크(disk) 및 디스크(disc)는 컴팩트 디스크(CD), 레이저 디스크, 광 디스크, 디지털 다목적 디스크(DVD), 플로피 디스크 및 블루-레이 디스크를 포함하며, 여기서 디스크(disk)는 일반적으로 데이터를 자기적으로 재생산하며, 디스크(disc)는 레이저에 의해 광학적으로 데이터를 재생산한다. 또한 상기의 조합이 컴퓨터-판독형 매체의 범위 내에 포함되어야 하다.
해당 분야의 통상의 기술자라면 정보 및 신호가 다양한 기술 및 기법 중 임의의 것을 이용해 표현될 수 있음을 이해할 것이다. 예를 들어, 상기의 기재를 통해 참조될 수 있는 데이터, 명령(instruction), 명령어(command), 정보, 신호, 비트, 심볼, 및 칩(chip)이 전압, 전류, 전자기 파, 자기장, 또는 입자, 광학 필드 또는 입자, 또는 이들의 임의의 조합에 의해 표현될 수 있다.
해당 분야의 통상의 기술자라면 본원에 개시된 실시예와 관련하여 기재된 다양한 예시적 논리 블록, 모듈, 회로, 및 알고리즘 단계가 전자 하드웨어, 컴퓨터 소프트웨어, 또는 이 둘의 조합으로서 구현될 수 있다. 하드웨어와 소프트웨어의 이러한 상호교환 가능성을 명료하게 설명하기 위해, 다양한 예시적 구성요소, 블록, 모듈, 회로, 및 단계가 앞서 일반적으로 그들의 기능과 관련하여 기재되었다. 이러한 기능이 하드웨어 또는 소프트웨어로서 구현되는지 여부는 전체 시스템에 부가된 특정 적용예 및 설계 제약에 따라 달라진다. 해당 분야의 통상의 기술자라면 각각의 특정 적용예에 대해 기재된 기능을 다양한 방식으로 구현할 수 있지만, 이러한 구현예 결정이 개시 범위를 벗어난 것으로 해석되어서는 안된다.
본원에 개시된 실시예와 관련하여 기재된 다양한 예시적 논리 블록, 모듈, 프로세스, 및 회로가 범용 프로세서, 디지털 신호 프로세서(DSP), 주문형 집적 회로(ASIC), 현장 프로그램 가능한 게이트 어레이(FPGA) 또는 그 밖의 다른 프로그램 가능한 논리 장치, 이산 게이트 또는 트랜지스터 로직, 이산 하드웨어 구성요소 또는 본원에 기재된 기능을 수행하도록 구성된 임의의 조합에 의해 구현되거나 수행될 수 있다. 범용 프로세서는 마이크로프로세서일 수 있지만, 대안적으로, 상기 프로세서는 임의의 종래 프로세서, 제어기, 마이크로제어기, 또는 상태 머신일 수 있다. 또한 프로세서는 컴퓨팅 장치의 조합, 가령, DSP와 마이크로프로세서의 조합, 복수의 마이크로프로세서, DSP 코어와 연계되는 하나 이상의 마이크로프로세서, 또는 그 밖의 다른 임의의 이러한 구성으로서 구현될 수 있다.
본원에 개시된 실시예와 관련된 방법, 프로세스 또는 알고리즘의 단계(setp, stage)는 하드웨어에서 직접, 또는 프로세서에 의해 실행되는 소프트웨어 모듈에서, 또는 이 둘의 조합으로 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM 메모리, 플래시 메모리, ROM 메모리, EPROM 메모리, EEPROM 메모리, 레지스터, 하드 디스크, 이동식 디스크, CD-ROM, 또는 그 밖의 다른 임의의 형태의 공지된 저장 매체 내에 존재할 수 있다. 프로세서가 저장 매체에 정보를 읽거나 쓸 수 있도록, 예시적 저장 매체는 프로세서로 연결된다. 대안예에서, 저장 매체는 프로세서에 일체 구성될 수 있다. 프로세서 및 저장 매체는 ASIC 내에 포함될 수 있다. 상기 ASIC는 사용자 단말기 내에 위치할 수 있다. 대안예로서, 프로세서 및 저장 매체는 사용자 단말기 내에 이산 구성요소로서 위치할 수 있다.
특허청구범위는 본원에 개시된 형태로 한정되지 않으며, 특허청구범위의 기재와 일치하는 전 범위에 따르는데, 여기서 특정하게 그렇다고 언급되지 않는 한 단수형 요소에 대한 언급이 "유일한 하나"를 의미하는 것은 아니며 오히려 "하나 또는 그 이상"을 의미한다. 그렇지 않다고 특정하게 언급되지 않는 한, 용어 "일부"는 하나 이상을 의미한다. 아이템들의 목록 중 "적어도 하나"를 일컫는 구문은 단일 구성원을 포함해 이들 아이템의 임의의 조합을 일컫는다. 예를 들어, "a, b, 또는 c 중 적어도 하나"가 다음을 포함하는 것으로 의도된다: a; b; c; a 및 b; a 및 c; b 및 c; 및 a, b 및 c.
개시된 양태에 대한 지금까지의 기재가 해당 분야의 임의의 기술자가 본원 개시물을 제작 또는 사용할 수 있게 하도록 제공된 것이다. 이들 형태에 대한 다양한 변형이 해당 분야의 통상의 기술자에게 자명할 것이며, 본원에 정의된 일반적인 원리는 본원의 사상과 범위에서 벗어나지 않는 다른 양태에도 적용될 수 있다. 따라서 본 발명은 본원에 나타난 양태로 한정되지 않으며, 이하의 특허청구범위 및 이의 균등물에 따르는 최광의의 범위에 따른다.

Claims (63)

  1. 위치결정 시스템에서 위치 결정에 사용되는 신호를 제공하기 위한 방법으로서, 상기 방법은
    제1 송신기에서 제1 레인지 블록(range block)을 생성하는 단계 - 제1 레인지 블록은 제1 레인징 신호(ranging signal)를 포함함 - ,
    제1 송신기로부터 제1 레인지 블록을 제1 송신 프레임의 복수의 지정 슬롯 중 제1 지정 슬롯으로 전송하는 단계,
    제1 송신기에서 제1 하이브리드 블록을 생성하는 단계 - 제1 하이브리드 블록은 위치결정 데이터를 갖는 제1 위치결정 신호를 포함함 - ,
    제1 송신기로부터 제1 하이브리드 블록을 제1 송신 프레임과 서로소(disjoint)인 제2 송신 프레임으로 전송하는 단계,
    제1 송신기에서, 제2 하이브리드 블록을 생성하는 단계 - 제2 하이브리드 블록은 위치결정 데이터를 갖는 제2 위치결정 신호를 포함함 - , 및
    제1 송신기로부터 제2 하이브리드 블록을 제1 송신 프레임과 서로소이거나, 제2 송신 프레임과 서로소이거나, 제1 송신 프레임과 제2 송신 프레임 모두와 서로소인 제3 송신 프레임으로 전송하는 단계
    를 포함하며,
    제1 하이브리드 블록은 송신기 파라미터의 제1 저 분해능 값(first lowered resolution value)을 특정하는 데이터를 포함하고,
    제2 하이브리드 블록은 송신기 파라미터의 제2 저 분해능 값(second lowered resolution value)을 특정하는 데이터를 포함하며,
    제1 저 분해능 값 및 제2 저 분해능 값은 조합되어 사용자 장치에서 송신기 파라미터를 생성하는 데 사용 가능하도록 선택되는, 위치 결정에 사용되는 신호를 제공하기 위한 방법.
  2. 제1항에 있어서, 제1 하이브리드 블록은 어떠한 레인징 신호도 포함하지 않는, 위치 결정에 사용되는 신호를 제공하기 위한 방법.
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  4. 제1항에 있어서, 제1 하이브리드 블록은 제2 송신 프레임의 제1 지정 슬롯으로 전송되며, 제2 하이브리드 블록은 제3 송신 프레임의 제1 지정 슬롯으로 전송되는, 위치 결정에 사용되는 신호를 제공하기 위한 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    제2 송신기에서 제2 레인지 블록을 생성하는 단계 - 상기 제2 레인지 블록은 제2 레인징 신호를 포함함 - , 및
    제2 송신기로부터 제2 레인지 블록을 제1 송신 프레임의 복수의 지정 슬롯 중 제2 지정 슬롯으로 전송하는 단계,
    제2 송신기에서 제2 하이브리드 블록을 생성하는 단계 - 상기 제2 하이브리드 블록은 위치결정 데이터를 갖는 제2 위치결정 신호를 포함함 - , 및
    제2 송신기로부터 제2 하이브리드 블록을 제1 송신 프레임과 서로소인 송신 프레임으로 전송하는 단계를 더 포함하는, 위치 결정에 사용되는 신호를 제공하기 위한 방법.
  6. 제5항에 있어서, 제1 하이브리드 블록은 제2 송신 프레임의 제1 지정 슬롯으로 전송되며, 제2 하이브리드 블록은 제1 송신 프레임과 서로소인 송신 프레임의 제2 지정 슬롯으로 전송되는, 위치 결정에 사용되는 신호를 제공하기 위한 방법.
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  30. 제1항에 있어서, 상기 송신기 파라미터는 제1 송신기의 위도, 경도, 또는 고도를 특정하는, 위치 결정에 사용되는 신호를 제공하기 위한 방법.
  31. 삭제
  32. 제1항에 있어서, 상기 방법은
    사용자 장치에서, 송신기 파라미터의 제1 저 분해능 값을 특정하는 데이터를 수신하는 단계,
    사용자 장치에서, 송신기 파라미터의 제2 저 분해능 값을 특정하는 데이터를 수신하는 단계,
    송신기 파라미터의 제1 저 분해능 값을 특정하는 데이터와 송신기 파라미터의 제2 저 분해능 값을 특정하는 데이터를 조합함으로써, 송신기 파라미터의 고 분해능 값을 결정하는 단계, 및
    송신기 파라미터의 고 분해능 값을 이용해 제1 하이브리드 블록 및 제2 하이브리드 블록을 수신한 사용자 장치의 위치를 추정하는 단계
    를 포함하는, 위치 결정에 사용되는 신호를 제공하기 위한 방법.
  33. 제1항에 있어서, 상기 송신기 파라미터는 제1 송신기에 대한 기준시 교정값(reference time correction)인, 위치 결정에 사용되는 신호를 제공하기 위한 방법.
  34. 제1항에 있어서, 송신기 파라미터는 위도 값, 경도 값, 고도 값, 및 위도 값 중 하나 이상의 조합인, 위치 결정에 사용되는 신호를 제공하기 위한 방법.
  35. 제1항에 있어서, 상기 송신기 파라미터는 압력 값, 또는, 온도 값, 또는 압력 값과 온도 값 모두인, 위치 결정에 사용되는 신호를 제공하기 위한 방법.
  36. 삭제
  37. 제1항에 있어서, 상기 위치결정 데이터는 압력을 특정하는 데이터를 포함하며, 상기 방법은 압력을 이용해 사용자 장치의 고도를 추정하는 단계를 포함하는, 위치 결정에 사용되는 신호를 제공하기 위한 방법.
  38. 제1항에 있어서, 제1 송신기의 위치를 특정하는 데이터, 제1 송신기의 식별자를 특정하는 데이터, 제1 송신기에 대한 기준시 정정을 특정하는 데이터, 및 제1 송신기에 대한 송신 품질 메트릭을 특정하는 데이터 중 어느 데이터도, 레인지 블록이 전송될 때, 제1 송신기로부터 제1 송신 프레임의 제1 지정 슬롯으로 전송되지 않는, 위치 결정에 사용되는 신호를 제공하기 위한 방법.
  39. 제1항에 있어서, 제1 레인지 블록이 전송될 때, 어떠한 위치결정 데이터도 제1 송신기로부터 제1 송신 프레임의 제1 지정 슬롯으로 전송되지 않는, 위치 결정에 사용되는 신호를 제공하기 위한 방법.
  40. 제39항에 있어서, 위치결정 데이터는 제1 송신기의 위치를 특정하는 데이터를 포함하는, 위치 결정에 사용되는 신호를 제공하기 위한 방법.
  41. 제40항에 있어서, 위치결정 데이터는 압력 데이터 또는 온도 데이터를 특정하는 데이터를 포함하는, 위치 결정에 사용되는 신호를 제공하기 위한 방법.
  42. 하나 이상의 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 하나 이상의 프로세서로 하여금 청구항 제1, 2, 4, 5, 6, 30, 32, 33, 34, 35, 37, 38, 39, 40, 41항 중 어느 한 항에 따르는 방법을 수행하게 하는 프로그램 명령을 저장하는 하나 이상의 컴퓨터 판독형 저장 매체.
  43. 위치결정 시스템에서 위치 결정에 사용되는 신호를 제공하기 위한 송신기들의 네트워크로서, 상기 송신기들의 네트워크는 청구항 제1, 2, 4, 5, 6, 30, 32, 33, 34, 35, 37, 38, 39, 40, 41, 42항 중 어느 한 항에 따르는 방법을 수행하도록 구성되는, 송신기들의 네트워크.
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