KR20010032126A

KR20010032126A - 이동 무선단말기의 위치를 결정하는 방법 및 시스템

Info

Publication number: KR20010032126A
Application number: KR1020007005313A
Authority: KR
Inventors: 한스 그루벡; 스벤 피셔; 파트릭 룬드크비스트
Original assignee: 엘링 블로메; 텔레포나크티에볼라게트 엘엠 에릭손
Priority date: 1997-11-26
Filing date: 1998-11-20
Publication date: 2001-04-16
Also published as: CN1123269C; WO1999027738A1; CA2311890A1; KR100624516B1; CA2311890C; AU755746B2; AU1357899A; JP2001524790A; CN1279871A; EP1034677A1; EP1034677B1; DE69840301D1; JP4237399B2; US6009334A

Abstract

시간분산을 가지는 무선환경에서, 무선 송신기(130)가 반복적으로 전송하였고 또한 다중경로 전파를 겪게 되는 수신 무선신호들읠 특별 처리를 통해, 상기 동일 무선 송신기(130)와 무선 수신기(100) 간의 거리를 보다 정확히 결정하는 방법과 장치를 기술하였다. 수신 무선신호의 도달시간(TOA)은 채널 전력 프로파일(단계 402)을 사용하여 반복적으로 추정한다. 최소 출현 TOA에 가까운 TOA 값이 선택되는데(단계 402), 잡음의 영향을 제거하기 위해, 추정된 TOA 각각은 공지된 비트 시퀀스를 가지는, 무작위적으로 선택된 숫자의 수신 버스트들의 비간섭성 통합으로 구한다(단계 404).

Description

이동 무선단말기의 위치를 결정하는 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR DETERMINING POSITON OF MOBILE RADIO TERMINALS}

일반 양도된, 하거만(Hagerman) 외의 미합중국 특허출원 제08/894,466호는 업링크 도달시간(Time Of Arrival; TOA)과 도달방향(Direction Of Arrival; DOA) 측정법을 사용하는, 이동 무선단말기(이후부터 이동국 또는 MS라 칭함)의 위치를 결정하는 방법을 기술하고 있다. TOA 결정의 정확성을 개선하기 위해, 동일 업링크 신호를 많이 반복하는 것에 관한 설명이 약간 언급되어 있다. 그러나, 상기 명세서는 이러한 개선을 어떻게 이룩하는지에 관해 상세히 설명하고 있지 않다.

본 출원과 동일자로 출원되어, 일반 양도된 미합중국 특허출원 (대리인 사건 등록번호 27946-00353호)은 위치를 결정하여야 할 MS에서부터 ″프라임(prime)″ 업링크신호를 제공하는 방법과 장치를 기술하고 있다. 이 발명은, 본원의 당해 사항에 있어서, 상기-설명한 특허출원에 관련되고 또한 위치를 결정하여야 할 MS에서부터 ″프라임″ 업링크신호와 같은 반복 업링크신호를 어떻게 처리하는지를 제시하고 있다.

텔레폰악티보라겟 LM 에릭슨사가 제조한 범유럽 셀룰러 이동통신시스템(GSM) 장치인 CME20 시스템은, 무선 기지국(BS)와 MS 간의 거리에 의해 야기되는 무선신호 전파 (propagation) 지연을 보상하기 위해 타이밍 어드밴스(timing advance;TA)로 업링크 메시지를 전송한다. 상기 TA값은 MS가 송신한 여러 개의 액세스 버스트(burst)에 대해 BS가 행한 다수의 측정들에서부터 가장 작은 TA치를 선택하는 절차로 결정된다. TA값 결정을 위해, 상기 절차는 무선신호 다중경로(multipath) 전파 문제점을 해결한다(즉, 신호가 시야 경로선(a line of sight path)을 따라 전파하고 또한 하나 이상의 반사 경로(reflected path)를 따라 전파하는 경우에 있어서). 상기 절차는 이후부터, ″최소 시간(minimum time)″법이라 칭한다.

본 발명은 이동 무선통신분야에 관한 것으로서, 특히 이동 무선단말기의 지형적 위치를 결정하는데 사용하는 방법과 시스템에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, TOA결정을 위한 측정을 수행하는데 사용할 수 있는 무선 BS의 개략적인 블록도.

도 2A-2E는 본 발명의 바람직한 상기 실시예에 따라 구현할 수 있는, 샘플 TOA(i) 결정을 위한 방법과 관련된 일련의 파형을 설명하는 도면.

도 3은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른, TX에서부터 70개의 버스트들을 기반으로 추정 최소 도달시간 또는 TOAe를 도출하는데 사용할 수 있는 도표.

도 4는 본 발명의 예시적인 실시예를 구현하는데 사용할 수 있는 흐름도.

도 5는 도 3의 도표에 대한 다른 표시이고, 동일 버스트들의 누적 분포곡선을 보여주는 도표.

도 6은 본 발명에 따라 간섭을 무시하는, 제1보조방법을 설명하는 흐름도.

도 7은 본 발명에 따라, 시간영역에서 측정범위를 검출하는, 제1보조방법을 설명하는 흐르도.

본 발명이 처리하고자 하는 문제점은, 상기에서 설명한 ″최소 시간″법을 사용하기 보다는 무선송신기(TX)와 무선수신기(RX) 간의 거리를 정확히 결정하기 위하여, 무선수신기(RX)에서 수신할 때 잡음과 다중경로 전파가 있게되는, 무선송신기(TX)가 송신한 다수의 동일한 디지탈신호들을 어떻게 처리하는가 이다.

본 발명이 처리하고자 하는 다른 문제점은, 만일 RX에서 결정되는 신호변수가 TOA라면 상기에서 설명한 디지탈신호들을 어떻게 처리하는가 이다.

본 발명이 처리하고자 하는 또 다른 문제점은, RX에서 결정되는 신호변수가 TOA이고, 또한 BS에서 이루어지는 TOA와 DOA 측정이 있다면, 상기에서 설명한 디지탈신호들을 어떻게 처리하는가 이다.

따라서, 본 발명의 목적은, 동일한 TX에서부터 반복적으로 송신되어 RX에서 수신되며, 잡음과 다중경로 전파가 있게 된 무선신호들을 처리함으로써, RX와 TX 간의 거리를 보다 정확히 결정하는 방법과 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 처리하고 있는 신호변수가 TOA인, 상기에서 설명한 목적에 따른 방법과 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 처리하고 있는 신호변수들이 TOA, TDOA 및 DOA인, 상기에서 설명한 목적들에 따른 방법과 장치를 제공하는 것이다.

상기 목적들과 기타 목적들은, TX에서부터 동일 신호로 된 ″M″개의 샘플들을 송신하고, 다중경로 성분과 잡음들과 함께 상기 ″M″ 개의 신호샘플들을 수신하고, 수신한 ″M″개의 샘플들 각각에 대해, RX에서 추정 채널 전력프로파일(an estimated channel power profile; CPPi)을 결정하고, 상기 ″M″개의 수신 샘플들 중에서 ″N″개를 선택하고, 상기 ″N″개의 샘플들에 대해 CPPi의 비간섭성 적분(incoherent integration)을 수행하여 적분신호 ICPP(Ni)를 만들고, 상기 ICPP(Ni)의 신호-대-잡음 품질이 규정된 임계치 보다 큰지 또는 동일한지를 결정하여, 만일 크지 않거나 또는 동일하지 않다면 필요에 따라, ICPP(Ni)의 신호-대-잡음 품질이 상기 규정된 임계치 보다 크게 되거나 또는 같게 될 때까지 연속적으로 하나의 부가 수신 샘플 CPPi로 비간섭성 적분을 다시 수행함으로써 상기 ICPP(Ni)의 신호-대-잡음 품질을 개선하고, TOA(i)를 결정하고, 최대신호 진폭에서부터 TOA(i)를 결정하여 이 TOA(i) 값을 TOA(i)의 함수에 따른 출현 횟수(a frequency of occurence)를 보여주는 도표에 삽입하는 것을 포함하고, ″M″개의 샘플들 중에서 ″N″개의 샘플들로 된 새로운 조합을 선택함으로써 전체 절차를 ″X″회 반복하여 출현횟수 도표에 ″X″ 개의 부가 포인트들을 만들고, 그리고 높은 TOA(i) 값을 가지는 모든 출현들 중 ″z″를 가지고 낮은 TOA(i) 값을 가지는 모든 출현들 중 ″1-z″를 가지는 시간값을 최소값 TOA(min)으로 판독하는 것을 포함하는, 시간측정 정확성을 개선하는 방법과 장치에 의해 이루어진다.

본 발명의 중요한 기술적 장점은, 많은 신호들의 부가(비간섭성 적분)를 필요로 하는, 신호들의 품질을 개선하는 방법이, 상기에서 설명한 ″최소시간″ 해결법에서와 같이 최소 TOA가 결정되게 되도록 수행된다는 것이다.

본 발명의 다른 중요한 기술적 장점은, 잡음의 제거가, MS의 위치 결정에 보다 원격의 BS가 참여할 수 있도록 하여, 각 측정의 정확성을 개선할 뿐만이 아니라, 위치결정 프로세스에 참여할 수 있는 BS들의 숫자를 증가함으로 전체적으로 정확성을 개선한다는 것이다.

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

본 발명의 바람직한 실시예와 이의 장점들은 도 1-7을 참조함으로써 가장 잘 이해할 수 있고, 도면을 통해, 같고 대응하는 부분들에는 동일한 번호를 사용한다.

본질적으로, 본 발명은 이동 무선단말기의 지형적 위치를 결정하는데 사용할 수 있는 시간측정법을 사용하는 방법을 제공한다. 이와 같이, 수반되는 시간측정법은 TOA 측정법 또는 도달시간차(Time Difference of Arrival; TDOA)법들일 수 있다. 다음 설명은, TOA 측정법들이 바람직하게 사용되는 본 발명의 실시예를 기술한다.

특히, 도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 신호들의 TOA를 결정하기 위한 측정법을 수행하는데 사용할 수 있는 무선 BS의 개략적인 블록도이다. 도시된 바와 같이, BS(100)는 이동 서비스 교환센터(MSC)(125)를 통해 유선망(명확히 도시되지 않음)과 통신을 하도록 접속된다. 도시된 바와 같이, BS(100)는 무선접속을 통해 이동 무선 단말기(MS)(130)에 대한 TOA 측정을 수행하고, 도면에서는 다이버시티(diversity)를 제공하는 두 개의 업링크 경로(101, 102)가 도시되어 있다. 셀룰러 이동 무선 BS에서, 상기 업링크 다이버시티를 제공하는 두 개의 수신안테나(예컨대, 103 및 104)를 포함하는 것이 일반적이다. 각 안테나(103 및 104)에는 수신기(111a 및 111b)와, 무선주파수(RF) 복조기(112a 및 112b)와 중간주파수(IF) 복조기(113a 및 113b)가 결합된다. 수신 주파수 신시사이저(synthesizer)(114)가 RF 복조기(112a 및 112b)와 제어유닛(115) 각각에 접속된다. 수신주파수 신시사이저 (114)는 상기 접속들을 사용하여 소정의 무선채널을 수신할 수 있다. IF 복조기( 113a 및 113b)로부터의 복조신호들은 접속(116 및 117) 각각을 통해 등화기 (equalizer)(135)에 결합된다. 비록 명확히 도시하지는 않았지만, 상기 등화기는 BS (100)의 다른 부품들에 접속된다.

IF 복조기(113a 및 113b)로부터의 복조신호들은 또한 변형-RX(ModRX)(118)에 에 결합된다. 하거만 등의 미합중국 특허출원 제08/894,466호에 그 기능과 동작이 기술되어 있는 상기 ModRX(118)는 MS(130)로부터 수신한 신호들의 TOA를 측정하는 기능을 하고, 또한 제어유닛(115)으로의 접속을 통해 상기 측정의 결과들을 MSC(125)에 보고한다. 바람직하게, TOA 측정의 프로세싱은 ModRX(118) 내 프로세서 (119)가 수행한다. 대안으로, TOA 측정의 프로세싱은 제어유닛(115)의, 또는 유선망(예컨대, MSC 125)의 프로세서가 수행할 수 있다. 등화기(135)는 도입되고 있는 시야선 및 반사 무선에너지(the incoming line-of-sight and reflected radio energy) 둘 다를 이용하기 위해, 접속(116 및 117) 상의 두 복조신호들을 결합한다. 한편, ModRX(118)는 상기 두 복조신호들을 개별적으로 처리하는데, 이는, TOA를 측정할 때에 신호 페이딩이 원하는 효과이기 때문이다. 즉, 환언하면, 페이딩은 다소의 수신 버스트들에 대한 반사 빔들을 제거하여, 원하는 시야선 신호들을 제공한다.

도 2A - 2E는, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 구현할 수 있는, 샘플 TOA (i)를 결정하는 방밥과 관련한 일련의 파형들을 보여준다. 도 2A에 도시된 파형들은 접속(116)(또는 117) 상의 수신 신호의 한 버스트를 나타내고 있는데, 이는 버스트의 중간에 트레이닝 시퀀스(training sequence)(미리 알려짐) 뿐만 아니라 가변 데이터 1과 가변데이터 2를 포함한다. 실선의 파형은 직접(시야선) 수신한 신호를 나타내고, 점선 파형은 수신된 버스트의 반사부(따라서, 시간적으로 약간 지연된다)를 나타낸다.

도 2B에 도시된 파형은 도입되고 있는, 접속(116)(또는 117) 상의 신호의 직접 및 반사 버스트들과, TOA를 결정하기 위해 ModRX(118)에서 사용할 수 있는 공지된 트레이닝 시퀀스 간의 상관관계의 이론적인 응답을 보여준다. ModRX(118)에서 처리된, 이들 버스트들의 결합 상관응답(″채널 임펄스 응답″ 또는 CIR)이 도 2C에 도시되어 있다. 접미 철차 ″i″는 소정의 수신 버스트를 나타낸다.

도 2C에 도시된 CIRi 파형은 진폭과 위상을 포함하는 복소값이다. CIRi의 중간부는 제한된 숫자(예컨대 5)의 샘플들로 주어지지만, 도 2C에 도시된 것과 같이 전체 신호는 통상적인 보간기술을 사용하여 프로세서(119)가 재구성한다. 도 2D에 도시된 파형은 CIRi의 제곱 절대값을 설명하는데, 이는 ″추정 채널 전력프로파일″ 또는 CPPi로 부른다. CPPi에 대해 묘사된 파형은 최적의 것이며, 실제 경우에 있어서, 큰 잡음성분을 포함한다. 따라서, M개(예컨대 M=70)의 CPPi중 N개가, 도 2E에 도시된 바와 같이 단일 ICPP(Ni)로 적분된다.

적분신호 ICPP(Ni)는 원하는 신호에 대해서는 높은 피크값을 가지고, 원하지 않는 잡음에 대해서는 바이어스값을 가지고, 잡음에 대한 확산 시그마(spread sigma)는 적분을 통해 동일한 정도로 증폭되지 않는다. 바이어스값(b)은 프로세싱 동안에 제거되고, ICPP(Ni)의 양호도 ″Q″는 h/시그마 로 규정된다. 적분된 채널 전력 프로파일 ICPP(Ni)에 할당된 접미 철차 Ni는, N개의 버스트들의 소정 선택 ″i″가 적분되었다는 것을 나타낸다. TOA(i) 값은 ICPP(Ni)와 결합되어, 도 3에 도시된 도표의 100 포인트들 중 하나로서 입력된다.

도 3은 본 발명의 예시적인 실시예에 따라, 70개의 버스트들을 기반으로, 추정된 최소 도달시간(TOAe)을 구하는데 사용할 수 있는 도표이다. 비록 도 3이, 출현횟수 대 TOA(i)를 도표로 나타내는데 사용할 수 있는 도면이라 하더라도, 이는 설명의 목적만을 위한 도면이고 본 발명을 제한하는 것으로 이해해서는 안된다. 자동 프로세싱환경에서, 도 3의 도표는 다차원(multi-dimensional) 매트릭스 또는 어레이로 구현할 수 있는데, 행들(또는 렬들)은 각각 TOA(i)를 포함하고, 렬들(또는 행들)은 출현을 포함한다. 다른 표현이 도 5에 도시되어 있는데, 동일한 70개의 버스트들에 대한 누적 분포곡선을 보여준다.

본 발명은 모든 수신 버스트들 내 비트들의 공지 내용들과 동일한 부분(예컨대, 트레이닝 시퀀스)를 포함하는 M개(예컨대 70개)의 수신 버스트들을 사용한다. 그러나, 다른 실시예는, 수신기에는 공지되어 있지만, 상이한(비동일) 정보를 포함하는 (예컨대, 70개) 수신버스트들을 사용하여, 프로세서가, 각 버스트를 그의 공지된 내용들과 상관시켜 CIRi를 생성할 수 있도록 해준다.

첫번째 절차를 사용하여, M개의 수신 버스트들 중에서 무작위로 선택되는, 필요한 숫자의 N개의 버스트들을 ″가산(adding)″(예컨대, CPPi의 비간섭성 적분)하고, N개의 버스트들의 상기 합, ICPP(Ni)에 대해 TOA(i)를 결정함으로써, 잡음이 미리 선택된 레벨로 감소된다. 이 첫번째 절차는 다수의 회(예컨대, 100회) 반복되어, 도 3에 도시된 도표에 입력되는 100개의 TOA(i)의 값들이 만들어진다. 이 첫번째 절차의 주요 장점은, 무작위 선택, Ni는 때때로 가장 짧은 경로(시야 경로) 상에서 대부분 수신된 버스트들(버스트들만)을 포함한다는 것이다. 두번째 절차를 사용하여, 도 3에 도시된 도표에서 최소 TOAe가 판독된다. 그러나, 가장 짧은 TOA(i)의 값은 배제되는데, 이는 피크를 대신하는 잡음과 다중경로 영향에 의한 것일 수 있기 때문이다. 경험적인 정보는, 출현하는 TOA(i)의 5%가 TOAe보다 빠르고, 출현하는 TOA(i)의 95%가 TOAe 보다 늦는 경우에 TOAe의 적절한 판독이 이루어진다는 것을 보여준다.

도 4는, 본 발명을 구현하는데 사용할 수 있는 예시적인 방법(400)를 설명하는 흐름도이다. 단계 401에서, 공지된 비트 시퀀스를 포함하는, 접속(116)(또는 117)에서 수신한 신호의 M개의 버스트들을 ModRX(118)가 측정한다. 예컨대, 상기 버스트들은, 내부-셀 핸드오버 순서, 또는 적절한(구; old) 트래픽 채널로 역 핸드오버 순서에 응해 MS(130)에서부터 업링크 상에 전송되는 액세스 버스트들일 수 있고, 상기 순서는 GSM망 내 BS(예컨대, 100)에서부터 도입되는 순서이다. 만일 상기 액세스 버스트들을 BS(100)가 응답하지 않는다면, 타임아웃이 발생하여 MS를 이전에 사용하던 (구) 트래픽 채널로 다시 돌려 놓기 전까지, MS(130)가 버스트들을 70개까지 송신하게 된다. 접속(116 및 117) 상의 복조신호들은 상기 수신 액세스 버스트들, 또는 최대 2 ×70 = 140개 버스트들을 포함하고, 상기 버스트들 각각은 본 발명의 방법에 관하여, 독립 버스트로서 처리할 수 있다.

단계 402에서, (도 2C에 도시된 것과 같은) 소정의 한 버스트들과 각각 결합하고 또한 복소 정보를 포함하는 상기 수신 채널 임펄스응답, CIRi를 처리하여, (도 2D에 도시된 것과 같은) CIRi의 제곱 절대값과 동일한 추정된 채널 전력 프로파일, CPPi를 형성한다. 따라서, M개의 CPPi의 값들이 있게 된다. 단계 403에서, 프로세서(119)는 N=10으로 시작하는 CPPi의 M개의 값들(파형들) 중 N개를 무작위로 선택한다.

단계 404에서, N=10의 선택된 파형들 CPPi의 비간섭성 적분은 도 2E에 도시된 것과 같이, 하나의 통합 채널 전력 프로파일 ICPP(Ni)를 형성한다. 단계 405에서, 비율, h/시그마로 규정된 최소 양호도(minimum quality)를 가지도록, 잡음이, 도출된 ICPP(Ni)에 대해 충분히 감소되었는지를 결정하기 위한 확인이 이루어진다(도 2E와 비교해보라). 만일 h/시그마 비가 규정된 임계치 보다 작다면, 도출한 ICPP(Ni)는 아직 선택하지 않은 CPPi들 중에서 무작위로 선택된 하나의 추가 CPPi를 사용하여 단계 403-405를 반복함으로써 개선되게 된다. 단계 407에서, 최소 품질에 도달하고, (도 2E에 도시된 것과 같은) 최종 TOA(i)가 도 3에 도시된 도표에 삽입된다. 그런 다음, 흐름은 단계 408로 진행한다.

단계 408에서, 규정된 수의 TOAi 값들이 만들어졌는지에 대한 질의에 응답을 한다. 만일 만들어지지 않았다면, 필요한, 규정된 수의 TOAi 값들이 만들어질 때까지 상기에서 설명한 바와 같이 단계 403-407을 반복한다.

만일, 규정된 수의 TOAi들이 만들어졌다면, 단계 409에서, 도 3의 도표에서 가장 낮은 TOA(i)가 선택되는데, 이는 이 값의 TOA가, 버스트의 TOA를 가장 짧은 경로(시야 선) 상에서 수신한 것으로 나타내기 때문이다. 그러나, 상기 선택은 도 3 또는 도 5에 대한 상기 설명에 따라 수행하여, 잡음을 없애야 한다.

본 발명의 다른 실시예에서, TOA 대신에 TDOA를 측정한다. TDOA 측정법에 있어서, 시간기준에 대해서 보다는 다른 신호에 대해 시간측이 이루어지는 것을 제외하고는, TOA에 대해 상기에서 설명한 절차와 동일한 절차를 사용한다. 만일, TDOA 측정을 수행한다면, 두 수신신호들의 교차-상관(cross-correlation)을 수행할 수 있다. 이와 같이, TDOA 추정은 교차-상관 출력의 가장 높은 피크를 추정할 수 있다.

또한, 만일 TDOA 측정을 수행한다면, 상기에서 설명한 본 발명의 비간섭성 적분 해결책을 사용할 수 있다. 그러나, TDOA 측정을 수행하는 두 개의 신호들을 가지기 위해서는 두 개의 기지국을 사용하여야만 한다. 이와 같이, 교차-상관 출력을 CIR에 대체할 수 있고, 또한 교차-상관 전력 프로파일을 CPP에 대체할 수 있다 (CPP가 교차-상관 출력의 제곱 절대값을 나타낸다),

다른 실시예에서, 만일 DOA 측정을 수행한다고 하면, 지향성 또는 협소한 빔 안테나(예컨대, 적응(adaptive) 안테나 또는 고정 로브(fixed lobe) 안테나)에서부터 수신한 신호로부터 공간 기호(a spatial signature)를 추정할 수 있다. 이와 같이, DOA는 추정한 공간 기호의 가장 높은 피크를 추정할 수 있다.

만일 DOA 측정을 수행한다면, 상기에서 설명한 본 발명의 비간섭성 통합 해결책을 사용할 수 있다. 이와 같이, 공간 기호는 CIR를 대체할 수 있고, 또한 공간 신호 전력 프로파일은 CPP를 대체할 수 있다(CPP는 공간 기호의 제곱 절대값을 나타낸다).

TDOA와 DOA 측정의 경우에서 있어서, 시야(LOS) 신호 성분은 ICPP의 ″중력의 중심(center of gravity)″에 상응한다(즉, TOA 측정의 경우에 있어서, LOS 성분은 상관 출력의 가장 낮은 부분에 대응하지 않는다). 따라서, 전체 숫자 M개의 수신 버스트들 보다 적은 숫자로 비간섭성 적분을 수행함에 있어서 장점이 그의 없게 된다. 그러므로, 이들 경우에 있어서, 비간섭성 적분 프로세스에 모든 버스트들을 사용하고, TDOA 및 TOA 추정은 ICPP의 ″중력의 중심″이 된다.

본 발명의 또 다른 실시예에서, 상이한 방향들로부터의 빔들을 개별적으로 측정하기 위해 BS에서 안테나 어레이를 사용한다. 계속하여, 따라서, TOA 측정(가장 짧은 TOAi)을 위해 시야 빔을 선택한다.

본 발명의 또 다른 실시예에서, TOA(i)의 출현들은 수반된 잡음을 나타내는 그들의 양호도(즉, 그들의 h/시그마 값)으로 가중된다. 따라서, 약한 신호를 수신하는 원격 BS들은 위치 결정프로세스를 전체를 통해 간섭을 덜 받게 된다.

도 6은 본 발명에 따라 간섭을 거부하는, 제1보조방법을 설명한다. 이 방법은, 다른 이동단말기(예컨대, 그 위치들을 측정하고 있지 않은)들로부터의 교란을 어떻게 극복하는가를 제시한다. 예컨대, GSM에서, 서로간에 소정의 상관을 가지는 여덟 개의 상이한 트레이닝 시퀀스들을 사용하여, 그 위치를 측정하고 있는 이동단말기에 대해 수행된 측정들에 교란을 일으킬 수 있다.

상기 방법의 단계 601에서, M개의 모든 수신 버스트들 상의 모든 가능한 간섭 트레이닝 시퀀스들에 대해 채널 임펄스 응답, CIRj를 추정한다. 단계 602에서, CIRj의 제곱 절대값을 취함으로써, 대응하는 채널 전력 프로파일, CPPj가 형성된다. 단계 603에서, 상기와 같은 간섭 트레이닝 시퀀스 각각에 대해 평균 반송파-대-잡음비 C/I를 추정하는 한편, ″C″부분을 해당 간섭의 전력으로 취급하고, ″I″부분을 다른 신호들의 전력으로 취급한다. 단계 604에서, C/I가 제1임계치, T1을 초과하는 경우에, 수신 버스트들로부터 간섭을 차단(즉, 감(subtract))하여야 하는지에 대한 결정이 이루어진다. 단계 605에서, 단계 604의 조건을 충족한는 트레이닝 시퀀스들을 CIRj로 콘볼루션(″*″ 심벌화)하여, 수신 버스트에서부터 감한다.

도 7은 본 발명에 따라서, 시간영역에서 측정범위를 검출하는, 제2보조방법을 설명하는 흐름도이다. 예컨대, 이 방법은, 해당 신호에 비해 잡음이 높은 경우에 특히 유용하다. 이와 같이, (도 2B에 관해 상기에서 설명하고 또한 도시한 바와 같이) 상관 피크들에 대한 검색 이전에, 트레이닝 시퀀스들이 잡음 중에서 발견되면 근사 시간(approximate time)을 결정하는데에 문제가 있을 수 있다. 이 제2보조방법은, M개의 모든 수신 버스트들을 비간섭적으로 적분하여, 잡음에서부터 나오는 상당히 넓은 펄스들이 만들고, 측정한 이동단말기(그 위치를 결정하고 있는)의 트레이닝 시퀀스가 발견될 근사 시간을 나타낸다.

단계 701에서, M개의 모든 버스트들에 대해 수신 반송파의 채널 전력 프로파일, CPPi가 형성된다. 단계 702에서, 모든 CPPi의 비간섭성 적분이 수행되고, 가장 높은 피크는 트레이닝 시퀀스의 위치에 대응한다. 단계 703에서, C/I를 추정하는 한편, ″C″부분을 반송파의 전력으로 취급하고, ″I″부분을 다른 신호들의 전력으로 취급한다. 단계 704에서, 단계 701-702의 결과가 기준(C/I 〉 T2)에 맞는지, 또는 기준에 맞는 결과를 위해 부가적인 단계들이 이루어야 할 정도로 잡음이 상당히 강한지에 대한 결정이 이루어진다. 만일, 단계 704에서, C/I의 값이 임계치 T2 위에 있다면, 단계 701-702로부터의 결과는 기준에 맞다. 그렇지 않다면, 잡음에 높게 간섭을 받는 버스트들은 다음과 같이 가중(weighted down)된다. 단계 705에서, (잡음으로 인할 수 있는) 높은 에너지 내용(energy contents)을 가지는 버스트들에는 낮은 가중인수(weight factor), Wi를 할당함으로써 구별할 수 있고, 낮은 에너지 내용을 가지는 버스트들에는 높은 가중인수 Wi가 할당된다. 단계 706에서, M개의 모든 가중 버스트들의 합을 다음 식에 따라 형성한다.

이 합의 가장 높은 피크는 트레이닝 시퀀스의 위치에 대응한다.

도달시간, TOAe을 결정하기 위해, C/I에 따라 수신 버스트들에 가중을 할당하는 원리를 측정한 버스트들의 프로세싱에 적용할 수 있다. 도 2D로 나타낸 것과 같은 신호의 전력을 추정하고, 도 2A로 나타낸 것과 같은 신호 대 잡음의 전력을 추정하는데 트레이닝 시퀀스를 사용할 수 있다. 도 2E에 나타낸 것과 같이, 통합신호와 ICPP(Mi)와, 이 신호의 제곱근을 형성하기 전에, 이들 추정한 신호 전력과 신호 대 잡음을 기반으로 하여, 각 CPPi(즉, 도 2D의 W″CPPi)에 가중 W″를 할당할 수 있다.

본 발명의 방법과 장치의 바람직한 실시예를 첨부도면들과 상기의 상세한 설명에 기술하였다 하더라도, 본 발명의 기술된 실시예에 한정되지 않고, 다음의 청구범위로 규정되는 본 발명의 범위를 벗어나는 일이 없이 수 많은 재구성과, 수정과 대안들이 이루어질 수 있다는 것을 알 것이다. 특히, 업링크 응용을 위해 여기에서 설명하고 주장하는 방법은 다운링크 응용에도 사용할 수 있다.

Claims

시간분산(time dispersion)을 가지는 무선환경에서, 무선 송신기와 무선 수신기 간의 거리를 결정하는 방법에 있어서,

상기 무선 송신기에서부터 M개의 신호 샘플들을 송신하는 단계와,

상기 수신기에서 다중경로 성분과 잡음과 함께 상기 M개의 샘플들을 수신하는 단계와,

상기 M개의 샘플들 각각에 대해 추정 채널 전력 프로파일을 결정하는 단계와,

상기 M 개의 샘플들에서 제1셋트의 N개 샘플들을 선택하는 단계와,

상기 제1셋트의 N개 샘플들에 대한 상기 추정 채널 전력 프로파일들에 대해 비간섭성 적분을 수행하여 제1적분신호를 형성하는 단계와,

만일 신호 대 잡음에 관하여 상기 제1적분신호의 양호도 레벨이 규정된 임계치 보다 작다면, 상기 M개의 샘플들에서부터 다른 샘플을 선택하는 단계와,

상기 제1셋트의 N개 샘플들과 상기 다른 샘플에 대한 상기 추정 채널 전력 프로파일들에 대해 비간섭성 적분을 수행하여 제2적분신호를 형성하는 단계와,

만일 신호 대 잡음에 관하여 상기 제2적분신호의 양호도 레벨이 상기 규정된 임계치 보다 크거나 또는 동일하다면, 상기 제2적분신호의 최대 레벨의 도달시간을 결정하는 단계와,

상기 도달시간을 도달시간 대 출현횟수 어레이에 삽입하는 단계와,

상기 M개 샘플들에서부터 제2셋트의 N개 샘플을 선택하는 단계와,

상기 제2셋트의 N개 샘플에 대해 상기 삽입 단계를 통해 상기 수행단계 모두를 반복하는 단계와,

상기 어레이로부터 최소값 추정 도달시간을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 어레이로부터 최소값 추정 도달시간을 결정하는 상기 단계는 보다 높은 도달시간값들인, 모든 출현들 중 제1규정수의 출현들과, 보다 낮은 도달시간값들인, 상기 모든 출현들 중 상기 제1규정수의 여수(餘數)(제2규정수)의 출현들을 가지는 시간값을 상기 어레이에서부터 판독하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제2항에 있어서, 상기 제1규정수는 70% 보다 크고, 상기 제2규정수는 100%에서 상기 제1규정수의 백분율을 뺀 것인 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 수신단계는 두 개의 독립 무선 수신기에서 상기 M개 샘플들을 개별적으로 수신하여 상기 M개 샘플들을 2배로 형성하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 어레이는 매트릭스를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 삽입단계의 수동버전(manual version)은 상기 도달시간을 도달시간 대 출현횟수 도표에 삽입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
이동망에서 이동국과 기지국 간의 거리를 결정하는 방법에 있어서,

상기 이동국에서부터 제1 다수의 신호샘플들을 송신하는 단계와,

상기 기지국에서 상기 제1 다수의 신호샘플들을 수신하는 단계와,

상기 제1 다수의 신호샘들들 각각에 대해 추정 채널 전력 프로파일값을 형성하는 단계와,

상기 추정 채널 전력 프로파일값 각각에서부터 제2 다수의 샘플들을 선택하는 단계와,

상기 제2 다수의 샘플들에 대한 상기 추정 채널 전력 프로파일값을 적분하여 제1적분 채널 전력 프로파일을 형성하는 단계와,

만일 상기 제1적분 채널 전력 프로파일의 양호도 레벨이 규정된 임계치 보다 작다면, 상기 추정 채널 전력 프로파일값에서부터 적어도 하나의 부가적인 샘플을 선택하고,

상기 제2 다수의 샘플들에 대한 상기 추정 전력 프로파일 값과 상기 적어도 하나의 부가적인 샘플을 적분하여 제2적분 채널 전력 프로파일을 형성하는 단계와,

만일 상기 제2적분 채널 전력 프로파일의 양호도 레벨이 상기 규정된 임계치 보다 크거나 또는 동일하다면, 상기 제2적분 채널 전력 프로파일의 최대 도달시간을 결정하는 단계와,

상기 도달시간을 도달시간 대 출현횟수 어레이에 삽입하는 단계와,

상기 추정 채널 전력 프로파일 값 각각에서부터 제3의 다수의 샘플들을 선택하는 단계와,

상기 삽입단계를 통해 상기 제3 다수의 샘플들에 대한 상기 적분을 반복하는 단계와,

상기 어레이로부터 최소 도달시간을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제7항에 있어서, 상기 적분단계들은 비간섭성 적분을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제7항에 있어서, 상기 최소 도달시간은 상기 이동국과 상기 기지국 간에 가장 짧은 거리를 나타내는 것을 특징으로 하는 방법.
제7항에 잇어서, 최소 도달거리를 결정하는 상기 단계는 보다 높은 도달시간값들인, 모든 출현들 중 제1수의 출현과, 보다 낮은 도달시간값인, 모든 출현들 중 상기 제1수의 여수의 출현들을 가지는 시간값을 상기 어레이로부터 판독하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제10항에 있어서, 상기 제1수는 0.7 보다 크고, 상기 제1수의 여수는 1에서 상기 제1수를 뺀 것인 것을 특징으로 하는 방법.
시간분산을 가지는 무선환경에서, 무선 송신기와 무선 수신기 간의 거리를 결정하는 방법에 있어서,

상기 무선 송신기에서부터 M개의 신호샘플을 송신하는 단계와,

상기 무선 수신기에서 상기 M개의 샘플들과 함께 다중경로 성분과 잡음을 수신하는 단계와,

상기 M개의 샘플들에서부터 제1셋트의 N개 샘플들을 선택하여 상기 N개 샘플들의 수학적 함수를 형성하고, 상기 N개 샘플들의 상기 수학적 함수가 시간 정보를 보존하여 상기 잡음에 대한 상기 신호의 원하는 레벨을 나타내는 제1규정값으로 상기 잡음을 감소시키도록 N에 대한 수를 반복적으로 변화시키는 단계와,

상기 선택단계를 반복하고 또한 상기 선택단계를 상이한 무작위 및 독립 셋트의 N 샘플들로 시작하여, 상기 M개 샘플들로부터 부가적인 셋트의 N개 샘플들을 생성하고, 다수의 상기 부가적인 셋트의 N개 샘플들이 제2규정값을 가지면 상기 반복단계를 종료하는 단계와,

상기 제1셋트와 상기 부가적인 셋트의 N개 샘플들 각각에 대해 도달시간을 결정하는 단계와,

상기 도달시간 각각을 도달시간 대 출현횟수 어레이에 저장하는 단계와,

상기 도달시간 대 출현횟수 어레이에서부터 추정 도달시간을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
시간분산과 잡음을 가지는 무선환경에서, 원격 송신기에서부터 M개 샘플로서 반복적으로 송신된 공지 수신신호에 대해 가장 빠른 도달시간의 결정을 수행하고, 상기 M개 샘플들은, 상기 M개 샘플들 중 적어도 두 개간의 도달시간이 변하도록 페이딩되는, 방법에 있어서,

상기 M개 샘플들 중에서 제1셋트의 샘플들을 선택하는 단계와,

상게 제1셋트의 샘플들에서부터 수학적 함수를 형성하여 도달시간 정보를 손상하는 일이 없이 신호-대-잡음 품질을 개선하는 단계와,

상기 제1셋트의 샘플들 이외에 부가적인 셋트의 샘플들에 대해 상기 선택과 형성단계를 반복하는 단계와,

상기 제1셋트의 샘플들과 상기 부가적인 셋트의 샘플들 각각에 대해 도달시간을 결정하는 단계와,

상기 가장 빠른 도달시간의 추정을 얻기 위해 상기 결정단계에서부터 얻은 상기 도달시간 각각을 통계적으로 처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제13항에 있어서, 상기 제1셋트의 샘플들과 상기 부가적인 셋트의 샘플들은 동일수의 N개 샘플들을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제13항에 있어서, 상기 제1셋트의 샘플들과 상기 부가적인 셋트의 샘플들은 상이한 숫자의 샘플들을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
상기 제1셋트의 샘플들과 상기 부가적인 셋트의 샘플들에 사용되는 다수의 샘플들은, 상기 제1셋트의 샘플들과 상기 부가적인 셋트의 샘플들 각가에 대해 원하는 신호-대-잡음 품질을 얻도록 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
제13항에 있어서, 상기 제1셋트의 샘플들과 상기 부가적인 셋트의 샘플들에 사용된 다수의 샘플들은 h/시그마 로 규정된 원하는 신호-대-잡음 품질을 얻도록 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
이동망에서 이동국과 기지국 간의 거리를 결정하는데 사용하는 시스템에 있어서,

제1 다수의 신호샘플들을 송신하는 이동송신기와,

상기 제1 다수의 신호샘플들을 수신하는 기지국 수신기와,

상기 기지국 수신기에 연결된 프로세서를 포함하고,

상기 프로세서는,

상기 제1 다수의 신호샘플들 각각에 대해 추정 채널 전력 프로파일값을 형성하고,

상기 추정 채널 전력 프로파일값 각각에서부터 제2 다수의 신호샘플들을 선택하고,

상기 제2 다수의 신호샘플들에 대한 상기 추정 채널 전력 프로파일값을 적분하여 제1적분 채널 전력 프로파일을 형성하고,

만일 상기 제1적분 채널 전력 프로파일의 양호도 레벨이 규정된 임계치보다 작다면 상기 추정 채널 전력 프로파일값 각각에서부터 적어도 하나의 부가적인 샘플을 선택하고,

상기 제2 다수의 샘플들과 상기 적어도 하나의 부가적인 샘플에 대해 상기 추정 채널 전력 프로파일을 적분하여 제2적분 채널 전력 프로파일을 형성하고,

상기 제2적분 채널 전력 프로파일이 상기 규정된 임계치 보다 크거나 또는 동일하다면 상기 제2적분 채널 전력 프로파일의 최대 신호진폭에 대한 도달시간을 결정하고,

상기 도달시간을 도달시간 대 출현횟수 어레이에 삽입하고,

상기 추정 채널 전력 프로파일값들 각각에서부터 제3 다수의 샘플들을 선택하고,

상기 삽입동작을 통해 상기 제3 다수의 샘플들에 대해 제1적분연산을 반복하고,

상기 어레이로부터 최소 도달시간을 결정하도록 동작하는 것을 특징으로 하는 시스템.