KR20010103032A - 무선 통신 시스템의 시그너춰 구역에 대해 무선 주파수시그너춰를 생성하는 방법 및 시스템 - Google Patents

무선 통신 시스템의 시그너춰 구역에 대해 무선 주파수시그너춰를 생성하는 방법 및 시스템 Download PDF

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비센트 비.인그라시아, 알크 엠 아헨
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Abstract

무선 통신 시스템내의 수신기에서, 커버리지 영역내의 송신기로부터 전송된 신호와 관련된 복수의 무선 주파수 신호 전파 특성이 주기적으로 측정된다. 다음으로, 복수의 주기적으로 측정된 무선 주파수 신호 전파 특성이 무선 주파수 신호 전파 특성의 주도적 특징을 추출하는 처리가 행해져 시간 평균된 무선 주파수 시그너춰가 생성된다. 그리고나서, 시간적으로 평균화된 무선 주파수 시그너춰가 공간적으로 평균화된 무선 주파수 시그너춰와 비교되고, 이 비교에 응답하여 감도 지수가 생성된다. 복수의 주기적으로 측정된 무선 주파수 신호 전파 특성의 처리는 복수의 주기적으로 측정된 무선 주파수 신호 전파 특성의 벡터 표현을 포함하고 있는 구조된 매트릭스를 분해하여 무선 통신 시스템의 커버리지 영역내의 송신기로부터 전송된 신호의 무선 주파수 신호 전파 특성의 주도적 특징을 나타내는 부공간을 추출하는 단계를 포함할 것이다.

Description

무선 통신 시스템의 시그너춰 구역에 대해 무선 주파수 시그너춰를 생성하는 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR CREATING A RF SIGNATURE FOR A SIGNATURE REGION IN A WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}
무선 통신 시스템의 이용자와 운용자 모두를 위해서, 호출을 설정하거나 이와 다르게 데이타를 송수신하는 가입자 유닛의 위치를 파악하는 것이 바람직한 경우가 있다. 가입자의 위치를 파악할 수 있는 기술의 응용분야로는 911(또는 119) 비상 서비스를 요청하는 가입자의 위치 파악, 다양한 법 집행 활동에 있어서의 법 집행원을 보조, 이용자에게 인근 지역의 지도나 방향을 제공, 및 이용자의 위치에 관련된 광고 정보를 이용자에게 제공하는 것이 포함된다.
통신 시스템에서 가입자 유닛의 위치 파악을 제공하기 위해 몇몇 기술들이 사용되거나 제안되어져 왔으며, 이들 기술들은 제각기 단점들을 갖고 있다. 예를들어, 도달 시차 측정(TDOA: time difference of arrival) 시스템은 이미 알고 있는 위치에 있는 복수의 기본 트랜시버로부터 제공되는 측정값을 사용한다. 이러한유형의 시스템은 가입자 유닛에서 나오는 신호를 하나 이상의 기본 트랜시버에서 수신하는 것, 기본 트랜시버간에 시간을 동기시키는 것, 신호의 전파에 영향을 주는 물체로부터 반사 및 회절된 신호인 다중경로 신호와 가시선 신호를 혼동하지 않고 가시선 파면 전파(line-of-sight wave front propagation)를 측정하는 것을 필요로 한다. 코드 분할 다중 접속 방식(CDMA) 표준인 잠정 표준사양 95(IS-95)에 기반을 둔 셀룰러 시스템에서의 기본 트랜시버들에 대한 동기화의 정확도는 위치 추정값(estimates)을 원하는 정도로 제공할 신호 전파 측정치를 얻기에 충분할 만큼 정확하지는 않다. 또한, 도심 협곡(urban canyon)으로 알려지기도 한 밀집된 도심 지역에서, 가시선 신호 성분이 근접한 다중경로 성분들에 의해 가려지거나 방해될 수 있기 때문에 가시선 파면의 검출이 가능하지 않게 될 수도 있다.
진일보된 TDOA 시스템은 일부 다중경로 성분의 제거에 도움을 주기 위해 스마트 안테나(smart antenna)를 사용하여 프롬프트 파면(the prompt wave face)의 검출을 향상시킨다. 스마트 안테나는 도달각(AOA: angle-of-arrival) 측정값을 위치 탐색을 위한 기하학 방정식에 부가되도록 하여 성능을 더욱 향상시킬 수 있다. 그러나, 일부 밀집된 도심 지역에서의 다중경로 환경은 너무 혼잡하여 스마트 안테나가 효과적인 해결책이 될 수 없다. 스마트 안테나를 중복 사용하는 해결책 또한 기존 안테나와 연계하여 작동시키기 위해 고유 위상 어레이 안테나를 추가하는 것이 필요하다. 위치 탐색의 요구 뿐만 아니라 용량적인 요구에 대해서도 스마트 안테나가 필요할 때까지 서비스 제공자는 아마도 추가 안테나에 투자하는 것을 꺼려할 것이다.
일부 엔지니어와 운용자들은 가입자의 위치를 판정하기 위해 위성 위치확인 시스템(GPS)의 이용을 제안하고 있다. 이 기술도 역시 밀집된 도심 지역에서의 문제점, 즉 많은 장소에서 정확한 위치 추정값을 생성하는데 필요한 다수의 위성으로부터의 가시선 신호를 수신하는 것이 가능하지 않다는 문제점이 있다.
다른 제안으로는 가입자가 어느 셀 사이트를 이용하는지를 식별함으로써 가입자 위치가 추정될 수 있도록 도시의 중심 지역에 많은 마이크로셀(microcell)을 위치시키는 방법이 있다. 마이크로셀은 어떤 지역에서는 인기를 얻고 있지만, 업계에서는 용량 커버리지 때문에 마이크로셀을 거부하고 있는 것이 일반적이며, 이는 배치된 마이크로셀의 개수가 위치 탐색을 지원할만큼 충분히 광범위하지 못할 것이라는 것을 의미한다. 대부분의 종래 통신 배치 계획은 여전히 매크로셀룰러(macrocellular) 커버리지를 기준으로 하고 있다.
본 발명은 전반적으로는 무선 통신 시스템에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 무선 통신 시스템의 커버리지 영역에서 시그너춰 구역에 대한 무선 주파수(RF) 시그너춰를 생성시키는 개선된 방법 및 시스템에 관한 것이다.
도 1은 무선 통신 시스템의 커버리지 영역의 도심 밀집 지역에서의 다중경로 신호 전파를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 방법 및 시스템에 따라 무선 통신 시스템의 커버리지 영역내의 시그너춰 구역에 대해 공간적으로 평균화된 무선 주파수 시그너춰를 생성하는 방법 및 동작을 나타낸 고레벨의 논리 흐름도.
도 3은 본 발명의 방법 및 시스템에 따라, 무선 주파수 시그너춰를 나타내는 데이타베이스 레코드를 생성하는데 사용되는 채널 임펄스 응답 측정값의 형태로 무선 주파수 전파 특성의 암시적인 측정값을 생성하도록 원시 측정 데이타의 처리과정을 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 방법 및 시스템에 따라, 무선 통신 시스템의 커버리지 영역내에서 가입자 유닛에 대해 시간적으로 평균화된 무선 주파수 시그너춰를 측정하는 방법 및 동작을 나타낸 고레벨의 논리 흐름도.
도 5는 도 4에 도시된 바와 같은 공간적으로 평균화된 무선 주파수 시그너춰를 생성하는 과정을 보다 상세하게 나타낸 논리 흐름도.
도 6은 본 발명의 방법 및 시스템에 따라, 무선 통신 시스템의 커버리지 영역내의 시그너춰 구역에 대해 무선 주파수 시그너춰를 생성하는데 사용되고, 위치 파악 이벤트 동안 커버리지 영역에서 위치 파악될 가입자 유닛에 대해 무선 주파수 시그너춰를 측정하기 위한 시스템을 나타낸 도면.
도 7은 도 2에 도시된 바와 같은 공간적으로 평균화된 무선 주파수 시그너춰를 생성하는 과정을 더욱 상세하게 나타낸 논리 흐름도.
도 8은 본 발명의 방법 및 시스템에 의해 사용되는 파워 딜레이 프로파일(power delay profiles)을 전개하는 그래프.
도 9는 도 8의 데이타를 비선형적으로 평균화한 것을 나타낸 그래프.
도 10은 시그너춰 구역 내에서 복수의 위치로부터 수집된 파워 딜레이 프로파일을 나타낸 그래프.
도 11은 도 10의 데이타를 비선형적으로 평균화한 것을 나타낸 그래프.
그러므로, 휘어진 또는 비가시선(non-line-of-sight) 전파 신호의 무선 주파수 신호 특성이 가입자 유닛의 위치 파악에 유용하게 사용되는, 통신 시스템 서비스 지역의 산재된 영역에서 가입자 유닛의 위치 파악을 위한 개선된 저비용의 방법이 필요하다는 것을 알 수 있을 것이다. 따라서, 무선 통신 시스템의 커버리지 영역에서 무선 주파수 시그너춰 구역을 생성시키기 위한 개선된 방법 및 시스템에 대한 필요성이 또한 존재하며, 여기서 무선 주파수 시그너춰(signature)는 선택된 시그너춰 구역으로부터 전송된 신호의 무선 주파수 전파 특성의 주도적 특징(dominant features)에 응답한다.
본 발명의 신규한 특징이라고 생각되는 특성이 첨부된 청구의 범위에 개시되어 있다. 그러나 청구의 범위 그 자체와 바람직한 용례, 다른 목적 및 이들의 이점은 첨부 도면과 함께 다음에 개시되는 실시예의 상세한 설명을 참조함으로써 용이하게 이해할 수 있을 것이다.
도 1에는, 가입자 유닛(38)과 기본 트랜시버(40) 사이의 전파 경로(32∼36)를 이동하는 무선 주파수 신호를 반사하고 회절시키는 빌딩(22∼30)을 포함하는 통신 시스템 커버리지 영역(20)이 도시되어 있다.
도 1로부터, 전파 경로(32∼34)는 전파 경로(36)에 대해 상이한 이동 시간과 도달각을 갖는다는 것을 명백하게 알 수 있다. 따라서, 트랜시버(40)가 가입자 유닛(38)의 위치를 추정하기 위해 전파 신호로부터의 도달각 및 타이밍 정보를 측정하여 이 측정된 데이타를 이용하는 경우, 빌딩(22∼30)에 의해 야기된 신호의 반사 및 회절을 고려하지 않는다면, 전파 경로(32∼36)로부터의 데이타가 통일되지 않아통신 시스템 커버리지 영역(20)내의 단일 위치를 나타내지 못하게 될 것이다.
도 2에는 본 발명에 따른 무선 통신 시스템에서의 커버리지 영역내의 시그너춰 구역에 대해 공간적으로 평균화된 무선 주파수 시그너춰를 생성하는 방법 및 동작을 나타내는 고레벨의 논리 흐름도가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 처리과정은 블록(200)에서 개시하며, 이어서 블록(202)으로 진행하여 통신 시스템 커버리지 영역(20; 도 1 참조)에서 위치를 선택하는 과정을 수행한다. 바람직한 실시예에 있어서, 이 위치 선택 과정은 통신 시스템 커버리지 영역(20)내의 송신기의 현재 위치를 표시하는 과정을 포함한다. 이 과정은 송신기와 함께 위치한 GPS 수신기로부터 제공된 위치를 기록하거나 지도 또는 조사 장비를 이용하여 위치를 표시함으로써 구현될 수 있다. 다른 전자적 위치 탐색 장치가 사용될 수도 있으며, 이러한 장치로는 미국 해안 경비대에서 사용하는 로란(LORAN) 위치 탐색 시스템이 있다. 바람직한 실시예에서, 이 선택된 위치는 신호를 방출하는 송신기를 휴대하면서 통신 시스템 커버리지 영역(20)을 차로 이동하거나 걷고 있는 동안에 선택된 복수의 위치 중 하나의 위치이다. 선택된 위치들 중의 일부는 도 1에 참조부호 42로 표시된 기호로 도시되어 있다.
위치가 선택된 후에, 블록(204)에 지시된 바와 같이, 선택된 위치에 있는 송신기로부터의 신호의 무선 주파수 신호 전파 특성을 측정하게 된다. 측정된 무선 주파수 신호 전파 특성에는 다중경로 성분의 개수, 각각의 다중경로 성분에서의 평균 파워, 각각의 다중경로 성분의 도달 방위각 및/또는 도달 앙각(elevation angle of arrival) 및/또는 치우침각(polarization angle)에 기인한 안테나의 이득 및 위상, 각각의 성분의 도플러 주파수, 및 각각의 성분의 상대적 시간 지연이 포함될 것이다. 이들 특성은 수신된 신호의 파라메트릭 분해에 의해 명백하게 측정될 수 있다. 그러나 바람직한 실시예에 있어서, 무선 주파수 신호 전파 특성은 기본 트랜시버(40)에 있는 하나 이상의 안테나들 각각과 가입자(38)간의 특정 채널의 채널 임펄스 응답을 샘플링, 연산 및 기록함으로써 암시적으로 측정된다.
만일 무선 주파수 신호 전파 특성이 명백하게 측정된다면, 채널 임펄스 응답의 파라메트릭 모델은 다음 방정식으로 표현된 바와 같이 형성된다.
여기서,ｅ는 관련 안테나의 인덱스이고,
Ｑ(t)는 경로의 수를 나타내며,
α q(t)는 경로 q의 복합 진폭이고,
Γ e (θ,φ,ξ)는 방위각 θ, 앙각 φ 및 치우침각 ξ를 갖는 파면에 의한 자극(stimulus)에 기인한 안테나ｅ의 복소수값 응답이며,
τq(t) 는 경로 q의 시간 지연이다.
이 수학식은 변동(nonstationary) 임펄스 응답을 위한 것으로서, 특정 부분의 상대적인 고정성(stationarity)을 이용함으로써 더 분해될 수 있다.
수학식 2에 있어서,T는 시간을 나타내고, τ는 시간 지연을 나타낸다. 이들 매개변수들은 전송된 신호에 의해 측정된 위치 의존적 다중경로 왜곡을 특정하기에 충분하다. 임의의 주어진 시간에서, 송신기는 임의의 위치(예컨대, (x(t),y(t))를 차지할 것이며, 이 위치에 대해 측정된 임펄스 응답의 매개변수가 무선 주파수 신호 전파 특성이 된다(이러한 파라메트릭 모델에 대한 설명에는 특정 환경을 통과하는 이동 속도에 기인한 도플러 주파수 변이(Doppler frequency shifts)의 모델링이 배제되어 있다는 점에 유의하기 바란다. 이 데이타는 αq(T) 내에 암시적으로 포함되어 있다. 도플러 변이는 이동 속도에 기인하는 것이며, 위치와 관련하여 부차적인 것일 뿐이다. 개시된 다른 매개변수들은 송신기의 위치와 더욱 직접적으로 관련되어 있다. 그러나, 도플러의 추가는 일부 환경에서는 이득이 되는 것으로 판명된다).
이들 특성의 암시적 측정값들은 기초 파라미터를 감소시키지 않고 임펄스 응답의 샘플들을 기록함으로써 만들어진다. 예를 들어, 이들 무선 주파수 신호 특성들의 벡터화된 암시적 측정값 he(T)는 다음과 같이 표현될 수 있다.
응답값의 어떠한 선형 변환(예컨대, 푸리에 변환)도 무선 주파수 신호 전파특성의 암시적 기술에 대해 동등하게 유효한 기준을 제공한다는 점에 유의하기 바란다. 어떠한 변환은 데이타를 더 작은 지원 구역으로 제한하기 위한 조건을 생성하여 중요하지 않은 데이타를 버림으로써 기록될 데이타의 양을 감소시킬 것이다. 예를 들어, 중요한 신호 파워가 존재하는 주파수 빈(bin)으로 대역을 제한하는 처리가 후속되는 푸리에 변환은 기록된 데이타의 양을 감소시킬 수 있을 것이다. 이들 변환은 1998년 2월자의 신호 처리에 대한 IEEE 보고서(IEEE Transactions on Signal Processing)에서 반 데르 빈(van der Veen), 반데르빈(Vanderveen) 및 파울라(Paulraj)가 발표한 "변이 불변성 기술을 이용한 결합각 및 지연 추정(Joint Angle and Delay Estimation Using Shift-Invariance Techniques)" 방법을 따른다.
바람직한 실시예에 있어서, 무선 주파수(RF) 신호 전파 특성은 기본 트랜시버(40)에서 하나 이상의 안테나로부터 전압 측정값을 샘플링함으로써 암시적으로 측정된다. 도 3을 참조하면, 단일의 전압 샘플이 참조부호 300으로 표시되어 있다. 전압 샘플(300)은 측정되는 신호의 대역폭보다 더 크게 취해져야 한다.
임펄스 응답 벡터 h(ｉ)를 계산하기 위해, vi내지 vi+N-1의 원소를 갖는 샘플 그룹(302, 304)과 같은 전압 샘플 그룹 s(ｉ)가 임펄스 응답 추정기(306)에 입력된다. 이 임펄스 응답 추정기(306)는 수학식 3에서와 같은 추정된 채널 임펄스 응답의 샘플들과 도 3에서의 h(ｉ)를 전달한다. 채널 임펄스 응답은 1998년 2월자의 신호 처리에 대한 IEEE 보고서(IEEE Transactions on Signal Processing)에서 발표된 "변이 불변성 기술을 이용한 결합각 및 지연 추정(Joint Angle and DelayEstimation Using Shift-Invariance Techniques)" 방법에 따라 추정될 수 있다.
바람직한 실시예에서, 다중의 안테나가 사용되는 경우, 임펄스 응답은 각 안테나마다 측정되고, 안테나 ｅ에 대한 임펄스 응답은 he(i)로 표시된다. 예를 들어, E 개의 안테나가 사용된다면, 각각의 측정을 위한 모든 안테나에 대한 임펄스 응답은 수학식 4에 나타난 바와 같이, 매트릭스 H(i)로 정렬될 수 있다.
무선 주파수 신호 전파 특성이 측정된 후, 블록(206)에 나타낸 바와 같이, 통신 시스템 커버리지 영역에서 측정할 다음 위치가 있는지 여부를 판정하는 과정이 수행된다. 만일 측정할 다른 위치가 있다면, 과정은 블록(208)으로 이동하여 다음 위치가 선택된다. 다음 위치를 선택한 후, 블록(204)을 참조하여 전술된 바와 같이 새로운 측정값이 취해진다. 선택된 위치는 고유한 값이 될 필요는 없다는 점에 유의하기 바라며, 이는 커버리지 영역에서의 교차점을 2회에 걸쳐 차량으로 통과하거나 또는 걸어서 통과하는 경우가 있을 수 있기 때문이다. 하나 이상의 임펄스 응답 벡터가 동일하게 선택된 위치에 대해 저장될 수 있다고 하더라도, 몇몇의 상이한 위치는 시그너춰 구역 내에서 선택되어져야 한다.
블록(206)에서, 모든 위치가 측정되었다고 판정되면, 복수의 시그너춰 구역을 한정하는 과정이 수행되고, 여기서 각각의 시그너춰 구역은 블록(210)에 지시된 바와 같이, 복수의 선택된 위치를 포함하게 된다. 바람직한 실시예에서, 선택된시그너춰 구역은 서로 인접하고 그 형태와 크기가 기하학적으로 유사하기 때문에, 구역은 통신 시스템 커버리지 영역 위에 놓여진 격자형 타일처럼 보인다. 예시된 바와 같이, 도 1에서의 시그너춰 구역(44)은 복수의 선택된 위치(42)를 포함하며, 이들 위치로부터 RF 신호 전파 특성이 측정된다.
다른 실시예에서, 시그너춰 구역(44)은 하나의 위치에서의 측정값과 다른 위치에서의 측정값을 비교함으로써 또는 하나의 측정값 그룹과 다른 측정값 그룹을 비교함으로써 판정되는 바와 같이, 채널 임펄스 응답에서 관찰된 국부적 상관관계에 기초하여 선택될 수 있다. 시그너춰 구역을 한정하는 과정에서의 분석을 수행함으로써 불규칙적으로 형성된 시그너춰 구역이 형성될 수 있으며, 이들 시그너춰 구역은 이 구역으로부터 무선 주파수 전파 특성을 더욱 정확하게 나타낼 수 있게 됨으로써, 위치의 추정이 더욱 정확하게 될 것이다.
일단 시그너춰 구역이 정해졌으면, 블록(212)에서 나타낸 바와 같이 제1 시그너춰 구역을 선택하는 과정이 수행된다. 선택된 시그너춰 구역에 대해, 측정된 RF 신호 전파 특성들 각각이 처리되어, 블록(214)에 지시된 바와 같이 시그너춰 구역에 대해 공간적으로 평균화된 무선 주파수 시그너춰를 생성하게 된다. 이 공간적으로 평균화된 무선 주파수 시그너춰 구역은 선택된 시그너춰 구역으로부터 전송되고 기본 트랜시버(40)와 같은 기본 트랜시버에서 수신된 신호의 무선 주파수 신호 전파 특성의 주도적 특징을 나타낸다.
이러한 암시적으로 측정된 RF 신호 전파 특성을 위해 공간적으로 평균화된 무선 주파수 시그너춰를 연산하는 과정은 도 7을 참조하면 더 확실하게 이해될 수있다.
도 7에서, 암시적으로 측정된 무선 주파수 신호 전파 특성으로부터 선택된 시그너춰 구역을 위해 공간적으로 평균화된 무선 주파수 시그너춰를 연산하는 과정은 블록(700)에서 개시되며, 이후 블록(702)으로 이동하여 무선 주파수 신호 전파 특성이 측정되는 선택된 시그너춰 구역 내에서 제1 위치를 선택하는 과정이 행해진다.
다음으로, 선택된 위치에 대해 측정된 채널 임펄스 응답을 리콜하는 과정이 블록(704)에 지시된 바와 같이 실행된다. 이들 채널 응답은 응답값들이 수집되는 위치와 관련된 벡터로서 표현되는 것이 바람직하다. 만일 하나 이상의 안테나가 측정된다면, 임펄스 응답은 수학식 4로 나타낸 바와 같이 단일 안테나로부터 임펄스 응답을 표시하는 각각의 컬럼과 함께 매트릭스로서 리콜된다.
그 다음 과정은 리콜된 임펄스 응답을 벡터화하고 결과 벡터를 매트릭스 F내의 컬럼으로서 첨부하며, 여기서 컬럼은 블록(706)에 지시된 바와 같이 선택된 위치에 대응하는 것이다. 벡터화하는 과정은 하나 이상의 안테나가 채널 임펄스 응답을 측정하기 위해 기본 트랜시버에서 사용되는 경우에만 필요로 한다는 점에 유의하기 바란다. L 개의 측정 위치에 대해, 매트릭스 F 는 다음과 같이 표현될 수 있다.
f(i)=vec{H(i)}
F=[f(1)f(2) ∧f(L)]
다음으로, 선택된 시그너춰 구역 내에서의 측정된 위치에 위해 측정된 임펄스 응답이 모두 매트릭스 F에 부가되었는지 여부를 판정하는 과정이 실행되며, 이는 블록(708)에 지시되어 있다. 만일 모든 위치로부터의 응답이 리콜되지 않았거나 벡터화되지 않았다면, 블록(710)에 지시된 바와 같이 다음 위치를 선택하는 과정이 실행되고, 다음의 측정된 채널 임펄스 응답을 리콜하기 위해 블록(704)으로 복귀하게 된다.
블록(708)에서, 모든 데이타가 리콜되었고 매트릭스 F를 형성하도록 첨부되었다고 판정되면, 과정은 블록(712)으로 이동하여 주요 부공간 T 가 매트릭스 F 로부터 추출된다. 이 주요 부공간 추출은 일반적으로 단일값 분해 동작의 결과를 매트릭스 F 상에서 직접 분할하거나 데이타 매트릭스 F로부터 추정된 샘플 공분산 매트릭스상에서 고유분해(eigendecomposition) 동작을 행함으로써 달성된다. 이 분할 과정은 잡음 또는 다른 아티팩트(artifact)에 의해 심각하게 왜곡될 수 있는 덜 중요한 조건(terms)으로부터 중요한 조건을 분리한다. 이 분할 과정은 그들의 크기 순으로 연산된 단일값 또는 고유값에 순위를 매기고 N 값 그룹으로부터 PㆍN 의 가장 큰 값을 선택함으로써 간단하게 달성될 수 있고, 또한 임계값을 초과하는 성분이 선택될 수 있다. 주요 부공간 순위를 판정하는 보다 정교한 방법은 1995년 사이먼 해이킨(Simon Haykin)이 기술한 Prentice Hall의 "진보된 스펙트럼 분해 및 어레이 처리(Advances in Spectrum Analysis and Array Processing)" 제3권의 5∼9페이지와 21∼23페이지에 잘 개시되어 있다.
블록(712)에 지시된 단계가 완료된 후, 매트릭스 T는 선택된 시그너춰 구역을 위한 공간적으로 평균화된 RF 시그너춰가 된다. 따라서, 암시적으로 측정된 무선 주파수 신호 전파 특성으로부터 선택된 시그너춰 구역을 위한 무선 주파수 시그너춰를 생성하는 과정은 블록(714)에서 종료한다.
도 7과 관련하여 기술된 과정은 암시적으로 측정된 무선 주파수 전파 특성으로부터 주요 부공간을 추출하는 과정이다. 암시적으로 측정된 무선 주파수 전파 특성에 대한 주요 부공간 추출의 더욱 완전한 논의를 위해, 주요 부공간을 추출하는 다른 방법과 함께, 1998년 5월에 스탠포드 대학의 마이클러 씨 반데르빈(Michaela C. Vanderveen)이 발표한 "무선 통신망에서의 파마메트릭 채널 모델의 추정(Estimation of Parametric Channel Models in Wireless Communication Networks)"란 제목의 논문을 참조하기 바란다.
주요 부공간 추출은 시그너춰 구역으로부터 RF 신호 전파 특성의 주도적 특징을 포착한다. 이 과정은 선택된 시그너춰 구역과 관련된 복수의 임펄스 응답 벡터에 암시적으로 수신 및 기록된 정보를 필터링하고, 위치 탐색에 대해 중요하지 않거나 덜 중요할 것으로 간주되는 정보를 제거한다.
주도적 특징을 추출하는 다른 방법, 그리고 개념적으로 이해가 더 용이한 방법으로는 단일의 평균 파워 딜레이 프로파일을 전달하도록 시그너춰 구역과 관련된 측정된 임펄스 응답을 비선형적으로 평균화하는 것이다. 도 10을 참조하여 보면, 측정된 임펄스 응답은 임펄스 응답의 복소수값화된 샘플들의 크기를 각각의 지연에 대해 취함으로써 파워 딜레이 프로파일로 변환될 수 있다. 도표(1000)는 파워에 대해서는 데시벨 단위로 지연에 대해서는 마이크로초 단위로 파워 대 지연 프로파일의 집합을 그래프로 나타낸 도면이며, 각각의 측정값의 위치는 정수 인덱스로서덜 미세하게 표시하였다. 도표(1000)에서의 프로파일의 모음은 위치축(1002)을 따라 진행하며, 위치축(1002)에 있는 오프셋은 선택된 시그너춰 구역 내에 놓인 수집된 복수의 측정값을 나타낸다. 위치축(1002)을 따라 평균화함으로써, 산술 평균 특징을 추출하여 평균적인 파워 딜레이 프로파일을 제공하는 것이 가능하다. 도 11을 참조하면, 도표(1100)는 도 10의 데이타로부터 추출된 평균적인 파워 딜레이 프로파일을 그래프로 나타낸 도면이다. 평균적인 파워 딜레이 프로파일은 측정된 각각의 안테나마다 계산될 수 있다. 이 평균적인 파워 딜레이 프로파일은 주요 부공간과 마찬가지로 무선 주파수 신호 전파 특성의 평균적인 또는 주도적 특징을 나타내는데 이용될 수 있다.
무선 주파수 신호 전파 특성의 주도적 특징은 송신기 및 수신기의 위치와 관련되는 경향이 있을 것이다. 기본 트랜시버는 통상적인 무선 통신 시스템에서는 일반적으로 고정되기 때문에, 가입자 유닛의 위치를 식별하기 위해 주도적 특징을 이용할 수 있다.
공간적으로 평균화된 무선 주파수 시그너춰가 선택된 시그너춰 구역에 대해 생성된 후에, 처리과정은 블록(216)에 지시된 바와 같이 공간적으로 평균화된 무선 주파수 시그너춰와 선택된 시그너춰 구역을 나타내는 위치간의 관련성을 기록하는 단계를 수행한다. 이 기록 과정은 시그너춰 구역(44)의 중심에서의 위치(46, 도 1 참조)와 같은 위치에 의해 표시되는 것과 같이, 각각의 공간적으로 평균화된 무선 주파수 시그너춰를 이들 각각의 시그너춰 구역과 관련시키는 데이타베이스에 기록함으로써 이루어진다.
다음으로, 블록(218)에 지시된 바와 같이, 커버리지 영역에서 또 하나의 공간적으로 평균화된 무선 주파수 스그너춰가 시그너춰 구역에 대해 연산될 필요성이 있는지 여부를 판정하는 과정이 행해진다. 만일 다른 시그너춰 구역에 대한한 추가적인 처리가 필요하다면, 블록(220)에 지시된 바와 같이 다음 시그너춰 구역을 선택하는 과정이 행해지고, 이후 블록(214)으로 복귀하여 다음의 공간적으로 평균화된 무선 주파수 시그너춰가 연산된다.
만일 블록(218)에서, 모든 시그너춰 구역이 처리되었다고 판정되면, 블록(222)에 지시된 바와 같이 데이타베이스 정보의 처리가 종료된다. 이 데이타베이스는 각각의 시그너춰 구역에 대해 공간적으로 평균화된 무선 주파수 시그너춰를 포함한다. 공간적으로 평균화된 무선 주파수 시그너춰는 시그너춰 구역에서의 복수의 선택된 위치로부터의 측정값에서 얻어진 측정값으로부터 덜 중요한 정보를 수학적으로 필터링함으로써 판정되는 것과 같이 시그너춰 영역으로부터 전송된 신호에 대한 주요 무선 주파수 전파 특성을 나타내는 정보를 포함한다. 이 데이타베이스는 이하 상세히 개시된 바와 같이, 현재 가입자 유닛 위치를 추정하는데 즉각적으로 사용될 수 있다.
도 4는 무선 통신 시스템의 커버리지 영역에서 송신기에 대해 시간적으로 평균화된 무선 주파수 시그너춰를 측정하는 방법 및 동작, 공간적으로 평균화된 무선 주파수 시그너춰와 시간적으로 평균화된 무선 주파수 시그너춰를 비교하는 방법 및 동작, 본 발명의 방법 및 시스템에 따라 감도지수(figure of merit)를 발생시키는 방법 및 동작을 나타내는 고레벨의 논리 흐름도이다. 감도지수의 모음은 어느 시그너춰 구역으로부터의 송신기가 전송 상태로 되기가 쉬운지를 결정함으로써 송신기 위치를 추정하는데 이용될 수 있다.
예시된 바와 같이, 처리과정은 블록(400)에서 개시하고, 이후 블록(402)으로 이동하여 가입자 유닛의 위치를 추정하기 위한 요청을 수신하는 과정을 수행한다.
요청을 수신한 후에, 블록(404)에 지시된 바와 같이, 시스템이 위치를 추정하는 가입자 유닛의 송신기로부터 신호의 무선 주파수 신호 전파 특성을 측정하는 과정이 수행된다. 측정된 무선 주파수 신호 전파 특성에는 다중경로 성분의 개수와, 각각의 다중경로 성분에서의 평균 파워와, 파면의 도달 방위각, 도달 앙각 및 치우침각에 기인한 안테나의 이득 및 위상과, 파면의 도플러 주파수와, 파면의 상대적인 시간 지연이 포함될 것이다. 이들 특성은 수신된 신호의 파라메트릭 분해에 의해 명백하게 측정될 수 있다. 그러나 바람직한 실시예에서, 무선 주파수 신호 전파 특성은 위치 설정할 가입자와 기본 트랜시버 사이의 특정 채널의 채널 임펄스 응답을 샘플링 및 기록함으로써 암시적으로 측정된다.
위치 설정할 가입자 유닛으로부터 제공된 신호의 무선 주파수 신호 전파 특성의 측정은 도 2의 블록(204)에 지시된 것과 같이, 공간적으로 평균화된 무선 주파수 시그너춰 데이타베이스의 형성 동안 선택된 위치에서 송수신기로부터 신호의 무선 주파수 신호 전파 특성을 측정한 것과 매우 유사하다.
일단 무선 주파수 신호 전파 특성이 측정되었으면, 블록(406)에 지시된 것과 같이 다른 측정이 필요한지 여부를 판정한다. 바람직하게는, RF 신호 전파 특성의 몇몇의 측정은 주기적으로 취해질 것이기 때문에, 위치될 가입자 유닛에 대한 시간적으로 평균화된 무선 주파수 시그너춰가 연산될 수 있다. RF 신호 전파 특성에 대한 단일의 일시적인 측정은 일부 환경에서는 적절할 수 있지만, 단일 샘플 추정기는 신호 전파에서의 기본적인 무작위 처리에 기인한 편차가 커지게 될 수 있다는 것으로 널리 알려져 있다. 다중의 측정값으로부터 RF 신호 전파 특성의 추정에 통계적 원리를 이용함으로써, 무작위성을 감소시키고 RF 신호 전파 특성의 평균 구조 또는 주도적 특징을 추출하게 된다.
만일 다른 측정값이 필요하다면, 처리과정은 블록(408)에 지시된 것과 같이 지연되고, 블록(404)으로 복귀한 후, 무선 주파수 신호 전파 특성이 다시 측정된다. 취해지는 측정값의 개수는 소정의 정해진 구간을 초과할 수 있는 주기적 측정값의 개수에 의해 결정될 수 있다.
만일 블록(406)에서 충분한 측정값이 취해진 것으로 판정된다면, 과정은 블록(410)으로 이동하여 측정된 무선 주파수 신호 전파 특성이 처리됨으로써 위치될 가입자 유닛으로부터 신호에 대한 시간적으로 평균화된 무선 주파수 시그너춰를 생성하게 되고, 시간적으로 평균화된 무선 주파수 시그너춰는 무선 주파수 신호 전파 특성의 주도적 특징을 나타낸다. 이러한 시간적으로 평균화된 무선 주파수 시그너춰를 계산하는 과정은 도 5를 참조하면 더 완전하게 이해할 수 있을 것이다.
도 5에 있어서, 암시적으로 측정된 무선 주파수 신호 전파 특성으로부터 시간적으로 평균화된 무선 주파수 시그너춰를 계산하는 과정이 블록(500)에 개시되어 있고, 이후 블록(502)으로 이동하여, 위치될 가입자 유닛으로부터 제공된 신호에 대해 무선 주파수 신호 전파 특성이 측정되는 제1 시간을 선택하는 과정이 수행된다.
다음으로, 과정은 블록(504)에 지시된 바와 같이, 선택된 시간 동안 측정된 채널 임펄스 응답을 리콜한다. 이들 채널 임펄스 응답은 벡터가 수집되는 시간과 관련된 벡터로서 표현되는 것이 좋다. 만일 하나 이상의 안테나가 측정된다면, 이들 응답은 수학식 4로 표현된 것과 같이 단일의 안테나로부터 임펄스 응답을 나타내는 각각의 컬럼을 갖는 매트릭스로서 리콜된다.
다음으로, 블록(506)에 지시된 바와 같이, 리콜된 임펄스 응답을 벡터화하고, 결과 벡터를 매트릭스 G의 컬럼으로서 첨부하는 과정이 수행되며, 여기서 컬럼은 선택된 시간에 대응한다. 벡터화 과정은 하나 이상의 안테나가 기본 트랜시버에서 채널 임펄스 응답을 측정하기 위해 사용되는 경우에만 필요하다는 점에 유의하기 바란다.
L 개의 측정 시간에 대해, 매트릭스 G 는 다음과 같이 표현될 수 있다.
g(i)=vec{H(i)}
G=[g(1)g(2) ∧g(L)]
다음으로, 블록(508)에 지시된 바와 같이, 측정된 모든 시간에 대한 측정된 모든 임펄스 응답이 매트릭스 G에 첨부되었는지 여부를 판정하는 과정이 수행된다. 만일 모든 시간이 리콜되어 벡터화된 후 G에 첨부되지 않았다면, 블록(510)에 지시된 바와 같이 다음 시간을 선택하는 과정이 수행되고, 블록(504)으로 복귀하여 다음의 측정된 채널 임펄스 응답을 리콜하게 된다.
만일 블록(508)에서 모든 데이타가 리콜되었고 매트릭스 G를 형성하도록 부가되었다고 판정된다면, 블록(512)으로 진행하고, 여기서 기본 부공간 S가 매트릭스 G로부터 추출된다. 이러한 기본 부공간 추출은 단일값 분해 동작의 결과를 매트릭스 G 상에서 직접 분할하거나 데이타 매트릭스 G로부터 추정된 샘플 공분산 매트릭스상에서 고유분해(eigendecomposition) 동작을 행함으로써 달성되는 것이 일반적이다. 이 분할 과정은 잡음 또는 다른 아티팩트에 의해 심각하게 왜곡될 수 있는 덜 중요한 조건으로부터 중요한 조건을 분리한다. 이 분할 과정은 그들의 크기 순으로 연산된 단일값 또는 고유값에 순위를 매기고 N 값 그룹으로부터 PㆍN 의 가장 큰 값을 선택함으로써 간단하게 달성될 수 있고, 또한 임계값을 초과하는 성분이 선택될 수 있다. 주요 부공간 순위를 판정하는 보다 정교한 방법은 1995년 사이먼 해이킨(Simon Haykin)이 저술한 Prentice Hall의 "Advances in Spectrum Analysis and Array Processing" 제3권의 5∼9페이지와 21∼23페이지에 잘 개시되어 있다.
블록(512)로 표현된 단계가 완료된 후, 매트릭스 S는 위치 파악될 가입자 유닛으로부터의 신호에 대한 시간적으로 평균화된 RF 시그너춰가 된다. 그러므로, 암시적으로 측정된 무선 주파수 신호 전파 특성으로부터 시간적으로 평균화된 무선 주파수 시구너춰를 발생하는 과정은 블록(514)에서 종료한다.
도 5와 관련하여 설명된 과정은 암식적으로 측정된 무선 주파수 전파 특성으로부터 주요 부공간을 추출하는 과정이다. 암시적으로 측정된 무선 주파수 전파 특성에 대한 주요 부공간 추출의 더욱 완전한 논의를 위해, 주요 부공간을 추출하는 다른 방법과 함께, 1998년 5월에 스탠포드 대학의 마이클러 씨반데르빈(Michaela C. Vanderveen)이 발표한 "무선 통신망에서의 파마메트릭 채널 모델의 추정(Estimation of Parametric Channel Models in Wireless Communication Networks)"란 제목의 논문을 참조하기 바란다.
주요 부공간 추출은 시그너춰 지역으로부터 전파된 신호의 주도적 특징을 포착한다. 이 과정은 선택된 시그너춰 영역과 관련된 복수의 임펄스 응답 벡터에서 암시적으로 수신 및 기록된 정보를 필터링하고, 위치 탐색에 중요하지 않거나 덜 중요한 것으로 간주된 정보를 제거한다.
주도적 특징을 추출하는 개념적으로 이해가 더 용이한 다른 방법은 단일 평균 파워 딜레이 프로파일을 전달하기 위해 시그너춰 영역과 관련된 측정된 임펄스 응답을 비선형적으로 평균화하는 것이다. 도 8을 참조하면, 측정된 임펄스 응답은 각각의 지연에서의 임펄스 응답의 복소수값 샘플의 크기를 취함으로써 파워 딜레이 프로파일로 변환될 수 있다. 도표(800)는 dB 단위의 파워, ㎲ 단위의 지연 및 ㎳ 단위의 각각의 파워 딜레이 프로파일의 측정 시간으로 이러한 파워 딜레이 프로파일의 모음을 나타낸 그래프이다. 도표(800)에서의 프로파일의 모음은 시간축(802)을 따라 진행하며, 여기서 위치축(802)은 시간 구간(span)내에 수집된 복수의 측정치를 나타낸다. 시간축(802)을 따라 평균화함으로써 평균 특징을 추출할 수 있게 되어 평균 파워 딜레이 프로파일을 얻을 수 있게 된다. 도 9를 참조하면, 도표(900)는 도 8의 데이타로부터 추출된 이러한 평균 파워 딜레이 프로파일을 나타내는 그래프이다. 평균 파워 딜레이 프로파일은 측정된 각각의 안테나마다 연산될 수 있다. 평균 파워 딜레이 프로파일은 주요 부공간과 마찬가지로 무선 주파수신호 전파 특성의 평균 또는 주도적 특징을 표현하도록 사용될 수 있다.
무선 주파수 신호 전파 특성의 주도적 특징은 송신기 및 수신기의 위치와 관련되는 경향이 있다. 기본 트랜시버가 통상의 무선 통신 시스템에서는 고정되어 있기 때문에 가입자 유닛의 위치를 식별하기 위해 주도적 특징을 사용할 수 있다.
다시 도 4를 참조하면, 시간 평균 무선 주파수 시그너춰가 블록(410)에서 계산된 후, 과정은 블록(412)에서 도시된 바와 같이 선택된 시그너춰 영역의 무선 주파수 신호 전파 특성의 주도적 특징을 나타내는 데이타를 갖는 시그너춰 데이타베이스로부터 데이타 레코드를 선택한다.
그리고나서, 과정은 블록(414)에서 도시된 바와 같이 위치 파악될 가입자 유닛으로부터의 신호에 대한 시간적으로 평균화된 무선 주파수 시그너춰를 공간적으로 평균화된 무선 주파수 시그너춰를 포함하고 있는 시그너춰 데이타베이스로부터의 선택된 데이타 레코드에 대해 비교하여 감도지수를 생성한다. 무선 주파수 시그너춰가 암시적인 측정값으로부터 구해지는 바람직한 실시예에서, 감도지수를 연산하는 과정은 위치 파악될 가입자 유닛으로부터의 시간적으로 평균화된 무선 주파수 시그너춰에 의해 표시된 주요 부공간과 데이타베이스내의 선택된 데이타 레코드로부터의 공간적으로 평균화된 무선 주파수 시그너춰에 의해 표시된 주요 부공간간의 거리를 계산함으로써 달성될 것이다. 거리 계산은 한 시그너춰의 다른 시그너춰 위로의 프로젝션(projection)의 정도(norm)를 연산함으로써 수행될 것이다. 이러한 비교는 더 중요한 정보가 더 고려되는 가중된 비교가 될 것이다.
이와 달리, 명백하게 측정된 무선 주파수 신호 전파 특성에 대해, 시그너춰는 수학식 2에서와 같이 명백한 전파 모델의 매개변수를 나타내는 고차원(hyperdimensional) 벡터가 될 것이며, 이들의 비교를 나타내는 감도지수는 암식적 측정값에 대해 전술된 방법과 유사하게 이들 고차원 벡터의 공간적으로 및 시간적으로 평균화된 버젼간의 거리가 될 수 있다. 여기서, 다른 곳과 마찬가지로, 평균화한다는 것은 통상의 선형 평균화, 비선형 평균화 또는 주요 부공간의 추출을 통한 부공간 기반 평균화를 포함할 수 있다는 점에 유의하기 바란다.
다음으로, 과정은 블록(416)에 나타낸 바와 같이 공간적으로 평균화된 무선 주파수 시그너춰 데이타베이스로부터의 선택된 데이타 레코드와 관련된 감도지수를 저장한다. 그 후, 과정은 블록(418)에 나타낸 바와 같이 비교를 위해 또 다른 데이타 레코드가 존재하는지의 여부를 판정한다. 비교할 다른 데이타 레코드가 존재하는 경우, 과정은 블록(420)에 나타낸 바와 같이 다음 데이타 레코드를 선택하며, 그리고나서 2개의 무선 주파수 시그너춰를 비교하기 위해 블록(414)으로 복귀한다.
모든 데이타 레코드가 비교된 것으로 판정한 경우, 블록(422)으로 진행하여 위치 추정값을 찾기 위해 관련된 감도 지수에 기초하여 데이타 레코드를 랭크한다. 위치 추정값이 발견되었을 때, 블록(424)에 나타낸 바와 같이 위치 추정값에 대응하는 시그너춰 영역의 좌표를 출력한다. 이 출력은 위치(46)의 좌표와 같은 시그너춰 지역과 관련된 위치의 좌표가 될 것이다. 그리고나서, 과정은 블록(426)에서 종료한다.
도 6을 참조하면, 도 6에는 본 발명의 방법 및 시스템에 따라, 무선 통신 시스템의 커버리지 영역내의 시그너춰 구역에 대해 무선 주파수 시그너춰를 생성하는데 사용되고, 커버리지 영역에서 위치 파악될 가입자 유닛에 대해 시간적으로 평균화된 무선 주파수 시그너춰를 측정하기 위한 시스템이 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 복수의 파면(600, 602)이 안테나(604∼606)에 의해 수신된다. 파면(600∼602)은 다중경로 왜곡을 받게되는 단일 소스로부터의 신호를 나타낸다. 즉, 파면(600, 602)은 모두 상이한 전파 경로를 통해 동일 송신기로부터 온 것이다.
대표적인 실시예에서, 안테나(604∼606)는 통상적인 셀룰러 타워의 상단의 3개의 섹터의 각각에 2개의 다이버서티 수신 안테나(diversity receive antenna)를 설치함으로써 실시될 것이다. 안테나(604∼606)는 무선 주파수로부터의 스펙트럼을 복소수값 기저대역으로 변환하는 수신기 및 다운 변환기(608)에 접속된다.
수신기 및 다운 변환기(608)의 출력은 복소수값 기저대역 신호를 디지탈값의 스트림으로 변환하는 아날로그/디지탈 변환기(610)의 입력단에 접속된다. 아날로그/디지탈 변환기(610)에 의해 출력된 디지탈값의 스트림은 채널 추정기(612)의 입력단에 접속된다. 채널 추정기(612)는 파면(600∼602)의 무선 주파수 신호 전파 특성을 추정한다. 이들 무선 주파수 신호 전파 특성은 복수의 다중경로 성분, 각각의 다중경로 성분에서의 평균 파워, 파면의 도착 방위각과 도착 앙각과 치우침각에 기인한 안테나의 이득과 위상, 파면의 도플러 주파수, 및 파면의 상대 시간 지연을 포함할 것이다. 전술된 바와 같이, 이들 특성은 수신된 신호의 파라메트릭 분해에 의해 명백하게 측정되거나 채널 임펄스 응답을 추정, 샘플링 및 기록함으로써 암시적으로 측정될 것이다.
무선 주파수 전파 특성의 암시적 표현이거나 이들 특성의 명백한 측정값인채널 추정기(612)의 출력은 저장장치(614)에 저장된다. 이 저장장치는 하드 디스크, 테이프, RAM, CDROM 등과 같은 흔히 알려져 있는 어떠한 데이타 저장 장치로도 실시될 수 있다.
프로세서(616)는 저장장치(614)에 접속되어 데이타를 리콜 및 처리하고 그 처리 결과를 저장시킨다. 프로세서(616)는 범용의 마이크로프로세서, 고객 주문형 반도체(ASIC) 또는 디지탈 신호 프로세서로 구현될 것이다. 프로세서(616)내의 다른 기능 블록들은 하드웨어와 소프트웨어의 조합으로 구현될 것이다. 채널 추정기(612) 또한 프로세서(616)내에 구현될 수 있음에 유의하기 바란다.
공간적으로 평균화된 무선 주파수 시그너춰 데이타베이스를 구축하는 시스템에 관련하여 살펴보면, 프로세서(616)는 저장장치(614)에 저장되고 특정 시그너춰 구역의 측정된 무선 주파수 신호 전파 특성을 나타내는 데이타를 리콜하는 구역 선택기(618)를 포함한다. 구역 선택기(618)는 이 데이타를 시그너춰 구역 프로세서(620)에 보내며, 시그너춰 구역 프로세서는 선택된 시그너춰 구역에 대해 공간적으로 평균화된 무선 주파수 시그너춰를 연산하고 이러한 시그너춰를 특정 시그너춰 구역에 관련되는 데이타베이스(622)에 저장한다. 공간적으로 평균화된 무선 주파수 시그너춰는 도 2 및 도 7을 참조하여 설명된 바와 같이 계산된다.
프로세서(616)가 가입자 유닛의 위치를 추정하기 위한 요청을 수신할 때, 가입자 시그너춰 프로세서(624)는 저장장치(614)로부터 채널 추정기(612)에 의해 이루어진 데이타 측정값을 리콜한다. 이들 측정값은 복수회에 걸쳐 측정된 위치 파악될 가입자 유닛으로부터의 신호의 무선 주파수 시그너춰 전파 특성을 나타낸다.가입자 시그너춰 프로세서(624)는 도 4 및 도 5를 참조하여 설명된 바와 같이 시간적으로 평균화된 무선 주파수 시그너춰를 연산한다.
시간적으로 평균화된 무선 주파수 시그너춰를 공간적으로 평균화된 무선 주파수 시그너춰와 비교하는 과정은 선택된 시그너춰 구역에 대해 데이타베이스(622)로부터의 공간적으로 평균화된 무선 주파수 시그너춰를 리콜하는 시그너춰 구역 탐색기(626)로 개시된다. 시그너춰 구역 탐색기(626)의 출력은 시그너춰 비교기(628)의 입력중의 하나에 접속되며, 시그너춰 비교기(628)의 다른 입력은 가입자 시그너춰 프로세서(624)의 출력에 접속된다. 시그너춰 비교기(628)는 위치 파악될 가입자 유닛으로부터의 신호의 시간적으로 평균화된 무선 주파수 시그너춰와 선택된 시그너춰 구역의 공간적으로 평균화된 무선 주파수 시그너춰를 비교하고, 비교의 결과로서 감도지수를 발생한다. 시그너춰 비교기(628)는 시그너춰 구역 탐색기(626)에 의해 리콜된 각각의 시그너춰 구역에 관련한 감지도수를 임시적으로 저장하기 위해 저장장치(614)에 접속될 것이다. 시그너춰 비교기(628)는 또한 더 높은 감도 지수가 발생될 경우 그 감도 지수가 그 시그너춰 구역 좌표와 함께 이전의 값을 대체하는 최고치 유지 방식으로 감도 지수 및 대응 시그너춰 구역을 저장할 것이다. 시그너춰 비교기(628)는 최상의 감도 지수를 갖는 시그너춰 구역에 의해 나타내진 가입자 유닛의 추정된 위치를 포맷화하는 출력부(630)에 접속된다. 이 출력은 위치(46)와 같은 시그너춰 구역의 위치 좌표의 형태로 되거나 가입자 유닛의 위치를 나타내는 지도를 디스플레이하는 형태가 될 것이다.
전술한 실시예들은 이동 가입자 유닛이 송신기가 되고 기본 트랜시버가 수신기가 되는 업링크(uplink) 동작 모드로 설명되었다는 점에 유의하기 바란다. 실제로는 다운링크에 관한 동작을 포함하는 수신기와 송신기의 다른 조합도 가능하다. 다운링크 동작은 가입자 유닛에서 무선 주파수 신호 전파 특성을 측정하고, 가입자 유닛에서 관련된 무선 주파수 시그너춰를 연산하거나 무선 주파수 시그너춰를 처리하기 위해 특성을 기본 트랜시버에 보냄으로써 이루어질 것이다. 업링크 모드와 마찬가지로 다운링크 모드도 기본 트랜스버에 있는 복수 안테나에 대해 행해질 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 대한 전술한 설명은 예시와 설명을 목적으로 하고 있다. 개시된 형태로 본 발명을 제한하려 해서는 안되며, 전술한 교시에 비추어 수정 또는 변형이 가능하다는 점은 명백하다. 전술한 실시예는 본 발명의 원리와 그 주요 응용에 관한 최상의 예를 위해 선택되어 개시된 것이며, 본 기술 분야에 익숙한 자라면 본 발명을 이용하여 다양한 다른 실시예와 각종 변형예를 유추할 수 있을 것이다. 이러한 변형 및 수정은 모두 첨부된 특허청구의 범위에 의해 결정되는 바와 같은 본 발명의 기술 사상내에 있는 것이다.

Claims (12)

  1. 무선 통신 시스템의 커버리지 영역내의 시그너춰 구역에 대해 무선 주파수 시그너춰를 생성하는 방법에 있어서,
    무선 통신 시스템의 커버리지 영역내의 복수의 위치로부터 전송된 신호와 관련된 무선 주파수 신호 전파 특성을 측정하는 단계;
    선택된 측정 무선 주파수 신호 전파 특성을 갖는 선택된 위치를 포함하는 상기 커버리지 영역내에 복수의 시그너춰 구역을 한정하는 단계;
    선택된 시그너춰 구역에 대해, 상기 선택된 시그너춰 구역내의 상기 선택된 측정 무선 주파수 신호 전파 특성을 처리하여, 상기 선택된 시그너춰 구역에 대해 공간적으로 평균화된 무선 주파수 시그너춰를 생성하는 단계 - 상기 처리는 상기 선택된 시그너춰 구역내에서 전송된 신호의 무선 주파수 신호 전파 특성의 주도적 특징을 추출하는 처리임 -; 및
    상기 공간적으로 평균화된 무선 주파수 시그너춰와 상기 선택된 시그너춰 구역간의 관련을 기록하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 선택된 측정 무선 주파수 신호 전파 특성을 갖는 선택된 위치를 포함하는 상기 커버리지 영역내에 복수의 시그너춰 구역을 한정하는 단계는, 선택된 측정무선 주파수 신호 전파 특성을 갖는 선택된 위치를 포함하는 상기 커버리지 영역내에 복수의 시그너춰 구역을 한정하는 단계를 더 포함하되, 상기 시그너춰 구역은 서로 인접하며 형태와 크기면에서 지리학적으로 유사한 것을 특징으로 하는 무선 주파수 시그너춰를 생성하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 선택된 시그너춰 구역내의 선택된 측정 무선 주파수 신호 전파 특성의 처리를 행하여 상기 선택된 시그너춰 구역에 대해 공간적으로 평균화된 무선 주파수 시그너춰를 생성하는 단계는 상기 선택된 시그너춰 구역에서 상기 무선 주파수 신호 전파 특성의 주도적 특징을 나타내는 부공간을 추출하기 위해 상기 선택된 시그너춰 구역내의 신호 전파 특성의 벡터 표현을 포함하는 구조화된 매트릭스를 분해하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 신호 전파 특성의 벡터 표현을 포함하는 구조화된 매트릭스를 분해하는 단계는,
    상기 신호 전파 특성의 벡터 표현을 포함하는 구조화된 매트릭스에 대해 고유분해를 수행하여 복수의 고유 벡터와 그에 대응하는 고유값을 생성하는 단계; 및
    N개의 최대 고유값에 대응하는 고유벡터 중의 N개를 선택하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 무선 통신 시스템의 커버리지 영역내의 복수의 위치로부터 전송된 신호와 관련된 무선 주파수 신호 전파 특성을 측정하는 단계는 상기 무선 통신 시스템의 커버리지 영역내의 복수의 위치에 대한 임펄스 응답의 형태로 무선 주파수 신호 전파 특성을 측정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 커버리지 영역내의 복수의 위치에 대한 임펄스 응답의 무선 주파수 신호 전파 특성을 암시적으로 측정하는 단계는 상기 무선 통신 시스템의 커버리지 영역내의 복수의 위치에 대해 파워 딜레이 프로파일을 측정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 무선 통신 시스템의 커버리지 영역내의 시그너춰 구역에 대해 무선 주파수 시그너춰를 생성하는 시스템에 있어서,
    무선 통신 시스템의 커버리지 영역내의 복수의 위치로부터 전송된 신호와 관련된 무선 주파수 신호 전파 특성을 측정하는 수단;
    선택된 측정 무선 주파수 신호 전파 특성을 갖는 선택된 위치를 포함하는 상기 커버리지 영역내에 복수의 시그너춰 구역을 한정하는 수단;
    선택된 시그너춰 구역내의 선택된 측정 무선 주파수 신호 전파 특성을 처리하여, 상기 선택된 시그너춰 구역에 대해 공간적으로 평균화된 무선 주파수 시그너춰를 생성하는 수단 - 상기 처리는 상기 선택된 시그너춰 구역내에서 전송된 신호의 무선 주파수 신호 전파 특성의 주도적 특징을 추출하는 처리임 -; 및
    상기 공간적으로 평균화된 무선 주파수 시그너춰와 상기 선택된 시그너춰 구역간의 관련을 기록하는 수단
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 선택된 측정 무선 주파수 신호 전파 특성을 갖는 선택된 위치를 포함하는 상기 커버리지 영역내에 복수의 시그너춰 구역을 한정하는 수단은, 선택된 측정 무선 주파수 신호 전파 특성을 갖는 선택된 위치를 포함하는 상기 커버리지 영역내에 복수의 시그너춰 구역을 한정하는 수단을 포함하되, 상기 시그너춰 구역은 서로 인접하며 형태와 크기면에서 지리학적으로 유사한 것을 특징으로 하는 시스템.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 선택된 시그너춰 구역내의 선택된 측정 무선 주파수 신호 전파 특성의 처리를 행하여 상기 선택된 시그너춰 구역에 대해 공간적으로 평균화된 무선 주파수 시그너춰를 생성하는 수단은 상기 선택된 시그너춰 구역에서 상기 무선 주파수 신호 전파 특성의 주도적 특징을 나타내는 부공간을 추출하기 위해 상기 선택된 시그너춰 구역내의 신호 전파 특성의 벡터 표현을 포함하는 구조화된 매트릭스를 분해하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 신호 전파 특성의 벡터 표현을 포함하는 구조화된 매트릭스를 분해하는 수단은,
    상기 신호 전파 특성의 벡터 표현을 포함하는 구조화된 매트릭스에 대해 고유분해를 수행하여 복수의 고유 벡터와 그에 대응하는 고유값을 생성하는 수단; 및
    N개의 최대 고유값에 대응하는 고유벡터 중의 N개를 선택하는 수단
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 무선 통신 시스템의 커버리지 영역내의 복수의 위치로부터 전송된 신호와 관련된 무선 주파수 신호 전파 특성을 측정하는 수단은 상기 무선 통신 시스템의 커버리지 영역내의 복수의 위치에 대한 임펄스 응답의 형태로 무선 주파수 신호 전파 특성을 측정하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 커버리지 영역내의 복수의 위치에 대한 임펄스 응답의 무선 주파수 신호 전파 특성을 암시적으로 측정하는 수단은 상기 무선 통신 시스템의 커버리지 영역내의 복수의 위치에 대해 파워 딜레이 프로파일을 측정하는 수단을 더 포함하는것을 특징으로 하는 시스템.
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