KR20020026464A - 위치측정 시스템에 대한 도착 시간의 추정 - Google Patents

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도메니코 게. 포르시노
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요트.게.아. 롤페즈
코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

이동 무선국의 위치를 결정하는 방법은 이동 무선국 및 고정 무선국 사이에서 전해지는 무선 신호의 도착 시간을 추정하고, 도착 시간으로부터 위치를 유도하는 것을 포함하는데, 상기 도착 시간을 추정하는 방법은 대략적 추정을 가져오는 제 1 단계 추정을 포함하며, 상기 대략적 추정은 더욱 정밀한 추정을 가져오는 제 2 단계 추정의 영역을 한정하는데 사용된다.

Description

위치측정 시스템에 대한 도착 시간의 추정{TIME OF ARRIVAL ESTIMATION FOR POSITIONING SYSTEMS}
이동 무선기용 위치 시스템은 다양한 응용을 갖는데, 예를 들어 이동 전화기로부터 걸려온 긴급 전화와 관련된 사용에 대하여, 긴급 전화를 거는 많은 사람들이 자신들의 정확한 위치를 인식하지 못하기 때문에 긴급 서비스가 그들에게 도달하는 것이 어렵게되는 것이다. 이동 무선기의 위치를 결정하는데 대한 다양한 기술이 진보해왔다. 위치 기술에 대한 평론은 1998년 4월, 제이. 에이치. 리드(J. H REED) 등에 의해 IEEE 통신 잡지의 페이지 30-37에서 발표된 "위치 서비스에 대한 E-911 요구사항을 충족함에 있어서 도전 및 발전에 대한 개관"에 포함된다.
이동 무선기의 위치는 알려진 위치에 놓여진 세 개 이상의 무선 기지국으로부터 이동 무선기의 거리를 계산함으로써 결정될 수 있다. 이동 무선기의 위치는 각 기지국 주위의 원들(또는 삼차원에서 구)의 교차점일 수 있는데, 각 원은 그 기지국으로부터의 이동 무선기의 거리에 해당하는 반경을 갖는다. 무선 신호가 일정한 광속도(3 ×108m/s)로 전파한다고 가정하면, 이러한 거리는 이동 무선 송신기와 기지국 수신기 사이에서 전해지는 무선 신호의 전파 지연으로부터 손쉽게 결정될 수 있다. 예를 들어, 10㎲의 전파 지연은 3㎞의 거리에 해당할 것이다. 전파 지연은 일반적으로 TOA(도착 시간)측정으로 언급되는 것을 무선 신호가 송신기로부터 방사(emission)되는 시간에 대한 지식과 조합함으로써 결정될 수 있다.
방사 시간에 대한 지식이 필요하지 않은, 전파 지연 결정에 대한 더 실제적인 방법은 이동 무선 송신기에 의하여 각 기지국 수신기에 도착하는 방사된 신호의 시간 차이를 측정하는 것이다. 절대(absolute) TOA 측정으로부터 기인된 각 기지국 주위의 원형 위치 궤도 대신에, 각 쌍의 기지국에 대하여, 각 기지국으로부터 쌍으로 이동 무선기의 거리 차이에 해당하는 쌍곡선 궤도가 계산되며, 이동 무선기의 위치는 이들 쌍곡선의 교차점에 있을 것이다. 도착 시간 차이의 측정은 일반적으로 TDOA(도착 시간 차이) 측정으로 언급된다.
TOA 및 TDOA 측정을 사용한 위치 계산 방법은 티. 에스. 라파포르트(T. S. Rappaport) 등에 의해, 1996년 10월, IEEE 통신 잡지의 페이지 33-41에서 발표된 "미래의 하이웨이에 관한 무선 통신을 사용한 위치 지정" 에서 논의된다.
TOA 또는 TDOA 측정이 이용될지라도, 위치 계산의 정확도는 도착 측정시간의 정확도에 꾀 의존한다. 본 명세서와 청구항에서, "도착 시간"이라는 용어는 TOA 및 TDOA 둘 모두를 포함하기 위해서 사용된다.
도착 시간은 송신기로부터 수신기로 전송되는 유사-잡음(PN) 시퀀스의 상관관계 특성을 이용함으로써 측정될 수 있다. 수신된 신호와 송신된 신호의 복제와의 상관관계는 상기 둘이 동기화될 때 상관함수의 피크를 생성할 것이다. 상기 피크는 심지어 다중경로 전파 및 잡음에 의해 야기된 심각한 왜곡이 존재하여도 검출될 수 있다. 따라서, 도착시간 측정 문제는 왜곡된 수신 신호와 송신된 신호의 복제 사이의 상관함수에서 정확한 피크 위치의 검출에 등가한다. 수신 신호와 상기 복제와의 상관관계는 시간 영역 또는 주파수 영역에서 수행될 수 있는데, 예컨대 위에서 참조된 티. 에스. 라파포르트 등을 참조하면 알 수 있다.
긴급 상황에서, 위치 계산의 속도와 정확도는 중요할 수 있다. 위치 계산의 속도와 정확도는 도착시간 측정의 속도와 정확도에 의존하고, 도착시간 측정의 속도와 정확도는 또한 사용가능한 프로세싱 전력 및 사용되는 알고리즘에 의존한다. 대형 시장에 진입하기 위하여, 장비 비용은 낮아야 하며, 그래서 낮은 프로세싱 전력의 필요성이 중요하다.
본 발명은 무선 신호의 도착 시간 추정 방법 및 상기 방법에 따라 작동하는 장치에 관련되고, 그리고 특히 본 발명은, 이에 국한되지는 않지만, 이동 무선 디바이스용 위치 시스템에 응용된다.
도 1은 세 개의 고정 무선 기지국의 무선 범위내에서 이동 무선 로밍(roaming)으로 이루어지는 이동 무선 시스템을 예시하는 스케치.
도 2는 도 1에서 도시된 각 무선 기지국의 관련 소자를 도시하는 블록도.
도 3은 도 1에서 도시된 이동 무선기의 관련 소자를 도시하는 블록도.
도 4는 도 1에서 도시된 이동 무선기에서 사용된 시간 영역 상관기의 소자를 더욱 상세히 도시하는 블록도.
도 5는 상관함수의 예를 도시하는 도면.
본 발명의 목적은 도착 시간의 추정에 개선을 제공함으로써 이동 무선기용 위치 시스템에 개선을 제공하는 것이다.
본 발명의 한 양상에 따르면, 무선 기지국에 관하여 이동 무선국의 위치를 결정하기 위한 시스템이 제공되는데, 상기 시스템은 신호를 송신하도록 각각 장착된 복수의 무선 기지국 및 각 무선 기지국에 의해 송신된 신호를 수신하도록 장착된 이동 무선국을 포함하고, 그리고 상기 시스템은 각 수신된 신호의 도착 시간을 추정하는 수단 및 각 수신 신호의 추정된 도착 시간으로부터 이동 무선국의 위치를계산하는 수단을 구비하며, 여기서 도착 시간을 추정하기 위한 상기 수단은 제 1 분해능을 갖는 도착 시간의 제 1 추정을 위한 수단 및 제 2 분해능을 갖는 도착 시간의 제 2 추정을 위한 수단을 더 포함하는데, 상기 도착 시간의 제 1 추정은 상기 도착 시간의 제 2 추정을 위한 수단의 영역을 한정하는데 기여하고, 상기 제 2 분해능은 상기 제 1 분해능에 비해 더 정밀하다.
본 발명의 두 번째 양상에 따르면, 무선 기지국에 관하여 이동 무선국의 위치를 결정하기 위한 시스템이 제공되는데, 상기 시스템은 신호를 송신하도록 장착된 이동 무선국 및 상기 이동 무선국에 의해 송신된 신호를 수신하도록 각각 장착된 복수의 무선 기지국을 포함하고, 그리고 상기 시스템은 수신된 신호의 도착 시간을 추정하는 수단 및 각 무선 기지국에서 수신된 신호의 추정된 도착 시간으로부터 이동 무선국의 위치를 계산하는 수단을 구비하며, 여기서 도착 시간을 추정하기 위한 상기 수단은 제 1 분해능을 갖는 도착 시간의 제 1 추정을 위한 수단 및 제 2 분해능을 갖는 도착 시간의 제 2 추정을 위한 수단을 더 포함하는데, 상기 도착 시간의 제 1 추정은 상기 도착 시간의 제 2 추정을 위한 수단의 영역을 한정하는데 기여하고, 상기 제 2 분해능은 상기 제 1 분해능에 비해 더 정밀하다.
본 발명의 세 번째 양상에 따르면, 무선 기지국에 관하여 이동 무선국의 위치를 결정하는 방법이 제공되는데, 상기 방법은 복수의 무선 기지국으로부터 신호를 송신하는 단계와, 각 무선 기지국에 의해 송신된 신호를 이동 무선국에서 수신하는 단계와, 각 수신된 신호의 도착 시간을 추정하는 단계와, 이동 무선국의 위치를 도착 시간의 추정으로부터 계산하는 단계를 포함하고, 여기서 상기 도착시간을추정하는 단계는 제 1 분해능을 갖는 도착 시간의 제 1 추정을 산출하는 제 1 단계의 추정을 행하는 단계와, 제 2 분해능을 갖는 도착 시간의 제 2 추정을 산출하는 제 2 단계의 추정을 행하는 단계를 더 포함하는데, 상기 도착 시간의 제 1 추정은 상기 제 2 단계의 추정의 영역을 한정하는데 기여하고, 상기 제 2 분해능은 상기 제 1 분해능에 비해 더 정밀하다.
본 발명의 네 번째 양상에 따르면, 무선 기지국에 관하여 이동 무선국의 위치를 결정하는 방법이 제공되는데, 상기 방법은 이동 무선국으로부터 신호를 송신하는 단계와, 상기 이동 무선국에 의해 송신된 신호를 복수의 무선 기지국에서 수신하는 단계와, 각 수신된 신호의 도착 시간을 추정하는 단계와, 이동 무선국의 위치를 도착 시간의 추정으로부터 계산하는 단계를 포함하고, 여기서 상기 도착시간을 추정하는 단계는 제 1 분해능을 갖는 도착 시간의 제 1 추정을 산출하는 제 1 단계의 추정을 행하는 단계와, 제 2 분해능을 갖는 도착 시간의 제 2 추정을 산출하는 제 2 단계의 추정을 행하는 단계를 더 포함하는데, 상기 도착 시간의 제 1 추정은 상기 제 2 단계의 추정의 영역을 한정하는데 기여하고, 상기 제 2 분해능은 상기 제 1 분해능에 비해 더 정밀하다.
본 발명의 다섯 번째 양상에 따르면, 고정 무선국과 이동 무선국 사이에서 전송된 무선 신호의 도착 시간을 추정하기 위한 장치가 제공되는데, 상기 장치는 제 1 분해능을 갖는 도착 시간의 제 1 추정을 하기 위한 제 1 수단 및 제 2 분해능을 갖는 도착 시간의 제 2 추정을 하기 위한 제 2 수단을 포함하는데, 상기 도착 시간의 제 1 추정은 상기 제 2 수단의 동작 영역을 한정하는데 기여하고, 상기 제2 분해능은 상기 제 1 분해능에 비해 더 정밀하다. 본 발명의 한 실시예에서, PN 시퀀스는 무선 기지국으로부터 송신되고, 이동 수신기에 의해 수신된다. 상기 수신기에서 두 단계의 도착 시간 추정이 사용된다.
제 1 단계의 추정에서, 주파수 영역 계산은 다음과 같이 수행된다. 수신된 신호의 고속 푸리에 변환(FFT)이 계산되고, 송신된 신호의 복제의 FFT에 곱해진다. 곱셈 결과의 역 FFT가 계산되며, 이는 수신된 신호와 송신된 신호의 상관함수를 가져온다. 상관함수에서 명확한 피크(distinct peak)는 수신된 신호와 상기 복제 사이의 강한 유사성에 해당하며, 그에 의하여 송신된 시퀀스의 수신을 나타내며, 그리고 상기 피크의 위치는 수신된 신호 내에서 시퀀스의 도착 시간을 나타낸다. 더욱이, 다중경로 전파로부터 발생되는 작은 피크가 있을 수 있지만, 이들은 별도로 처리되며, 그래서 본 발명의 내용에서 무시될 수 있다.
상기 제 1 단계의 추정에 대하여 대략적(coarse) 샘플링 간격이 사용되는데, 예를 들면 송신된 시퀀스의 칩 주기의 1/4에서 1/16까지의 범위에서이다. 단지 분해능을 갖는 도착 시간의 대략적 추정에서 이러한 결과는 샘플 간격에 일치하지만, 상기 프로세싱은 빨리 수행되며 단지 낮은 프로세싱 전력만 필요로 한다.
상관함수에서 명확한 피크 위치가 제 1 단계의 추정에서 지정되어온 후에, 수신된 신호는 제 2 단계의 추정에서 처리된다.
제 2 단계의 추정에서, 시간 영역 계산은 다음과 같이 수행된다. 수신된 신호와 송신된 신호의 복제와의 크로스 상관함수는 제 1 단계 추정중에 검출된 상관함수의 피크 영역에서 복제의 연속적인 시프트에 대한 크로스 상관 계수를 계산함으로써 계산되는데, 상관 함수에서 피크가 확인될 때까지 시프트 증가는 제 1 단계에서 사용된 샘플 간격에 비해 더 적다. 적은 시프트 증가를 사용함으로써, 피크의 위치는 제 1 단계의 추정에 비해 더욱 정밀하게 결정될 수 있다. 이러한 피크는 이동 수신기에서 송신된 시퀀스의 도착 시간을 나타낸다.
제 2 단계의 추정은 제 1 단계에 비해 도착 시간의 더 높은 분해능의 추정을 가져온다. 대개, 제 2 단계 추정은 제 1 단계에 비해 더욱 프로세서 집중적이지만, 제 2 단계 추정은 제 1 단계 추정에서 검출된 대략적 추정의 영역에 국한된다. 단계 1과 단계 2의 조합된 결과는 순수 주파수 영역 추정 또는 순수 시간 영역 추정에 비해 더욱 정확한 및/또는 더욱 빠른 및/또는 덜 프로세서 집중적일 수 있는 도착 시간의 추정이다. 이들 장점 사이에서 바람직한 타협(trade off)이 장비 설계자에 의해 선택될 수 있다.
PN 시퀀스는 또한 부가 무선 기지국으로부터 송신되고, 이동 수신기는 각 시퀀스의 도착 시간을 계산하여, 그래서 추정이 검출될 수 있다. 다른 무선 기지국으로부터의 시퀀스는 다른 시퀀스 및/또는 다른 주파수의 사용으로 식별될 수 있다.
그 후, 각 무선 기지국으로부터의 시퀀스 도착의 추정된 시간들은 공지기술에서 잘 알려진 TOA 또는 TDOA 시스템 공식을 이용한 수신기 위치 계산용 이동 수신기에 의해 사용된다. 수신기 위치가 계산되도록 하기 위하여, 신호는 적어도 세 개의 무선 기지국으로부터 수신되어야 한다.
본 발명의 제 2 실시예에서, 시퀀스는 이동 무선기로부터 송신되고 무선 기지국에 의해 수신된다. 이 경우에, 단계 1과 단계 2의 도착 시간의 추정 및 이동무선국의 후속적인 계산은 이동 무선기 보다는 고정 네트워크 내에서 수행된다. 이동 무선기의 위치를 계산하기 위해서, 이동 무선기에 의해 송신된 신호는 적어도 세 개의 무선 기지국에 의해 수신되어야 한다.
이동 무선기가 자신의 위치를 계산하는 제 1 실시예의 장점은 위치 측정 능력을 갖는 이동 무선기가 고정 네트워크의 약간의 업그레이딩(upgrading)으로, 또는 거의 없이 도입될 수 있으며, 임의의 수의 이동 무선기는 위치 정보를 네트워크상에 부하의 생성없이 그들의 사용자에게 제공할 수 있다는 것이다.
이동 무선기 위치의 계산이 고정 네트워크에서 수행되는 제 2 실시예의 장점은 이동 무선기 위치 서비스에 거의 없거나 약간의 이동 무선기의 업그레이딩이 도입될 수 있다는 것이다.
본 발명이 유리하게 적용될 수 있는 응용예는; GPS(글로벌 위치측정 시스템) 수신기와 같은 핸드헬드(handheld) 또는 차량(vehicular) 위치측정 디바이스; 이동 전화기와 같은, 위치측정 능력을 갖는 핸드헬드 또는 차량 이동 무선 통신 디바이스; 그리고 이동 인터넷 단말기와 같은, 위치측정 능력을 갖는 핸드헬드 또는 차량 무선 데이터 통신 디바이스이다.
이제 본 발명은 첨부되는 도면을 참조하여, 예에 의하여 설명될 것이다.
도 1에 관해 언급하면, 세 개의 고정 무선 기지국(2, 3, 및 4)으로부터 무선 신호를 수신하는 이동 무선기(1)가 예시된다. 기지국(2, 3, 및 4)은 공칭의 동일 주파수로 송신하도록 튜닝된다. 이동 무선기는 사용중 주위로 이동함에 따라 더 많은 또는 더 적은 기지국의 영역에 있을 수 있다. 도착 시간 위치측정 방법을 사용하여, 정확한 위치 결정은 단지 이동 무선기가 세 개 이상의 기지국의 영역내에 있는 경우에서만 가능할 것이다.
도 2에 관해 언급하면, 각 고정 무선 기지국(2, 3, 및 4)은 PN 시퀀스 생성기(6)를 포함하는데, 상기 PN 시퀀스는 송신기(7)의 입력이 되고, 무선 송신기 신호는 안테나(8)를 통하여 퍼져나간다. PN 시퀀스는 사전결정된 간격으로 전송된다. 각 송신기로부터의 PN 시퀀스의 전송 시간은 매우 엄격한 제한내에 일치하도록 제어되어야 하며, 그래서 PN 시퀀스 생성기(6)는 GPS(글로벌 위치측정 시스템) 수신기를 포함하는 정확한 클록(5)에 의해 구동된다. PN 시퀀스 길이는 0.666ms이고, 이는 초당 3.84M칩의 속도의 2560 개의 칩을 포함한다.
도 3에 관해 언급하면, 무선 신호는 안테나(10)와 수신기(11)의 조합에 의하여 수신된다. 이동 무선기의 사용자가 자신의 위치를 알 필요가 있을 때, 사용자는 자신의 요구를 사용자 인터페이스(미도시됨)를 통하여 제어기(15)에 나타내는데, 여기서 제어기(15)는 입력 버퍼(12)가 수신된 무선 신호를 저장하는 것을 가능하게 한다. 그 후, 제어기(15)는 주파수 영역 상관기(14)가 입력 버퍼(12)로부터 저장된 신호의 0.666ms 부분을 판독하고, 복제 저장(13)으로부터 송신된 신호의 복제를 판독하며, 두 신호의 크로스 상관함수를 계산하게 하는 것을 가능하게 한다. 크로스 상관함수는 저장된 신호 부분의 고속 주파수 변환(FFT)을 계산하고, 복제 신호의 FFT를 계산하며, 두 FFT를 함께 곱하고, 그리고 곱(product)의 역 FFT를 계산함으로써 주파수 영역 상관기(14)에 의해 계산된다.
입력 버퍼(12)에 저장된 상기 수신된 무선 신호의 0.666ms 부분을 판독하는 과정 및 상기 부분과 복제 저장(13)에 저장된 상기 송신된 신호의 복제와의 상관관계는 크로스 상관함수의 명확한 피크가 검출될 때까지 반복된다.
도 5는 피크가 명확한 크로스 상관함수의 예를 도시한다.
피크 위치는 상기 저장된 신호에 관련된 PN 시퀀스의 대략적 도착시간을 나타낸다.
도착시간 계산의 정확도는 FFT를 계산하는데 사용되는 샘플링 간격과 칩 속도(chip rate)에 의존한다. 초당 3.84M칩의 칩 속도에 있어서, 칩 지속기간은 0.26㎲이다. 칩 지속기간의 1/4 샘플링 간격을 사용하여, 얻을 수 있는 최대 시간 분해능은 0.065㎲이며, 이는 19.54m의 최대 거리 분해능에 해당한다. 만일 샘플링 간격이 1/16 칩 지속기간이라면, 얻을 수 있는 최대 시간 분해능은 0.016㎲일 것이며, 이는 4.88m의 최대 거리 분해능에 해당한다.
상관함수에서 명확한 피크가 주파수 영역 상관기(14)에 의해 검출될 때, 저장된 신호에 관련된 피크의 위치는 제어기(15)에 보고되고, 제어기(15)는 시간 영역 상관기(16)가 입력 버퍼(12)로부터 저장된 신호 부분을 판독하고. 복제 저장(13)으로부터 송신된 신호의 복제를 판독하며, 잘 알려진 상관관계 공식에 따라 상기 두 신호의 크로스 상관함수를 시간 영역에서 계산하게 하는 것을 가능하게 한다. 시간 영역 상관기(16)에 의해 입력 버퍼(12)로부터 판독되어지도록 선택되는 저장된 신호 부분은 주파수 영역 상관기에 의해 보고된 추정된 도착 시간 영역으로부터 선택되고, 양 단부(end)에서의 마진(margin)을 더하여 PN 시퀀스의 지속기간동안 확장한다. 적합한 마진은 10 칩이다.
도 4에 관해 언급하면, 더욱 상세한 시간 영역 상관기(16)의 동작은 다음과 같다. 저장된 신호 부분은 입력 버퍼(12)로부터 입력(30)을 걸쳐 상관 레지스터(20)로 판독된다. 송신된 신호의 복제는 병렬 연결(31)에 의해 복제 저장(13)으로부터 얼리 버퍼(Early buffer)(26), 레이트 버퍼(Late buffer)(27), 및 프리사이스 버퍼(Precise buffer)(28)로 판독된다. 이 복제는 NCO(수치적으로 제어된 발진기)에 의해 이들 세 개의 버퍼와 클록이 일치하지 않으며, 그에 의하여 상기 복제의 얼리, 레이트, 프리사이스 위상을 생성한다. NCO(25)의 주파수와 위상은 NCO 조절기(24)에 의해 제어된다. 상기 복제의 세 위상은 상관 레지스터(20)에 전달된다. 상관 레지스터 내부에, 저장된 신호 부분은 상기 복제의 세 위상과 상관된다. 상관 레지스터(20)부터 NCO 조절기(24)까지의 피드백 연결(32)은 프리사이스 위상 복제가 저장된 신호 부분과 동기화되고, 상기 동기가 상관함수의 명확한 피크에 의해 표시될 때까지 NCO 조절기가 NCO(25)의 주파수와 위상을 조절하는 것을 가능하게 한다.
상관함수의 명확한 피크가 시간 영역 상관기(16)에 의해 검출될 때, 저장된 신호에 관련된 피크 위치는 제어기(15)에 보고된다. 피크 위치는 저장된 신호에 관련된 PN 시퀀스의 정확한 도착 시간을 나타낸다.
상관함수의 피크 위치가 결정될 수 있는 정확도는 NCO의 분해능에 의존한다. 예컨대, 30.72MHz의 NCO에 대한 구동 주파수를 선택하고 24-비트 NCO를 사용하여, NCO에 의해 제공된 출력 주파수의 최소 증가는 다음과 같다.
NCO는 자신의 출력에서 샘플링 주파수를 생성하도록 설정될 것이다. 3.84MHz의 칩 속도에 대해, 칩 당 4 배의 샘플링은 초당 15.36M샘플의 샘플링 주파수를 필요로 할 것이다. 최소 분해능은 거리에 의하여 다음과 같이 표현될 수 있다.
=2.3281㎛
그러므로, 상기 방법은 칩보다 상당히 짧은 단계(deeply sub-chip step)를 허용하며, 결과적으로 밀리미터보다 짧은 정밀한 최소 분해능을 허용한다.
각 고정 무선 기지국(2, 3, 및 4)은 다른 PN 시퀀스를 송신한다. 실제적으로, 명확성을 위해 도면에서 도시되지 않았지만, 복제 저장(13)은 각 송신된 신호의 복제를 제공하고, 주파수 영역 상관기와 시간 영역 상관기 내부의 상관관계 프로세싱은 이동 무선기에 의해 수신될 수 있는 각 시퀀스에 대해 복제되고, 그에 의하여 각 시퀀스에 대한 상관관계 함수 피크를 가져온다. 이들 피크 각각의 위치는 제어기(15)에 보고된다.
제어기(15)는 각 피크 사이의 시간 차이를 계산하고, 그 시간 차이를 위치 계산기(17)에 보고한다.
위치 계산기는 잘 알려진 공식과 고정 무선 기지국 위치(18)를 사용하여 이동 무선기의 위치를 계산하도록 상기 시간 차이를 이용한다. 위치는 계산된 후에 이동 무선기의 사용자에게 디스플레이(19)위에 제시된다.
상기 설명에서 사용된 시퀀스와 추정 파라미터는 예시적일 뿐이지 한정적이지는 않다.
선택적으로, 각 PN 시퀀스는 한 번 이상 수신될 수 있고, 상관관계 피크 위치는 각 수신된 시퀀스에 대해 계산되며, 그로부터 더 개선된 정확도를 갖는 평균 도착 시간이 계산될 수 있다.
본 발명의 실시예가 제 2 단계의 추정에서 시간 영역 계산을 이용하여 상술되었을지라도, 주파수 영역 계산이 대안적으로 사용될 수 있는데, 예를 들면 MUSIC 또는 ESPRIT 알고리즘, 이는 제 1 단계 추정에서 주파수 영역 계산에 비해 더 높은 분해능을 갖는다.
본 명세서와 청구항에서, 소자에 관한 단수 표현은 복수의 그러한 소자의 존재를 배제하지 않는다. 게다가, 단어 "포함하는(comprising)"는 리스트된 것과 다른 소자나 단계의 존재를 배제하지 않는다.
본 개시사항을 읽어보면, 다른 변형은 당업자에게 자명하다. 이러한 변형은 도착 시간의 추정에 대한 공지기술 및 위치측정 시스템의 공지기술에서 이미 알려진 다른 특성과 관련될 수 있고, 또한 이미 상술된 특성을 대신하거나 부가하여 사용될 수 있는 다른 특성과도 관련될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 위치 시스템에서 무선 신호의 도착 시간의 추정 등에 이용된다.

Claims (12)

  1. 무선(radio) 기지국에 관하여 이동 무선국의 위치를 결정하는 시스템으로서,
    신호를 송신하도록 각각 장착된 복수의 무선 기지국 및 각 무선 기지국에 의해 송신된 상기 신호를 수신하도록 장착된 이동 무선국을 포함하고, 각 수신된 신호의 도착 시간을 추정하는 수단 및 각 수신 신호의 추정된 도착 시간으로부터 상기 이동 무선국의 위치를 계산하기 위한 수단을 구비하며,
    여기서 도착 시간을 추정하는 상기 수단은 제 1 분해능을 갖는 도착 시간의 제 1 추정을 위한 수단 및 제 2 분해능을 갖는 도착 시간의 제 2 추정을 위한 수단을 더 포함하며, 상기 도착 시간의 제 1 추정은 상기 도착 시간의 제 2 추정을 위한 수단의 영역을 한정하는데 기여하고, 상기 제 2 분해능은 상기 제 1 분해능에 비해 더 정밀한, 무선 기지국에 관하여 이동 무선국의 위치를 결정하는 시스템.
  2. 무선 기지국에 관하여 이동 무선국의 위치를 결정하는 시스템으로서,
    신호를 송신하도록 장착된 이동 무선국 및 상기 이동 무선국에 의해 송신된 상기 신호를 수신하도록 각각 장착된 복수의 무선 기지국을 포함하고, 상기 수신된 신호의 도착 시간을 추정하는 수단 및 각 무선 기지국에서 수신된 상기 신호의 추정된 도착 시간으로부터 상기 이동 무선국의 위치를 계산하는 수단을 구비하며,
    여기서 도착 시간을 추정하는 상기 수단은 제 1 분해능을 갖는 도착 시간의 제 1 추정을 위한 수단 및 제 2 분해능을 갖는 도착 시간의 제 2 추정을 위한 수단을 더 포함하며, 상기 도착 시간의 제 1 추정은 상기 도착 시간의 제 2 추정을 위한 수단의 영역을 한정하는데 기여하고, 상기 제 2 분해능은 상기 제 1 분해능에 비해 더 정밀한, 무선 기지국에 관하여 이동 무선국의 위치를 결정하는 시스템.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 도착 시간의 제 1 추정을 위한 상기 수단은 수신된 신호의 고속 푸리에 변환에 송신된 신호의 복제의 고속 푸리에 변환을 곱하고, 곱셈 결과의 역 고속 푸리에 변환을 결정하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는, 무선 기지국에 관하여 이동 무선국의 위치를 결정하는 시스템.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 도착 시간의 제 2 추정을 위한 상기 수단은 수신된 신호와 송신된 신호의 복제와의 시간 영역 상관관계를 수행하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는, 무선 기지국에 관하여 이동 무선국의 위치를 결정하는 시스템.
  5. 복수의 무선 기지국으로부터 신호를 송신하는 단계와, 각 무선 기지국에 의해 송신된 상기 신호를 이동 무선국에서 수신하는 단계와, 각 수신된 신호의 도착 시간을 추정하는 단계와, 상기 이동 무선국의 위치를 도착 시간의 추정으로부터 계산하는 단계를 포함하는 무선 기지국에 관하여 이동 무선국의 위치를 결정하는 방법으로서,
    상기 도착시간을 추정하는 단계는 제 1 분해능을 갖는 도착 시간의 제 1 추정을 산출하는 제 1 단계의 추정을 행하는 단계와, 제 2 분해능을 갖는 도착 시간의 제 2 추정을 산출하는 제 2 단계의 추정을 행하는 단계를 더 포함하며, 상기 도착 시간의 제 1 추정은 상기 제 2 단계 추정의 영역을 한정하는데 기여하고, 상기 제 2 분해능은 상기 제 1 분해능에 비해 더 정밀한, 무선 기지국에 관하여 이동 무선국의 위치를 결정하는 방법.
  6. 이동 무선국으로부터 신호를 송신하는 단계와, 상기 이동 무선국에 의해 송신된 상기 신호를 복수의 무선 기지국에서 수신하는 단계와, 각 수신된 신호의 도착 시간을 추정하는 단계와, 상기 이동 무선국의 위치를 도착 시간의 추정으로부터 계산하는 단계를 포함하는 무선 기지국에 관하여 이동 무선국의 위치를 결정하는 방법으로서,
    상기 도착시간을 추정하는 단계는 제 1 분해능을 갖는 도착 시간의 제 1 추정을 산출하는 제 1 단계의 추정을 행하는 단계와, 제 2 분해능을 갖는 도착 시간의 제 2 추정을 산출하는 제 2 단계의 추정을 행하는 단계를 더 포함하며, 상기 도착 시간의 제 1 추정은 상기 제 2 단계 추정의 영역을 한정하는데 기여하고, 상기 제 2 분해능은 상기 제 1 분해능에 비해 더 정밀한, 무선 기지국에 관하여 이동 무선국의 위치를 결정하는 방법.
  7. 제 5항 또는 제 6항에 있어서, 상기 제 1 단계의 추정은 수신된 신호의 고속 푸리에 변환에 송신된 신호의 복제의 고속 푸리에 변환을 곱하고, 곱셈 결과의 역고속 푸리에 변환을 결정하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는, 무선 기지국에 관하여 이동 무선국의 위치를 결정하는 방법.
  8. 제 5항 또는 제 6항에 있어서, 상기 제 2 단계의 추정은 수신된 신호와 송신된 신호의 복제와의 시간 영역 상관관계를 수행하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는, 무선 기지국에 관하여 이동 무선국의 위치를 결정하는 방법.
  9. 고정 무선국과 이동 무선국 사이에 전송되는 무선 신호의 도착 시간을 추정하는 장치로서,
    제 1 분해능을 갖는 도착 시간의 제 1 추정을 위한 제 1 수단 및 제 2 분해능을 갖는 도착 시간의 제 2 추정을 위한 제 2 수단을 포함하며, 상기 도착 시간의 제 1 추정은 상기 제 2 수단의 동작 영역을 한정하는데 기여하고, 상기 제 2 분해능은 상기 제 1 분해능에 비해 더 정밀한, 고정 무선국과 이동 무선국 사이에 전송되는 무선 신호의 도착 시간을 추정하는 장치.
  10. 제 9항에 있어서, 도착 시간의 제 1 추정을 위한 상기 제 1 수단은 수신된 신호의 고속 푸리에 변환에 송신된 신호의 복제의 고속 푸리에 변환을 곱하고, 곱셈 결과의 역 고속 푸리에 변환을 결정하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는, 고정 무선국과 이동 무선국 사이에 전송되는 무선 신호의 도착 시간을 추정하는 장치.
  11. 제 9항에 있어서, 도착 시간의 제 2 추정을 위한 상기 제 2 수단은 수신된 신호와 송신된 신호의 복제와의 시간 영역 상관관계를 수행하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는, 고정 무선국과 이동 무선국 사이에 전송되는 무선 신호의 도착 시간을 추정하는 장치.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 시간 영역 상관관계를 수행하는 상기 수단은 NCO를 포함하는 것을 특징으로 하는, 고정 무선국과 이동 무선국 사이에 전송되는 무선 신호의 도착 시간을 추정하는 장치.
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