KR20040043087A - 비동기식 부호 분할 다중 접속 시스템에서의 기지국신호들의 상호 시간차 결정 장치 및 방법 - Google Patents

비동기식 부호 분할 다중 접속 시스템에서의 기지국신호들의 상호 시간차 결정 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 비 동기식 부호분할 다중 접속 시스템에서 기지국 신호간의 상호 시간차를 결정하기 위한 장치 및 방법에 있어서, 하나 이상의 기지국간에 송수신되는 신호의 시간차를 측정하는 제 1 과정과, 상기 기지국간 가능한 모든 경로를 결정하고, 상기 결정된 모든 경로에 대하여 상기 측정된 시간차값에 가중치를 부여함을 특징으로 한다.

Description

비동기식 부호 분할 다중 접속 시스템에서의 기지국 신호들의 상호 시간차 결정 장치 및 방법{Apparatus and Method for determining mutual time difference between base station signals in an asynchronous code division multiplexing access (CDMA) systembroadcasting}
본 발명은 무선 통신 시스템의 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 비동기식 부호 분할 다중 접속 시스템에서의 기지국 신호들 간의 상호 시간차 결정 장치 및 방법에 관한 것이다.
제 3 세대 코드 분할 다중 접속(Code Division Multiple Access : 이하 CDMA라 기재함)셀 방식 기지국들은 3 GPP FDD 모드에서와 같이 비동기식이다. 여기서, 기지국들의 동기화란 서로 다른 기지국들로부터 이동 단말로 전송되는 다운 링크 전송 신호들 사이의 동기화를 의미한다.
상기 이동국들은 초기 기지국 검색 과정에서의 시간 및 하드웨어 자원의 절약과 이동국 사용자들의 위치 결정을 위해서나, 소프트 핸드오프 과정 중에서의 저장 데이터 양을 감소시키기 위해 상기 기지국 신호들간의 시간차를 결정하는 것이 필요하다. 상기 소프트 핸드오프 과정 중의 시간차 결정 방법은 러시아 특허 제2137314호에 개시(Int. Cl6H04 L 27/20)되어 있다.
또한, "지상 이동 통신의 위성 항법 및 위치 서비스 사이의 시너지(Synergies between satellite navigation and location services of terrestrial mobile communication)", G. Hein, B. Eissfeller, V. Oehler, Jon O. Winkel, Institute of Geodesy and Navigation, University FAF Munich, ION GPS 2000, 19-22 September 2000, Salt Lake City, UT에는 기지국 신호들을 수신하여 상호 시간차를 규정하는 위치 측정 유닛을 적용한 방법이 제안되고 있다.
그러나, 상술한 바와 같이 공개되어 있는 종래 기술은 다음과 같은 문제점을 가지고 있다.
첫째, 기지국들로부터 위치 측정 유닛들로의 비가시 다중 경로 신호 전파 지연(non-line of sight multipath signal propagation)으로 인하여 기지국 신호들의 상호 시간차 결정을 하는데 있어 정확성이 떨어진다.
둘째, 직접 측정이 불가능한 경우 기지국 신호들의 상호 시간차를 구하는 것이 불가능하다.
상기와 같은 문제점을 극복하기 위한 방법으로 3GPP TS 25.305 V3.7.0, 2001. 12에"Universal Terrestrial Radio Access Network)에서의 사용자 단말 위치의 제 2 단계 기능 명세(Stage 2 Functional Specification of UE Positioning inUTRAN)"이 개시되어 있다.
상기 제안된 방안에 따르면, 이미 알려진 좌표의 위치에 배치된 위치 측정 유닛이 기지국 신호들을 수신하여 그 상호 시간차를 결정하는 것으로 도 1을 참조하여 설명하기로 한다. 도 1은 3GPP TS 25.305 V3.7.0, 2001. 12에 의해 수행되는 셀 방식 통신 시스템에서의 기지국 신호간의 상호 시간차 결정 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 상호 시간차 결정 대상인 기지국들(1, 2)과, 위치 측정 유닛(3), 기지국 제어기(4), 및 이동 사용자 위치 센터(5)가 도시되어 있다.
상기 위치 측정 유닛(3)은 상기 기지국(1) 및 기지국(2)로부터 수신되는 신호들의 시간차를 순차적으로 소정의 횟수만큼 측정한다. 그리고, 위치 측정 유닛(3)은 순차적으로 측정된 상기 기지국 신호들의 시간차값들로부터 상기 기지국들의 신호들의 평균 측정 시간차를 구한다.
상기 위치 측정 유닛(3)은 기지국들(1, 2)의 신호 대 잡음 비를 이용하여 상기 평균 측정 시간차의 정확도를 결정한다. 이 때, 평균 측정 시간차 정확도는 상기 위치 측정 유닛(3)에 의해 수신되는 상기 기지국 신호들의 시간차의 실측값에 대해 상기 평균 측정 시간차의 오차와 선형적으로 관련된 값이 선정된다.
상기 기지국(1, 2)신호들의 평균 측정 시간차와 그 정확도는 기존의 무선 인터페이스를 이용하여 위치 측정 유닛(3)으로부터 기지국(1, 2)으로 전송된 후, 각각의 기지국으로부터 유선 통신 라인을 통해 기지국 제어기(4)로 전송된다.
상기 기지국 제어기(4)는 이미 알고있는 기지국(1, 2) 및 위치 측정 유닛(3)의 상대 위치를 고려하고, 상기 기지국 신호들의 평균 측정 시간차를 이용하여 기지국 신호들간의 상호 시간차를 결정한다.
상술한 바와 같이 결정된 상호 시간차와 그 정확도는 다시 기지국 제어기(4)로부터 유선 통신 라인을 통해 이동 사용자 위치 센터(5)로 전송된다.
상술한 바와 같은 종래 기술에 따른 비동기식 부호 분할 다중 접속 통신 시스템에서의 기지국 신호간의 상호 시간차 결정 방법을 요약하면 다음과 같다.
즉, 2개 이상의 기지국의 신호들을 수신하고 그 신호간의 상호 시간차를 순차적으로 측정하는 각각의 위치 측정 유닛 각각에서 그 시간차 측정치들의 평균을 내어 그 기지국들의 평균된 측정 상호 시간차 및 그 정확도를 결정한다.
상기 평균 측정 상호 시간차 및 그 정확도는 위치 측정 유닛으로부터 기지국을 통해 기지국 제어기로 전송되면, 상기 기지국 제어기에서 상기 소정의 기지국 신호들의 상기 평균된 측정 상호 시간차에 의해 각각의 기지국 쌍의 신호간의 상호 시간차를 결정하게 된다.
그러나, 상술한 종래 기술 또한 다음과 같은 문제점을 가진다.
첫째, 기지국 신호들의 평균 측정 상호 시간차에 의한 기지국 신호간의 상호 시간차를 결정하는 방법은 여전히 그 정확도가 높지 못하다. 이는 노이즈 오차, 시스템간 간섭, 및 다중 경로 오차 등이 기지국 신호들의 상호 시간차의 추정에 영향을 미치기 때문이다.
위치 측정 유닛으로의 가시 기지국 신호 전파(line of sight base station signals propagation)의 지연차는 이미 알려진 기지국들 및 위치 측정 유닛의 좌표들을 이용하면 제거될 수 있다.
가 기지국 쌍의 신호들(특히, 제1 기지국으로부터 제2 기지국으로의 신호)의 상호 시간차의 추정치를 나타내고,가 기지국 쌍의 신호들의 상호 시간차의 실측값(true value)이라고 하면, 추정치 및 참값 간의 차이는 하기의 <수학식 1>과 같다.
여기서,는 시스템간 간섭 및 노이즈에 의해 정의되는 오차이고,는 제1 기지국의 다중 경로 오차로서, 상기 위치 측정 유닛으로의 상기 제1 기지국 신호의 실제 전파 시간과 상기 위치 측정 유닛으로의 상기 제1 기지국 신호의 기지의 전파 시간간의 차에 해당되며,는 제2 기지국의 다중 경로 오차로서, 상기 위치 측정 유닛으로의 상기 제2 기지국 신호의 실제 전파 시간과 상기 위치 측정 유닛으로의 상기 제2 기지국 신호의 기지의 전파 시간간의 차에 해당된다.
상기 위치 측정 유닛에서의 제1 및 제2 기지국의 신호들의 상호 시간차의 상기 추정치 의 평균은 상기 노이즈 오차 값의 감소를 초래한다. 상기 각 기지국의 다중 경로 오차의 차이값(-)은 상기 제1 및 제2 기지국, 위치 측정 유닛, 및 그 주위에 분포된 물체들(빌딩, 산, 언덕 등)의 상호 위치에 의해규정되기 때문에 상수값을 가진다.
따라서, 상술한 종래 기술의 정확도는 위치를 나타내기에 불충분할 수 있다.
둘째, 신호들 상호 간의 시간차 결정이 필요함에도 불구하고 어떠한 기지국들 간에도 직접적 시간 신호 차 측정이 불가능한 경우가 발생할 수 있는데, 도 2를 참조하여 설명하기로 하다.
도 2를 참조하면, 기지국들 (6, 7, 8), 위치 측정 유닛(9, 10), 및 빌딩(11)이 도시되어 있다. 각 기지국들(6, 7, 8)은 동일한 각각 하나의 그룹 신호로 이뤄진 제1 및 제 2 신호를 송신한다.
상기 기지국 그룹 신호들은 하나의 기지국으로부터 동시에 전송되는 동일한 신호로서, 동기 채널(Synchronization CHannel; SCH), 공통 파일럿 채널(Common PIlot Channel; CPICH), 주 공통 제어 물리 채널(Primary Common Control Physical CHannel; P-CCPCH), 및 기타 채널들을 포함한다.
위치 측정 유닛(9, 10)은 주변 기지국들로부터 송신되는 신호들을 수신하여 각 기지국들 사이의 시간차를 측정하게 된다.
도 2를 참조하면, 위치 측정 유닛(9)는 기지국(6) 및 기지국(7)의 제1 신호들을 수신하여 그 시간차를 측정한다. 위치 측정 유닛(10)은 기지국(7) 및 기지국(8)의 제2 신호들을 수신하여 그 시간차를 측정한다.
그러나, 기지국(6)의 제 2 신호는 빌딩(11)에 의해 차단되어 위치 측정 유닛(10)으로 전송될 수 없다. 기지국(8)의 제2 신호 또한 빌딩(11)에 의해 차단되어 위치 측정 유닛(9)으로 전송될 수 없다.
종래의 방법은 상술한 바와 같이 기지국(6) 및 기지국(8)의 신호들의 시간차의 직접적인 측정이 불가능할 경우, 두 기지국들(6, 8)간의 상호 시간차를 결정할 수 있는 방안이 없다.
따라서, 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 기지국으로부터 전송된 신호가 임의의 물체에 의해 차단되더라도 기지국 신호들간의 상호 시간차 결정을 할 수 있는 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 목적은 기지국 신호간의 상호 시간차 결정의 정확도를 개선할 수 있는 장치 및 방법을 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 비 동기식 부호분할 다중 접속 시스템에서 기지국 신호간의 상호 시간차를 결정하기 위한 방법에 있어서, 하나 이상의 기지국간에 송수신되는 신호의 시간차를 측정하는 제 1 과정과, 상기 기지국간 가능한 모든 경로를 결정하고, 상기 결정된 모든 경로에 대하여 상기 측정된 시간차값에 가중치를 부여함을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 비 동기식 부호분할 다중 접속 시스템에서 기지국 신호간의 상호 시간차를 결정하기 위한 장치에 있어서, 하나 이상의 기지국간에 송수신되는 신호의 시간차를 측정하는 위치 측정 유닛과, 상기 위치 측정 유닛으로 부터 측정된 상기 신호의 시간차를 수신하고, 상기 기지국간 가능한 모든 경로를 결정하며, 상기 결정된 모든 경로에 대하여 상기 측정된 시간차값에 가중치를 부여함을 특징으로 하는 이동 사용자 위치 센타를 포함함을 특징으로 한다.
도 1은 종래 기술에 따른 기지국 신호들의 상호 시간차 결정 방법을 설명하기 위한 도면,
도 2는 기지국 신호들의 시간차가 직접 측정되지 않는 기지국, 위치 측정 유닛, 및 빌딩의 배치를 나타낸 도면,
도 3은 본 발명의 특징을 나타내는 무선 통신 시스템의 일례를 나타낸 도면,
도 4는 기지국 신호간의 평균된 측정 시간차를 결정하기 위한 위치 측정 유닛의 일 실시 예를 나타낸 도면,
도 5는 기지국을 꼭지점으로 하고 기지국 신호의 조정된 시간차를 유향 변으로 하는 그래프를 나타낸 도면,
도 6은 그 상호 시간차를 결정하려는 기지국 쌍의 제1 기지국으로부터 제2 기지국까지의 경로를 형성하는 것을 설명하기 위한 도면,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국의 구성도,
도 8는 기지국의 동작을 설명하기 위한 신호 흐름도,
도 9은 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국 제어기의 구성도,
도 10은 기지국 제어기의 동작을 설명하기 위한 신호 흐름도,
도 11는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 사용자 위치 센터의 구성도,
도 12은 이동 사용자 위치 센터의 동작을 설명하기 위한 신호 흐름도,
도 13은 본 발명에 따른 기지국 신호들의 상호 시간차 결정 방법을 설명하기 위한 신호 흐름도.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 상세 동작 및 구조에 대하여 상세히 설명한다. 도면들 중 참조번호들 및 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호들 및 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
본 발명은 기지국간에 절대 동기를 하지 않는 비동기 이동통신 시스템에서 위치 측위를 위해서 기지국 간의 더 정확한 시간차 정보를 획득함에 있어, 기지국 쌍을 이루는 제 1 기지국 및 제 2 기지국이 전파 지연이 많이 발생할 수 있는 도심지에 위치하는 경우에 발생할 수 있는 시간차 정보의 오차를 줄여주기 위해 다양한 기지국들 간의 시간차 정보를 이용하는 장치 및 방법을 제안한다.
우선, 이해를 돕기 위해 상술한 바와 같이 본 발명에서 제안하는 기지국 신호들 간의 상호 시간차 결정의 방법의 일 예를 도 3 내지 도 6을 참조하여 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 특징을 나타내는 무선 통신 시스템의 일례를 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 셀룰러 통신 시스템은 다수의 기지국들(12, 13, 14, 15, 16)과, 무선 인터페이스를 통해 상기 기지국들(12, 13, 14, 15, 16)로부터 두개 이상의 기지국 신호를 수신하는 위치 측정 유닛들(17, 18, 19, 20)과, 유선 라인으로 연결되어 상기 다수의 기지국들(12, 13, 14, 15, 16)을 제어하는 기지국 제어기(21)와, 상기 기지국 제어기(21)와 유선 라인으로 연결된 이동 사용자 위치 센터(22)가 도시되어 있다. 그러나, 상기 이동 사용자 위치 센터가 상기 기지국 제어기에 내장된 형태의 구성도 가능하다.
상기 기지국(12)은 하나의 그룹 신호로 이뤄진 신호를 송신한다. 기지국(13)은 각각 하나의 그룹 신호로 이뤄진 제1 및 제2 신호들을 송신한다. 기지국(14)은 각각 하나의 그룹 신호로 이뤄진 제1 및 제2 신호들을 송신한다. 기지국(15)은 각각 하나의 그룹 신호로 이뤄진 제1 및 제2 신호들을 송신한다. 기지국(16)은 각각 하나의 그룹 신호로 이뤄진 제1 및 제2 신호들을 송신한다.
상기 기지국 그룹 신호는 기지국으로부터 전송되는 신호를 의미하며, 동기 채널(Synchronization CHannel; SCH), 공통 파일럿 채널(Common PIlot Channel; CPICH), 주 공통 제어 물리 채널(Primary Common Control Physical Channel; P-CCPCH), 및 기타 채널들을 포함한다.
상기 위치 측정 유닛(17)은 기지국(12)의 신호와 기지국(13)의 제 1 신호를 수신하고, 기지국(12)의 신호에 대한 기지국(13)의 신호의 시간차를 연속적으로 측정한다. 그리고, 위치 측정 유닛(17)은 연속적으로 측정된 시간차들의 평균을 내어 기지국(12)의 신호에 대한 기지국(13)의 제1 신호의 평균 측정 시간차를 구하고, 그 정확도를 결정한다.
또한, 위치 측정 유닛(17)은 기지국(13)의 제1 신호와 기지국(14)의 제1 신호를 수신하고, 기지국(14)의 신호에 대한 기지국(13)의 제 1 신호의 시간차를 연속적으로 측정한다. 그리고, 상기 연속적으로 측정된 시간차들의 평균을 내어 기지국(12)의 신호에 대한 기지국(13)의 제 1 신호의 평균 측정 시간차를 구하고, 그 정확도를 결정한다.
또한, 위치 측정 유닛(17)은 기지국(12)의 제1 신호와 기지국(14)의 제1 신호를 수신하고, 기지국(14)의 제1 신호에 대한 기지국(12)의 신호의 시간차를 연속적으로 측정한다. 그리고, 상기 연속적으로 측정된 시간차들의 평균을 내어 기지국(14)의 제1 신호에 대한 기지국(12)의 신호의 평균된 측정 시간차를 구하고, 그 정확도를 결정한다.
위치 측정 유닛(20)은 기지국(15) 및 기지국(16)의 제1 신호들을 수신하고, 기지국(15)의 제1 신호에 대한 기지국(16)의 제1 신호의 시간차를 연속적으로 측정한다. 그리고, 상기 연속적으로 측정된 시간차들의 평균을 내어 기지국(15)의 제1 신호에 대한 기지국(16)의 제1 신호의 평균된 측정 시간차를 구하고, 그 정확도를 결정한다.
위치 측정 유닛(18)은 기지국(13) 및 기지국(15)의 제2 신호들을 수신하고, 기지국(13)의 제2 신호에 대한 기지국(15)의 제2 신호의 시간차의 연속 측정을 실행한다. 그러한 시간차의 연속 측정치들의 평균을 내어 기지국(13)의 제2 신호에대한 기지국(15)의 제2 신호의 평균된 측정 시간차를 구한다. 그러면, 그 정확도가 결정된다.
위치 측정 유닛(19)은 기지국(14) 및 기지국(16)의 제2 신호들을 수신하고, 기지국(16)의 제2 신호에 대한 기지국(14)의 제2 신호의 시간차의 연속 측정을 실행한다. 그러한 시간차의 연속 측정치들의 평균을 내어 기지국(16)의 제2 신호에 대한 기지국(14)의 제2 신호의 평균된 측정 시간차를 구한다. 그러면, 그 정확도가 결정된다.
예시를 위해, 이하에서는 기지국(16)의 제2 신호에 대한 기지국(14)의 제2 신호의 평균된 측정 시간차를 구하고 그 정확도를 결정하는 과정을 도 4를 참조하여 설명한다.
여기서, 무선 통신 시스템은 FDD 모드에 있는 3GPP 시스템인 것으로 가정하기로 한다. 상기 시스템의 기지국들은 동기 채널(SCH), 공통 파일럿 채널(CPICH), 주 공통 제어 물리 채널(P-CCPCH)등을 포함하는 신호를 전송한다.
도 4는 기지국 신호간의 평균된 측정 시간차를 결정하기 위한 위치 측정 유닛의 일 실시예를 나타낸 것이다.
도 4를 참조하면, 제 3 기지국(14) 및 제 5 기지국(16)의 신호간의 평균된 시간차를 결정하기 위한 위치 측정 유닛은 안테나(23), 아날로그 수신기(24), 기지국(14)의 그룹 신호의 검색기(25)(이하, 검색기(25)라 기재함), 기지국(14)의 주 공통 제어 물리 채널의 복호기(26)(이하, 복호기(26)라 기재함), 기지국(16)의 그룹 신호의 검색기(27)(이하, 검색기(27)라 함), 기지국(16)의 주 공통 제어 물리 채널의 복호기(28)(이하, 여기서(28)라 함), 그리고 기지국(14) 및 기지국(16)의 신호간의 평균된 측정 시간차의 결정을 위한 평균 측정 시간차 결정 유닛(29)을 포함한다.
여기서, 안테나(23)의 입력은 상기 위치 측정 유닛의 입력이 되고, 안테나(23)의 출력은 아날로그 수신기(24)의 입력이 되며, 수신기(24)의 출력은 검색기(25) 및 검색기(27)의 입력이 될 뿐 아니라 복호기(26) 및 복호기(28)의 제1 입력이 되며, 검색기(25)의 출력은 유닛(29)의 제1 입력 및 복호기(26)의 제2 입력이 되고, 복호기(26)의 출력은 유닛(29)의 제2 입력이 되며, 검색기(27)의 출력은 유닛(29)의 제3 입력 및 복호기(28)의 제2 입력이 되며, 복호기(28)의 출력은 유닛(29)의 제4 입력이 되고, 유닛(29)의 출력은 상기 위치 측정 유닛의 출력이 된다.
그 경우, 상기 아날로그 수신기는 "코드 분할 다중 접속 셀 방식 전화 시스템에서의 신호 파형을 생성하기 위한 장치 및 방법(System and Method for Generating Signal Waveforms in a CDMA Cellular Telephone System; Int. Cl.5H 04 L 27/30)이라는 제하의 미국 특허 제5,103,459호에 개시된 방식으로 실시될 수 있다.
검색기(25) 및 검색기(27)는 3GPP TS 25.214 V3.9.0 (2001-12), Physical layer procedures (FDD), Annex C: Cell search procedure and in <<cell Searchin W-CDMA>>, Yi-Pin Eric Wang and Tony Ottosson, IEEE JOURNAL ON SELECTED AREAS IN COMMUNICATIONS, VOL. 18, AUGUST 2000에 개시된 방식으로 실시될 수 잇다.
복호기(26) 및 복호기(28)는 Sadayuki ABETA, Mamoru SAWAHASHI, and Fumiyuki ADACHI, Performance Comparison between Time-Miltiplexed Pilot Channel and Parallel Pilot Channel for Coherent Rake Combining in DS-CDMA Mobile Radio, IEICE Trans. Commun., Vol. E81-B, No. 7, July 1998의 간섭성 RAKE 수신기와 유사하게 실시될 수 있다.
기지국(14) 및 기지국(16)의 그룹 신호들을 포함하는 위치 측정 유닛의 입력 신호는 안테나(23)를 통해 입력된 후, 상기 안테나(23)의 출력으로서 아날로그 수신기(24)로 인가된다. 아날로그 수신기(24)의 출력은 검색기(25) 및 검색기(27)로 입력되고, 또한 복호기(26) 및 복호기(28)의 제1 입력이 된다. 검색기(25)는 동기 채널 및 공통 파일럿 채널에 의해 38400 칩의 크기를 가진 검색 창에서 기지국(14)의 그룹 신호를 검색한다. 기지국(14)의 신호는 위치에서 포착되는 것으로 가정한다. 또한, 검색기(25)는 기지국(14)의 주 혼합화 코드(primary scrambling code)의 수를 결정한다. 기지국(14)의 포착 시간 위치의 값을 포함한 신호는 검색기(25)의 출력으로부터 유닛(29)의 제1 입력 및 복호기(26)의 제2 입력으로 인가된다. 기지국(14)의 주 혼합화 코드의 수를 포함한 신호는 검색기(25)의 출력으로부터 복호기(26)의 제2 입력으로 인가된다. 복호기(26)는 기지국(14) 신호의 포착 시간 위치 의 얻어진 값 및 기지국(14)의 주 혼합화 코드의 얻어진 수에 의해 주 공통 제어 물리 채널을 복호화, 복조, 및 복호하여 시스템 프레임의 제1 칩의 전송 순간에 기지국(14)의 시스템 프레임 수(System Frame Number; SFN)의 값을 얻는다. 여기서, 기지국(14)의 SFN 값을이라 하고, 상기을 포함한 신호는 복호기(26)의 출력으로부터 유닛(29)의 제2 입력으로 인가된다.
검색기(27)는 동기 채널 및 공통 파일럿 채널에 의해 38400 칩의 크기를 가진 검색 창에서 기지국(16)의 그룹 신호를 검색한다. 기지국(16)의 신호는 위치에서 포착되는 것으로 가정한다. 또한, 검색기(27)는 기지국(16)의 주 혼합화 코드의 수를 결정한다. 기지국(16)의 포착 시간 위치의 값을 포함한 신호는 검색기(27)의 출력으로부터 유닛(29)의 제3 입력 및 복호기(28)의 제2 입력으로 인가된다. 기지국(16)의 주 혼합화 코드의 수를 포함한 신호는 검색기(27)의 출력으로부터 복호기(28)의 제2 입력으로 인가된다. 복호기(28)는 기지국(16) 신호의 포착 시간 위치의 얻어진 값 및 기지국(16)의 주 혼합화 코드의 얻어진 수에 의해 주 공통 제어 물리 채널을 복호화, 복조, 및 복호하여 시스템 프레임의 제1 칩의 전송 순간에 기지국(16)의 시스템 프레임 수(SFN)의 값을 얻는다. 기지국(14)의 그러한 SFN 값을이라 한다. 기지국(16)의 결정된 값을 포함한 신호는 복호기(28)의 출력으로부터 유닛(29)의 제4 입력으로 인가된다.
유닛(29)은 하기의 <수학식 2>에 의해 기지국(16) 신호에 대한 기지국(14) 신호의 측정 시간차를 정한다.
여기서,는 10 ㎳의 3 GPP 기지국 신호의 프레임의 길이이고,는 1/(3.84*) 또는 약 260㎱의 하나의 칩의 길이이다.
유닛(29)은 상기 <수학식 2>에 의해 구해진 기지국(16) 신호에 대한 기지국 (14)신호의 측정된 시간차들 중의 일부의 평균을 내어 기지국(16) 신호에 대한 기지국(14) 신호의 평균된 측정 시간차를 얻는다. 상기 유닛(29)은 전술된 알고리즘에 의해 디지털 신호 프로세서(Digital Signal Processor; DSP)에 실시될 수 있다.
모든 위치 측정 유닛이 유사한 방식으로 동수의 평균치로써 기지국 신호의 평균된 측정 시간차를 결정하면, 기지국의 모든 평균 측정 시간차의 정확도는 동일하고, 예컨대 100 ㎱와 같은 것으로 정해질 수 있다.
상기 기지국 신호의 평균 측정 시간차의 정확도는 더 복잡하고, 정확한 기지국 신호의 평균 측정 시간차 결정하는 경우나, 상이한 위치 측정 유닛에서의 상이한 수의 평균치를 구하는 경우에, 평균된 측정 시간차를 결정하려는 신호의 신호 대 잡음 비 또는 평균치의 수에 따라 달라질 수 있다.
평균된 측정 시간차,,및 와 그 정확도,및는 위치 측정 유닛(17)으로부터 기지국(13)으로, 이어서 기지국제어기(21)로 송신된다.
평균된 측정 시간차및 그 정확도는 위치 측정 유닛(18)으로부터 기지국(13)으로, 이어서 기지국 제어기(21)로 송신된다.
평균된 측정 시간차및 그 정확도는 위치 측정 유닛(19)으로부터 기지국(14)으로, 이어서 기지국 제어기(21)로 송신된다.
평균된 측정 시간차및 그 정확도는 위치 측정 유닛(20)으로부터 기지국(15)으로, 이어서 기지국 제어기(21)로 송신된다.
상기 기지국 제어기(21)은 하기의 <수학식 3>에서와 같이, 상기 위치 측정 유닛(17)으로부터 수신된 평균 측정 시간차에서 기지국(13) 및 기지국(12)으로부터 위치 측정 유닛(17)으로의 가시선 신호 전파 지연차 값을 빼서 기지국(12)의 신호에 대한 기지국(13)의 신호의 조정된 시간차 를 산출한다.
상기 <수학식 3>에서은 기지국(13)으로부터 위치 측정 유닛(17)으로의 신호 전파 지연값이고,는 기지국(12)으로부터 위치 측정 유닛(17)으로의 신호 전파 지연값으로 하기의 <수학식 4>에 의해 산출될 수 있다.
여기서, c는 광속을 나타내고, 상기,,는 기지국(12)의 좌표이고,,,은 기지국(13)의 좌표이고,,,는 위치 측정 유닛(170)의 좌표이다. 상기 기지국 및 위치 측정 유닛의 좌표는 글로벌 위치 시스템(Global Positioning System) 및/또는 글로벌 항해 위성 시스템(Global Navigation Satellite System) 수신기를 사용하여 결정될 수 있다.
그 경우, 조정된 시간차의 정확도는 조정되고 평균된 측정 시간차의 정확도인와 같게 된다.
기지국(14)의 신호에 대한 기지국(13)의 신호의 조정된 시간차, 기지국(14)의 신호에 대한 기지국(12)의 신호의 조정된 시간차, 기지국(13)의 신호에 대한 기지국(15)의 신호의 조정된 시간차, 기지국(16)의 신호에 대한 기지국(14)의 신호의 조정된 시간차, 및 기지국(15)의 신호에 대한 기지국(16)의 신호의 조정된 시간차고 역시 동일하게 결정된다.
조정된 시간차,,,,및와 그 정확도 차,,,,및 그 정확도는 기지국 제어기(21)로부터 이동 사용자 위치 센터(22)로 송신된다.
상기 이동 사용자 위치 센터(22)는 기지국(14)의 신호에 대한 기지국(13)의 신호의 상호 시간차를 결정해야 하는 것으로 가정하기로 한다.
기지국(14)의 신호에 대한 기지국(13)의 신호의 상호 시간차 실측값은로 표시되고, 기지국(12)의 신호에 대한 기지국(13)의 신호의 상호 시간차 실측값은로 표시되며, 기지국(14)의 신호에 대한 기지국(12)의 신호의 상호 시간차 실측값은로 표시되고, 기지국(13)의 신호에 대한 기지국(15)의 신호의 상호 시간차 실측값은로 표시되며, 기지국(16)의 신호에 대한 기지국(14)의 신호의 상호 시간차 실측값은로 표시되고, 기지국(15)의 신호에 대한 기지국(16)의 신호의 상호 시간차 실측값은로 표시된다.
이고이므로,는 다음의 3가지 방법으로 추정될 수 있다:
도 5는 상기 기지국(12) 내지 기지국(16)으로 이뤄진 구성 및 조정된 시간차,,,,, 및가 그래프의 형태를 도시하고 있다 .
도 5를 참조하면, 그래프의 꼭지점은 기지국(12) 내지 기지국(16)이고, 그래프의 유향 변(arc)은 조정된 시간차,,,,, 및이다.
그래프의 유향 변의 방향은 조정된 시간차의 방향에 따르는 것으로 설정된다. 예컨대, 기지국(13)과 기지국(14)간의 유향 변은 기지국(14)의 신호에 대한 기지국(13)의 신호의 조정된 시간차와 같고, 기지국(13)으로부터 기지국(14)으로 각각 향한다.
도 6은 상호 시간차의 3개의 추정치,및는 기지국(13)으로부터 기지국(14)까지의 그래프의 3개의 경로를 도시하고 있다.
상기 도 6에 도시된 3개의 경로는 기지국(13)으로부터 기지국(14)까지의 가능한 모든 경로들의 세트이다.
각각의 경로의 꼭지점은 기지국들 중의 일부이고, 그것은 곧 그래프 꼭지점이기도 하다. 각각의 경로의 제1 꼭지점은 기지국(13)이고, 마지막 꼭지점은 기지국(14)이다. 제1 경로의 제2 꼭지점은 기지국(12)이고, 제1 꼭지점인 기지국(13)에 인접된다. 제3 경로의 제2 꼭지점은 기지국(15)이고, 제1 꼭지점인 기지국(13)에인접된다. 제3 경로의 제3 꼭지점은 기지국(16)이고, 제3 경로의 제2 꼭지점인 기지국(15)에 인접된다.
인접 기지국이란 그 신호의 조정된 시간차가 그에 대해 얻어진 기지국들이다. 예컨대, 기지국(15) 및 기지국(16)은 그 신호들의 조정된 시간차가 얻어졌기 때문에 인접된 것이다.
각각의 경로의 통과 방향은 기지국(13)으로부터 기지국(14)으로 정해진다.
6개의 조정된 시간차가 얻어졌다. 따라서, 1부터 6까지의 숫자가 하기의 <수학식 5>에 의해 그 조정된 시간차에 번호로 붙여진다.
조정된 시간차의 벡터 및 조정된 시간차 정확도의 벡터란 용어가 여기에 도입된다.
얻어진 조정된 시간차의 수인 6의 길이로 된 시간차의 벡터는 하기의 <수학식 6>과 같이 나타낸다.
여기서, 벡터의 p번째 요소(p는 1부터 6까지의 값을 취함)는 기지국의 신호들 중의 p번째 조정된 시간차와 같다.
얻어진 조정된 시간차의 수인 6의 길이로 된 조정된 시간차 정확도의 벡터는 하기의 <수학식 7>과 같이 표현될 수 있다.
여기서, 벡터의 p번째 요소(p는 1부터 6까지의 값을 취함)는 기지국 신호들 중의 p번째 조정된 시간차 정확도와 같다.
각각의 경로에 대해 기지국(13)으로부터 기지국(14)까지의 가능한 모든 경로들의 형성된 세트로부터 그 경로에 포함된 기지국 신호의 조정된 시간차들을 열거하는 경로 벡터가 형성된다. 상기 가능한 모든 경로라 함은, 측정하고자 하는 단말에 인접한 기지국들간 경로이다. 상기 인접한 기지국들간 경로라 함은, 상기 기지국간 비가시 다중 경로를 포함한다.
각각의 경로 벡터의 길이는 조정된 시간차의 수인 6으로 설정된다.
u번째 경로 벡터의 p번째 요소(여기서, p는 1 내지 6의 값을 취하고, u는 1부터 3까지의 값을 취함)는 그 경로가 p번째 조정된 시간차에 해당되는 유향 변 및 p번째 조정된 시간차의 방향에 따르는 경로의 유향 변의 통과 방향을 가지면 1과 같은데, 여기서번째 기지국에 대한번째 기지국의 p번째 조정된 시간차의 방향은번째 기지국으로부터번째 기지국으로 정해지고, 그 경로가 p번째 조정된 시간차에 해당되는 유향 변을 갖고 그 경로의 유향 변의 통과 방향이 p번째 조정된 시간차의 방향의 반대이면 -1과 같으며, 그 외에는 0과 같다.
전술된 동작의 결과, 기지국(13)으로부터 기지국(14)까지의 3개의 경로에 해당되는 3개의 경로 벡터,, 및가 얻어지게 되고, 하기의 <수학식 8>과 같이 표현될 수 있다.
u번째 경로 벡터(여기서, u는 1부터 3까지의 값을 취함)의 거리는 하기의 <수학식 9>에 의해 결정된다.
여기서,는 u번째 경로 벡터의 p번째 요소이고,는 기지국의 조정된 시간차 정확도의 벡터의 p번째 요소이다.
따라서, 제1 경로 벡터의 거리는이고, 제2 경로 벡터의 거리는이며, 제3 경로 벡터의 거리는이다.
각각의 기지국 쌍에 대해 그 기지국 쌍의 가능한 모든 경로 벡터들의 세트로부터 경로 벡터들의 그룹이 선택되는데, 경로 벡터의 선택된 그룹은 얻어진 각각의 조정된 시간차를 포함한다. 이때, 경로 벡터들의 선택된 그룹의 각각의 얻어진 조정된 시간차의 어플리케이션의 수는 가능한 모든 경로 벡터들의 세트로부터 얻어진 다른 모든 경로 벡터의 그룹의 그 조정된 시간차의 어플리케이션의 수를 초과해서는 안 되고, 경로 벡터 거리의 값은 가능한 모든 경로 벡터들의 세트로부터 얻어진 다른 모든 경로 벡터 그룹의 경로 벡터 거리의 값을 초과해서는 안 된다.
그러한 3가지 경로 벡터 그룹 선택의 기준을 하기에서 보다 더 상세히 설명하기로 한다.
본 예의 선택된 경로 벡터 그룹은 기지국(13)으로부터 기지국(14)까지의 가능한 모든 경로 벡터의 세트에 따른다.
기지국(14)의 신호에 대한 기지국(13)의 신호의 상호 시간차의 3개의 추정치는 조정된 시간차의 벡터및 형성된 3개의 경로 벡터,, 및를 사용하여 형성될 수 있다. 그 경우, 상호 시간차의 r번째 추정치(여기서, r은 1부터 3까지의 값을 취함)는 하기의 <수학식 10>과 같이 표현된다.
여기서,는 r번째 경로 벡터의 p번째 요소이고,는 p번째 조정된 시간차(상호 시간차 벡터의 p번째 요소 )이다.
기지국(14)의 신호에 대한 기지국(13)의 신호의 시간차의 참값에 대한 r번째 상호 시간차의 추정치 에러은 하기의 <수학식 11>과 같다.
기지국의 신호의 조정된 시간차의 정확도및 생성된 3개의 경로 벡터,, 및를 사용하여 별개의 경로 벡터들의 상호 시간차의 추정치의 에러들간의 상관 행렬이 형성되는데, 이러한 상관 행렬의 크기는이다. 지수 기호및(여기서,및은 1로부터 3까지의 값을 취함)을 갖는 상관 행렬요소는 하기의 <수학식 12>와 같다.
여기서,는 상호 시간차의번째 추정치의 에러와 상호 시간차의번째 추정치의 에러간의 상관 계수이고,는번째 경로 벡터의 p번째 요소이며,는번째 경로 벡터의 p번째 요소이다.
본 예에서의 상관 행렬 요소는 하기의 <수학식 13>과 같다.
일반적인 경우, 상관 행렬은 비대각선 행렬이다.
얻어진 상관 행렬의 역행렬로서, 행렬가 형성된다. 본 예에서의 형성된 상관 행렬의 역행렬인 행렬은 하기의 <수학식 14>와 같다.
경로 벡터,, 및로 이뤄진 형성된 경로 벡터 그룹 및 생성된 상관 행렬의 역행렬인 형성된 행렬를 사용하여 조정된 시간차의 6개의 가중치가 산출되는데, p번째 조정된 시간차의 가중치(여기서, p는 1부터 6까지의 값을 취함)는 하기의 <수학식 15>와 같다.
여기서,은 지수및(여기서,및는 1부터 3까지의 값을 취함)를 갖는 형성된 행렬의 요소이고,는번째 경로 벡터의 p번째 요소이며,는번째 경로 벡터의 p번째 요소이다.
본 예의 조정된 시간차의 가중치들은 하기의 <수학식 16>과 같다.
기지국(14)의 신호에 대한 기지국(13)의 신호의 상호 시간차는 하기의 <수학식 17>에 의해 결정된다.
즉, 그것은 기지국의 신호의 모든 조정된 시간차의 가중 합으로서 결정되는데, 그 때에 기지국의 신호의 조정된 시간차의 가중치(여기서, p는 1부터 6까지의 값을 취함)가 가중치로서 사용된다. 상기 모든 경로에 대하여 측정된 시간차의 오차에 따라서 가중치를 부여한다.
이제, 상기 예시한 바와 같은 본 발명에서 제안하는 바를 구현하기 위한 기지국 제어기, 기지국, 위치 측정 유닛, 및 이동 사용자 위치 센터를 구비하는 일반적인 셀 방식 무선 통신 시스템에 관해 논하기로 하는데, 그러한 셀 방식 무선 통신 시스템에서는 각각의 기지국이 하나의 기지국 제어기에 의해 제어되고, 각각의 위치 측정 유닛이 2개 이상의 기지국의 신호를 수신하며, 각각의 기지국의 신호가 하나 이상의 위치 측정 유닛에 의해 수신된다.
상기 기지국, 기지국 제어기, 및 이동 사용자 위치 센터는 WO 제99/57826호(기지국 망의 동기화 방법(Method Of Synchronization Of A Base Station Network), 1998년 5월 4일, 국제 분류 기호 H 04 J 3/06, H 04 B 7/26)에 기재된 방식으로 실시될 수 있다
그러면, 상기 셀 방식 무선 통신망의 열거된 구성 요소를 포함하는 유닛에관해 간략히 설명하기로 한다.
각각의 기지국은 그것의 그룹 신호인 신호를 송신한다.
각각의 위치 측정 유닛은 그 위치 측정 유닛이 수신한 2개 이상의 기지국의 신호들의 시간차를 순차적으로 측정하고, 그러한 시간차 측정치들은 평균되어 그 기지국의 신호들의 평균된 측정 시간차가 얻어지게 된다. 그 기지국의 신호간의 평균된 측정 시간차의 정확도가 결정된다. 각각의 위치 측정 유닛이 수신한 신호들의 평균된 측정 시간차 및 그 정확도가 그 각각의 위치 측정 유닛으로부터 기지국들 중의 하나로 송신되고, 이어서 그 기지국을 제어하는 기지국 제어기로 송신된다.
도 7을 참조하면, 기지국(31)은 기지국 쌍의 신호들의 평균된 측정 시간차 및 그 정확도를 포함한 신호를 수신하는 하나 이상의 수신기(34)(이하, 수신기(34)라 함), 기지국 쌍의 신호들의 평균된 측정 시간차 및 그 정확도를 포함한 신호를 송신하는 송신기(35)(이하, 송신기(35)라 함)로 이뤄져야 한다.
상기 기지국(31)의 수행 동작을 도 8을 참조하여 설명하면, 단계 25에서 수신기(34)가 기지국 쌍의 신호들의 평균된 측정 시간차 및 그 정확도를 포함한 채로 위치 측정 유닛(30)으로부터 송신된 신호를 수신한다. 단계 30에서 송신기(35)가 기지국 쌍의 신호들의 평균된 측정 시간차 및 그 정확도를 포함한 신호를 기지국 제어기(32)로 송신한다.
도 9를 참조하면, 상기 기지국 제어기(32)는 기지국 쌍의 신호들의 평균된 측정 시간차 및 그 정확도를 포함한 신호를 수신하는 하나 이상의 수신기(36), 계산 유닛(37), 및 기지국 쌍의 신호들의 조정된 시간차 및 그 정확도를 포함한 신호를 송신하는 송신기(38)로 이뤄져야 한다.
상기 기지국 제어기(32)의 수행 동작을 도 11을 참조하여 설명하면, 단계 30에서 수신기(36)가 기지국 쌍의 신호들의 평균된 측정 시간차 및 그 정확도를 포함한 채로 기지국(31)에 의해 송신된 신호를 수신한다. 단계 35에서 계산 유닛(37)이 각각의 기지국 쌍들의 제1 기지국과 제2 기지국으로부터 그 평균된 측정 시간차를 얻은 위치 측정 유닛으로의 가시선 신호 전파에서의 기지의 지연차 값을 그 기지국 쌍들의 평균된 측정 시간차로부터 빼서 그 기지국 쌍의 신호들의 조정된 시간차를 구한다. 단계 40에서 송신기(38)가 기지국 쌍의 신호들의 조정된 시간차 및 그 정확도를 포함한 신호를 이동 사용자 위치 센터(33)로 송신한다.
도 11을 참조하면, 이동 사용자 위치 센터(33)는 기지국 쌍의 신호들의 조정된 시간차 및 그 정확도를 포함한 신호를 수신하는 하나 이상의 수신기(39)(이하, 수신기(39)라 함) 및 계산 유닛(40)으로 구성된다.
이동 사용자 위치 센터의 수행 동작을 도 12을 참조하여 설명하면, 단계 40에서 수신기(39)가 기지국 쌍의 신호들의 조정된 시간차 및 그 정확도를 포함한 채로 기지국 제어기(32)에 의해 송신된 신호를 수신한다.
단계 45에서 각각의 기지국 쌍에 대해 그 기지국 쌍의 제1 기지국으로부터 제2 기지국까지의 가능한 모든 경로들의 세트를 형성한다. 상기 가능한 모든 경로라 함은, 측정하고자 하는 단말에 인접한 기지국들간 경로이고, 상기 인접한 기지국들간 경로라 함은, 상기 기지국간 비가시 다중 경로를 포함한다.
셀 방식 무선 통신 시스템이 L개의 기지국들도 이뤄진다고 가정하기로 한다.모든 기지국들에는 1 내지 L의 번호가 붙여지는 것으로 한다.
이하, "인접 기지국"이란 용어에 관해 설명하기로 한다. 기지국 BSj의 신호에 대해 기지국 BSi의 신호의 하나 이상의 조정된 시간차가 얻어지면, 기지국 BSi는 기지국 BSi(여기서, i 및 j는 1부터 L까지의 값을 취함)에 인접된다. 기지국 BSj의 신호에 대해 기지국 BSi의 신호의 p개의 조정된 시간차가 얻어지면, 그 기지국들은 p번 서로 인접된다.
각각의 기지국에 대해 다음과 같은 방식으로 인접 기지국들의 세트가 형성된다.
BSi에 인접된 기지국들의 수를라 하기로 한다(여기서, i는 1부터 L까지의 값을 취함). BSi에 인접된 기지국들의 세트는 하기의 <수학식 18>과 같이 정의 된다.
여기서 세트의 qi번째(여기서, qi는 1부터 까지의 값을 취함) 요소는 BSi에 인접된 qi번째 기지국의 수이다. 어느 기지국이 BSi에 p번 인접된 기지국이면, 그 수는 세트에 p번 포함된다. 인접 기지국들의 세트가 L개 형성된다.
각각의 기지국 쌍에 대해 그 쌍의 제1 기지국으로부터 제2 기지국까지의 가능한 모든 경로들의 세트가 다음과 같은 방식으로 형성된다.
기지국 BS로부터 기지국 BS까지의 모든 경로를 결정하는 것으로 가정하기로 한다(여기서,및은 1부터 L까지의 값을 취함). 상기 경로 결정은 기지국 BS에 인접된 모든 기지국, BS에 인접된 기지국에 인접된 모든 기지국, BS에 인접된 인접 기지국의 기지국에 인접된 모든 기지국 순으로 결정된다.
순차적인 선택은 다음과 같이 행해진다. 인접 기지국들의 형성된 세트 의 기지국의 수의 시퀀스 에 의해서만 전적으로 결정되어야 하는 선택 시퀀스, 순차적 선택에서 미리 발견되지 않은 기지국들의 그 수로 갱신되어야 하는 각각의 경로의 순이다. 일반적인 경우, 결과적으로 얻어진 경로들의 길이는 상이하고, 각각의 경로의 길이는 기지국들의 수 L 이하이다. 각각의 경로는 순차적 선택 동안 통과된 기지국들의 수의 시퀀스이다. 형성된 각각의 경로의 기지국 수의 시퀀스의 제1 요소는이다. 형성된 각각의 경로의 기지국 수의 시퀀스의 마지막 요소는일 수도 있고 아닐 수도 있다. 기지국 BS에서 끝나는 그러한 형성된 시퀀스는 지속된다. 즉, 기지국 수의 시퀀스의 마지막 요소가인 그러한 형성된 경로는 지속된다. 지속되는 경로들의 수를 U라 하기로 한다. 그 경로들은 기지국 BS로부터 기지국 BS까지의 가능한 모든 경로들의 세트를 형성한다. 그러한 경로들에는 1부터 U까지의 번호가 붙여진다.
단계 50에서 형성된 각각의 세트의 각각의 경로에 대해 그 경로에 포함된 조정된 시간차를 열거하는 경로 벡터를 형성하고, 그 경로 벡터의 거리를 결정한다.
기지국 신호의 P개의 조정된 시간차들을 얻는다고 가정하기로 한다. 그러한 조정된 시간차들에는 1부터 P까지의 번호가 붙여진다. 여기서, 조정된 시간차 벡터 및 조정된 시간 정확도 벡터란 용어가 도입된다.
길이가 P(얻어진 조정된 시간차의 수)인 조정된 시간차 벡터는 하기의 <수학식 19>와 같다.
여기서, 벡터의 p번째 요소(여기서, p는 1부터 P까지의 값을 취함)는 기지국 신호의 p번째 조정된 시간차와 같다.
길이가 P(얻어진 조정된 시간차의 수)인 조정된 시간차 정확도 벡터는 하기의 <수학식 20>과 같다.
여기서, 벡터의 p번째 요소(여기서, p는 1부터 P까지의 값을 취함)는기지국 신호의 p번째 조정된 시간차의 정확도와 같다.
가능한 모든 경로들의 생성된 세트의 각각의 경로에 대해 그 경로에 포함된 기지국 신호의 조정된 시간차들을 열거하는 경로 벡터가 형성된다.
예컨대, 기지국 BS로부터 기지국 BS까지의 가능한 모든 경로들의 세트에 대해 그러한 동작을 생각해 보기로 한다.
각각의 경로의 길이는 조정된 시간차의 수인 P로 설정된다.
u번째 경로 벡터의 p번째 요소(여기서, p는 1부터 P까지의 값을 취하고, u는 1부터 U까지의 값을 취함)는 그 경로가 p번째 조정된 시간차에 해당되는 유향 변 및 p번째 조정된 시간차의 방향에 따르는 경로의 유향 변의 통과 방향을 가지면 1과 같고, 그 경로가 p번째 조정된 시간차에 해당되는 유향 변을 갖고 그 경로의 유향 변의 통과 방향이 p번째 조정된 시간차의 방향의 반대이면 -1과 같으며, 그 외에는 0과 같다.
기지국 BS으로부터 기지국 BS까지 U개의 경로 벡터가 얻어진다. 기지국 BS로부터 기지국 BS까지의 가능한 모든 경로들의 형성된 벡터는 일반적으로 용장형이다.
형성된 각각의 경로 벡터의 거리가 결정된다. 예컨대, 기지국 BS로부터 기지국 BS까지의 가능한 모든 경로 벡터들의 세트의 u번째 벡터의 거리는 하기의 <수학식 21>에 의해 결정된다.
여기서,는 기지국 BS로부터 기지국 BS까지의 u번째 경로 벡터 의 p번째 요소이고,는 조정된 시간차 정확도의 벡터의 p번째 요소이다.
단계 55에서 각각의 기지국 쌍에 대해 그 기지국 쌍의 가능한 모든 경로 벡터의 그룹을 선택하면서, 경로 벡터들의 선택된 그룹이 얻어진 각각의 조정된 시간차를 포함하도록 하되, 그 때에 경로 벡터들의 선택된 그룹의 각각의 얻어진 조정된 시간차의 어플리케이션의 수가 가능한 모든 경로 벡터들의 세트로부터 얻어진 다른 모든 경로 벡터의 그룹의 그 조정된 시간차의 어플리케이션의 수를 초과하지 못하게 하고, 경로 벡터 거리의 값이 가능한 모든 경로 벡터들의 세트로부터 얻어진 다른 모든 경로 벡터 그룹의 경로 벡터 거리의 값을 초과하지 못하게 한다.
그러한 동작을 기지국 BS로부터 기지국 BS까지의 가능한 모든 경로 벡터들의 세트로부터 경로 벡터의 그룹을 선택하는 예를 들어 설명하기로 한다.
기지국 BS로부터 기지국 BS까지의 가능한 모든 경로 벡터들의 세트를 경로 벡터 거리가 증가되는 순으로 분류한다. 그러한 분류의 결과, U개의 경로 벡터가 얻어지는데, 여기서 경로 벡터는 최소 거리를 갖고, 경로 벡터는 최대 거리를 갖는다.
경로 벡터의 조정된 시간차의 벡터를 다음과 같이 정한다. 벡터의 길이는 P이고, 벡터의 p번째 요소는 하기의 <수학식 22>와 같다.
즉, 경로 벡터의 p번째 요소의 절대치와 같다.
경로 벡터의 시간차 벡터을 다음과 같이 정한다. 벡터의 길이는 P이고, 벡터 의 p번째 요소는,, …이면 0으로, 그 외에는 1로 결정된다.
기지국 BS로부터 기지국 BS까지의 가능한 모든 경로 벡터들의 세트를 선택하기 위해, U-1 단계로 경로 벡터 세트로부터를 순차적으로 제거하려는 시도가 이뤄진다. 그 경우, 경로 벡터를 u번째 단계(여기서, u는 2부터 U까지의 값을 취함)에서 다음과 같은 방식으로 제거하도록 시도한다.
벡터는 경로 벡터,, …,의 조정된 시간차의 벡터로서 형성되고,인 모든 p(여기서, p는 1부터 P까지의 값을 취함)에 대해 이면 경로 벡터 가 제거될 수 있고, 그렇지 않으면 제거될 수 없다.
기지국 BS로부터 기지국 BS까지의 R개의 경로 벡터들이 있다고 하기로한다. 그러한 경로 벡터들은 이후로 사용될 기지국 BS로부터 기지국 BS까지의 경로 벡터의 선택된 그룹를 형성한다.
단계 60에서 각각의 기지국 쌍에 대해 그 기지국의 경로 벡터들의 선택된 그룹 및 그 기지국의 신호들의 조정된 시간차의 얻어진 정확도를 사용하여 기지국의 신호들의 조정된 시간차의 가중치를 형성한다. 즉, 상기 모든 경로에 대하여 측정된 시간차의 오차에 따라서 가중치를 부여한다.
그러한 상황을 기지국 BS신호 및 기지국 BS신호의 조정된 시간차의 가중치를 형성하는 것을 예증하기로 한다.
기지국 신호의 조정된 시간차의 정확도 벡터 및 선택된 경로 벡터 그룹를 사용하여 별개의 경로 벡터에 의해 얻어진 기지국 BS신호에 대한 기지국 BS신호의 상호 시간차의 에러의 상관 행렬을 형성한다.
그러한 상관 행렬의 크기는 [R * R]이다. 지수가및(여기서,및는 1 내지 R의 값을 취함)인 상관 행렬 요소는 하기의 <수학식 23>과 같다.
여기서, 는 기지국 BS의 신호에 대한 기지국 BS의 신호의 상호 시간차의 추정치의번째 에러와번째 에러간의 상관 계수이고,는번째 경로 벡터의 p번째 요소이며,는번째 경로 벡터의 p번째 요소이다.
형성된 상관 행렬의 역행렬인 행렬를 형성한다.
경로 벡터로 이뤄진 경로 벡터들의 선택된 그룹및 생성된 상관 행렬의 역행렬인 형성된 행렬를 사용하여 조정된 시간차의 P개의 가중치를 산출하는데, p번째 조정된 시간차의 가중치(여기서, p는 1부터 P까지의 값을 취함)는 하기의 <수학식 24>와 같다.
여기서,은 지수및(여기서,및는 1부터 P까지의 값을 취함)를 갖는 형성된 행렬 의 요소이고,는번째 경로 벡터의 p번째 요소이며,는번째 경로 벡터의 p번째 요소이다.
단계 65에서 각각의 기지국 쌍의 신호들의 상호 시간차를 기지국의 신호들의 모든 조정된 시간차의 가중 합으로서 결정하되, 그 때에 기지국의 신호들의 조정된 시간차의 가중치를 가중치로서 사용한다.
예컨대, 기지국 BS의 신호에 대한 기지국 BS의 신호의 상호 시간차는 하기의 <수학식 25>에 의해 결정된다.
즉, 그것은 기지국의 신호의 모든 조정된 시간차의 가중 합으로서 결정되는데, 그 때에 기지국 BS및 BS에 대해 형성된 기지국 신호의 조정된 시간차의 가중치(여기서, p는 1부터 P까지의 값을 취함)가 가중치로서 사용된다.
이하, 상술한 셀룰러 통신 시스템 상에서의 상호 시간차 결정 방법을 도 13을 참조하여 설명하기로 한다. 도 13은 위치 측정 유닛(30), 기지국(31), 기지국 제어기(32) 및 이동 사용자 위치 센터(33)를 나타내고 있다.
단계 10에서 위치 측정 유닛(30)은 수신된 2개 이상의 기지국의 신호들의 시간차를 순차적으로 측정한다. 단계 15에서 위치 측정 유닛(30)은 그 시간차 측정치들의 평균을 내어 그 기지국의 신호들의 평균된 측정 시간차를 구한다. 단계 20에서 위치 측정 유닛(30)은 그 기지국의 신호들의 평균된 측정 시간차의 정확도를 결정한다. 단계 25에서 위치 측정 유닛(30)은 그 기지국 쌍의 신호들의 평균된 측정 시간차 및 그 정확도를 포함한 제1 신호를 기지국(31)으로 송신한다. 단계 30에서 기지국(31)은 그 기지국 쌍의 신호들의 평균된 측정 시간차 및 그 정확도를 포함한 제2 신호를 기지국 제어기(32)로 송신한다.
단계 35에서 기지국 제어기(32)는 각각의 기지국 쌍들의 제1 기지국과 제2기지국으로부터 그 평균된 측정 시간차를 얻은 위치 측정 유닛으로의 가시선 신호 전파에서의 기지국의 지연차 값을 그 기지국 쌍들의 평균된 측정 시간차로부터 빼서 그 기지국 쌍의 신호들의 조정된 시간차를 구한다.
단계 40에서 기지국 제어기(32)는 각각의 기지국 쌍의 조정된 시간차 및 그 정확도를 포함한 제3 신호를 이동 사용자 위치 센터(33)로 송신한다.
단계 45에서 이동 사용자 위치 센터(33)는 각각의 기지국 쌍에 대해 그 쌍의 제1 기지국으로부터 제2 기지국까지의 가능한 모든 경로의 세트를 형성한다. 상기 가능한 모든 경로라 함은, 측정하고자 하는 단말에 인접한 기지국들간 경로이고, 상기 인접한 기지국들간 경로라 함은, 상기 기지국간 비가시 다중 경로를 포함한다.
단계 50에서 이동 사용자 위치 센터(33)는 생성된 각각의 세트의 각각의 경로에 대해 그 경로에 포함된 기지국 신호들의 조정된 시간차를 열거하는 경로 벡터를 결정한다.
단계 55에서 이동 사용자 위치 센터(33)는 각각의 기지국 쌍에 대해 그 기지국 쌍의 가능한 모든 경로 벡터들의 세트로부터 경로 벡터의 그룹을 선택하면서, 경로 벡터들의 선택된 그룹이 얻어진 각각의 조정된 시간차를 포함하도록 하되, 그 때에 경로 벡터들의 선택된 그룹의 각각의 얻어진 조정된 시간차의 어플리케이션의 수가 가능한 모든 경로 벡터들의 세트로부터 얻어진 다른 모든 경로 벡터의 그룹의 그 조정된 시간차의 어플리케이션의 수를 초과하지 못하게 하고, 경로 벡터 거리의 값이 가능한 모든 경로 벡터들의 세트로부터 얻어진 다른 모든 경로 벡터 그룹의경로 벡터 거리의 값을 초과하지 못하게 한다.
단계 60에서 이동 사용자 위치 센터(33)는 각각의 기지국 쌍에 대해 그 기지국의 경로 벡터들의 선택된 그룹 및 그 기지국의 신호들의 조정된 시간차의 얻어진 정확도를 사용하여 기지국의 신호들의 조정된 시간차의 가중치를 형성한다. 상기 측정된 시간차에 가중치를 부여하는 데 있어, 상기 모든 경로에 대하여 측정된 시간차의 오차에 따라서 가중치를 부여한다.
단계 65에서 이동 사용자 위치 센터(33)는 각각의 기지국 쌍의 신호들의 상호 시간차를 기지국의 신호들의 모든 조정된 시간차의 가중 합으로서 결정하되, 그 때에 기지국의 신호들의 조정된 시간차의 가중치를 가중치로서 사용한다.
이상에서 상술한 바와 같이 본 발명은 임의의 기지국 쌍의 조정된 시간차를 직접 측정이 가능한지의 여부와는 상관없이 그 기지국 쌍의 신호들의 상호 시간차를 결정할 수 있을 뿐만 아니라, 기지국 신호간의 상호 시간차 결정의 정확도를 개선시킬 수 있다는 이점이 있다.

Claims (26)

  1. 비 동기식 부호분할 다중 접속 시스템에서 기지국 신호간의 상호 시간차를 결정하기 위한 방법에 있어서,
    하나 이상의 기지국간에 송수신되는 신호의 시간차를 측정하는 제 1 과정과,
    상기 기지국간 가능한 모든 경로를 결정하고, 상기 결정된 모든 경로에 대하여 상기 측정된 시간차값에 가중치를 부여함을 특징으로 하는 상기 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 기지국간에 송수신되는 신호는 공통 파일롯 채널을 통해 송수신되는 신호임을 특징으로 하는 상기 방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 과정은,
    상기 수신된 신호들의 시간차를 순차적으로 측정하고, 상기 측정된 시간차의 평균을 계산함을 특징으로 하는 상기 방법.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 제 1 과정은,
    상기 측정된 시간차와 상기 평균 측정 시간차의 오차를 측정하기 위하여 신호대 잡음비를 이용하여 정확도를 결정하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 상 방법.
  5. 제 3항에 있어서, 상기 제 1 과정은,
    상기 평균 측정 시간차값에서 상기 기지국간에 가시선 신호 전파 지연차 값을 빼서 상기 평균 측정 시간차값을 보정함을 특징으로 하는 상기 방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 가시선 신호 전파 지연차는 하기 <수학식 1>에 의해서 산출됨을 특징으로 하는 상기 방법.
    ,
    여기서, c는 광속이고,,,는 제 1 기지국 좌표이고,,,는 제 2 기지국 좌표이고,,,는 위치 측정 유닛의 좌표이다.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 제 2 과정은,
    상기 조정된 시간차 정보와 상기 정확도 정보를 수신하는 제 1 단계와,
    상기 기지국간에 가능한 모든 경로의 세트를 형성하는 제 2 단계와,
    상기 생성된 각각의 세트의 각각의 경로에 대해 그 경로에 포함된 기지국 신호들의 조정된 시간차 및 그 거리를 열거하는 경로 벡터를 결정하는 제 3 단계와,
    각각의 기지국간에 대해 그 기지국의 경로 벡터들의 선택된 그룹 및 그 기지국의 신호들의 조정된 시간차의 얻어진 정확도를 사용하여 기지국의 신호들의 조정된 시간차의 가중치를 형성하는 제 4 단계와,
    각각의 기지국 간의 신호들의 상호 시간차를 기지국의 신호들의 모든 조정된 시간차의 가중합으로서 결정하되, 그 때에 기지국의 신호들의 조정된 시간차의 가중치를 가중치로서 사용하는 제 5 단계를 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 측정된 신호의 신호차 및 상기 그 정확도는,
    상기 기지국 중 하나를 통해 기지국 제어기로 송신됨을 특징으로 상기 방법.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 측정된 신호의 신호차 및 상기 그 정확도는,
    상기 기지국 제어기로부터 상기 기지국 신호간의 상호 시간차를 계산하기 위한 이동 사용자 위치 센터로 송신됨을 특징으로 하는 상기 방법.
  10. 제 7항에 있어서, 상기 제 3 단계는,
    경로 벡터들의 선택된 그룹이 얻어진 각각의 조정된 시간차를 포함하도록 하되, 그 때에 경로 벡터들의 선택된 그룹의 각각의 얻어진 조정된 시간차의 어플리케이션의 수가 가능한 모든 경로 벡터들의 세트로부터 얻어진 다른 모든 경로 벡터의 그룹의 그 조정된 시간차의 어플리케이션의 수를 초과하지 못하게 하고, 경로 벡터 거리의 값이 가능한 모든 경로 벡터들의 세트로부터 얻어진 다른 모든 경로 벡터 그룹의 경로 벡터 거리의 값을 초과하지 못하게 하는 것을 특징으로 하는 상기 방법.
  11. 제 1항에 있어서, 상기 가능한 모든 경로는,
    측정하고자 하는 단말에 인접한 기지국들간 경로임을 특징으로 하는 상기 방법.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 인접한 기지국들간 경로는,
    상기 기지국간 비가시 다중 경로를 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
  13. 제 1항에 있어서, 상기 제 2 과정은,
    상기 모든 경로에 대하여 측정된 시간차의 오차에 따라서 가중치를 부여함을 특징으로 하는 상기 방법.
  14. 비 동기식 부호분할 다중 접속 시스템에서 기지국 신호간의 상호 시간차를 결정하기 위한 장치에 있어서,
    하나 이상의 기지국간에 송수신되는 신호의 시간차를 측정하는 위치 측정 유닛과,
    상기 위치 측정 유닛으로 부터 측정된 상기 신호의 시간차를 수신하고, 상기 기지국간 가능한 모든 경로를 결정하며, 상기 결정된 모든 경로에 대하여 상기 측정된 시간차값에 가중치를 부여함을 특징으로 하는 이동 사용자 위치 센타를 포함함을 특징으로 하는 상기 장치.
  15. 제 14항에 있어서, 상기 하나 이상의 기지국간에 송수신되는 신호는,
    공통 파일롯 채널을 통해 송수신되는 신호임을 특징으로 하는 상기 장치.
  16. 제 14항에 있어서, 상기 위치 측정 유닛은,
    상기 수신된 신호들의 시간차를 순차적으로 측정하고, 상기 측정된 시간차의 평균을 계산함을 특징으로 하는 상기 장치.
  17. 제 16항에 있어서, 상기 위치 측정 유닛은,
    상기 측정된 시간차와 상기 평균 측정 시간차의 오차를 측정하기 위하여 신호대 잡음비를 이용하여 정확도를 결정함을 특징으로 하는 상기 장치.
  18. 제 16항에 있어서, 상기 위치 측정 유닛은,
    상기 평균 측정 시간차값에서 상기 기지국간에 가시선 신호 전파 지연차 값을 빼서 상기 평균 측정 시간차값을 보정함을 특징으로 하는 상기 장치.
  19. 제 18항에 있어서, 상기 위치 측정 유닛은,
    상기 가시선 신호 전파 지연차를 하기 <수학식 27>에 의해서 산출함을 특징으로 하는 상기 장치.
    ,
    여기서, c는 광속이고,,,는 제 1 기지국 좌표이고,,,는 제 2 기지국 좌표이고,,,는 위치 측정 유닛의 좌표이다.
  20. 제 14항에 있어서, 상기 이동 사용자 위치 센터는,
    상기 조정된 시간차 정보와 상기 정확도 정보를 수신하고, 상기 기지국간에 가능한 모든 경로의 세트를 형성하고,상기 생성된 각각의 세트의 각각의 경로에 대해 그 경로에 포함된 기지국 신호들의 조정된 시간차 및 그 거리를 열거하는 경로 벡터를 결정하고, 각각의 기지국간에 대해 그 기지국의 경로 벡터들의 선택된 그룹 및 그 기지국의 신호들의 조정된 시간차의 얻어진 정확도를 사용하여 기지국의 신호들의 조정된 시간차의 가중치를 형성하고, 각각의 기지국 간의 신호들의 상호 시간차를 기지국의 신호들의 모든 조정된 시간차의 가중합으로서 결정하되, 그 때에 기지국의 신호들의 조정된 시간차의 가중치를 가중치로서 사용하는 것을 특징으로 하는 상기 장치.
  21. 제 14항에 있어서, 상기 위치 측정 유닛은,
    상기 측정된 신호의 신호차 및 상기 그 정확도를 상기 기지국 중 하나를 통해 기지국 제어기로 송신함을 특징으로 상기 장치.
  22. 제 21항에 있어서, 상기 이동 사용자 위치 센터는,
    상기 측정된 신호의 신호차 및 상기 그 정확도를 상기 기지국 제어기로부터 수신함을 특징으로 하는 상기 장치.
  23. 제 20항에 있어서, 상기 이동 사용자 위치 센터는,
    경로 벡터들의 선택된 그룹이 얻어진 각각의 조정된 시간차를 포함하도록 하되, 그 때에 경로 벡터들의 선택된 그룹의 각각의 얻어진 조정된 시간차의 어플리케이션의 수가 가능한 모든 경로 벡터들의 세트로부터 얻어진 다른 모든 경로 벡터의 그룹의 그 조정된 시간차의 어플리케이션의 수를 초과하지 못하게 하고, 경로 벡터 거리의 값이 가능한 모든 경로 벡터들의 세트로부터 얻어진 다른 모든 경로 벡터 그룹의 경로 벡터 거리의 값을 초과하지 못하게 하는 것을 특징으로 하는 상기 장치.
  24. 제 14항에 있어서, 상기 가능한 모든 경로는,
    측정하고자 하는 단말에 인접한 기지국들간 경로임을 특징으로 하는 상기 장치.
  25. 제 24항에 있어서, 상기 인접한 기지국들간 경로는,
    상기 기지국간 비가시 다중 경로를 포함함을 특징으로 하는 상기 장치.
  26. 제 14항에 있어서, 상기 이동 사용자 위치 센터는,
    상기 모든 경로에 대하여 측정된 시간차의 오차에 따라서 가중치를 부여함을 특징으로 하는 상기 장치.
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