KR20050032617A - 위치 결정 정보를 이용한 이동 통신 시스템 - Google Patents

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KR20050032617A
KR20050032617A KR1020057003371A KR20057003371A KR20050032617A KR 20050032617 A KR20050032617 A KR 20050032617A KR 1020057003371 A KR1020057003371 A KR 1020057003371A KR 20057003371 A KR20057003371 A KR 20057003371A KR 20050032617 A KR20050032617 A KR 20050032617A
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앤드류 센도나리스
다산 시우
데이비드 엠 패터슨
파르바대나댄 서브라만야
다이스케 데라사와
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퀄컴 인코포레이티드
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    • H04B7/204—Multiple access
    • H04B7/216—Code division or spread-spectrum multiple access [CDMA, SSMA]

Abstract

기지국에 대한 이동 단말기의 상대적 위치에 대한 정보를 사용하는 방법 및 장치는 통신 시스템의 수행을 향상시킬 수 있다. 또한, 기지국에 대한 이동 단말기의 상대속도에 대한 정보는 통신 시스템의 수행을 향상시키기 위해 사용될 수 있다. 통신 신호들을 프로세싱하는데 있어서, 위치 정보는 공칭 PN 오프셋 및 일련의 PN 오프셋을 측정하는데 사용될 수 있다. 속도 정보는 통신 신호들의 공칭 주파수를 측정하는데 사용될 수 있다.

Description

위치 결정 정보를 이용한 이동 통신 시스템{MOBILE COMMUNICATION SYSTEM USING POSITION LOCATION INFORMATION}
배경
관련 출원
본 출원은 2002년 8월 30일에 출원된 미국 가출원 60/407410 호에 대해 우선권을 주장한다.
기술분야
본 발명은 일반적으로 무선 통신에 관한 것이고, 더 상세하게는 기지국에 대해 상대적인 원격 단말기의 위치에 기초하여 신호를 프로세싱하는 것에 관한 것이다.
관련 기술에 대한 기술
무선 통신 시스템은 다수의 원격 단말기들과 다수의 기지국들로 이루어질 수 있다. 원격 단말기들과 기지국들 사이의 통신은 무선 채널을 통해 전해지고, 제한된 주파수 스펙트럼 속에서 많은 사용자들을 편하게 하는 다양한 다중 접속 기술들 중 어느 하나를 사용하여 달성될 수 있다. 다중 접속 기술들의 예로는 시분할 다중 접속(TDMA), 주파수 분할 다중 접속(FDMA), 코드 분할 다중 접속(CDMA)이 포함된다.
CDMA에 기초한 시스템들은 다른 타입의 다중 접속 시스템들에 비해 어떠한 이점을 제공한다. 예를 들어, CDMA는 주파수 스펙트럼이 수차례 재사용되는 것을 허용하여, 그에 따라 시스템에서 사용자의 수용력을 증가시킨다. 또한, CDMA 기술들의 사용은 이점을 촉진하면서도 다중경로의 악영향, 예를 들어 페이딩을 완화하여 무선 채널의 특별한 문제들이 극복되도록 해준다. CDMA 시스템은 전형적으로 종래기술 분야에서 공지되고 전부 구체화된 IS-95, CDMA2000, 및 WCDMA 표준 등과 같은 표준에서 하나 또는 그 이상을 이행하기 위해 설계된다.
CDMA에 기초한 시스템에서, 통신 신호들은 의사랜덤(pseudorandom 이하 PN) 코드를 사용하여 "확산"된다. 신호들은 공통의 주파수 스펙트럼을 공유하기 때문에, 개별 신호들은 고유의 PN 코드에 의해 구별된다. CDMA 시스템에서 통신 신호들은 또한 서로 동기화된다.
전형적인 CDMA 시스템에서 기지국으로부터 원격의 단말기들로 전송되는, 일반적으로 순방향 링크로 불리는 신호들은 공통의 PN 시퀀스를 가지는 파일럿 신호를 포함한다. 각 기지국은 인접한 기지국들의 파일럿 신호들로부터 시간면에서 오프셋된 파일럿 신호를 전송하여, 파일럿 신호들은 원격 단말기에서 서로 구별될 수 있다. 어떤 주어진 시간에, 원격 단말기는 다수의 기지국들로부터 다양한 파일럿 신호들을 수신할 수 있다. 로컬 PN 발생기에 의해 만들어진 PN 시퀀스의 복사본을 사용하여, 단말기는 수신된 파일럿 신호들의 상대 위상, 즉 PN 오프셋을 결정할 수 있고 그에 따라 그 파일럿 신호를 전송한 상응하는 기지국을 식별할 수 있다. 파일럿 신호들의 상대 위상은 로컬 PN 시퀀스를 수신 신호들에 대응시키거나, 상관시켜서 측정될 수 있다. 파일럿 채널에 상관시키는 것은 순방향 링크에서 보내진 다른 통신 신호들을 복조하는데에 있어서 일관된 위상 레퍼런스를 제공한다. 원격 단말기에서 기지국으로 보내지는, 일반적으로 역방향 링크로 불리는 파일럿 신호가 없음에도 불구하고, 신호들을 기지국 신호로 전송하기 위해 사용되는 고유의 PN 시퀀스가 원격 단말기에 할당된다. 기지국은 역방향 링크 신호에서 원격 장치에 할당된 PN 시퀀스를 상관되고, 그에 따라 어떤 원격 단말기에 의해 신호가 전송되었는지를 식별할 수 있다.
전형적으로, 상관 과정에서 사용되는 탐색 엔진은 통신 신호의 PN 오프셋을 포함하는 일반적으로 탐색 윈도우로 불리는 일련의 PN 오프셋을 통해 진행된다. 예를 들어, 원격 단말기에서 수신된 파일럿 신호들의 공칭 PN 오프셋들은 개별 기지국에 의해 파일럿 신호로 도입되는 오프셋의 결과이고 또한 다양한 기지국들에 대한 원격 단말기의 상대적인 위치가 될 것이다. 파일럿 신호들은 서로 다른 기지국들로부터 원격 단말기까지 서로 다른 거리를 이동하기 때문에, 원격 단말기에서 수신된 파일럿 신호들은 개별 파일럿 신호들의 각각이 이동하는 서로 다른 거리에 기인하는 시간의 서로 다른 양만큼 지연되고, 따라서 오프셋될 것이다. 수신된 파일럿 신호의 PN 오프셋에서의 불확실성은 원격 단말기가 큰 탐색 윈도우를 통해 탐색하게 하여, 다른 기능들로 사용될 수 있었던 단말기 내의 한정된 자원들을 소비하도록 한다.
원격 단말기가 기지국과의 관계에서 이동하고 있다면, 공칭 PN 오프셋을 결정하는 것은 더 복잡해진다. 전형적인 이동 단말기에서, 전력을 보존하고 밧데리 수명을 연장하기 위해, 단말기는 탐색엔진을 포함한 대부분의 통신 기능들의 전력이 제거되는 "슬립 모드"로 들어갈 수 있다. 전력이 재공급되기 전에 이동 단말기가 기지국에 대해 상대적으로 이동한다면, 기지국으로부터 수신된 파일럿 신호의 공칭 PN 오프셋은 변할 것이다. 따라서, 원격 장치가 "슬립"일 때 파일럿 신호의 공칭 PN 오프셋을 알고 있다고 해도, 이동 단말기가 재가동될 때 공칭 PN 오프셋은 변할 수 있고 부가적인 원격 단말기의 자원을 소비하는 새로운 탐색이 수행되어 질 것이다.
이동 단말기의 움직임에 의해 발생하는 또 다른 문제는 단말기가 기지국에 대해서 상대적으로 이동하는 동안, 단말기 및 기지국 양측에서 수신되는 신호들의 주파수에서 명백한 변화가 있다는 것이다. 주파수에서의 이 명백한 변화는 도플러 쉬프트로 불리는 공지의 현상에 기인한다. 도플러 쉬프트에 의한 주파수 변화는 이동 단말기 및 기지국이 다른 주파수 가설을 사용하여 탐색을 수행하고 어떠한 가설이 최상의 결과를 만들어 내는지 결정하도록 요구한다. 또한, 다양한 가설을 사용하는 탐색은 자원을 소비한다.
따라서 이 분야에서 파일럿 신호들의 공칭 PN 오프셋의 향상된 추정도를 제공하는 기술이 요구된다. 또한, 이 분야에서 주파수 가설의 선택을 향상시키는 기술이 요구된다.
요약
기지국에 대한 상대적인 이동 단말기의 위치 정보를 사용하여 통신 시스템의 작동을 향상시키는 방법과 장치가 기술된다. 또한, 기지국에 대한 이동 단말기의 상대속도에 대한 정보가 통신 시스템의 작동을 향상시키기 위해 사용될 수 있다. 위치 정보는 공칭 PN 오프셋 및 통신 신호들의 프로세싱을 위해 사용되는 일련의 PN 오프셋을 추정하기 위해 사용될 수 있다. 속도 정보는 통신 신호들의 공칭 주파수를 추정하기 위해 사용될 수 있다.
일 면으로, 무선 통신 시스템에서 신호들의 프로세싱을 위한 탐색 윈도우는 이동 단말기의 위치에 기초하여 결정된다. 시스템은 위치가 알려진 기지국에 대한 관계에서 하나 이상의 이동 단말기의 위치를 결정할 수 있다. 이동 단말기와 기지국 사이의 거리는 각각의 위치에 기초하여 계산된다. 기지국과 이동 단말기 사이에 전송된 신호들의 공칭 PN 오프셋은 이동 단말기와 기지국 사이의 거리에 기초하여 추정된다. 추정된 PN 오프셋을 사용하여, 시스템은 수신 신호들의 프로세싱에 사용되는 탐색 윈도우를 결정한다.
또 다른 면으로, 이동 단말기가 공칭 PN 오프셋을 추정하여, 기지국으로부터의 신호는, 이동 단말기와 기지국 사이의 거리에 기초하여 이동 단말기에 수신된다. 공칭 PN 오프셋을 사용하여, 이동 단말기는 일련의 PN 오프셋을 결정하여 기지국에서 전송된 신호를 탐색한다. 또한, 기지국이 공칭 PN 오프셋을 추정하여, 이동 단말기로부터의 신호는, 이동 단말기와 기지국 사이의 거리에 기초하여 기지국에 수신된다. 공칭 PN 오프셋을 사용하여, 기지국은 이동 단말기로부터 전송된 신호를 탐색하기 위해 일련의 PN 오프셋을 결정한다.
또 다른 면으로, 이동 단말기, 기지국, 또는 양자 모두는 기지국에 대한 상대적인 이동 단말기의 속도에 기초하여 수신 신호들의 공칭 주파수를 추정할 수 있다. 수신 신호의 주파수는 이동 단말기와 기지국 사이의 상대적인 움직임에 기인한 도플러 효과 때문에 변화한다.
또 다른 면으로, 이동 단말기의 위치를 결정하는 것이 이동 단말기 내에서 수행된다. 예를 들어, 이동 단말기는 GPS, LORAN-C, 또는 기타 표준 네비게이션 시스템 등과 같은 네비게이션 시스템으로부터 네비게이션 신호들을 수신할 수 있다. 이동 단말기는 네비게이션 신호들을 사용하여 기지국에 대한 상대적인 위치를 결정한다. 이동 단말기는 또한 기지국에서의 사용을 위해 그 위치를 기지국으로 전송할 수도 있다.
또 다른 면으로, 이동 단말기는 수신된 네비게이션 신호들을 측정하고 기지국으로 측정치를 송신한다. 기지국은 이동 단말기로부터 수신한 측정치를 사용하여 이동 단말기의 위치를 결정한다. 기지국은 또한 단말기에서의 사용을 위해 위치 정보를 이동 단말기로 전송할 수도 있다.
본 발명의 또 다른 면과 이점들은, 발명의 원리들을 예시의 방법으로 설명하는 바람직한 실시예의 이하 기술로부터 명백해진다.
도면의 간단한 설명
도 1은 무선 통신 시스템에서 전송된 신호의 위상 딜레이를 도시하는 블록도이다.
도 2는 무선 통신 시스템에서 전송된 신호의 위상 딜레이의 부가적인 상세부분을 도시하는 블록도이다.
도 3은 이동 단말기 및 기지국의 실시형태를 도시하는 블록도이다.
도 4는 본 발명의 다른 면을 이행하기 위해 사용될 수 있는 예시적인 하드웨어를 도시하는 블록도이다.
도 5는 탐색 윈도우를 결정하는 기술을 도시하는 흐름도이다.
도 6은 주파수 가설을 결정하는 기술을 도시하는 흐름도이다.
발명의 상세한 설명
무선 통신 시스템에서 원격 단말기의 위치와 속도에 대한 정보는 신호들을 포착하고 추적하는 작동을 향상시키는 데 사용된다. 예를 들어, TIA IS-95, WCDMA, 또는 CDMA2000 등과 같이 CDMA에 기초한 통신 시스템에서, 인근 기지국에 대한 상대적인 이동 단말기의 위치 정보는 이동 단말기 및 기지국에 수신 신호들의 공칭 PN 오프셋의 향상된 추정을 위해 사용될 수 있다. 전형적으로 PN 오프셋은 신호의 한 비트의 PN 코드로 표현되는 칩에서 측정된다. 기지국에 대한 상대적인 이동 단말기의 속도 정보는 도플러 쉬프트에 기인한 통신 신호의 공칭 주파수의 향상된 추정을 위해 사용될 수 있다.
도 1은 CDMA에 기초한 무선 통신 시스템에서 전송되는 파일럿 신호의 PN 오프셋을 도시하는 블록도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 기지국 (102) 은 두 개의 다른 위치에 도시된 이동 단말기 (104) 와 통신중에 있다. 이동 장치 (104) 가 제 1 위치 (110) 에 있을 때, 기지국 (102) 과 이동 단말기 (104) 사이의 통신 신호 (112) 는 제 1 거리 (D1) 를 이동한다. 이동 단말기가 제 2 위치 (120) 으로 이동할 때, 이동 단말기 (104) 와 기지국 (102) 사이의 통신 신호 (112) 는 제 2 거리 (D2) 를 이동한다. 제 2 거리 (D2) 는 제 1 거리 (D1) 보다 크지만 반드시 이러한 상황일 필요는 없다. 도 1에서, 통신 신호 (112) 는 이동 단말기 (104) 와 기지국 (102) 사이를 이동할 때, 이동 장치가 제 1 위치 (110) 에 있을 때보다 제 2 위치 (120) 에 있을 때 더 긴 거리 및 그에 상응하는 더 오랜 시간을 이동한다.
이동 단말기와 기지국 사이에서 신호들의 이동 시간에서의 차이는 이동 단말기 내의 국부 발생 PN 시퀀스와 상대적으로 다른, 수신 신호들에서의 PN 오프셋을 일으킨다. 도 1에서, 그래프 (130) 는 기지국 (102) 으로부터 제 1 위치 (110) 에 있는 이동 단말기 (140) 로 전송된 파일럿 신호의 PN 오프셋을 도시한다. 수직축 (132) 은 수신 신호의 크기를 도시하며, 수평축 (134) 은 이동 단말기 내의 국부 발생 PN 시퀀스와 수신 신호 (112) 의 PN 시퀀스 사이의 칩 내에서의 PN 오프셋을 도시한다. CDMA 통신 시스템에서, 통신 신호 (112) 가 이동 단말기 (104) 에서 수신될 때, 일반적으로 상관으로 불리는 프로세스가 수행되어 수신 신호 (112) 를 복조하는 것을 보조한다. 상관에서는 국부 발생 PN 시퀀스, 또는 코드가 수신 신호 (112) 의 PN 시퀀스, 또는 코드와 일치할 때까지 위상, 또는 시간면에서 쉬프트된다.
국부 발생 PN 코드가 수신 신호 (112) 의 PN 코드와 상관될 때, 수신 신호 크기에 피크, 또는 최대치가 발견된다. 예를 들어, 이동 단말기가 제 1 위치 (110) 에 있을 때, 국부 발생 PN 코드의 위상은 PN-오프셋D1 (136) 만큼 오프셋되고, 수신 신호의 크기에서 피크 (138) 를 나타낸다. 이동 단말기 (104) 가 제 2 위치 (120) 로 이동한다면, 이동 단말기에서 수신된 통신 신호 (112) 의 PN 오프셋은 달라진다. 도 1에서, 그래프 (140) 는 기지국 (102) 으로부터 제 2 위치 (120) 에 있는 이동 단말기 (104) 로 전송된 파일럿 신호의 PN 오프셋을 도시한다. 그래프 (130) 에 도시된 바와 같이, 국부 발생 PN 코드와 수신 신호 (112) 의 PN 코드 사이의 상관은 PN-오프셋D2 (142) 를 발생시키며, 수신 신호의 크기에서 피크 (144) 를 나타낸다.
신호 (112) 는 이동 단말기가 제 1 위치 (110) 에 있을 때보다 제 2 위치 (120) 에 있을 때 더 긴 거리를 이동하기 때문에, PN-오프셋D2 가 PN-오프셋D1 보다 크다. 이동 단말기는 가설된 값 또는 테스트 값을 수신 신호와 상관시켜 통신 정보를 복조할 수 있고 이 상관과정은 이동 단말기의 자원을 소비한다. 최초 상관과정을 수행할 때, 원격 단말기의 위치, 예를 들어 제 1 위치 (110) 또는 제 2 위치 (120) 와 같은 위치를 알 수 없으면, 탐색 엔진은 PN-오프셋D1 과 PN-오프셋D2 를 포함할 만큼 충분히 긴 PN 오프셋 윈도우를 탐색할 필요가 있다. 그러나, 원격 단말기가 특정한 위치 (110) 에 있다는 것을 안다면 더 작은 탐색 윈도우가 사용될 수 있다. 더 작은 탐색 윈도우를 사용하는 것은 이동 단말기가 수신 신호에 상관되는데 요구되는 시간의 양, 및 상응하는 자원의 양을 감소하게 한다.
전형적인 CDMA 시스템에서는, 기지국에 대한 원격 단말기의 상대적인 위치가 알려져 있지 않기 때문에, 칩에서 탐색 윈도우의 크기(W)는 다음과 같이 통신 셀의 반경 R 과 관련될 수 있다.
W = ((2*R)/ c)*2* chipRate 칩 식 (1)
식 (1)에서 c는 빛의 속도(약 3x108 m/s)이다.
통신 시스템에서 큰 셀 사이즈는 잠재적으로 큰 탐색 윈도우에 해당한다. 예를 들어, 셀이 320 km의 반경 R을 가지고 있고 시스템이 초당 3.84 x 106 cps의 칩 레이트를 사용한다면, 탐색 윈도우 W는 다음과 같이 커질 수 있다.
W = ((2*320*103)/3*108)*2*(3.84*106) 칩 식 (2)
W = 8192 칩
탐색이 1/2 칩 증분 또는 오프셋에서 수행되면, 탐색 윈도우에서는 잠재적으로 16384개의 오프셋이 생길 것이다. 셀 반경이 10 km이면, 512개의 칩 오프셋이라는 상응하는 작은 탐색 윈도우 사이즈가 사용될 수 있다. 탐색 윈도우 사이즈가 커질수록 탐색하는 동안 원격 단말기의 더 많은 자원이 소비된다. 또한, 탐색 윈도우 사이즈는 상관 에러의 확률 또는 거짓 경보에 영향을 미치고, 큰 탐색 윈도우 사이즈는 주어진 오프셋당 거짓 경보 확률에 대해 더 큰 윈도우당 거짓 경보율을 유발한다.
원격 단말기의 셀 안에서의 위치나 또는 기지국으로부터 원격 단말기까지의 거리가 알려져 있으면, 상응하는 더 작은 탐색 윈도우가 사용될 수 있다. 이것은 원격 단말기의 자원을 보존하고 거짓 경보의 잠재적인 수를 감소하게 한다. 본 발명은 위치 정보를 사용하여 더 효과적으로 탐색 윈도우 크기를 조절한다. 예를 들어, 셀 반경이 320 km인 경우에도, 원격 장치가 기지국으로부터 10 km 이내에 존재하는 것이 알려지면, 16384개의 PN 오프셋의 윈도우를 탐색하는 대신에 단지 512개의 PN 오프셋의 윈도우를 탐색한다. 작은 탐색 윈도우의 사용은 원격 단말기가 탐색 프로세스에 전용되는데 필요한 자원을 감소시킬 뿐 아니라 거짓 경보의 확률을 감소시킨다.
이상의 예는 원격 또는 이동 단말기에서의 상관 프로세스를 설명했으나, 기지국과 이동 단말기 사이의 거리에 기인한 PN-오프셋에서도 같은 변수가 기지국에서 수신 신호들에 존재한다. CDMA 시스템에서, 이동 단말기는 전형적으로 파일럿 신호를 전송하지 않아서 기지국은 상관시킬 수 있는 파일럿 신호를 수신하지 않는다. 그러나, 기지국은 여전히 이동 장치로부터 수신한 신호를 상관시킬 필요가 있고, 이동 단말기는 기지국 시간에 동기화된 신호를 전송하기 때문에, 이동 단말기와 기지국 사이의 거리 정보는 기지국에서 수신되는 신호 내의 PN-오프셋를 추정하기 위해 사용될 수 있다.
이하 더 기술될 것처럼, 이동 장치와 기지국 사이의 거리가 알려져 있다면, 시스템은 수신 신호와 로컬 신호 사이의 상관에 상응하는 PN-오프셋의 추정치를 결정할 수 있다. 추정된 PN-오프셋 값을 사용하는 것은 상관 프로세스를 수행하는데 필요한 시간 및 자원의 양을 감소시킬 수 있고, 거짓 경보의 잠재적인 수를 감소시킬 수 있다.
도 2는 무선 통신 시스템에서 전송된 신호의 위상 딜레이의 부가적인 상세부분을 도시하는 블록도이다. 도 2에는 기지국 (102) 에 의해 전송된 파일럿 신호 (202) 가 도시되었다. 일반적으로, 파일럿 신호는 반복적인 PN 코드이다. 이 코드는 반복하는 "1" 및 "0"의 공지의 시퀀스이므로 의사랜덤, 즉 진정한 랜덤이 아니다. PN 코드 또는 에포크의 시작 비트 또는 칩은 포인트 (204) 에서 지정된다. 이동 단말기에서는 이미 알고 있는 PN 코드의 복사본 (210) 이 국부 발생한다. 국부 발생 PN 코드는 포인트 (212) 에서 도시된 에포크(epoch)를 가진다.
도 1에 관해 기술된 바와 같이, 파일럿 신호가 기지국으로부터 이동 단말기로 이동할 때, 시간이 경과하고 따라서 신호는 이동 단말기에서 수신될 때, 시간면에서 딜레이되어 나타난다. 즉, 도 2의 설명으로 돌아가서, 이동 거리 때문에 파일럿 신호의 에포크 (204) 는 이동 단말기에서 시점 (220) 보다 늦을 때까지 신호 (218) 에서 수신되지 않는다. 상관과정 동안 이동 단말기는 국부 발생 PN 코드 (210) 을 조절하고 PN 코드 (210) 는 수신된 PN 코드 (218) 의 에포크 (220) 과 일치, 또는 정합된다. 도 2에 도시된 예에서, 국부 발생 PN 코드 (210) 는 수신 신호 (218) 의 PN 코드와 일치되기 위해 딜레이된다. 이동 단말기 (104) 가 제 1 위치 (110) 에 있을 때, PN 코드 (218) 및 PN 코드 (210) 의 에포크들이 정합하기 위해 필요한 딜레이의 양이 PN-오프셋D1 (136) 이다. 이동 단말기가 기지국으로부터 더 떨어진 제 2 위치로 이동한다면, 수신된 PN 코드 (218) 는 에포크 (222) 까지 더 딜레이된다. 이동 장치의 제 2 위치에서 PN 코드 (218) 및 PN 코드 (210)가 정합하기 위해 필요한 딜레이의 양이 PN-오프셋D2 (142) 이다. 이동 단말기의 위치가 변화함에 따라 두 PN 코드를 정합하기 위해 필요한 PN-오프셋의 양은 변화한다.
이동 단말기가 위치를 바꿈에 따라 PN-오프셋이 변화할 뿐 아니라, 도플러 이펙트 때문에 수신 신호의 주파수도 변화한다. 도플러 이펙트는 송신기와 수신기가 서로에 대해 상대적으로 이동하고 있을 때, 송신기로부터 수신 신호의 주파수를 변화시킨다. 송신기와 수신기가 서로 접근하고 있으면, 전송되는 주파수는 압축되고, 수신 신호의 주파수는 증가한다. 전송기와 수신기가 서로 멀어지고 있으면, 전송되는 주파수는 확장되고, 수신 신호의 주파수는 감소한다.
기지국과 이동 단말기 사이의 상대적인 움직임 때문에 기지국과 이동 단말기 사이의 통신 신호들은 전송되는 주파수와는 다른 주파수로 수신된다. 주파수 불확실성 때문에, 수신기는 도플러 쉬프트를 허용할 수 있도록 전형적으로 다중의, 다른 주파수를 수신하도록 구성되어 진다. 수신기는 모든 가능한 주파수를 수신하도록 구성될 수 없기 때문에, 전송 신호를 수신할 적절한 주파수 영역을 제공하기 위해 수신 주파수의 주파수 가설들이 사용된다. 기지국에 대한 이동 단말기의 상대적인 주파수 정보는 사용될 가설의 선택을 향상시킬 수 있다.
도 3은 본 발명에 따라 건설된 이동 단말기 및 기지국의 실시형태를 도시하는 블록도이다. 이동 단말기 (104) 는 기지국 (102) 과 신호를 송수신하기 위한 송신기 (301) 및 수신기 (302) 를 포함한다. 수신기 (302) 의 출력은 탐색 엔진 (304) 으로 연결된다. 이하 기술하는 바와 같이, 탐색 엔진 (304) 은 수신된 파일럿 신호들에 대해 탐색을 수행하여 그 신호들을 상관시킨다. 이동 단말기는 또한 제어기 (306) 및 위치 결정 엔진 (308) 을 포함한다.
기지국 (102) 은 이동 단말기 (104) 와 송수신하기 위한 송신기 (310) 및 수신기 (312) 를 포함한다. 수신기 (312) 의 출력은 수신 신호들에 대해 탐색을 수행하는 탐색엔진 (314) 으로 연결된다. 기지국은 또한 제어기 (316) 및 위치 결정 엔진 (318) 을 포함한다.
일 실시형태에서, 이동 단말기는 기지국 (102) 으로부터 통신 신호를 수신한다. 위치 결정 엔진 (308) 은 네비게이션 정보를 수신하고 원격 단말기 (104) 의 위치, 속도, 및 방향을 결정하고 제어기 (306) 로 결과를 출력한다. 제어기 (306) 는 위치 결정 엔진의 출력에 기초하여 수신 신호 주파수 및 PN-오프셋에 대한 가설들을 결정한다. 탐색 엔진 (304) 은 제어기 (306) 에서 결정된 가설을 사용하여 기지국으로부터 수신한 통신 신호 내의 파일럿 신호를 탐색한다. 일 실시형태에서, 위치 결정 엔진 (308) 은 GPS, LORAN-C, 또는 기타 표준 네비게이션 시스템 등의 네비게이션 시스템으로부터 온 신호들의 형태를 가진 네비게이션 정보를 수신한다. 또 다른 실시형태로, 위치 결정 엔진 (308) 은 셀룰러 시설로부터 네비게이션 정보를 수신한다. 또 다른 실시형태로 위치 결정 엔진은 표준 네비게이션 시스템 및 셀룰러 시설 모두로부터 네비게이션 정보를 수신한다. 또 다른 실시형태로, 원격 장치 (104) 는 네비게이션 정보 신호들을 수신하며, 원격 장치의 위치, 속도, 및 방향을 결정하고 원격 장치로 재전송하는 기지국으로 그 네비게이션 정보 신호들을 보낸다.
또 다른 실시형태로, 기지국 (102) 은 원격 장치 (104) 로부터 통신 신호를 수신한다. 위치 결정 엔진 (318) 은 네비게이션 정보를 수신하고 원격 장치의 위치, 속도, 및 방향을 결정하며 제어기 (316) 로 그 결과를 출력한다. 제어기 (314) 는 위치 결정 엔진의 출력에 기초하여 수신 신호 주파수 및 PN-오프셋에 대한 가설들을 결정한다. 탐색 엔진 (314) 은 제어기 (316) 에서 결정된 가설을 사용하여 이동 단말기 (102) 로부터 수신한 신호를 상관시킨다. 일 실시형태에서 위치 결정 엔진 (318) 은 원격 단말기 (102) 및 GPS, LORAN-C, 기타 표준 네비게이션 시스템 등과 같은 네비게이션 시스템으로부터 온 신호들의 형태를 가진 네비게이션 정보를 수신한다. 또 다른 실시형태에서, 위치 결정 엔진 (318) 은 원격 단말기 (102) 및 셀룰러 시설로부터 네비게이션 정보를 수신한다. 또 다른 실시형태에서, 위치 결정 엔진은 원격 단말기 (102) 및 표준 네비게이션 시스템과 셀룰러 시설 모두로부터 네비게이션 신호들을 수신한다. 또 다른 실시형태에서, 원격 장치 (104) 의 위치, 속도, 및 방향은 원격 장치에서 결정되고 기지국 (102) 으로 전송된다.
도 4는 본 발명의 다른 면을 이행하기 위해 사용될 수 있는 예시적인 하드웨어를 도시하는 블록도이다. 특히, 도 4는, 도플러 쉬프트에 기인하는 주파수 불확실성 및 수신 신호의 PN-오프셋 내의 변수에 기인하는 딜레이 불확실성을 계산하기 위해 사용될 수 있는 하드웨어를 도시한다. 도 4에서, 수신기 (302) 는 통신 신호를 수신한다. 수신기 (302) 의 출력은 다중 경로로 연결되어 상관되어 진다. 단일 경로 (406) 를 상세하게 기술한다.
수신기 (302) 의 출력은 조합기 (410) 로 연결되고 고유 주파수를 가진 레퍼런스 신호를 이용하여 수신 신호를 다운컨버트한다. 기술한 바와 같이, 수신 신호의 주파수는 이동 단말기와 기지국 간의 상대속도 때문에 발생하는 도플러 효과에 기인하여 변화하기 때문에 레퍼런스 신호가 어떠한 주파수를 필요로 하는지는 알 수 없다. 따라서, 선택된 가설에 기초하여 다양한 레퍼런스 주파수들(f1, f2,....fn)을 가지는 다중 조합기 (410) 가 필요하다. 조합기들의 출력은 국부 발생 PN 코드가 수신 신호와 조합되는 제 2 조합기 (412) 로 연결된다. 조합기 (412) 에서 사용되는 국부 발생 PN 코드는 선택된 가설에 기초한 다양한 PN-오프셋들을 가지고 원격 단말기와 기지국 사이의 거리에 상응하여 기대되는 PN-오프셋들(PN1, PN2,..., PNn)을 만족시킨다.
따라서, 수신 신호에 대한 일련의 잠재적인 주파수들 및 일련의 잠재적인 PN-오프셋이 가설된다. 다양한 조합의 가설의 수는 매우 클 수 있고, 많은 다른 조합의 가설들을 시도하기 위해 이동 단말기에서 많은 양의 자원을 소비할 것이다.
기지국에 대한 이동 단말기의 상대 속력 정보는 주파수 가설에 대한 더 뛰어나며 더 적은 선택을 가능하게 한다. 또한, 원격 단말기와 기지국 사이의 거리 정보는 PN-오프셋의 가설에 대한 더 뛰어나며 더 적은 선택을 가능하게 한다.
도 5는 탐색 윈도우를 결정하는 기술을 도시하는 흐름도이다. 흐름은 블록 (502) 에서 시작한다. 흐름은 이동 단말기의 위치가 결정되는 블록 (504) 까지 계속된다. 블록 (506) 에서 이동 단말기와 기지국 사이의 거리가 계산된다. 블록 (508) 에서 수신 신호의 공칭 PN-오프셋의 가설이 형성된다. 수신된 통신 신호를 탐색하기 위해 사용되는 일련의 PN-오프셋, 즉 탐색 윈도우가 결정되는 블록 (510)까지 흐름이 계속된다. 흐름은 블록 (512) 에서 정지한다.
도 6은 주파수 가설을 결정하는 기술을 설명하는 흐름도이다. 흐름은 블록 (602) 에서 시작한다. 블록 (604) 에서 기지국에 대해 상대적인 이동 단말기의 속도가 결정된다. 이동 단말기의 속도에 기초하여 수신 통신 신호에 대한 주파수 가설이 추정되는 블록 (606) 까지 흐름이 계속된다. 추정된 주파수 가설을 사용하여 통신 신호에 대한 탐색이 수행되는 블록 (608) 까지 흐름이 계속된다. 흐름은 블록 (610) 에서 정지한다.
이상의 기술은 본 발명의 일정한 실시형태들을 상술한다. 그러나, 이상의 기술을 아무리 자세히 기술했다고 해도 본 발명의 본질이나 기본적인 특징을 벗어나지 않고 다른 특정 형태로 실시될 수도 있다. 기술된 실시형태들은 단지 예시적 것이며 제한적이지 않은 것으로 이해되어야 하고, 따라서 발명의 범위는 이상의 기술이 아니라 첨부된 청구의 범위에 의해 결정되어야 한다. 청구의 범위와 동등한 의미와 범위 내의 모든 변형은 청구의 범위에 포함되어야 한다.

Claims (26)

  1. 무선 통신 시스템에서 신호들을 프로세싱하는 탐색 윈도우를 결정하는 방법으로서,
    하나 이상의 이동 단말기와 기지국 사이의 거리를 그들 각각의 위치에 기초하여 결정하는 단계;
    상기 하나 이상의 이동 단말기와 상기 기지국 사이의 거리에 기초하여 상기 기지국과 상기 하나 이상의 이동 단말기 사이에서 전송되는 신호들의 공칭 PN 오프셋을 추정하는 단계; 및
    상기 공칭 PN 오프셋의 추정치에 기초하여 수신 신호들을 프로세싱하는데 사용되는 탐색 윈도우를 결정하는 단계를 포함하는, 탐색 윈도우의 결정 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    공칭 PN 오프셋을 추정하는 상기 단계 및 탐색 윈도우를 결정하는 상기 단계는 상기 기지국 내에서 수행되는, 탐색 윈도우의 결정 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 추정된 공칭 PN 오프셋은 상기 기지국으로부터 상기 하나 이상의 이동 단말기로 전송되는, 탐색 윈도우의 결정 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 탐색 윈도우는 상기 기지국으로부터 상기 하나 이상의 이동 단말기로 전송되는, 탐색 윈도우의 결정 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    공칭 PN 오프셋을 추정하는 상기 단계 및 탐색 윈도우를 결정하는 상기 단계는 상기 하나 이상의 이동 단말기에서 수행되는, 탐색 윈도우의 결정 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 이동 단말기에서 수신되는 신호는 파일럿 신호를 포함하는, 탐색 윈도우의 결정 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 파일럿 신호는 의사랜덤 코드로 인코딩되어 있는, 탐색 윈도우의 결정 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상이한 기지국 파일럿 신호들은 그들의 고유한 PN 오프셋에 의해 구별되는, 탐색 윈도우의 결정 방법.
  9. 기지국으로부터 통신 신호를 수신하도록 구성된 수신기;
    상기 기지국과 이동 단말기 사이의 거리에 기초하여 상기 수신된 통신 신호들의 공칭 PN 오프셋을 추정하고, 상기 이동 단말기와 상기 기지국 사이의 거리에 따라 탐색 윈도우를 결정하도록 구성된 제어기; 및
    상기 탐색 윈도우를 수용하고, 상기 탐색 윈도우를 사용하여 상기 수신된 통신 신호를 탐색하도록 구성된 탐색 엔진을 포함하는, 이동 단말기.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 수신된 통신 신호는 파일럿 신호를 포함하는, 이동 단말기.
  11. 기지국으로부터 통신 신호들을 수신하도록 구성된 수신기;
    네비게이션 정보를 수용하여, 상기 이동 단말기의 위치를 결정하도록 구성된 위치 결정 엔진;
    상기 이동 단말기의 위치에 기초한, 상기 이동 단말기와 상기 기지국 사이의 거리에 기초하여 상기 수신된 통신 신호들의 공칭 PN 오프셋을 추정하고, 상기 이동 단말기와 상기 기지국 사이의 거리에 따라 탐색 윈도우를 결정하도록 구성된 제어기; 및
    상기 탐색 윈도우를 수용하고, 상기 탐색 윈도우를 사용하여 상기 수신된 통신 신호를 탐색하도록 구성된 탐색 엔진을 포함하는, 이동 단말기.
  12. 기지국으로부터 통신 신호들을 수신하도록 구성된 수신기;
    상기 기지국과 이동 단말기 사이의 상대속도에 기초하여 상기 수신된 통신 신호들의 공칭 주파수를 추정하고, 주파수 가설을 결정하도록 구성된 제어기; 및
    상기 주파수 가설을 수용하고, 상기 주파수 가설을 사용하여 상기 수신된 통신 신호를 탐색하도록 구성된 탐색 엔진을 포함하는, 이동 단말기.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 수신된 통신 신호는 파일럿 신호인, 이동 단말기.
  14. 기지국으로부터 통신 신호들을 수신하도록 구성된 수신기;
    네비게이션 정보를 수용하여 이동 단말기의 속도를 결정하도록 구성된 위치 결정 엔진;
    상기 이동 단말기와 상기 기지국 사이의 속도에 기초하여 상기 수신된 통신 신호들의 공칭 주파수를 추정하고, 주파수 가설을 결정하도록 구성된 제어기; 및
    상기 주파수 가설을 수용하고, 상기 주파수 가설을 사용하여 상기 수신된 통신 신호를 탐색하도록 구성된 탐색 엔진을 포함하는, 이동 단말기
  15. 이동 단말기로부터 통신 신호들을 수신하도록 구성된 수신기;
    상기 이동 단말기와 기지국 사이의 거리에 기초하여 상기 수신된 통신 신호들의 공칭 PN 오프셋을 추정하고, 상기 이동 단말기와 상기 기지국 사이의 거리에 따라 탐색 엔진을 결정하도록 구성된 제어기; 및
    상기 탐색 윈도우를 수용하고, 상기 탐색 윈도우를 사용하여 상기 수신된 통신 신호를 탐색하도록 구성된 탐색 엔진을 포함하는, 기지국.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 공칭 PN 오프셋은 상기 기지국으로부터 하나 이상의 이동 단말기로 전송되는, 기지국.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 탐색 윈도우는 상기 기지국으로부터 하나 이상의 이동 단말기로 전송되는, 기지국.
  18. 이동 단말기로부터 통신 신호들을 수신하도록 구성된 수신기;
    네비게이션 정보를 수용하여 상기 이동 단말기의 위치를 결정하도록 구성된 위치 결정 엔진;
    상기 이동 단말기의 위치에 기초한, 상기 기지국과 상기 이동 단말기 사이의 거리에 기초하여 상기 수신된 통신 신호들의 공칭 PN 오프셋을 추정하고, 상기 이동 단말기와 상기 기지국 사이의 거리에 따라 탐색 윈도우를 결정하도록 구성된 제어기; 및
    상기 탐색 윈도우를 수용하고, 상기 탐색 윈도우를 사용하여 상기 수신된 통신 신호를 탐색하도록 구성된 탐색 엔진을 포함하는, 기지국.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 공칭 PN 오프셋은 상기 기지국으로부터 상기 이동 단말기로 전송되는, 기지국.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 탐색 윈도우는 상기 기지국으로부터 상기 이동 단말기로 전송되는, 기지국.
  21. 이동 단말기로부터 통신 신호들을 수신하도록 구성된 수신기;
    상기 이동 단말기와 상기 기지국 사이의 상대 속도에 기초하여 상기 수신된 통신 신호들의 공칭 주파수를 추정하고, 주파수 가설을 결정하도록 구성된 제어기; 및
    상기 주파수 가설을 수용하고, 상기 주파수 가설을 사용하여 상기 수신된 통신 신호를 탐색하도록 구성된 탐색 엔진을 포함하는, 기지국.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 추정된 공칭 주파수는 상기 기지국으로부터 상기 이동 단말기로 전송되는, 기지국.
  23. 제 21 항에 있어서,
    상기 주파수 가설은 상기 기지국으로부터 상기 이동 단말기로 전송되는, 기지국.
  24. 이동 단말기로부터 통신 신호들을 수신하도록 구성된 수신기;
    네비게이션 정보를 수용하여 상기 이동 단말기의 속도를 결정하도록 구성된 위치 결정 엔진;
    상기 이동 단말기와 기지국 사이의 속도에 기초하여 상기 수신된 통신 신호들의 공칭 주파수를 추정하고, 주파수 가설을 결정하도록 구성되는 제어기; 및
    상기 주파수 가설을 수용하고 상기 주파수 가설을 사용하여 상기 수신된 통신 신호를 탐색하도록 구성된 탐색 엔진을 포함하는, 기지국.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 추정된 공칭 주파수는 상기 기지국으로부터 상기 이동 단말기로 전송되는, 기지국.
  26. 제 24 항에 있어서,
    상기 주파수 가설은 상기 기지국으로부터 상기 이동 단말기로 전송되는, 기지국.
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