KR20080019613A - 두개의 안테나들 또는 이의 균등물을 사용하여 네비게이션비컨 신호를 검출하는 방법 - Google Patents

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Abstract

다수의 네비게이션 비컨 신호들을 검출하는 방법은 두개의 개별 측정치들을 수신하기 위하여 두개의 안테나들 또는 합성 어퍼처 안테나를 사용하는 단계; 및 간섭 제거 빔을 형성하기 위하여 다수의 안테나 가중 성분들을 사용하여 상기 두개의 개별 측정치들을 결합하는 단계를 포함한다. 일 실시예에서, 상기 다수의 안테나 가중 성분들은 고유값 처리에 의하여 결정된다. 다른 실시예에서, 다수의 안테나 가중 성분들은 단순화된 처리에 의하여 결정된다. 다른 양상들에서, 단일 안테나는 오리지널로 수신된 측정치를 수신하기 위하여 사용된다. 오리지널로 수신된 측정치의 카피는 생성 처리하여 적정 시간 지연을 달성하고 결과적으로 공간 다이버시티를 에뮬레이트한다. 오리지널로 수신된 측정치 및 처리된 카피는 간섭 제거 빔을 형성하기 위하여 결합된다.

Description

두개의 안테나들 또는 이의 균등물을 사용하여 네비게이션 비컨 신호를 검출하는 방법{METHOD FOR DETECTING NAVIGATION BEACON SIGNALS USING TWO ANTENNAS FOR EQUIVALENT THEREOF}
본 출원은 2005년 5월 11일에 출원된 미국 가출원번호 제60/680,454호의 우선권을 주장한다.
본 발명은 일반적으로 위치결정 방법에 관한 것이다.
거리-기반 위치결정 시스템들에서, 다수의 소스들로부터 네비게이션 비컨 신호들의 시간 지연 측정치들은 각각의 네비게이션 비컨 신호의 소스와 연관된 거리 정보로 변환된다. 알려진 위치들을 가진 여러 소스들까지의 거리들은 예컨대 삼변측량 또는 멀티레터레이션(multilateration)으로서 알려진 기하학적 기술들(geometric technique)을 통해 미지의 사용자 위치를 파악하기 위하여 결합된다. 만일 네비게이션 비컨 신호들의 지연을 완전하게 알 수 없으면(예컨대 사용자 클록이 네트워크에 동기되지 않은 시스템들에서), 위치결정 알고리즘들은 부가 시간 지연 측정을 사용하여 삼변측량 프로세스에 의하여 해결되도록 미지의 다른 것으로서 사용자 클록 시간 바이어스를 처리할 수 있다.
위치 결정 정확도를 개선하기 위하여, 다중 네비게이션 비컨 신호들(즉, 신 호 소스들)을 수신하는 것이 바람직하다. 그러나, 많은 경우에, 약한 비컨 신호들(즉, 사용자 수신기로부터 멀리 떨어진 신호들)은 그들이 강한 네비게이션 비컨 신호들에 의하여 마스크되기 때문에 검출가능하지 않을 수 있다(이에 따라, 사용가능하지 않을 수 있다).
약한 네비게이션 비컨 신호들을 포착하기 위하여, 종래 기술들은 사용자 수신기마다 단일 안테나를 사용한다. 약한 네비게이션 비컨 신호들은 약한 네비게이션 비컨 신호들의 감도를 증가시키기 위하여 증가된 신호 네비게이션 시간들을 사용함으로서 검출된다.
따라서, 두개의 안테나 또는 이의 균등물을 사용하여 네비게이션 비컨 신호들을 검출하는 방법을 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명은 두개의 안테나들 또는 이의 균등물을 사용하여 네비게이션 비컨 신호들을 검출하는 방법에 관한 것이다.
일 양상에 따르면, 다수의 네비게이션 비컨 신호들을 검출하는 방법은 두개의 개별 측정치들을 수신하기 위하여 두개의 안테나를 사용하는 단계; 및 간섭 제거 빔을 형성하기 위하여 두개의 안테나 가중 성분들을 사용하여 상기 두개의 개별 측정치들을 결합하는 단계를 포함한다. 일 실시예에서, 상기 두개의 안테나 가중 성분들은 고유값 처리에 의하여 결정된다. 다른 실시예에서, 상기 두개의 안테나 가중 성분들은 단순화된 처리에 의하여 결정된다.
다른 양상에 따르면, 다수의 네비게이션 비컨 신호들을 검출하는 방법은 다수의 개별 측정치들을 수신하기 위하여 합성 어퍼처 안테나를 사용하는 단계; 및 간섭 제거 빔을 형성하기 위하여 다수의 안테나 가중 성분들을 사용하여 상기 다수의 개별 측정치들을 결합하는 단계를 포함한다. 일 실시예에서, 상기 다수의 안테나 가중 성분들은 고유값 처리에 의하여 결정된다. 다른 실시예에서, 상기 다수의 안테나 가중 성분들은 단순화된 처리에 의하여 결정된다.
일 양상에 따르면, 다수의 네비게이션 비컨 신호들을 검출하는 방법은 오리지널로 수신된 측정치를 수신하기 위하여 하나의 안테나를 사용하는 단계; 상기 오리지널로 수신된 측정치의 카피(copy)를 형성하고 매칭 시간 지연에 의하여 상기 오리지널로 수신된 측정치의 카피를 처리하여 공간 다이버시티를 에뮬레이트하고 결과적으로 처리된 카피를 생성하는 단계; 및 간섭 제거 빔을 형성하기 위하여 두개의 안테나 가중 성분들을 사용하여 상기 처리된 카피와 상기 오리지널로 수신된 측정치를 결합하는 단계를 포함한다. 일 실시예에서, 상기 두개의 안테나 가중 성분들은 고유값 처리에 의하여 결정된다. 다른 실시예에서, 상기 두개의 안테나 가중 성분들은 단순화된 처리에 의하여 결정된다.
이하의 상세한 설명을 고려할때 다른 실시예들이 당업자에게 명백할 것이며, 이러한 실시예들은 예시적으로 기술된다. 도면들 및 상세한 설명들은 제한적이 아니라 예시적으로 기술된다.
도 1a, 도 1b 및 도 1c는 다수의 네비게이션 비컨 신호들을 검출하는 시스템들을 도시한다.
도 2a, 도 2b 및 도 2c는 다수의 네비게이션 비컨 신호들을 검출하기 위한 알고리즘들의 흐름도를 기술한다.
도 3a 및 도 3b는 사용자 수신기의 블록도들을 도시한다.
도 4는 채널 7 및 8에 대한 검출된 PPM들(파일럿 위상 측정치들)의 히스토그램이며, 여기서 채널 7은 단일 윕 안테나를 가진 경우이다.
도 5는 채널들 5에 대한 검출된 PPM들(파일럿 위상 측정치들)과 채널 2 및 채널 3의 유니온 세트의 히스토그램이다.
도 6은 조사된 채널들의 예시적 부세트에 대한 픽스당 PPM들(파일럿 위상 측정치들)의 수의 실험적 CDF를 도시한다.
도 7-10은 베이스라인 포맷에서 픽스당 PPM들의 수와 단독으로 또는 다양한 조합으로 RE, IS 또는 IC 알고리즘들에 대한 픽스당 PPM들(파일럿 위상 측정치들)의 수를 비교한다.
첨부된 도면들과 관련하여 이하에 기술된 상세한 설명은 본 발명의 다양한 실시예들의 설명으로서 간주되며, 본 발명이 실시될 수 있는 실시예들만을 나타내는 것으로 의도되지 않는다. 여기에 기술된 각각의 실시예는 본 발명의 예로서 단순하게 제공되며, 다른 실시예들에 비하여 반드시 바람직하거나 또는 유리한 것으로 해석되지 않아야 한다. 상세한 설명은 본 발명의 전반적인 이해를 제공하기 위하여 특정 세부사항들을 포함한다. 그러나, 본 발명이 이들 특정 세부사항들 없이 실시될 수 있다는 것이 당업자에게 명백할 것이다. 일부 예들에서, 공지된 구조들 및 장치들은 본 발명의 개념을 불명료하게 하는 것을 방지하기 위하여 블록도 형식으로 도시된다. 명확화를 위하여 단지 예시적인 용어가 사용될 수 있으며, 이러한 용어는 본 발명의 범위를 제한하지 않는다.
본 발명은 두개의 안테나 또는 이의 균등물들을 사용하여 네비게이션 비컨 신호들을 검출하는 방법을 제공한다. 두개의 안테나를 사용할 경우에 주변 무선 환경의 두개의 개별 측정치들을 수신하는 공간 다이버시티의 형태가 제공된다. 공간 다이버시티는 위치 정확도 및 신뢰성을 개선하기 위하여 더 많은 네비게이션 비컨 신호들을 수신할 수 있도록 한다. 두개의 개별 측정치들은 간섭 제거(IC) 알고리즘의 대안 형식에 의하여 약한 네비게이션 비컨 신호들의 검출능력(detectability)을 강화하기 위하여 사용자 수신기에서 처리된다. 간섭 제거 알고리즘의 두개의 실시예들, 즉 고유값 처리 및 단순화된 처리가 여기에 기술된다. 비록 간섭 제거 알고리즘의 단지 두개의 실시예들만이 여기에 기술될지라도, 당업자는 간섭 제거 알고리즘의 다른 실시예들이 본 발명의 범위내에서 사용될 수 있다는 것을 알 것이다.
당업자는 공간 다이버시티를 달성하기 위하여 두개의 물리적 안테나가 항상 필수적인 것이 아니라는 것을 알 것이다. 수신된 측정치들이 두개의 개별 안테나에 의하여 동시에 수신된 두개의 개별 측정치들일지라도 수신된 측정치들을 다른 시간에 포착하는 단일 안테나는 합성 어퍼처 안테나로서 공지된다. 합성 어퍼처 안테나(synthetic aperture antenna)는 강한 네비게이션 비컨 신호들에 의하여 마스크될 수 있는 네비게이션 비컨 신호들을 검출하는 간섭 제거 알고리즘과 함께 사 용될 수 있다.
또한, 가상 공간 다이버시티의 형태는 하나의 물리적 안테나를 사용한 연속 제거로 달성된다. 수신기는 강하게 수신된 네비게이션 비컨 신호의 카피(copy)를 그의 메모리에 포함한다. 이러한 메모리는 제 2 가상 안테나, 즉 잡음 또는 간섭 없는 강한 네비게이션 비컨 신호, 또는 다른 약한 네비게이션 비컨 신호들의 존재만을 수신하는 안테나로서 사용된다. 메모리내의 이러한 카피는 오리지널로 수신된 측정치로부터 적절하게 계산된 안테나 가중 성분들로 감산될 수 있다. 당업자는 제 2 강한 네비게이션 비컨 신호, 제 3 강한 네비게이션 비컨 신호 등이 적정 감도 레벨을 가진 네비게이션 비컨 신호로 도달하도록 유사한 방식으로 제거될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
도 1a, 도 1b 및 도 1c는 다수의 네비게이션 비콘 신호들을 검출하는 시스템들을 기술한다. 다중 신호 소스들(31, 32, 33)(지상, 에어본, 및/또는 공간 소스들을 포함하는)은 네비게이션 비컨 신호들(21, 22, 23)을 사용자 수신기(10)에 전송한다. 도 1a에서, 사용자 수신기(10)는 네비게이션 비컨 신호들을 수신하는 두개의 물리적 안테나들(11, 12)을 포함한다. 도 1b에서, 합성 어퍼처 안테나(14)는 도 1a에 도시된 두개의 물리적 안테나들을 대체한다. 도 1c에서, 연속 제거를 사용하는 단일 물리 안테나(16)는 도 1a에 도시된 두개의 물리 안테나를 대체한다.
도 2a, 도 2b 및 도 2c는 다수의 네비게이션 비컨 신호들을 검출하는 알고리즘들의 흐름도들을 도시한다. 도 2a의 단계(210)에 기술된 바와같이, 두개의 안테나는 두개의 개별 측정치들을 수신하기 위하여 사용된다. 단계(220)에서, 두개의 개별 측정치들은 간섭 제거 빔을 형성하기 위하여 두개의 안테나 가중 성분들을 사용하여 결합된다. 도 2b에서는 합성 어퍼처 안테나가 사용된다. 단계(240)에서, 합성 어퍼처 안테나는 다수의 개별 측정치들을 수신한다. 단계(250)에서, 다수의 안테나 가중 성분들을 사용하여, 다수의 개별 측정치들은 간섭 제거 빔을 형성하기 위하여 결합된다. 도 2c에서는 네비게이션 비컨 신호들을 검출하기 위하여 하나의 안테나가 사용된다. 단계(270)에서, 하나의 안테나는 오리지널로 수신된 측정치를 수신한다. 단계(280)에서, 오리지널로 수신된 측정치의 카피는 형성된후 매칭 시간 지연으로 처리되어 공간 다이버시티를 에뮬레이트하며 따라서 오리지널로 수신된 측정치의 처리된 카피를 생성한다. 단계(290)에서는 간섭 제거 빔을 형성하기 위하여 두개의 안테나 가중 성분들을 사용하여 오리지널로 수신된 측정치 및 처리된 카피를 결합한다.
도 3a 및 도 3b는 사용자 수신기(10)의 블록도들이다. 사용자 수신기(10)의 제 1 실시예는 안테나 시스템(110), 트랜시버 시스템(120), 프로세서(130) 및 컴퓨터 판독가능 매체(140)(이들 모두는 서로 전기적으로 접속된다)를 포함하는 도 3a에 도시된다. 안테나 시스템(110)은 두개의 물리 안테나, 즉 합성 어퍼처 안테나 또는 연속 제거를 사용하는 단일 안테나를 포함할 수 있다. 도 3b는 안테나 시스템(110) 및 트랜시버 시스템(120)을 포함하는 사용자 수신기(10)의 제 2 실시예를 기술한다. 더욱이, 집적회로(150)는 안테나 시스템(110) 및 트랜시버 시스템(120)에 전기적으로 접속된다. 당업자는 집적회로(150)가 프로세서 및 메모리 시스템, FPGA(필드 프로그램가능 게이트 어레이), ASIC(주문형 집적회로) 또는 이의 균등물 을 사용하여 구현될 수 있다.
일 실시예에서, 간섭 제거 알고리즘은 간섭 제거("고유값 처리")를 위한 최적 안테나 가중 성분들 w1 및 w2를 결정하기 위하여 대수 고유값들을 사용한다. 고유값 처리는 두개의 안테나들 또는 이의 균등물들을 사용하여 이동 사용자와 같은 사용자 시스템과 관련하여 여기에서 기술된다. 안테나 #1 및 안테나 #2상의 기저대역 복소수 전압들간의 복소수-상관을 고려한다. 복소수- 상관은 다음과 같은 복소수값 매트릭스에 의하여 특징지워진다.
Figure 112007088916519-PCT00001
수식(1)
여기서, i 및 j는 각각 값 1 또는 2를 취할 수 있으며, IQdata(time,1)은 안테나 #1상의 복소수 전압 샘플들의 시간 시리즈이며, IQdata(time,2)은 안테나 #2상의 복소수 전압 샘플들의 시간 시리즈이며, Ntime은 합에서 시간 샘플들의 전체 수이며, sum_time은 시간에 대한 복소수 합이며, X'는 X의 복소 공액을 지시한다. 취해진
Figure 112007088916519-PCT00002
은 2 X 2 상관 매트릭스
Figure 112007088916519-PCT00003
를 함께 정의한다.
Figure 112007088916519-PCT00004
은 두개의 고유벡터를 가진 두개의 실수 양 고유값들을 가진다. 두개의 안테나(안테나 #1 및 안테나 #2)로부터 IQ 스트림들의 "빔-형성" 조합을 고려한다.
Figure 112007088916519-PCT00005
수식(2)
그 다음에, 만일 w1 및 w2가
Figure 112007088916519-PCT00006
의 직교 고유벡터들의 성분들이며, IQdataC(time)에서 평균 에너지는
Figure 112007088916519-PCT00007
인 제약하에서 최소 및 최대 값들을 가진다. 즉, 최소 에너지는 하나의 고유 벡터로부터 선택된 w1 및 w2에 대하여 발생하며, 최대값은 다른 고유벡터로부터 선택된 w1 및 w2에 대하여 발생한다.
빔-형성에 의하여 선형 조합을 기술하면, 하나의 고유값은 입력 무선 에너지쪽에(가능한) 가까운 빔을 지시하는 안테나 가중 성분들을 제공하는 반면에, 다른 고유값은 입력 무선 에너지와 (가능한) 멀리 떨어진 빔을 지시하는 직교 빔을 제공한다. 낮은 고유벡터는 작은 고유값에 대응하는 고유빔을 언급한다. 사용자 고유벡터는 큰 고유값에 대응하는 고유빔을 언급한다. 상부 고유벡터는 두개의 단일 안테나(안테나 #1 및 안테나 #2)중 어느 하나와 매우 유사한 것으로 보인다.
테이블 1은 베이스라인, 간섭 제거(IC) 알고리즘(고유값 처리를 사용하는), PN 오프셋(RE) 알고리즘의 탐색 잔여 리스트, 및 증가된 감도의 파일럿 탐색(IS) 알고리즘과 같은 다양한 알고리즘들의 성능을 분석하기 위하여 사용된 데이터의 12 세트들을 리스트한다. 베이스라인 알고리즘에서는 전체 98304(3 PN 롤들) 적분을 위하여 인코히어런트적으로 합산된 것들중 32와의 3072 칩 코히어런트 적분들이 존재한다. 처리 소프트웨어는 Ec/Io>-33dB의 전체 탐색 임계치당 10-5 거짓 알람 레벨을 계산한다(Ec는 줄(joule)에서 칩당 에너지와 동일하며, Io는 Hz당 와트에서 간섭 잡음 밀도와 동일하다). IS(파일럿 탐색의 증가된 감도) 알고리즘에서는 전체 도플러 탐색을 가지나 인코히어런트 합산을 가지지 않는 98304 칩 코히어런트 적분들이 존재한다. 처리 소프트웨어는 Ec/Io>-37dB의 전체 탐색 임계치당 10-5 거짓 알람 레벨을 계산한다.
Figure 112007088916519-PCT00008
테이블 1
베이스라인 및 IS 적분들의 둘다는 데이터의 80ms 또는 3PN 롤(Roll)들에 대응하는 동일한 수의 칩들 98304에 관한 것이다. 도플러 탐색은 신호들(이동 사용자가 이동할때)이 발견될 수 있도록 긴 코히어런트 적분이 요구된다. 인코히어런트 대 코히어런트-도플러 탐색에 대한 신호 대 잡음비(SNR) 개선은 이론적으로 약
Figure 112007088916519-PCT00009
또는 7.5dB이어야 한다. 그러나, 코히어런트 및 인코히어런트 적분들사이의
Figure 112007088916519-PCT00010
통계치들의 다른 차수들 때문에, 코히어런트 적분의 7.5dB 장점(advantage)은 매우 낮은 거짓 알람 레이트들에서 단지 4dB 장점으로 감소된다.
상부 고유벡터는 합의 에너지를 최대화하는 방식으로 안테나 전압 신호들을 더한다. 대조적으로, 하부 고유벡터는 합의 에너지를 최소화하는 방식으로 안테나 전압 신호들을 더한다.
이동 사용자가 기지국에 근접한 상황을 고려한다. 여기에서, 기지국은 네비게이션 비컨으로서 사용된다. 두개의 안테나들(안테나 #1 및 안테나 #2)사이의 신호들의 상관은 크며, 이는 각각의 안테나를 통해 수신된 최근접 기지국 네비게이션 비컨 신호로부터 발생한다. 상부 고유벡터는 강한 소스 쪽에 근접한 두개의 안테나(안테나 #1 및 안테나 #2)를 빔-형성하는 경향이 있다. 대조적으로, 하부 고유벡터는 강한 신호 소스 쪽에 근접한 빔 널(beam null)(예컨대, 빔 최소)을 유도하는 경향이 있다. 상부 고유벡터는 이러한 조합으로부터의 PPM들(파일럿 위상 측정치들)이 각각의 개별 안테나(안테나 #1 및 안테나 #2)상에서 나타나는 것과 매우 유사하기 때문에 한계 장점을 가지는 것으로 예측된다. PPM들은 기지국이 삼변측량 시스템에서 네비게이션 비컨으로서 사용되도록 하는 기지국으로부터 신호들의 시간-지연 측정치들을 제공한다. 그러나, 하부 고유벡터는 최근접 기지국 네비게이션 비컨 신호를 최소화하기 위하여 안테나 빔이 형성되도록 한다. 네비게이션 비컨 신호가 최적 조합에 의하여 부분적으로 제거됨에 따라, 약한 네비게이션 비컨 신호들은 이들이 최근접 기지국 네비게이션 비컨 신호와 이동 사용자로부터의 동일한 방식에 있지 않는동안(빔-형성 측면에셔) 탐색기에서 분석될 수 있다.
채널들 5 및 10은 두개의 고유벡터 솔루션들을(동일한 잡음 레벨들을 스케일링한후) 인코히어런트 합산함으로서 형성된다. 이는 SNR들을 강화하지 않아야 한 다. 그러나, 매우 낮은 거짓 알람 레이트에 대하여,
Figure 112007088916519-PCT00011
통계치의 차수를 상승시키면 낮은 검출 임계치가 발생할 수 있다.
도 4는 채널들 7 및 8에 대하여 검출된 PPM들의 히스토그램이다. 채널 7은 단일 휩 안테나를 사용한 경우이다. 채널 *("간섭 제거 채널")은 하부 고유벡터를 사용한다. 채널 7의 단일 휩 안테나는 채널 7 및 8로부터의 PPM들의 유니온(union)을 포함하는 합성 채널을 생성하기 위하여 하부 고유벡터 채널(채널 8)을 제거하는 간섭과 결합된다. 양 채널들이 특정 PN 오프셋에서 PPM을 검출할때, 높은 값 Ec/Io를 가진 PPM만이 유지된다. 간섭 제거 채널(채널8)은 Ec/Io>-36dB에 대하여 개선점을 가지지 않는다. 그러나, -36dB 이하에서, 간섭 제거 채널은 수백개의 PPM들을 더한다. 간섭 제거 채널(채널 8)에 의하여 더해진 PPM들은 인접 리스트 및 잔여 리스트사이에서 대략 균일하게 분할된다.
도 5는 채널 5에 대하여 검출된 PPM들과 채널 2 및 채널 3의 유니온 세트의 히스토그램이다. 도 5는 단일 안테나(채널 2) 및 하부 고유벡터 "간섭 제거" 고유벡터(채널 3)의 조합과 고유벡터들(채널 5)에 대한 인코히어런트 합을 비교한다. 양 고유벡터들(채널 5)에 대하여 인코히어런트 합을 형성할때, 강한 Ec/Io 값들은 하향 시프트되나 PPM들이 계속해서 포함된다. 마찬가지로, 다양한 채널들의 최적 조합을 유도하는 방법은 도 5로부터 명백하게 보이지 않을 수 있다. 테이블 2는 합성 합 채널들을 포함하는 각각의 채널에 대한 PPM들의 전체 수를 요약한다. 테이블 2는 양 고유벡터들(채널 5)에 대한 인코히어런트 합과 단일 안테나(채널 2) 및 하부 고유벡터 "간섭 제거" 고유벡터(채널 3)사이의 PPM들의 수의 차이가 가상적으로 존재하지 않는다는 것을 기술한다. 테이블 2에 기술된 예에서, 채널 2의 잔여 리스트를 추가하면 PPM들의 수가 38%만큼 증가한다.
Figure 112007088916519-PCT00012
테이블 2
테이블 3은 다양한 채널들에 대하여 채널 2(인코히어런트 합을 사용하는 단일 휩 안테나)에 대한 PPM들의 수의 개선을 요약한다. 테이블 3에 도시된 바와같이, 베이스라인으로서 채널 2만을 가진 인접 리스트를 사용하면, 채널 7(단일 휩 안테나에 대한 코히어런트 + 도플러)에 대한 PPM들의 수의 개선은 15%이다. 인접 리스트는 통신 목적을 위하여 셀 전화가 찾는 기지국들의 리스트를 언급한다. 잔여 리스트는 전화가 보통 탐색하지 않는 다른 기지국들을 언급한다. 만일 잔여 리스트가 포함되면, 개선은 25%이다. 또한, 테이블 3에 기술된 바와같이, 베이스라 인으로서 채널 2만을 가진 인접 리스트를 사용하면, 채널 5(두개의 안테나)에 대한 PPM드의 수의 개선은 19%이다. 만일 잔여 리스트가 포함되면, 개선 27%이다. 채널 5의 결과들은 채널 2+3 경우와 동일하다. 도 3에 도시된 바와같이, 베이스라인으로서 채널 2만을 가진 인접 리스트를 사용하면, 채널 7+8에 대한 PPM들의 수의 개선은 33%이다. 만일 잔여 리스트가 포함되면, 개선은 55%이다.
Figure 112007088916519-PCT00013
테이블 3
테이블 4는 다양한 채널들에 대하여 채널 7(긴 코히어런트 + 도플러 탐색을 가진 단일 휩 안테나)에 대한 PPM들의 수의 개선을 요약한다. 도 4에 도시된 바와같이, 인접 리스트만을 사용하고 두개의 안테나들(채널 7+8)을 사용하면, PPM들의 수의 개선은 16%이다. 만일 잔여 리스트가 포함되면, 개선은 24%이다.
Figure 112007088916519-PCT00014
테이블 4
도 6은 조사된 채널들의 예시적인 부세트에 대하여 픽스당 PPM들의 수의 실험적 CDF를 기술한다. 테이블 5는 조사된 채널들의 동일한 예시적인 부세트에 대하여 4 이하의 PPM들의 CDF 백분위수를 리스트한다. 테이블 5는 4개 이하의 PPM들을 가진 픽스들의 20%의 절반에 대하여 RE 및 IS 알고리즘의 단일 안테나 특징들만을 사용하여 4개 이상의 PPM들로 시프트된다는 것을 보여준다. 테이블 5에 기술된 바와같이, IS 알고리즘은 더 많은 PPM들을 검출할때 RE 알고리즘을 단독으로 사용하는 것보다 약 2배이다. 그리고, IS 및 RE 알고리즘들은 개별적으로 서로의 합보다 양호하다. 테이블 5로부터의 현저한 특징은 2 안테나 간섭 제거(IC) 알고리즘이 단일 안테나를 사용하는 다른 두개의 알고리즘들(RE 또는 OS)중 하나보다 그 자체적으로 더 효과적이라는 것이다. 테이블 5에 기술된 바와같이, RE 알고리즘은 IC 알고리즘과 상호 작용할 경우에 IS 알고리즘과 RE 알고리즘을 결합하는 것보다 더 많은 개선을 추가한다. 모든 3개의 알고리즘(IC, RE 및 IS)의 결합은 전체 93% 개선을 제공한다.
Figure 112007088916519-PCT00015
테이블 5
소수의 PPM들에서 시작하는 픽스당 PPM들의 수의 개선은 매우 적은 수의 PPM이 시작할때보다 추가 PPM당 개선들이 획득된다는 것을 알기 때문에 관심의 대상이다. 크로스-CDF 플롯(plot)들은 하나의 변수(예컨대, 임의의 개선하에서 픽스당 PPM들의 수)의 CDF가 베이스라인 포맷에 대하여 픽스당 PPM들의 수와 같은 임의의 다른 변수의 값에 기초하여 작도될 수 있다는 플롯들이다. 도 7-10은 베이스라인 포맷에서 픽스당 PPM들의 수와 단독으로 또는 다양한 조합으로 RS, IS 또는 IC 알고리즘에 대한 픽스당 PPM들의 수를 비교한다. 도 7에 도시된 바와같이, IC 알고리즘은 낮은 PPM 카운트 픽스들에서 조차 픽스당 PPM들의 최상의 개선을 추가한다. 도 8에서는 IC 및 IS 알고리즘들이 적용된다. 도 8에 도시된 바와같이, 베이스라인 픽스 전반에 걸쳐 픽스당 PPM들의 수가 현저하게 증가한다. 도 9에서는 IC 및 RE 알고리즘들이 적용된다. 픽스당 낮은 PPM들에서, 개선은 약 2 내지 3 PPM들이나, 픽스당 높은 PPM들에서 개선이 증가된다. 도 10에서는 IC, RE 및 IS 알고리즘들이 적용된다. 도 10에 도시된 바와같이, 중간 개선점은 높은 PPM 카운트 픽스들에서의 증가된 개선점과 함께 각각의 픽스에 추가된 약 5 내지 6 PPM들이다. 2 안테나 간섭 제거(IC) 알고리즘은 50% 이상 낮은 PPM 카운트 픽스들을 개선한다. IC 알고리즘이 RE 알고리즘 및 IS 알고리즘과 관련하여 추가될때, 개선은 테이블 5에 기술된 바와같이 93%이다.
간섭 제거 알고리즘의 제 2 실시예는 단순화된 처리를 사용한다. 안테나 가중 성분들은 강한 네비게이션 비컨 신호를 정확하게 제거하기 위하여 각각의 안테나상에서 수신된 강한 네비게이션 비컨 신호의 측정치에 기초하여 선택된다. a1 및 a2가 두개의 안테나(안테나 #1 및 안테나 #2)의 각각에서 강한 네비게이션 비컨 신호의 복소수 전압들이라고 주어지면, w1=-a1 및 w2=a2이도록 강한 네비게이션 비컨 신호를 제거하기 위하여 안테나 가중 성분들 w1 및 w2를 세팅한다. 여기서, w1*a1+w2*a2는 0이어서 강한 네비게이션 비컨 신호를 제거한다. 강한 다중 네비게이션 비컨 신호들이 존재하는 경우에, 많은 강한 다중 네비게이션 비컨 신호들을 용이하게 제거하기 위하여 복합 안테나 가중 성분들을 세팅한다. 3개의 강한 네비게이션 비컨 신호들을 사용하는 예에서, 안테나 #1에 의하여 수신된 3개의 강한 네비게이션 비컨 신호들의 복소수 전압이 x1, y1 및 z1이고 안테나 #2에 의하여 수신된 3개의 강한 네비게이션 비컨 신호들의 복소수 전압이 x2, y2 및 z2인 것을 가정한다. 안테나 #1에서 복소수 전압의 합이 S1=x1+y1+z1이고 안테나 #2에서 복소수 전압의 합이 S2=x2+y2+z2이라고 하면, 안테나 가중 성분들 w1 및 w2는 다른 약한 네비게이션 비컨 신호들이 안테나들에 의하여 검출가능하도록 3개의 강한 네비게이션 비컨 신호들을 제거하기 위하여 w1=-S 및 w2=S1로 세팅되어야 한다. 비록 특정 수학적 공식이 안테나 가중 성분들을 계산하기 위하여 예로서 기술될지라도, 당업자는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 안테나 가중 성분들에 대하여 다른 수학적 공식들이 사용될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 부가적으로, 당업자는 본 발명이 강한 네비게이션 비컨 신호들의 특정 수만을 제거하는 것으로 제한되지 않는다는 것을 알아야 한다. 오히려, 강한 네비게이션 비컨 신호들의 적정 수를 제거하기 위하여 다수의 강한 네비게이션 비컨 신호들의 복소수 전압들의 합에 안테나 가중 성분들을 적용하는 것이 당업자에게 명백할 것이다.
부가적으로, 두개의 물리적 안테나가 가지는 것이 필수적이지 않다. 수신된 측정치들이 두개의 개별 안테나에 의하여 동시에 수신된 두개의 개별 측정치일지라도 수신된 측정치들을 다른 시간에 포착하는 단일 안테나가 합성 어퍼처 안테나로서 공지된다. 합성 어퍼처 안테나는 강한 네비게이션 비컨 신호들에 의하여 마스크될 수 있는 네비게이션 비컨 신호들을 검출하기 위한 간섭 제거 알고리즘과 함께 사용될 수 있다. 합성 어퍼처 안테나를 사용할때, 하나의 물리적 안테나에 의하여 다른 시간에 수신된 네비게이션 비컨 신호들이 마치 동시에 수신되는 것처럼 결합 되기 때문에 두개의 가상 안테나들(가상 안테나 #1 및 가상 안테나 #2)이 존재한다고 가정한다. 예컨대, 가상 안테나 #1는 시간 t1 및 t1+d사이에 도달하는 파일럿 버스트들로 구성되는 반면에, 가상 안테나 #2는 이후의 짧은 시간에, 즉 시간 t3 및 t3+d사이에 도달하는 파일럿 버스트들로 구성된다. 시간 t1 및 시간 t3는 PN 롤들의 정수 만큼 다르다. 파일럿 버스트들이 정확하게 PN 롤마다 한번 그 자체를 반복하기 때문에, PN 롤들의 정수 만큼 분리된 두개의 파일럿 버스트들로부터의 네비게이션 비컨 신호들은 공간적으로 분리된 두개의 안테나에 의하여 수신된 동시 네비게이션 비컨 신호들과 유사하다. 일단 두개의 시간 t1 및 t3가 정해지면, 두개의 물리적 안테나 경우에 적용가능한 모든 결합 처리(처기에 기술됨)가 적용될 수 있다.
부가적으로, 하나의 물리적 안테나를 사용하는 "연속 제거"의 사용은 네비게이션 비컨 신호들을 검출하는 간섭 제거 알고리즘과 함께 사용될 수 있다. 여기에서, 수신기는 네비게이션 비컨 신호들의 카피들을 저장한다. 수신기가 매우 강하게 인식하는 네비게이션 비컨 신호들에 대하여, 수신기는 정규화된 네비게이션 비컨 신호의 시간 지연이 공간 다이버시티를 에뮬레이트하기 위하여 실제로 수신된 강한 네비게이션 비컨 신호의 시간 지연과 매칭되도록 세팅되는 한 정규화된 네비게이션 비컨 신호들이 제 1 "가상 안테나"로부터 수신될지라도 정규화된 네비게이션 비컨 신호들을 처리할 수 있다. 그 다음에, 고유값 또는 단순화된 처리를 사용하면, 강한 네비게이션 비컨 신호는 효과적으로 제거될 수 있으며, 마스크되는 약 한 네비게이션 비컨 신호들이 보여질 수 있다. 약한 네비게이션 비컨 신호들에 대한 적정 감도 레벨이 달성될때까지 가장 강한 네비게이션 비컨 신호, 그 다음에 두번째로 강한 네비게이션 비컨 신호 그 다음에 세번째로 강한 네비게이션 비컨 신호 등등을 제거하는 "연속 제거" 기술이 연속적으로 사용될 수 있다는 것이 당업자에게 이해된다.
기술된 실시예들의 이전 설명은 당업자로 하여금 본 발명을 실시 또는 사용할 수 있도록 하기 위하여 제공된다. 이들 실시예들에 대한 다양한 수정들은 당업자에게 명백할 것이며, 여기에 기술된 일반적인 원리들은 본 발명의 사상 또는 범위를 벗어나지 않고 다른 실시예들에 적용될 수 있다는 것이 당업자에게 명백할 것이다.

Claims (21)

  1. 다수의 네비게이션 비컨 신호들을 검출하는 방법으로서,
    두개의 개별 측정치들을 수신하기 위하여 두개의 안테나를 사용하는 단계; 및
    간섭 제거 빔을 형성하기 위하여 두개의 안테나 가중 성분들을 사용하여 상기 두개의 개별 측정치들을 결합하는 단계를 포함하는, 검출 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 두개의 안테나 가중 성분들은 고유값 처리에 의하여 결정되는, 검출 방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 두개의 안테나 가중 성분들은 단순화된 처리에 의하여 결정되는, 검출 방법.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 두개의 안테나 가중 성분들의 각각은 강한 네비게이션 비컨 신호의 복소수 전압인, 검출 방법.
  5. 제 3항에 있어서, 상기 두개의 안테나 가중 성분들의 각각은 다수의 강한 네비게이션 비컨 신호들의 복소수 전압들의 합인, 검출 방법.
  6. 다수의 네비게이션 비컨 신호들을 검출하는 방법으로서,
    다수의 개별 측정치들을 수신하기 위하여 합성 어퍼처 안테나를 사용하는 단계; 및
    간섭 제거 빔을 형성하기 위하여 다수의 안테나 가중 성분들을 사용하여 상기 다수의 개별 측정치들을 결합하는 단계를 포함하는, 검출 방법.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 다수의 안테나 가중 성분들은 고유값 처리에 의하여 결정되는, 검출 방법.
  8. 제 6항에 있어서, 상기 다수의 안테나 가중 성분들은 단순화된 처리에 의하여 결정되는, 검출 방법.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 다수의 안테나 가중 성분들의 각각은 강한 네비게이션 비컨 신호의 복소수 전압인, 검출 방법.
  10. 제 8항에 있어서, 상기 다수의 안테나 가중 성분들의 각각은 다수의 강한 네비게이션 비컨 신호들의 복소수 전압들의 합인, 검출 방법.
  11. 다수의 네비게이션 비컨 신호들을 검출하는 방법으로서,
    오리지널로 수신된 측정치를 수신하기 위하여 하나의 안테나를 사용하는 단 계;
    상기 오리지널로 수신된 측정치의 카피(copy)를 형성하고 매칭 시간 지연에 의하여 상기 오리지널로 수신된 측정치의 카피를 처리하여 공간 다이버시티를 에뮬레이트하고 결과적으로 처리된 카피를 생성하는 단계; 및
    간섭 제거 빔을 형성하기 위하여 두개의 안테나 가중 성분들을 사용하여 상기 처리된 카피와 상기 오리지널로 수신된 측정치를 결합하는 단계를 포함하는, 검출 방법.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 두개의 안테나 가중 성분들은 고유값 처리에 의하여 결정되는, 검출 방법.
  13. 제 11항에 있어서, 상기 두개의 안테나 가중 성분들은 단순화된 처리에 의하여 결정되는, 검출 방법.
  14. 제 13항에 있어서, 상기 두개의 안테나 가중 성분들의 각각은 강한 네비게이션 비컨 신호들의 복소수 전압들인, 검출 방법.
  15. 제 13항에 있어서, 상기 두개의 안테나 가중 성분들의 각각은 다수의 강한 네비게이션 비컨 신호들의 복소수 전압들의 합인, 검출 방법.
  16. 다수의 네비게이션 비컨 신호들을 검출하는 방법을 수행하기 위하여 컴퓨터 프로그램에 의하여 실행가능한 명령들의 프로그램을 저장한 컴퓨터 판독가능 매체로서,
    상기 방법은,
    두개의 개별 측정치들을 수신하기 위하여 두개의 안테나를 사용하는 단계; 및
    간섭 제거 빔을 형성하기 위하여 두개의 안테나 가중 성분들을 사용하여 상기 두개의 개별 측정치들을 결합하는 단계를 포함하는, 컴퓨터 판독가능 매체.
  17. 다수의 네비게이션 비컨 신호들을 검출하는 방법을 수행하기 위하여 컴퓨터 프로그램에 의하여 실행가능한 명령들의 프로그램을 저장한 컴퓨터 판독가능 매체로서,
    상기 방법은,
    다수의 개별 측정치들을 수신하기 위하여 합성 어퍼처 안테나를 사용하는 단계; 및
    간섭 제거 빔을 형성하기 위하여 다수의 안테나 가중 성분들을 사용하여 상기 다수의 개별 측정치들을 결합하는 단계를 포함하는, 컴퓨터 판독가능 매체.
  18. 다수의 네비게이션 비컨 신호들을 검출하는 방법을 수행하기 위하여 컴퓨터 프로그램에 의하여 실행가능한 명령들의 프로그램을 저장한 컴퓨터 판독가능 매체로서,
    상기 방법은,
    오리지널로 수신된 측정치를 수신하기 위하여 하나의 안테나를 사용하는 단계;
    상기 오리지널로 수신된 측정치의 카피(copy)를 형성하고 매칭 시간 지연에 의하여 상기 오리지널로 수신된 측정치의 카피를 처리하여 공간 다이버시티를 에뮬레이트하고 결과적으로 처리된 카피를 생성하는 단계; 및
    간섭 제거 빔을 형성하기 위하여 두개의 안테나 가중 성분들을 사용하여 상기 처리된 카피와 상기 오리지널로 수신된 측정치를 결합하는 단계를 포함하는, 컴퓨터 판독가능 매체.
  19. 다수의 네비게이션 비컨 신호들을 검출하는 방법을 실행하는 집적회로로서,
    상기 방법은,
    두개의 개별 측정치들을 수신하기 위하여 두개의 안테나를 사용하는 단계; 및
    간섭 제거 빔을 형성하기 위하여 두개의 안테나 가중 성분들을 사용하여 상기 두개의 개별 측정치들을 결합하는 단계를 포함하는, 집적회로.
  20. 다수의 네비게이션 비컨 신호들을 검출하는 방법을 실행하는 집적회로로서,
    상기 방법은,
    다수의 개별 측정치들을 수신하기 위하여 합성 어퍼처 안테나를 사용하는 단계; 및
    간섭 제거 빔을 형성하기 위하여 다수의 안테나 가중 성분을 사용하여 상기 다수의 개별 측정치들을 결합하는 단계를 포함하는, 집적회로.
  21. 다수의 네비게이션 비컨 신호들을 검출하는 방법을 실행하는 집적회로로서,
    상기 방법은,
    오리지널로 수신된 측정치를 수신하기 위하여 안테나를 사용하는 단계;
    상기 오리지널로 수신된 측정치의 카피(copy)를 형성하고 매칭 시간 지연에 의하여 상기 오리지널로 수신된 측정치의 카피를 처리하여 공간 다이버시티를 에뮬레이트하고 결과적으로 처리된 카피를 생성하는 단계; 및
    간섭 제거 빔을 형성하기 위하여 두개의 안테나 가중 성분들을 사용하여 상기 처리된 카피와 상기 오리지널로 수신된 측정치를 결합하는 단계를 포함하는, 집적회로.
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