KR20090035749A - 무선 이동 네트워크에서 다수의 이동국들을 사용하여 기지국의 위치를 결정하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

무선 이동 네트워크에서 다수의 이동국들을 사용하여 기지국의 위치를 결정하기 위한 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기지국과 통신하는 이동국을 포함하는 무선 통신 네트워크에서 기지국의 위치를 결정하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. BTS 측정 서버는 기지국들과 네트워킹된다. BTS 측정 프로그램은 위치 결정 능력들을 가지는 이동국들의 그룹으로 프로그래밍된다. BTS 측정 프로그램을 사용하여, 측정 정보는 BTS 측정 서버에 의해 요청되거나, 세션은 이동국에 의해 초기화될 수 있다. BTS 측정 프로그램은 또한 이동국 사용자가 기지국 위치를 위해 사용되는 것을 방지하도록 하는 프라이버시 특징들을 제공한다. 허가되는 경우에, BTS 측정 프로그램은 이동국이 위치를 결정하고, 위치 및 기지국 위상 측정치와 같은 측정 정보를 서버로 제공한다. 측정 정보는 기지국 알마낙을 측정하기 위해 사용될 수 있다.

Description

무선 이동 네트워크에서 다수의 이동국들을 사용하여 기지국의 위치를 결정하기 위한 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR DETERMINING LOCATION OF A BASE STATION USING A PLURALITY OF MOBILE STATIONS IN A WIRELESS MOBILE NETWORK}
관련된 출원
본 출원은 2004년 8월 18일자로 제출된 미국 임시 출원 제 60/580,929에 우선권을 청구한다.
본 발명은 일반적으로 기지국이 위치 결정 능력들을 가지는 다수의 이동국들과 통신하는 무선 통신 시스템에 관한 것이며, 특히 이동 통신 네트워크에서 기지국의 위치를 결정하기 위한 것이다.
무선 통신 네트워크들에서, 하나 또는 그 이상의 기지국들은 다수의 이동국들(예를 들면, 셀룰러 전화기들과 같은 무선 디바이스들)과 무선으로 통신한다. 이동국은 일반적으로 음성 및/또는 데이터 통신을 제공하며, 추가의 특징으로서, 위치 측정 능력들을 가지는 몇몇 이동국들은 이동국의 사용자가 그 또는 그녀의 위치를 결정하도록 허용한다. 상기 위치 결정 능력은 그 사용 및 중요성이 증가되는 추세이며, 예를 들어, 관할 당국은 이동국이 미국 911 호출과 같은 긴급 서비스를 호출할 때 네트워크 운영자가 이동국의 위치를 보고할 것을 필요로 한다. 또는 사용자는 가까운 레스토랑 또는 영화관의 위치를 확인하기 위해 그 또는 그녀의 위치를 알기를 원할 수 있다.
공지된 형태의 위치 결정 시스템은 이동국의 위치를 삼각 측량하기 위해 지구 궤도 내의 위성들을 사용하는 것이다. 상기 시스템의 일 예는 현재 동작하는 위성 위치 측정(GOS) 시스템이다. 위치 결정 시스템의 또 다른 형태는 그 위치들이 공지된 기지국들로부터 무선 신호들을 사용하는 것이다. 예를 들어, 하나의 통신 네트워크-코드 분할 다중 액세스(CDMA) 디지털 셀룰러 네트워크에서, 위치 결정 능력은 개선된 순방향 링크 삼각 측량(AFLT), 즉, 셀룰러 기지국들로부터의 무선 신호들의 이동국들에 의해 측정된 도달 시간으로부터의 이동국(MS)의 위치를 계산하는 기술에 의해 제공될 수 있다. AFLT-가능 무선 이동국은 통신중인 기지국들로부터 무선 신호들의 파일럿 위상 측정치들(PPMs)을 형성하고, 상기 측정치들을 사용하여 이동국의 위치를 결정한다. 더 개선된 기술은 하이브리드 위치 결정이며, 이는 이동국이 GPS 수신기를 사용하고, 그 위치는 AFLT 및 GPS 측정치들 모두에 기초하여 계산되는 것이다.
AFLT, GPS, 및 하이브리드 수신기들을 사용하며 MS-기반 및 MS-지원의 경우들 모두에 적용가능한 CDMA 위치 결정을 위한 메세지 프로토콜들 및 포맷들은 TIA/EIA standard IS-801-1 2001, Position Determination Service Standard for Dual-Mode Spread Spectrum Systems - Addendum에 공표되었다. 상기 표준의 페이 지 4-41 내지 4-44에는 각각의 기지국이 CDMA 파일럿 의사랜덤(PN) 시퀀스를 전송하는 기지국 안테나들의 위치들을 포함하는 기지국 알마낙 메세지를 다른 엘리먼트들 사이에 전송하는 것을 규정한다.
따라서, AFLT 능력들을 가지는 무선 통신 시스템에서, 무선 기지국들은 이동국의 위치를 고정하는 것을 지원하기 위한 기준 포인트들로서 사용된다. 그러나, 하나의 기지국을 기준으로 사용하는 필수 조건은 기지국 안테나들의 위치를 정확히 알고있는 것이다. 기지국과 관련된 타이밍 정보 또한 중요하다. 공지된 경우에, 기지국의 안테나 위치 및 타이밍 정보는 위치 결정 엔티티(PDE)에 의한 사용을 위해 기지국 알마낙(BSA) 데이터 베이스에 기록될 수 있다. 그러나, 기지국의 안테나의 정확한 위치 및 타이밍 정보를 동기포착하는 것은 복잡하고 비용이 많이 들 수 있다.
위치 결정 시스템을 추가로 설명하기 위해, 기지국 타임 오프셋의 측정 또는 재측정과 관련된 데이터, 기지국 안테나 위치 및 다른 파라미터들은 일반적으로 "기지국 알마낙"에 저장된다. 기지국 알마낙 데이터 베이스는 GPS 의사거리 탐색을 수행하기 위해 이동국의 초기 위치 추정치를 결정하기 위한 정보를 제공한다. PN 재사용으로 인해, 기지국 알마낙 데이터 베이스는 어떤 관측된 의사랜덤 잡음 시퀀스들(PNs)이 CDMA 네트워크 기지국의 어떤 물리적 섹터들에 상응하는지에 관한 모호성들을 해결하기 위한 정보를 제공한다. 기지국 알마낙 데이터 베이스는 신호가 발생하는 셀룰러 기지국 섹터 안테나 위치를 제공한다. AFLT 거리 측정치들은 상기 안테나 위치들에 형성된다.
임의의 경우들에서, 기지국 안테나의 위치는 약간, 또는 더 큰 거리만큼 변화할 수 있고, 상기 경우에 상응하는 알마낙 정보는 업데이트 되어야 한다. 예를 들어, 기지국 안테나는 재배치될 수 있거나, 기지국 트랜시버는 수리되거나 대체될 수 있으며, 새로운 케이블이 트랜시버와 안테나 사이에 배치되어 기지국 안테나 위치 또는 타이밍 정보를 변경할 수 있다. 또다른 예에서, 기지국은 예를 들어, 2개의 물리적인 기지국들이 그들의 식별 정보를 교환할 때 논리적으로(그러나 물리적이 아닌) 이동될 수 있고, 상기 경우에, 2개의 스테이션들은 위치들을 교환하지만 어떤 기지국도 물리적으로 이동하지 않는 것으로 나타난다.
상기 경우에, 업데이트 되지 않았다면, 데이터 베이스 내의 상응하는 정보는 에러가 될 수 있고, 따라서 알마낙 데이터 베이스는 기지국으로부터의 서비스를 다시 시작하기 전에 업데이트되어야 한다. 그러나, 종래의 기술들을 사용하여 알마낙 데이터 베이스를 업데이트하는 것은 시간과 비용이 소비될 수 있고, 에를 들어 종래의 안테나 위치는 조사 또는 맵으로부터 판독된 좌표들을 기준으로 결정될 수 있고, 만약 안테나 좌표들이 데이터 베이스에 수동으로 입력되면, 인간에 의한 에러 가능성이 발생한다. 기지국 타이밍 정보는 또한 고객 하드웨어가 타이밍 정보를 위해 사용되는 경우들에서 인간에 의한 에러에 의해 발생되며, 타이밍 오프셋들은 데이터 베이스에 수동으로 입력된다.
근거리 네트워크들 및 다수의 기지국들(수백만의)에서, 개발 경험들 및 하나의 물리적인 위치로부터 또다른 위치로 휴대용 기지국을 이동하는 용이성은 종래의 조사 기술들을 사용하여 기지국 알마낙을 배치하고 유지하는 것을 불가능하게 한 다.
요약하면, AFLT 또는 하이브리드-AFLT와 같은 도달 거리 결정 해결책들의 기지국 시간 차이에 대한 개발은 기지국 알마낙 위치들 및 BSA 정보의 중요한 부분들인 시간 정정들과 같은 순방향 링크 측정 파라미터들을 포함하는 정확한 기지국 알마낙(BSA) 정보를 필요로 한다. 오늘날, BSA 파라미터들에 대한 수는 각각의 기지국에 대하여 실행되고, 수동이고, 복잡하고, 비용이 많이 들며, 따라서 LBS 서비스들의 개발 및 증가를 방해한다. 기지국 위치들 및 순방향 링크 측정 파라미터들을 계산하기 위한 영역 내에 있는 이동 디바이스들로부터 데이터를 사용하여 BSA 파라미터들을 실시간으로 업데이트할 수 있는 실용적인 시스템을 제공하는 것이 유리하다.
하나 또는 그 이상의 기지국들과 통신하는 다수의 이동국들을 포함하는 무선 통신 네트워크에서 기지국의 위치를 결정하는 방법 및 장치가 개시된다. 상기 방법은 BTS 측정 프로그램을 사용하여 이동국들의 그룹을 프로그래밍하고, 따라서 다수의 측정 가능한 이동국들을 제공하는 단계 및 기지국과 네트워킹된 BTS 측정 서버를 제공하는 단계를 포함한다. 측정 정보는 기지국과 통신하는 측정 가능한 이동국들 중 적어도 하나로부터 요청되며, 측정 가능한 이동국(들)의 위치가 결정된다. 기지국으로부터의 신호는 이동국(들)에서 수신되고, 상기 신호는 기지국으로부터 이동국으로의 신호의 도달 시간을 측정하기 위해 사용될 수 있으며, 예를 들어, 기지국과 이동국들 사이의 거리들을 결정하기 위해 기지국과 이동국들 사이에 전송된 신호들의 경로 지연들을 측정할 수 있으며, TDOA 시스템에서의 상대적인 도달 시간 및 RTD 시스템에서의 라운드 트립 지연을 측정하는 것을 포함할 수 있다. 허가되는 경우에, 위치를 표시하는 측정 정보는 이동국(들)로부터 BTS 측정 서버로 전송된다. BTS 측정 서버에서, 측정 정보는 기지국과 연관된 기지국 알마낙 정보와 비교되며, 기지국의 위치 및 타이밍은 그에 응답하여 측정될 수 있다.
이동국의 사용자에게 기지국 위치를 위해 사용되는 것을 방지하는 방식을 제공하기 위해, 이동국 측정 소프트웨어는 측정 정보를 통신하도록 허가되는지를 결정할 수 있다. 만약 허가가 이루어지지 않으면, 측정 정보를 전송하기 전의 임의의 시간에 동작이 종료되고, 그렇지 않으면 동작은 완결된다. 예를 들어, 측정 가능 이동 전화기들의 사용자들이 측정 정보를 제공하라는 허가를 표시하기 위해 프 라이버시 세팅들을 생성하는 BTS 측정 프로그램을 사용할 수 있고, 이동국이 측정 정보를 통신하도록 허가되는지를 결정하는 단계는 또한 이동국이 측정 정보를 제공하도록 허가되는지를 증명하기 위해 프라이버시 세팅들을 검사하는 것을 더 포함한다.
측정 정보는 BTS 측정 서버에 의해 요청되거나, 이동국에 의해 특정 이벤트에서 트리거될 수 있다. 예를 들어, 측정 요청은 목표 기지국과 통신할 때 BTS 측정 소프트웨어에 의해 초기화될 수 있다. 또다른 예로서, BTSCS는 목표 기지국을 선택할 수 있고, BTS 측정 서버는 목표 기지국과 통신하는 소프트웨어-가능 이동국들 중 적어도 하나로부터 측정 정보를 요청한다. 또다른 예에서, BTSCS는 BTS 측정 소프트웨어 프로세싱을 위해 목교 기지국에 대한 식별을 이동국들에 제공할 수 있다.
이동국들의 위치는 임의의 적절한 방법에 의해 결정된다. 예를 들어, 만약 이동국들이 위성 수신기들을 가지면, 이동국들의 위치들은 위성들로부터 이동국들에 의해 수신된 신호들로부터 결정될 수 있다. 선택적으로, 또는 GPS에 부가하여, 이동국들의 위치들은 정확히 공지된 위치들을 가지는 기지국들로부터 각각의 이동국의 개선된 순방향 링크 삼각 측량(AFLT)에 의해 결정될 수 있다. 이동국들은 위성 수신기들을 구비한 하이브리드 전화기 핸드셋들을 포함하며, 이동국들의 위치들은 위성으로부터 이동국들에 의해 수신된 신호들로부터 결정될 수 있고, 기지국의 위치는 도달 시간 차이, 도달 시간 또는 라운드 트립 지연 시스템들을 사용하여 이동국들의 위치들로부터 결정될 수 있다.
다양한 실시예들이 개시된다. 이동국들은 위성 수신기들을 포함하는 하이브리드 전화기 핸드셋들을 포함할 수 있다. 이동국들의 위치들은 위성들로부터 이동국들에 의해 수신된 신호들로부터 결정될 수 있고, 및/또는 기지국들은 적어도 하나의 무선 LAN 기지국을 포함하며, 및/또는 무선 LAN 기지국의 위치(WiFi 액세스 포인트와 같은)는 무선 LAN 신호들을 사용하여 무선 LAN 기지국과 통신하는 이동국들의 위치들로부터 결정될 수 있다.
본 발명의 실시예들은 하기의 도면을 참조로 하여 상세히 설명된다.
하기의 용어들 및 약어들은 상세한 설명에서 사용된다.
AFLT(개선된 순방향 링크 삼각 측량): CDMA 시스템들에서 실행되며, 기지국들로부터의 무선 신호들의 이동국들에 의해 측정된 도달 시간 차이로부터 이동국(MS)의 위치를 계산하는 기술.
BSA(기지국 알마낙): 하나 또는 그 이상의 기지국들에 대한 다른 정보 사이에서 위치 정보 및 시간 정정 정보를 포함하는 알마낙.
BSA 메세지: BSA 메세지(예를 들면, IS-801-1 프로토콜의 기지국 알마낙 메세지)는 다른 정보 사이에서 위치 및 시간 정정 값들을 포함하는 BTS를 설명하는 분야를 포함한다. BSA 메세지는 MS에 의한 요청시 MS로 전송된다.
BTS(기지국 트랜시버 서브 시스템): (a/k/a 기지국 또는 셀사이트): 고정 위치 스테이션은 이동국들과 통신하기 위한 송신 및 수신기(트랜시버(를 포함한다. 이동국들로부터 무선 통신 신호들을 송신 및 수신하기 위한 안테나들을 포함한다.
BTSCS(BTS 측정 서버): 기지국의(BTS의) 네트워크에 접속된 서버이다. BTSCS는 기지국과 통신하는 하나 또는 그 이상의 이동 전화기들을 사용하여 기지국 위치 및 타이밍을 측정하는 것과 관련된다.
CDMA(코드 분할 다중 액세스): QUALCOMM™사에 의해 상업 개발된 고성능 디지털 무선 기술.
측정 가능 이동국: 동작중인 BTS 측정 프로그램이 설치된 이동국.
셀룰러: MS가 셀룰러 네트워크내의 하나 또는 그 이상의 기지국들과 통신하는 통신 서비스의 한 형태로, 각각 서로 다른 무선 광대역 네트워크 및 무선 근거리 네트워크에서 "셀"은 상대적은 작은 영역을 커버한다. MS가 하나의 셀로부터 또다른 셀로 이동함에 따라, 셀로부터 셀로 "핸드오프'가 발생한다. "셀룰러"는 본 명세서에서 넓은 의미에서 적어도 하나의 디지털 및/또는 아날로그 시스템들을 포함하는 것으로 사용된다.
GPS 고정: 위성 측정 프로세스 및 MS(GPS 사용자)의 위치가 결정되는 후속하는 계산의 종료 결과.
GPS(위성 위치측정 시스템): 용어 GPS가 종종 미국의 위성 위치측정 시스템을 지칭하도록 사용되지만, 상기 용어의 의미는 러시아 글로나스 시스템 및 유럽 갈릴레오 시스템과 같은 전세계적인 위성-기반 위치측정 시스템들을 포함한다.
GSM(전세계적 이동 통신 시스템): 광범위하게 사용되는 디지털 무선 통신 기술.
MS(이동국): 셀룰러 전화기, PDA 또는 랩탑과 같이 하나 또는 그 이상의 기 지국들과 통신하기 위한 수단들(모뎀과 같은)을 구비한 휴대용 전자 장치. 때때로 이동 휴대 유니트, 휴대 장치, 모바일, 휴대기, 개인국, 무선 디바이스, 가입자 유니트, 이동 단말기 또는 사용자 단말기로 지칭된다. 본 개시물에서 MS는 위치 결정 능력들을 갖는다.
MTSO(이동 전화기 교환국): 이동국들로 제어 및 명령들을 제공한다. 또한 PSTN으로의 접속을 제공한다.
PDE(위치 결정 엔티티): 시스템 자원(예컨데, 서버)은 이란적으로 VDMA 네트워크 내에서 하나 또는 그 이상의 GPS 기준 수신기와 결합하여 동작하고, MS와 위치 정보를 교환할 수 있다. 예를 들어, MS-지원의 GPS 세션에서, PDE는 GPS 및/또는 셀룰러 지원 데이터를 MS로 전송하여 위성 및 기지국 의사거리 신호 동기포착 프로세스를 개선할 수 있다. MS는 의사거리 측정치를 다시 PDE에 제공하여, MS의 위치를 계산할 수 있다. 선택적으로, SM-기반의 GPS 세션에서, MS는 계산된 위치 결과들을 다시 PDE에 제공한다. PDE는 또한 다른 네트워킹된 엔티티들과 관련하여 식별 정보, 위치 정보 및 MS와 근접할 수 있는 무선 기지국들(액세스 포인트들)의 형태와 같은 지원 데이터를 제공한다.
PSTN(공중 전화 교환망): 예를 들면, 집 또는 사업상 무선 전화기에 대한 접속을 제공한다.
RSSI(수신된 신호 강도 표시자): 기지국과 이동국 사이의 무선 신호의 강도를 표시하는 파라미터.
RTD(라운드 트립 지연): 기지국과 이동국 사이의 양방향 이동 시간(거리)을 측정함으로써 거리를 측정하는 방법에서, 예를 들어 기지국은 기지국으로 복귀되는 신호를 이동국으로 전송하고, 기지국은 신호를 전송하는 시간과 복귀 신호를 수신하는 시간 사이의 시간을 측정하며, 상기 시간은 기지국과 이동국 사이의 거리에 대한 표시를 제공하기 위해 2로 나누어질 수 있다. 선택적으로, RTD는 이동국에 의해 측정될 수 있다.
QoS(서비스 품질): 위치 결정 정보의 정확성과 같은 요구되는 서비스 파라미터의 측정치.
SV(위성 차량): 위성 위치측정 시스템의 주요 엘리먼트는 지구 궤도를 돌며 고유의 식별가능한 신호들을 방송하는 SV들의 세트이다.
TDOA(도달 시간 차이): 기지국들로부터 무선 신호들의 상대적인 도달 시간을 측정함으로써 거리를 측정하는 시스템; 예를 들면, CDMA 네트워크들에서 AFLT 시스템들은 PPM 측정치들을 제공하기 위해 TDOA를 사용하며, 도달 시간 차이는 이동국의 시간 기준을 세팅하기 위해 사용되는 기준 파일럿과 관련된 파일럿 위상 측정치에 의해 표시된다. TDOA 시스템의 또다른 예는 업링크 TDOA 시스템으로서, 이동국 신호의 송신 및 기지국들에 의한 수신 사이의 시간 차이를 사용한다.
TOA(도달 시간): 단방향 신호의 도달 시간을 측정하는 시스템; 예를 들면, 위성 신호의 도달 시간을 측정하는 GPS 시스템.
WLAN(무선 근거리 네트워크): 예를 들어, WiFi, WiMAX, 블루투스 등을 포함하는 제한된 범위의 무선 통신 네트워크.
기지국 위치를 결정하기 위한 이동국들의 사용
2003년 7월 3일에 공개된 "무선 이동 통신 시스템에서 기지국 위치 파라미터들의 결정을 위한 이동국들의 사용"이라는 명칭의 미국 특허 공개 공보 US2003/0125046은 네트워크가 기지국의 위치를 확인하고, 업데이트하고, 및/또는 결정하기 위해 하나 또는 그 이상의 이동국들의 공지된 위치들을 사용하는 시스템을 개시하며, 본 출원과 동일한 양수인에게 양수된다. 예를 들어, 상기 공보는 AFLT 가능 무선 핸드셋들이 기지국 위치들 및 연관된 순방향 링크 측정 파라미터들을 결정하기 위해 사용될 수 있는 파일럿 위상 측정치들(PPMs)을 네트워크에 제공하기 위한 방법을 개시한다. 예를 들어, 기지국 위치를 해결하기 위해, 알고리즘은 각각 하나의 공지된 위치를 가지는 적어도 3개의 개별적인 지리적으로 구분된 이동국들에 의해 측정된 PPM을 요구하며, 이동국 위치에 대한 인식은 GPS를 통해 확인될 수 있다. 한가지 선택은 기지국 안테나를 수동으로 조사하고, GPS 위치 결정을 사용하여 기지국에 대한 근접한 영역내의 지정된 기지국 측정 핸드셋을 사용하여 측정치들을 수집함으로써 PPM 측정치들에 대한 에러들을 계산한다.
특히, 공보 US2003/0125046에 개시된 시스템은 기지국의 위치 파라미터들을 결정하기 위해 기지국과 통신하는 이동국들을 사용하는 방법을 개시한다. 예를 들어, 이동국의 위치가 결정되고, 기지국의 위치는 이동국들의 위치들 및 기지국과 이동국들 사이에서 전송된 신호들로부터 결정된다. 기지국들 중 적어도 하나에 대하여 에러가 발생한 기지국 위치 파라미터들에도 불구하고, 다른 기지국들의 기지국 위치 파라미터들로부터 또는 이동국들이 위성 수신기들을 구비한 경우 이동국들에 의해 수신된 위성 신호들로부터 이동국들의 위치를 정확히 결정할 수 있다.
또한, 데이터 베이스내의 기지국 위치 정보는 이동국의 위치가 이동국과 통신하는 기지국의 위치에 상관없이 결정될 때마다 정규 위치 결정 세션들 동안 검사될 수 있다. 이는 기지국과 이동국 사이에서 전송된 신호들로부터 기지국과 이동국 사이의 거리를 결정함으로써 수행된다. 상기 거리가 데이터 베이스내의 기지국 위치 정보와 일치하지 않을 때, 데이터 베이스는 정정된 기지국 위치 정보를 포함하도록 수정될 수 있다. 상기 방식에서, 에러가 발생한 기지국 정보를 발견하고, 기지국의 정확한 위치가 공지되기 전에 위치 결정 서비스들을 사용하는 것을 중단할 수 있다.
에러가 발생한 기지국 위치 정보는 공지된 위치들을 가지는 기지국과 이동국들 사이에서 충분한 수의 독립적인 거리들이 결정될 때 자동으로 정정될 수 있다. 충분한 수의 독립적인 거리 측정치들과 함께, 단일 이동국의 위치와 비교하여 확실한 기지국 위치를 결정할 수 있다. 상기 방식에서, 데이터 베이스내의 기지국 위치 정보를 자동으로 유지 및 개선할 수 있다. 이는 기지국들과 이동국들 사이의 통신 프로토콜들에 대하여 임의의 변경 없이 정규 위치 결정 서비스들을 제공하는 동안 수행될 수 있다.
필요한 것은 상기 기지국 위치 컨셉들을 광범위하게 사용하면서 동시에 경제적인 변수를 해결하는 실질적인 시스템 및 장치들을 제공하는 것이다.
개관
본 명세서에 개시된 위치 결정 시스템은 기지국의 위치를 결정하기 위해 측정 가능 이동국들로부터의 정보를 사용하며, 진행 기준으로 기지국 알마낙을 업데 이트한다. 상기 시스템은 여러가지 이유로 사용할 수 있다: 예를 들어 핸드셋-기반의 정보는 새로운 기지국들의 상업 서비스에 대한 시간을 단축하고 위치 결정 성능에서 개선점을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 유리하게, 시스템은 하드웨어 변경 없이 기본 가입자 서비스 엘리먼트들을 아주 약간 수정함으로써 구현될 수 있고, 따라서, 네트워크 준비 및 개선 능력을 제공하는데 아주 약간의 비용만이 요구된다.
시스템의 일부인 각각의 핸드셋은 측정 서버와 통신하여 이에 응답하는 측정 프로그램을 사용한다. 측정 프로그램은 예를 들면, BREW 기반, Java 기반 또는 유사한 기술에 기반할 수 있고, 핸드셋에 다운로드되거나 삽입될 수 있다.
일 예로서, CDMA 시스템에서, 기지국을 측정 또는 재측정하기 위해, GPS 및 AFLT 위치 측정 데이터는 이동국 사용자가 전화 호출들을 예약하거나 선택된 위치들 주변의 위치 서비스 개인 드라이브가 위치 측정 데이터를 획득하기 위한 목적으로 호출을 수행할 EO 정규 위치 결정 세션들 동안 이동국들로부터 획득되거나, 그렇지 않으면 정규 위치 결정 세션들로부터 획득되지 않고, 그후에 BTSCS로 전송된다. 상기 방식에서, BTSCS는 측정 데이터를 내부적으로 계산하고 측정 데이터를 기지국 알마낙 데이터 베이스내에 연속적으로 저장하기 위해 상기 정보를 사용할 수 있다. 또한, 임의의 프라이버시 중요성를 완화하기 위해, 정규 위치 결정 세션들은 위치 결정 가능 이동국 사용자가 무선 전화 호출을 발신하거나 수신할 때만 발생할 수 있다. 상기 경우에, CDMA 시스템은 사용자의 인식 및 동의없이 사용자의 위치를 결정하지 못한다. 또다른 예에서, 이동국(셀룰러 전화기)의 사용자는 측정 디바이스로서 이동국을 사용을 허가하며, BTSCS는 상기 디바이스로부터 측정 정보를 요구한다.
설명
도 1은 제 1, 제 2, 제 3 기지국들(10a, 10b, 10c)을 포함하는 다수의 광대역 네트워크 기지국들(10), 각각 제 1 및 제 2 기지국들(20a, 20b)을 포함하는 다수의 근거리 네트워크 기지국(액세스 포인트들;20), GPS 위성들(총체적으로 11) 및 제 1, 제 2, 제 3, 제 4 이동국들(14a, 14b, 14c, 14d)을 각각 포함하는 다수의 이동국들(14)을 포함하는 무선 통신 네트워크(10)의 투시도이다. 도 1은 설명을 위해 제공되며, 실제 구현에서 추가의(또는 더 적은) 기지국들 및 MS들이 임의의 시점에 동작될 수 있음이 명백하다.
일 실시예에서, 위성들(SV들; 11)은 위성 수신기의 위치를 측정하기 위해 사용되는 임의의 위성들의 그룹을 포함한다. GPS 시스템에서, 위성들은 GPS 시스템 시간과 동기화되고, 미리결정된 주파수에서 미리 결정된 포맷으로 발생된 무선 GPS 신호들(12)을 전송한다. GPS 기준 수신기는 기지국들(10) 중 몇몇에 물리적으로 위치되어 위성들을 사용하여 위치를 결정할 때 GPS 위성 네비게이션 데이터, 서로 다른 정정들 및 GPS 시스템 시간과 같은 사용가능한 정보를 제공하기 위해 PDE(18)와 통신할 수 있다.
MS는 사용자(비도시)가 휴대한 전자 디바이스의 형태가 될 수 있고, 예를 들어 사용자는 도시된 것과 같이 걸어다닐 수 있거나 차량 또는 대중 교통을 통해 이동할 수 있다. 각각의 MS(14; 도 3을 참조로 상세히 설명된)은 위치 결정 시스 템(27)을 포함한다. 위치 결정 시스템은 MS의 위치를 결정하기 위해 GPS 신호들을 사용하는 GPS 시스템을 포함하며, 및/또는 AFLT 시스템을 포함할 수 있다. MS는 또한 셀룰러 기지국들(10)과 통신하기 위해 양방향 통신 신호들(13)을 사용하는 셀룰러 전화기 수신기와 같은 양방향 통신 시스템(32)을 포함한다. 선택적으로, 또는 셀룰러 통신 시스템에 부가하여, MS내의 통신 시스템은 802.11 네트워크와 같은무선 근거리 네트워크의 액세스 포인트들(20)과 통신하기 위해 통신 신호들을 사용하는 WiFi, WiMAX 또는 블루투스와 같은 또다른 무선 통신 시스템을 포함할 수 있다.
일반적으로, 셀룰러 기지국들(10)은 무선 신호들(13)을 사용하는 MS들과 통신하는 무선 통신 네트워크의 일부로서 사용되는 임의의 셀룰러 기지국들의 그룹을 포함한다. 도 1의 예에서, 셀룰러 기지국들은 셀룰러 인프라구조 네트워크(15a)에 네트워킹되며, 차례로 선택적으로 도시된 것과 같은 인터넷을 통한 TCP/IP 또는 직접적인 접속에서 도시된 것과 같은 SS7과 같은 임의의 적절한 네트워크 프로토콜에 의해 다른 통신 네트워크들 및 네트워크 엔티티들에 네트워킹된다. 따라서, 셀룰러 인프라구조 네트워크(15a)는 기지국들 및 공중 전화 시스템(16), 컴퓨터 네트워크들(17) 및 다양한 다른 엔티티들 및 통신 시스템들 중 몇몇과 같은 다수의 다른 통신 네트워크들 사이에서 통신 서비스들을 제공한다. 네트워크들 및 네트워크 엔티티들은 하드웨어 접속들 또는 데이터를 전달하는 임의의 다른 적합한 접속들에 의해 접속될 수 있다.
육상-기반의 셀룰러 인프라구조 네트워크(15)는 일반적으로 셀룰러 전화기의 사용자가 전화기 시스템(16)을 사용하여 또다른 전화기에 접속하도록 하는 통신 서비스들을 제공하지만, 셀룰러 기지국들은 다른 디바이스들과의 통신 및/또는 휴대용 개인 디지털 보조장치(PDA) 또는 랩탑 컴퓨터와의 인터넷 접속과 같은 다른 통신 목적들을 위해 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 셀룰러 기지국들(10)은 CDMA 통신 네트워크의 일부이지만, 다른 실시예들에서, 셀룰러 기지국들은 다른 형태의 액세스 기술들(예를 들면, GSM, WCDMA, TDMA, OFDM 등등)을 사용할 수 있다.
셀룰러 기지국들(10a, 10b, 10c)에 부가하여, 무선 액세스 포인트들과 같은 다른 형태의 기지국들이 예를 들어, WiFi, WiMAX 및 블루투스와 같은 임의의 적절한 프로토콜을 사용하여 구현될 수 있다. 도 1에 도시된 것과 같이, 액세스 포인트(20a 및 20b; 총체적으로 20으로 표시됨)는 무선 액세스 포인트들의 특정 구현을 위해 적합한 네트워크(15b)와 네트워킹된다. 셀룰러 인프라 네트워크(15a)와 유사한 무선 액세스 포인트 네트워크(15b)는 선택적으로 도시된 것과 같이 인터넷을 통한 TCP/IP 또는 직접 접속에서 도시된 것과 같은 SS7과 같은 임의의 적절한 네트워크 프로토콜을 사용하여 다른 통신 네트워크들 및 엔티티들에 네트워킹된다. 따라서, 무선 액세스 포인트 네트워크(15b)는 무선 액세스 포인트들 및 공중 전화 시스템(16), 컴퓨터 네트워크들(17), 및 다양한 다른 엔티티들 및 통신 시스템들 중 몇몇과 같은 다수의 다른 통신 네트워크들 사이에서 통신 서비스들을 제공한다. 네트워크들 및 네트워크 객체들은 데이터를 전송하기 위해 하드웨어 접속들 또는 임의의 다른 적절한 접속들에 의해 접속될 수 있다.
네트워크는 또한 셀룰러 인프라구조 네트워크(15)에 접속된 것으로 도시된 위치 결정 엔티티(PDE;18)를 포함한다. 예를 들어, A-GPS 방법들에 대하여, PDE는 네트워크 내에서 육상의 하나 또는 그 이상의 GPS 기반 수신기들과 결합하여 동작하고 MS와 GPS 관련 정보를 교환할 수 있는 시스템 자원(예를 들어, 서버)을 포함한다. MS-지원 A-GPS 세션에서, PDE는 위성 신호 동기포착 프로세스를 개선하기 위해 MS에 GOS 지원 데이터를 전송할 수 있다. MS는 MS의 위치를 계산할 수 있는 PDE에 의사거리 측정치들을 다시 전송할 수 있다. 선택적으로, MS-기반의 A-GPS 세션에서, MS는 계산된 위치 결과들을 PDE에 다시 전송할 수 있다. 또다른 실시예에서, 자율 모드에서 MS는 서버로부터의 임의의 지원 없이 위치를 결정할 수 있다. 또다른 예에서, PDE는 무선 액세스 포인트 네트워크(20)에 접속될 수 있다.
셀룰러 네트워크의 일부는 BTS 측정 서버(19;BTSCS) 이다. BTSCS는 셀룰러 인프라구조 네트워크에 접속된 시스템 자원이며, 본 명세서에 개시된 것과 같이 PDE와 결합하여 동작할 수 있거나 몇몇 실시예들에서 PDE내에서 부분적 또는 완전히 구현될 수 있다. BTSCS는 본 명세서에 설명된 것과 같이 하나 또는 그 이상의 기지국들과 통신하는 하나 또는 그 이상의 이동국들을 사용하는 기지국의 측정과 관련된 서비스를 제공한다. BTSCS는 BTS 측정 목적을 위해 사용되는 전용 서버이며, E-911 서비스들과 연관되지 않는다. 유사하게, BTSCS는 무선 액세스 포인트 네트워크의 일부이거나 이에 접속될 수 있다. 상기 경우에, BTSCS는 근거리 네트워크의 기지국들(액세스 포인트들)의 측정을 지원한다. 또다른 예에서, 하나의 BTSCS는 셀룰러 및 무선 액세스 포인트 네트워크 모두를 서비스할 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 셀룰러 네트워크 내에 상주하는 고정된 구성요소들의 일 예의 블럭 다이어그램이다. 이동 교환국(MSC;21)은 그 커버리지 영역 내의 이동국들에 대한 교환 기능들(즉, 음성 및 데이터의 회로 교환 라우팅)을 수행한다. 이동 교환국(MSC;21)은 음성 신호들 및 원격 통신 데이터를 기지국(10) 및 구리선 또는 광 케이블과 같은 다수의 전화 선로들(22) 사이에서 접속한다. 이동국 위치 측정 센터(MPC;23)는 이동 교환국(MSC;21)과 접속된다. MSC(21)에 접속된 패킷 데이터 서비스 노드(PDSN;24) 및/또는 상호작용 기능(IWF)은 셀룰러 네트워크내의 이동국들의 패킷 교환 데이터 세션의 형성, 유지 및 종료를 위한 책임이 있다. MPC(23)는 위치 결정 애플리케이션들을 관리하고, 위치 데이터를 데이터 네트워크 링츠(25)를 통해 외부 위치결정 서비스 클라이언트들 또는 외부 데이터 네트워크들로 접속한다. 간단한 형태로, 위치 결정 엔티티(PDE;18)는 위성 관련 데이터를 수집하여 포맷화한다. PDE(18)는 이동국들에 무선 지원을 제공하며, MS-지원 모드에서 위치 계산들을 수행한다. BTSCS(19)는 본 명세서에서 상세히 설명된 것과 같이 하나 또는 그 이상의 기지국들과 통신하는 하나 또는 그 이상의 이동국 전화기들을 사용하여 기지국 위치의 측정과 관련된 서비스들을 제공한다. PDE(18) 및 BTSCS(19)는 MPC(23) 및 MSC(21)에 접속되며, 또한 IWF/PDSN(24)에 접속된다. 패킷 교환 노드의 예에서, PDE(18) 및 BTSCS(19)는 IP 네트워크(28)를 통해 IWF/PDSN(24)에 접속된다. PDE(18) 및 BTSCS(19)는 기지국 알마낙 데이터 기반 서버(26)에 이해 관리되는 기지국 알마낙 데이터 베이스(27)에 액세스한다. PDE(18), BTSCS(19) 및 기지국 알마낙 데이터 기반 서버(26)는 예를 들면, 종래의 디지털 컴퓨터들 또는 워크 스테이션들을 사용하여 구현된다. 기지국 알마낙(17) 은 기지국 알마낙 데이터 기반 서버(26)를 위한 컴퓨터의 하드 디스크와 같은 임의의 적절한 위치에 저장된다.
이동국
도 3은 통신을 통합하는 이동국(14) 및 위치 결정 시스템들의 일 실시예의 블럭 다이어그램이다. 상기 실시예에서, 주요 유니트들은 하나 또는 그 이상의 양방향 통신 시스템(들;32), 위치 결정 시스템(들;34), MS 제어 시스템(35) 및 사용자 인터페이스를 포함한다. 설명의 용이함을 위해, 통신 시스템(32)은 예를 들면 셀룰러 환경에서 단일 시스템으로 논의될 수 있고, 기본 구조는 이동국에서 실행될 수 있는 임의의 다른 통신 시스템(예를 들면, WiFi, WiMAX, 블루투스)에 대하여 적절한 것과 같이 반복되는 것이 인식되어야 한다. 도시된 예는 통합의 정도를 변화시키면서 다수의 무선 통신 시스템들을 실행하며, 따라서 마이크로프로세서들, 베이스밴드 프로세서들 및 RF 프론트 엔드들은 단일 칩에서 공유되거나 통합될 수 있다.
셀룰러 통신 시스템(32)은 양방향 무선 신호들(13)을 사용하여 기지국들과 통신하는 셀룰러 안테나(31)에 접속된다. 무선 신호들(13)이 위치 측정을 지원하기 위해 양방향이 되어야할 필요는 없음을 언급하는 것은 중요하다. 셀룰러 통신 시스템(32)은 모뎀(33)과 같은 임의의 적합한 디바이스들 및 기지국들과 통신하고 및/또는 신호들(13)을 검출하기 위한 다른 하드웨어 및 소프트웨어를 포함한다. 셀룰러 통신 시스템(32)은 또한 송신 및 수신된 정보를 처리하기 위한 적절한 하드웨어 및 소프트웨어를 포함한다.
위치 결정 시스템(34; 도 3)은 임의의 적절한 위치 결정 시스템을 포함하며, 예를 들면 AFLT와 같은 WAN TDOA 시스템, GPS 수신기와 같은 위성 위치측정 시스템, 또는 하이브리드 GPS/AFLT 시스템을 포함할 수 있다. 도 3에 도시된 하이브리드 시스템 실시예에서, 위치 결정 시스템(34)은 각각 셀룰러 신호들(13) 및 GPS 신호들(1)을 수신하기 위한 안테나들(31, 38), GPS 수신기(39), LAN 위치측정 시스템(40a), WAN TDOA 시스템(40b) 및 GPS, 셀룰러 및 무선 LAN 신호들을 수신하여 처리하고 임의의 적절한 위치 결정 알고리즘을 사용하여 위치를 결정하는데 필수적이거나 사용할 수 있는 임의의 측정들을 수행하기 위한 임의의 적절한 하드웨어 및 소프트웨어를 포함한다.
GPS 위치측정: PDE(18)와 같은 시스템 자원들을 지원하는 이동국은 공지된 GPS 기술을 사용하여 이동국들의 위치를 결정할 수 있다. 예를 들어, CDMA 시스템에서 각각의 기지국(10)은 GPS 위성들 중 적어도 하나의 캐리어 및 의사랜덤 코드 시퀀스를 수신하고 GPS 시스템 시간으로 참조되는 시스템 시간 기준을 제공하는 GPS 수신기를 가질 수 있다. 이동국이 CDMA 네트워크와의 위치 결정 세션에 참여할 때, 서비스중인 기지국은 정확한 GPS 시간 기준을 제공하고, GPS 동기포착 데이터를 하이브리드 이동국으로 전송할 수 있다. 이동국은 GPS 시간 및 GPS 동기포착 데이터를 사용하여 각각의 GPS 위성 및 이동국 사이의 의사거리에 대한 측정치를 획득할 수 있다. MS-지원 해결책의 경우에 이동국은 서비스중인 기지국으로 의사거리 측정치들을 전송한다. PDE는 3개 또는 그 이상의 의사 거리 측정치들로부터 이동국의 지리적인 위치를 계산하기 위해 MS를 지원하는데 사용될 수 있다. 선택 적으로, MS-기반 해결책의 경우에, 이동국의 지리적인 위치는 이동국 자체에 의해 계산될 수 있다.
AFLT 위치측정: CDMA 네트워크는 기지국들로부터 이른바 파일럿 무선 신호들의 관련 도달 시간들을 측정하는 이동국의 공지된 TDOA(AFLT) 기술을 사용하여 이동국(14)의 위치를 결정할 수 있다. 도달 시가 차이는 이동국의 시간 기준을 세팅하는데 사용되는 기준 파일럿과 관련된 파일럿 위상 측정치에 의해 표시된다. 대부분의 경우에, 각각의 차이는 특정 쌍곡선에 위동국을 위치시킨다. 쌍곡선의 교점은 이동국의 위치 추정치를 제공한다.
특히, AFLT 시스템의 일 실시예에서, 위치 결정 동안, 파일럿 위상 측정치들은 핸드셋에 의해 청취될 수 있는 모든 기지국으로 계산된다. 환경에 따라, 이는 적어도 3개 또는 그 이상의 기지국들이 되며, 종종 인구 밀도가 높은 도시 환경들에서 20개 또는 그 이상이 될 수 있다. 따라서 각각의 위치측정 이벤트로 인해 다수의 상대적인 거리 측정치들이 계산되며, 그중 적어도 몇몇은 본 명세서에 개시된 측정 프로세스에서 사용할 수 있다.
위치측정 동작: PDE로부터 지원되는 이동국의 위치를 결정하기 위해, PDE는 최종 위치를 계산하기 위해 순차적으로 도는 동시에 몇가지 방법들을 사용할 수 있고, 최소 위치 에러를 달성할 수 있는 접근방식이 선택된다. 일 실시예에서, GPS 위치 결정이 먼저 시도되는데, 이는 임의의 다른 방법보다 정확하기 때문이다 만약 GPS-단독 위치 결정이 실패하면(일 예에서 GPS 위치 결정이 선택된 QoS를 만족하지못하면), PDE는 몇몇 다른 접근 방식들을 선택하여 최저 연관 에러 추정치를 가지는 결과를 사용한다. 상기 다른 접근 방식들은 예를 들면, AFLT 단독; 위치는 섹터 방향, 수신된 신호 강도 및 RTD 측정치(사용가능한 경우)를 사용하는 적절한 범위를 인식함으로써 결정되는 개선된 셀-ID; 이동국에 의해 보여지는 섹터들의 인식을 사용하여 결정되는 "혼합 셀 섹터" 위치; 및 각 섹터들의 위치 및 방향; 현재 서비스중인 섹터 커버리지 영역 중심 위치 결정(또는 현재 서비스중인 섹터를 결정할 수 없는 경우에 원래의 서비스중인 섹터); 현재 네트워크 ID/시스템 ID 커버리지 영역의 중심 위치; PDE의 구성 파일에 저장된 최종 디폴트 위치를 포함한다. 무선 근거리 네트워크들의 예에서, 유사한 기술들이 적용가능하며, 따라서 상대 및 적대 거리 측정치들, 신호 이동 시간들, 신호 강도 측정치들, 액세스 포인트들 및 그들의 커버리지 정보의 식별 및/또는 어드레스는 이동국의 위치에 대한 추정치를 결정하는데 사용될 수 있다.
기지국의 측정: TDOA 및 TOA 시스템들에서, 기지국 시간 기준은 기지국이 설치되거나 수정될 때 주기적으로 측정되어야 한다. CDMA 시스템에서, 각각의 기지국은 GPS 안테나로부터 GPS 수신기로, GPS 수신기로부터 CDMA 트랜시버로, 및 CDMA 트랜시버로부터 CDMA 안테나로의 전파 지연 또는 위상 쉬프트에서의 변경들로 인해 발생된 GPS 시스템 시간 및 CDMA 신호들과 함께 전송되는 CDMA 시스템 시간 사이의 개별 시간 오프셋을 갖는다. 따라서, 무선 이동 에러들을 감소시키기 위해, 모든 기지국은 기지국에 대한 타임 오프셋을 PDE(18)에 의해 사용하기 위한 기지국 알마낙 데이터 베이스(27)에 저장함으로써 기지국 설치가 완료된 후에 측정되어야 한다. 기지국을 재측정하고 임의의 후속 하드웨어 변경을 위해 데이터를 업데이트하 는 것은 바람직하다. 또한, 기지국들은 물리적으로 이동되고 서로 다른 식별자가 할당될 수 있기 때문에, 각각의 기지국과 연관된 위치 정보를 주기적으로 또는 연속해서 재측정하는 것은 중요할 수 있다.
이동 디바이스 제어 시스템: 이동 디바이스 제어 시스템(35)은 양방향 통신 시스템(32) 및 위치 결정 시스템(34) 모두에 접속된다. 이동 디바이스 제어 시스템(35)은 마이크로프로세서, 메모리, 다른 하드웨어, 펌웨어 및 접속된 시스템들에 대하여 적절한 제어 기능들을 제공하는 소프트웨어와 같은 임의의 적절한 구조를 포함한다. 본 명세서에 개시된 처리 단계들은 마이크로프로세서에 의해 제어될 ㅅ수 있는 하나 또는 그 이상의 하드웨어, 소프트웨어 및 펌웨어를 사용하여 임의의 적절한 방식으로 실행될 수 있음이 인식되어야 한다.
제어 시스템(35)은 또한 사용자와 접속하기 위해 키패드, 음성 통신 서비스들을 위한 마이크/스피커 및 백키트 LCD 디스플레이와 같은 디스플레이와 같은 적절한 구성요소들을 포함하는 사용자 인터페이스(36)에 접속된다. 위치 결정 시스템(34) 및 양방향 통신 시스템(32)에 접속된 이동 디바이스 제어 시스템(35) 및 사용자 인터페이스(26)는 사용자 입력/출력을 제어하고 결과들을 디스플레이하는 것과 같은 동작 기능들을 제공한다.
MS(14)는 다른 디바이스와의 접속을 위한 하나 또는 그 이상의 외부 인터페이스들(41)을 포함할 수 있다. 예를 들어, USB 또는 IEEE 1394 포트들이 제공될 수 있고, 무선 포트들(예를 들면, 블루투스, USB, 인프라)는 다른 전자 디바이스들과의 접속 및 통신을 위해 포함될 수 있다.
소프트웨어 애플리케이션들: 다수의 소프트웨어 애플리케이션들은 MS(14)내에 저장되고, MS 제어 시스템(35)에 접속되어 내부에서 발견된 코드를 및 마이크로프로세서를 사용하여 구동될 수 있다. 소프트웨어 애플리케이션들은 BREW, 자바 또는 다른 기술과 같은 임의의 적절한 플랫폼에 기초한다. 소프트웨어 애플리케이션들은 디스크 드라이브들, SIM 카드들, 플래시 메모리, RAM, 펌웨어, 또는 판독 전용 메모리(ROM)와 같은 임의의 적절한 메모리 내에 저장된다.
BTS 측정 프로그램(37): BTS 측정 프로그램(37)은 소프트웨어 애플리케이션들에 포함된다. BTS 측정 프로그램은 본 명세서에서 설명된 동작들(도 4 및 5를 참조하여)을 수행하는데 적합한 코드를 포함하여 이동국들의 그룹이 제어 방식으로 측정을 목적으로 사용되도록 한다. 예를 들어, 측정 프로그램(37)은 사용자에 의한 활동 참여없이 사용자를 식별하지 않고 배경에서 구동될 수 있다. BTS 측정 프로그램은 마이크로프로세서에 의해 액세스 가능한 임의의 위치에 상주하며, 예를 들어, 프로그램은 메모리 내에 저장된 펌웨어 또는 소프트웨어로 입력되거나 기지국에 접속된 원격 애플리케이션 서버로부터 다운로드 가능할 수 있다. 이는 적어도 부분적으로 컴퓨터 칩과 같은 하드웨어에서 실행될 수 있다.
도 4는 프로그램에서 실행될 수 있는 특징들을 설명하는 BTS 측정 프로그램의 개념도이다. 일반적으로 본 명세서에 개시된 BTS 측정 프로그램의 하나의 목적은 하나 또는 그 이상의 기지국들의 위치 및 시간 기준을 결정 및 측정하기 위해 측정 도구로서 사용되는 이동국에서 형성된 위치 추정치들을 사용하는 메카니즘을 제공하는 것이다. BTS 측정 프로그램은 이동국에 설치되어 본 명세서에 개시된 동 작들을 수행한다.
MS(42)로 설치됨: 특히, 42에 도시된 것과 같이, BTS 측정 프로그램은 이동국에 일반적으로 소프트웨어로 설치된다. BTS 측정 프로그램은 다운로드 가능한 소프트웨어 프로그램일 수 있고 및/또는 명령들을 저장하기 위해 핸드셋 또는 임의의 다른 적절한 시스템에 내장되거나 프로그램된 펌웨어를 포함할 수 있다. BTS 측정 프로그램은 일반적으로 위치 결정 시스템과 같은 핸드셋 내부의 미리 존재하는 시스템들을 사용하지만, 몇몇 실시예들에서 추가의 하드웨어 특징들은 효율적인 동작을 위해 사용가능하거나 필수적일 수 있다.
진행중인 동작은 배경(43)에서 동작할 수 있다: 43에 도시된 것과 같이 설치되면, BTS 측정 프로그램은 진행하는 기준으로 하기에서 설명되는 것과 같이 사용자에 의해 제어되는 것으로 동작할 수 있다. 또한, 하기에서 논의되는 것과 같은 프라이버시 고려사항들에 따라 측정 프로그램은 이동국이 전원이 온 될 때마다 배경에서 동작할 수 있도록 하며 따라서 상기 실시예들에서 사용자는 동작을 인식하지 않는다. 예를 들어, 사용자는 측정이 수행되는 동안 호출을 수행하고 다른 정보를 다운로딩할 수 있다.
장려 플랜(들)(44): 일 실시예에서, 사용자는 44에 도시된 것과 같이 장렬 플랜에 등록될 수 있다. 예를 들어, BTSCS 또는 기지국 측정을 위해 이동국을 사용하는 MPC와 같은 이동 서비스 관리자를 허가하는 사용자는 재정 크레디트 또는 다른 재정 보상, 향후 서비스들을 위한 크레디트, 또는 BTSCS가 이동국에 의해 제공된 위치 관련 정보를 사용하도록 하기 위한 추가의 교환 서비스들로 명명될 수 있다. 보상을 위한 임의의 적절한 기준이 결정될 수 있고, 예를 들어 사용자는 사용 기준, 세션 기준 또는 플랫 레이트 기준으로 보상될 수 있다.
프라이버시 중요성들(45, 46, 47): (요구되지 않음에도 불구하고) BTS 측정 프로그램은 BTSCS에 의해 제한되지 않는 액세스를 금지하도록 지정되며, 특히 액세스는 도 45에 도시된 것과 같이 제한될 수 있다. 46에 도시된 것과 같이 제어되는 보안 방식으로, 47에 도시된 것과 같이 사용자의 동의하에 핸드셋이 측정 목적을 위해서만 사용되도록 하는 특징이 실행될 수 있다. 상기 동의는 임의의 적절한 방식으로 획득될 수 있는데, 예를 들면, 사전 허가되고, 허가되면 위치 결정이 핸드셋 사용자의 활동 참여없이 배경에서 수행될 수 있다. 사전 허가는 예를 들면, 특정 시간 주기(예를 들면 10일 또는 30일)에 걸쳐 또는 특정 세션 또는 세션들 동안만 또는 사용자가 가입할 때 획득될 수 있다.
허가는 다양한 방식들 중 몇몇 방식에서 실행될 수 있고, 일반적으로 이동국 및/또는 서비스 제공자의 네트워크에 상주하는 프라이버시 대리 서버에 저장되어 이동국을 네트워크에 의한 측정 디바이스로 사용하는 사용자의 자발성을 표시하는 몇몇 프라이버시 정보(세팅들)가 존재할 수 있다. 상기 정보는 사용자의 신원 및 위치 정보의 명세에 적용하는 규칙들을 표시할 수 있다. 예를 들면, 사용자는 위치 관련된 정보가 BTSCS 또는 임의의 사용자 엔티티에 의해 요청되는 모든 경우가 통지될 것을 원할 수 있다. 예를 들면, 프라이버시 플래그는 소프트웨어 또는 하드웨어내에 세팅될 수 있고, 사용자는 허가가 제공되는지의 여부에 따라 임의의 적절한 인터페이스(예를 들면, 풀-다운 메뉴를 통한 선택)를 통해 플래그를 변경할 것이다. 또다른 예에서, 프라이버시 정보는 이동 디바이스가 측정 도구로서 사용될 수 있을 때 허용가능한 주파수, 간격 및/또는 날짜를 표시할 수 있다.
프라이버시 중요성들을 만족하기 위해, 측정 프로그램은 허가되지 않은 간섭을 방지하기 위해 배경에서 보안 방식으로 구동될 수 있다. 46에 도시된 것과 같은 보안 동작의 목적은 핸드셋 사용자의 신원이 노출되는 것을 방지하고, 핸드셋이 측정 목적을 위해 사용되는 동안 사용자가 위치와 연관되는 것을 방지하기 위한 것이다. 상기 목적을 위해, 측정 프로그램은 핸드셋 사용자의 신원의 전송, 이동국의 전자 식별을 금지하고, 임의의 다른 식별 정보(위치 결정 정보와는 다른)의 BTSCS로의 전송을 금지할 수 있다. 선택적으로, 정보는 임의의 적절한 암호화 시스템을 사용하여 암호화될 수 있다.
BTSCS와의 통신(48): 48에 도시된 것과 같이, BTS 측정 프로그램은 BTSCS(19)와 통신한다. 예를 들어, 측정 가능 이동국(BTS 측정 프로그램이 동작중인 이동국은 "측정 가능"하다고 명명됨)은 BTSCS와 네트워킹된 기지국과 통신할 수 있고, 따라서 측정 프로그램은 이동국의 셀룰러 통신 시스템을 통해 네트워킹된 BTSCS와 통신한다. 예를 들어, 측정 프로그램은 도 6을 참조로 하여 상세히 설명된 것과 같이 이동국-시작 호출 흐름을 초기화하여 BTS 측정을 위한 BTSCS에 요구되는 정보를 보고한다. 선택적으로, 도 7을 참조하여 상세히 설명된 것과 같이, 측정 프로그램은 BTSCS로부터의 네트워크 시작(이동국 종료) 호출 흐름에 응답하여 BTSCS로부터의 네트워크 시작(이동국 종료) 호출 흐름을 보고하고, 요구되는 측정 정보를 네트워크에 다시 보고할 수 있다. BTSCS는 그후에 사후 처리를 위해 위치 들과 연관된 측정 측정치들(CDMA 네트워크에서 기지국 PN 코드들 및 파일럿 위상 잔여치들을 포함함)을 저장할 수 있다.
위치 결정 시스템들과의 접속(49): 49에 도시된 것과 같이, BTS 측정 프로그램(19)은 이동 디바이스 제어 시스템(35; 도 3)을 통해 위치 결정 시스템(34)과 접속할 수 있다. 예를 들어, 이동국 내의 BTS 측정 프로그램은 위치 측정 시스템을부터 측정 정보(예를 들면, PPM들 및 다른 위치 관련 측정치들)을 요청할 수 있고, 이를 사후 처리를 위해 BTSCS로 제공한다. 만약 요청된 측정 정보가 사용 불가능하거나 허용 불가능하다면(불량한 신호 품질(QoS)과 같은 이유들로 인해), BTS 측정 프로그램은 위치 결정 시스템에 이동국의 위치를 결정할 것을 요청하고, 적어도 하나의 기지국과 연관된 파일럿 위상 측정치들(PPMs;잔여치들)을 선택할 것을 요청할 수 있다. 시간을 절약하기 위해, BTS 측정 프로그램은 이동국의 범위 내의 모든 기지국들로부터의 PPM 측정치들 보다 BTSCS에 의해 지정된 하나 또는 그 이상의 목표 기지국들로부터 PPM 측정치들만을 요청할 수 있다. PPM 측정치들을 선택할 때, 측정 프로그램은 정확한 기지국 위치측정 및 측정을 위해 더 적절한 강한(직접적인) PPM들을 선택할 수 있다. 원하는 PPM들을 선택하기 위해, QoS는 원하는 정확한 임계치(예를 들면, 매우 작은 미터들)로 세팅되거나 신호 강도, 전력, SNR, SIR 등등과 같은 다른 파라미터들과 관련하여 세팅될 수 있다.
도 5는 기지국 위치를 측정하기 위한 동작들의 흐름도이다.
50에서, 이동국들의 그룹은 BTS 측정 프로그램에 의해 프로그래밍된다. 상기 이동국들의 각각은 "측정-가능" 이동국이라 명명된다.
51에서, 통신은 BTSCS에 의해 선택될 수 있는 것과 같은 목표 기지국 및 측정 가능 이동국들 중 적어도 하나 사이에 형성된다. 임의의 경우에, 목표 기지국의 커버리지 영역 내에 하나 이상의 측정 가능 이동국이 존재할 수 있고, 도 5의 동작들은 상기 측정 가능 이동국들의 각각에서 반복될 수 있음이 인식될 수 있다. 또한, 측정 정보가 제공되는 정확한 시간은 기지국의 위치와 관련이 없으며, 따라서 이동하는 이동국은 다수의 위치들의 각각에서 측정 정보를 제공하기 위해 서로 다른 위치들에서 여러번 사용될 수 있다. 다수의 지리적으로 분산된 위치들로부터의 정보는 기지국 위치를 결정하는데 사용할 수 있다.
52에서, 측정 정보가 요청된다. 요청은 다수의 방식들 중 임의의 방식으로 발생되는데, 예를 들어, 측정 정보는 BTSCS(19)에 의해 요청될 수 있거나, BTS 측정 프로그램에 의해 요청될 수 있다. 예를 들면, BTS 측정 프로그램은 특정 이벤트의 발생시 측정 정보를 전송하도록 프로그래밍될 수 있다. 예를 들어, 상기 특정 이벤트는 목표 기지국과 통신하거나, 목표 기지국과 통신하면서 관련 없는 위치측정 이벤트에 응답하는 이동국과 관련될 수 있다. 측정 정보는 BTSCS에 의해 (이동국에 제공되도록) 선택될 수 있는 특정 목표 기지국과 연관될 수 있고, 하나 이상의 목표 기지국들과 연관될 수 있거나 특정 기지국의 범위 내의 모든 이동국들과 연관될 수 있거나, BTSCS에 의해 미리 결정되거나 형성될 수 있는 특정 기준을 충족하는 이동국들과 연관될 수 있다.
53에서, 프라이버시 정보는 이동국이 측정 정보를 통신하도록 허가되는지를 결정하도록 검사된다. 상기 단계는 다양한 형태들을 갖는데, 예를 들어, 프라이버 시 플래그는 BTSCS와의 통신을 시작하기 전에 측정 프로그램에 의해 검사될 수 있다. 일 예에서, 프라이버시 플래그는 소프트웨어 또는 하드웨어 내에 세팅될 수 있고, 사용자는 허가가 제공되는지 또는 제공되지 않는지의 여부에 따라 임의의 적절한 인터페이스(예를 들면, 풀-다운 메뉴를 통한 선택)을 통해 플래그를 변화시킬 수 있다.
53a에서, 만약 허가가 제공되지 않으면, 53b에 도시된 것과 같이, 동작은 종료되고, BTSCS 또는 네트워크와의 측정 정보의 통신은 허용되지 않는다. 그러나, 허가가 제공되면, 동작은 다음 단계(54)로 이동한다.
54에서, 이동국의 위치가 결정된다. 상기 정보는 위치 측정이 최근에 수행되었다면 이미 사용가능할 수 있고, 최근에 수행되지 않았다면, BTS 측정 프로그램은 이동국에 위성, 셀룰러 네트워크, 근거리 네트워크 또는 이들의 조합과 같은 임의의 적절한 수단들에 의해 위치를 결정할 것을 요청한다.
55에서, CDMA 네트워크에서 적어도 하나의 기지국으로부터 이동국으로의 PPM이 결정된다. 상기 위상 쉬프트 정보는 위치 측정이 최근에 PPM 측정치들을 사용하여 수행된 경우에 사용가능할 수 있고, 그렇지 않다면 BTS 측정 프로그램은 이동국에게 상기 정보를 결정할 것을 요청한다. 시간을 절약하기 위해, BTS 측정 프로그램은 이동국의 범위 내이 모든 기지국들로부터의 PPM 측정치들 보다는 BTSCS에 의해 규정된 하나 이상의 목표 기지국들로부터의 PPM 측정치들만을 요청할 수 있다. PPM 측정치들을 선택할 때, 측정 프로그램은 정확한 기지국 위치 측정 및 측정에 더 적합한 강한(직접) PPM들을 선택할 수 있다. 강한 PPM들을 선택하기 위 해, QoS는 요구되는 정확한 임계치(예를 들면, 매우 작은 미터들)로 신호 강도, 전력, SNR, SIR 등등과 같은 다른 파라미터들과 관련하여 세팅될 수 있다. 위치 정보가 PPM 측정치들에 정확히 상응하는 것을 보장하기 위해, PPM 측정치들은 위치 결정과 동시에 발생하지 않는다면 시간상 인접하게 선택되어야 한다. MS-지원 모드에서, 위치 정보는 PDE에 의해 결정될 수 있다.
56에서, 측정 정보는 이동국으로부터 BTSCS로 전송된다. CDMA 네트워크에서, 상기 측정 정보는 적어도 이동국의 위치 정보, PN 코드들 및 하나 또는 그 이상의 기지국들로부터 목표 기지국(들)로부터 이동국으로의 거리를 결정하는데 사용할 수 있는 PPM 측정치들을 포함한다. MS-지원 모드에서, 측정 정보는 PDE로부터 BTSCS로 전송될 수 있다.
57에서, 측정 정보에 응답하여, 이동국으로부터 기지국(들)로의 거리가 게산된다. 만약 다수의 이동국들이 측정 정보를 제공하고, 및/또는 다수의 위치들이 단일 이동국에 의해 보고되었다면, 목표 기지국(들)의 위치는 계산될 수 있다. 일반적으로, 기지국(들)의 위치 및/또는 타이밍 정보는 충분한 수의 측정치들이 시간 및 디바이스들을 통해 수신되거나 수집되는 경우에 결정될 수 있다.
58에서, 기지국 알마낙은 이동국으로부터의 거리 및/또는 위치가 이전 단계 57에서 계산된 기지국(들)에서 위치 정보를 위해 참고된다. 알마낙 정보는 계산된 정보와 일치하는지 검사된다. 일치 여부의 검사는 특정 목표 기지국에 대하여 구행될 수 있다.
59에서, 알마낙과 계산된 정보 사이의 일치성에 응답하여, 기지국 알마낙 내 의 기지국의 위치가 업데이트 될 수 있다. 실제로 업데이트 되었는지의 여부는 다수의 인자들에 따라 결정될 수 있고, 일반적으로 알마낙 정보는 일정 시간 주기에서및/또는 다수의 서로 다른 이동국들로부터 다수의 일치하는 측정치들과 같은 측정된 기지국의 측정 가능 이동국 거리들 및/또는 위치에 대한 정확성을 보장하는 높은 레벨 없이 업데이트될 수 있다.
결국, BTS 위치 측정 및 측정은 측정 측정치들을 보고하는 핸드셋들이 존재하는 한 진행중인 프로세스가 될 수 없음이 인식되어야 한다. 단계들(56 및 57)은 측정 가능 이동국에서 수행될 수 있고, 따라서 BTSCS로 전송되는 측정 정보는 이동국으로부터 목표 기지국으로의 거리 측정치들에서의 에러를 포함한다.
도 6는 이동국-시작 MS-기반(또는 자율적인) 측정 프로세스의 일 예의 흐름도이다. 일 예에서, 이동국은 측정 프로그램이 목표 기지국이 기지국 인접 리스트 내에 있다고 결정하면 이동국-시작 측정 프로세스를 초기화할 수 있다. 61에서, 이동국은 통신을 초기화하고, 62에 도시된 것과 같이 양방향 통신이 형성된다. 63에서, MS는 측정 정보가 제공될 수 있는지를 BTSCS에 질문하고, BTSCS가 준비중이면, 64에서 MS위 위치가 결정되고 측정(PPM) 측정치들이 형성된다. 65에서, MS 위치 정보는 BTSCS로 전송되고, 66에서, 측정(PPM) 측정치들은 BTSCS로 전송된다. 68에서, MS와 기지국(10) 사이의 통신은 차단되는데, 이는 지정된 기지국 조정 세션이 측정 정보를 전송하기 위한 목적으로 형성되는 경우에 가능하고, 상기 목적은 만족되지 않는다.
도 7은 이동국-종료 MS-기반(또는 자율적인) 측정 프로세스의 일 예의 흐름 도이며, 이는 측정 요청이 BTSCS에서 발신하는 도 6과는 다르다. 71에서, 양방향 통신이 형성된다. 72에서, BTSCS(19)는 MS(14)로부터 측정 정보를 요청한다. 73에서, MS의 위치가 결정되고, PPM 측정치들이 형성된다. 74에서, MS 위치 정보는 BTSCS로 전송되고, 75에서 PPM 측정치들은 BTSCS로 전송된다. 일 예에서, 단계들 74 및 75이 결합된다. 76에서, MS와 기지국(10) 사이의 통신이 차단되어 지정된 접속이 측정 목적으로 형성된 경우에 사용할 수 있다.
개시된 실시예의 전술된 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 이용하기에 용이하도록 하기 위하여 제공되었다. 이들 실시예에 대한 여러 가지 변형은 당업자에게 자명하며, 여기서 한정된 포괄적인 원리는 본 발명의 사용 없이도 다른 실시예에 적용될 수 있다. 따라서, 본 발명은 설명된 실시예에 한정되는 것이 아니며, 여기에 개시된 원리 및 신규한 특징에 나타낸 가장 넓은 범위에 따른다.
도 1은 셀룰러 전화기와 같은 무선 이동 디바이스를 보유한 사용자, 다수의 셀룰러 기지국들, GPS 위성들의 투시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 셀룰러 네트워크에 상주하는 고정된 구성요소들의 일 예의 블럭 다이어그램이다.
도 3은 통신을 통합하는 이동 디바이스 및 위치 결정 시스템들의 일 실시예의 블럭 다이어그램이다.
도 4는 일 실시예의 특징들을 도시하는 BTS 측정 프로그램의 다이어그램이다.
도 5는 기지국 위치를 측정하는 동작들의 흐름도이다.
도 6는 이동국-시작 측정 프로세스의 일 예의 흐름도이다.
도 7은 요청들이 BTSCS에서 발생하는 도 6과는 다른 이동국-종료 측정 프로세스의 일 예의 흐름도이다.
상기 도면에서 동일한 도면 부호들은 동일하거나 유사한 엘리먼트들을 표시한다.

Claims (1)

  1. 모바일 결정된 위치를 하나 이상의 볼 수 있는 기지국들과 연관시킴으로써 기지국 알마낙을 형성하는 방법.
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