KR20100017122A

KR20100017122A - 희소화된 ｕ-ｔｄｏａ 무선 위치결정 네트워크

Info

Publication number: KR20100017122A
Application number: KR1020097024062A
Authority: KR
Inventors: 로버트 제이. 앤더슨; 매튜 엘. 워드
Original assignee: 트루포지션, 인크.
Priority date: 2007-04-18
Filing date: 2008-04-17
Publication date: 2010-02-16
Also published as: JP2010530146A; JP5254314B2; AU2008242835A8; WO2008131122A1; AU2008242835A1; EP2147561A1; CA2684257A1; MX2009011161A; AU2008242835B2; EP2147561A4; CN101690301A; IL201555A0; US8041367B2; US20080261613A1; IL201555A; CA2684257C; GB2460610A; BRPI0810455A2; GB2460610B; CN101690301B

Abstract

오버레이(oerlay)에서, U-TDOA 기반의 무선 위치결정 시스템이며 통상 BTS와 공존하는 LMU들은 순방향 채널 및 역방향 채널 모두에서 라디오 시그널링을 수집하도록 사용된다. U-TDOA 서비스 영역의 섹션들이 제한된 업링크 복조 또는 다운링크 복조가 있는 희소화된 LMU 배치를 보상하기 위해 사용된다.

Description

희소화된 Ｕ-ＴＤＯＡ 무선 위치결정 네트워크{SPARSED U-TDOA WIRELESS LOCATION NETWORKS}

본 출원은 본원에 참조로서 그 전체가 통합되는 "Sparsed U-TDOA Wireless Location Networks"의 명칭의 미국 출원 제11/736,920호(2007년 4월 18일 출원)에 기초하여 우선권을 청구한다.

본원에 기재된 발명의 주제는 이하의 동시 계속 출원에 기재된 발명의 주제와 관련된다. "Sparsed U-TDOA Wireless Location Networks"의 명칭의 미국 특허 출원 제11/736,868호(2007년 4월 18일 출원), "Sparsed U-TDOA Wireless Location Networks"의 명칭의 미국 특허 출원 제11/736,902호(2007년 4월 18일 출원), 및 "Sparsed U-TDOA Wireless Location Networks"의 명칭의 미국 특허 출원 제11/736,950호(2007년 4월 18일 출원).

본 발명은 일반적으로 아날로그 또는 디지털 셀룰러 시스템, PCS(personal communication system), ESMR(enhanced specialized mobile radio), 및 다른 유형의 무선 통신 시스템에서 사용되는 MS(mobile station; 이동국)로도 언급되는 무선 장치를 위치결정(locating)하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 WLS(Wireless Location System; 무선 위치결정 시스템)의 수신기 배치 밀도(deployment density)를 감소시키는 방법에 관한 것이며, 이에 따라 상기 배치의 전체적 비용을 감소시킬 수 있지만, 본 발명은 이에 국한되는 것은 아니다.

A. 무선 위치결정

무선 위치결정 시스템에 관한 종래의 연구는 TDOA 기술을 사용하여 셀룰러 전화를 위치결정하기 위한 시스템을 개시한 "Cellular Telephone Location System"의 명칭의 미국 특허 제 5,327,144 호(1994년 7월 5일)에 기재된다. 상기 및 다른 예시적인 특허들(이하 기재됨)은 본 발명의 양수인인 TruePosition, Inc로 양도된다. '144 특허는 U-TDOA(uplink-time-difference-of-arrival) 셀룰러 전화 위치결정 시스템으로서 언급될 수 있는 내용을 기재한다. 기재된 시스템은 하나 이상의 셀룰러 전화들로부터의 제어 채널 송신을 감시하도록 구성될 수 있고, 전화(들)의 지리적 위치(들)을 계산하기 위해 중앙의(central) 또는 기지국 기반(station-based) 프로세싱을 사용하도록 구성될 수 있다. TruePosition 및 다른 이들은 본래의 발명 사상을 계속해서 현저하게 향상시키도록 발전시켜 왔다. U-TDOA WLS의 예시가 도 1에 도시된다. 도시된 바와 같이, 이 시스템은 4개의 주요 하부 시스템, 즉 SCS(Signal Collection System; 신호 수집 시스템)들(10), TLP(TDOA Location Processor; TDOA 위치결정 프로세서)들(12), AP(Application Processor; 애플리케이션 프로세서)들(14), 및 NOC(Network Operations Console; 네트워크 동작 콘솔)(16)을 포함한다. 각각의 SCS는 제어 채널과 음성 채널 모두에서 무선 송신기들에 의해 송신되는 RF 신호들을 수신할 책임이 있다. 일반적으로, SCS(현재 종종, LMU, 또는 위치 측정 유닛(Location Measuring Unit)으로 언급됨)은 무선 통신 사 업자의 셀 사이트에 우선적으로 설치되고, 이에 따라 기지국에 대해 병렬로 동작한다. 각각의 TLP(12)는 SCS들(10)의 네트워크를 관리하고, 위치 계산에서 사용될 수 있는 DSP(digital signal processing) 자원들의 중앙화된 풀(pool)을 제공할 책임이 있다. SCS들(10) 및 TLP들(12)은 무선 송신기들의 위치를 판단하기 위해 함께 동작한다. SCS들(10) 및 TLP들(12) 모두는 DSP 자원들의 상당량을 포함하고, 이 시스템들에서 소프트웨어는 프로세싱 시간, 통신 시간, 대기(queing) 시간, 및 비용의 고려(tradeoff)에 기초하여 특정 프로세싱 기능을 어디서 수행할지 동적으로 판단하도록 동작할 수 있다. 게다가, WLS는 복수의 SCS 영역들을 포함할 수 있고, 이들 각각은 다수의 SCS들(10)을 포함한다. 예를 들면, "SCS 영역 1"은 각각의 셀 사이트들에서 위치되는 SCS들(10A, 10B)을 포함하고, 이 셀 사이트들에서 안테나들을 기지국들과 공유한다. 탈락(drop) 및 삽입 유닛들(11A, 11B)은 차례로 DACS(digital access and control system; 디지털 접속 및 제어 시스템; 13A)에 결합되는 전체 T1/E1 선들에 부분적인 T1/E1 선들을 인터페이스 하기 위해 사용된다. DACS(13A) 및 다른 DACS(13B)는 SCS들(10A, 10B 등)과 다수의 TLP들(12A, 12B 등) 사이의 통신을 위해 사용된다. 도시된 바와 같이, TLP들은 통상적으로 이더넷 네트워크(백본), 및 제 2의 여분의 이더넷 네트워크를 통해 배치되고 상호접속된다. 또한 이더넷 네트워크들에 결합된 것은 다수의 AP(14A 및 14B), 다수의 NOC(16A 및 16B), 및 터미널 서버(15)이다. 라우터(Router)(19A 및 19B)는 하나의 WLS을 하나 이상의 다른 WLS(들)과 연결하는데 사용된다.

도 1a는 셀룰러 전화 네트워크 등의 형태를 취할 수 있는 표준 무선 통신 시 스템(wireless communication system; WCS)(100)을 나타내는 구성요소를 도시한다. 도 1a에 나타난 기술이 GSM(Global System for Mobile) 통신 인프라구조의 통상적인 용어 중 일부로 기술될지라도, 이 기술은 또한 UMTS(Universal Mobile Telecommunication)을 설명하는 3GPP(Third Generation Partnership Project) 기술 표준안과 같은 다른 표준에 따른 셀룰러 무선 통신 구현에 또한 동등하게 활용할 수 있고 이익을 얻을 수 있다. 도 1a에서, 무선 이동 통신 유닛 또는 MS(mobile station; 이동국)(101)은 BTS(base transceiver station; 기지국 송수신기)(102) 로/로부터 송신을 수반하는 RF(radio frequency) 링크를 통해 통신한다. 도 1a에 점선 원으로 강조된 것과 같이, BTS 설비는 U_Rx(uplink-receive; 업링크 수신) 및 D_Tx(downlink-transmit; 다운링크 송신) 안테나(들) 및 무선 통신을 전달하는 적절한 신호들에 대한 연관된 케이블을 포함한다. (통상 3개의) BTS 셀 섹터들(또는 섹터화된 셀룰러 동작 영역)은 BTS 단말기 위치에 배치되는 안테나(들)에 의해 서비스되는 국소적 통신 영역 또는 셀(서비스하는 BTS를 둘러쌈)을 담당한다. 각 셀 섹터는 고유 CGI(cell global identifer; 셀 전역 식별자; 이는 또한 본원에서 BTS 셀 설비를 언급하기 위해 사용됨)에 의해 식별된다. 각 BTS는 특정 허용도 내에서 근소한 시간 베이스 주파수에서 동작하는 독립적 발진기에 기초하여 송신된 다운링크 신호들에 대해 시간 베이스 또는 시간 표준/참조를 개별적으로 또는 독립적으로 생성한다. GSM 서비스에 대해, 호환성 있는 표준 BTS 시간 베이스(timebase) 참조는 0.05 ppm 또는 0.65 Hz의 허용도로 13 MHz에서 동작하도록 구체화된다. 더 넓은 동작 영역을 담당하는 다양한 BTS들의 세트는 BSC(base station controller; 기지 국 제어기)(103)에 의해 제어된다. BSC는 자신의 영역 내에서 동작하는 MS들 및 BTS들을 관리하고, 이 관리는 MS가 하나의 BTS의 셀들의 셀룰러 커버리지(coverage)에서 다른 BTS의 셀들로 이동할 때 하나의 BTS에서 다른 곳으로 특정 MS와의 RF 링크의 무결성(integrity)을 책임지는 핸드오버(handover)를 포함한다. 통신 관리의 더 낮은 수준에서 유사한 방식으로, BSC는 또한 하나의 BTS에서 다른 곳으로의 핸드오버를 관리하고, BTS는 자신의 영역 내의 핸드오버의 성공적 실행을 탐지한다. 관리의 더 높은 수준에서, MSC(mobile switching center; 이동 스위칭 센터)(104)는 BSC들의 다중성(multiplicity)을 관리한다. WCS 동작들을 지원하며, 특정 서비스하는 CGI(SCGI)의 제어 하에서 동작하는 임의의 MS는 SCGI의 송신된 BTS 다운링크 "비컨(beacon)" 신호로 자신을 동기화하고, 이에 따라 구별된 BTS들로부터 신호들은 GPS 시간 베이스와 같은 통상의 시간 표준에 동기되도록 요구되지 않는다.

도 1b는 무선 통신 시스템에 수반하는 것으로서 동작하는 WLS를 도시한다. 이 예시에서, WLS는 SMLC(Serving Mobile Location Center; 서비스 이동 위치 센터)(110)로서 언급된다. 인프라구조에 기초한, 또는 "오버레이(overlay)"하는 WLS는 도 1b에 도시된 구성요소들의 오버레이 구성으로 표현될 수 있다. 도 1b에서, 관심있는 MS/UE(110)로부터의 통신 채널의 RF 업링크 신호들은 통신 시스템의 동작 영역을 통해 분배되는 위치들에서 배치된 LMU들(112)에 의채 수신되고 측정된다(3GPP GSM 용어에서, "SMLS"는 전체 WLS를 가리키는 반면에 다른 문맥에서 "SMLC"는 "WLP"라 불리는 서브시스템 구성요소를 가리킨다. 본원에서 또한 사용되 는 것과 같이, 3GPP 용어 "LMU"는 송신된 RF 신호를 수신하고 (예, 위치 관련) 신호 특성을 측정하는 지리적으로 분산된 SMLC/WLS를 가리키는 반면에, 상기 구성요소는 다른 문맥 또는 배경 기술의 설명에서 "SCS(signal collection system; 신호 수집 시스템)"로서 언급될 수 있다.) 통상적으로, 도 1a의 상부의 도 1b의 "오버레이"로 시각화될 수 있는 바와 같이, LMU들(112)은 BTS(102) 설비에서 배치되고, 이에 따라 LMU는 일반적으로 통신을 위해 배치된 안테나(들)로부터 BTS를 사용하는 동일한 신호 공급 장치에 다중 결합하는 위치 관련 측정들에 관한 U_Rx 신호들을 접속 또는 "타진(tap)"할 수 있다. 분산된 LMU 사이트들에서 (위치 관련) 데이터 수집 및 측정의 시간 베이스 동기화에 대해, LMU는 도 1b에 점선 원으로 강조된 것과 같이, 케이블이 있는 GPS 수신(GPS_Rx) 안테나를 통해 GPS 신호들을 접속한다. 부가적으로, LMU는 케이블이 있는 D-Rx 안테나를 통해 BTS 다운링크 송신을 감지한다. 도 1b에 도시된 것과 같이, LMU들이 통상 BTS 사이트들에서 배치될 필요가 없을지라도, BTS들로 일대일로 배치될 필요는 없다. 다중 LMU들에 의해 검출된 수신된 신호 특성들의 측정은 WLP(wireless location processor; 무선 위치결정 프로세서)(203)를 통해 관리 및 수집되고, WLP 각각은 다중 LMU들의 동작을 지시한다. WLP는 관심 있는 특정 MS에 대한 측정을 제공하도록 작업되는 특정 LMU들의 선택을 감시한다. 아마도 지시 신호하에 있지 않은 LMU들을 관리하는 다른 WLP들을포함하는 적절하게 측정된 신호 데이터의 수신이 있는 경우, WLP는 또한 데이터를 평가하고, 상기 데이터에 기초하여 최적의( 위치) 측정을 판단할 것이다. 통상, WLP는 대응하는 통신 서비스들이 다중 BSC들에 의해 제공되는 지리적 영역을 담당하는 LMU 들의 동작을 관리할 수 있다. SMLC의 WLG(wireless location gateway; 무선 위치결정 게이트웨이)(114)는 전체적인 제어를 지휘하고, WLP들의 작업을 지휘한다. WLG는 통상 (필수적이지는 않음) MSC(104)와 공존한다 (그리고 간섭할 수 있다). WLG는 위치 관련 요청, 정보, 또는 데이터를 통신 시스템 내에서 서비스하는 다중 BSC들과 교환하고 인터페이스한다. WLG는 위치 서비스 요청을 검증(validate)하고, 허가된 수신자에게 위치 판단 결과를 분배한다.

U-TDOA WLS (및 다른 위치결정 시스템)의 성능은 일반적으로 하나 이상의 원호 오차 가능성(circular error probability)으로서 표현된다. E911(Enhanced 9-1-1) 단계 Ⅱ 지시의 일부로서 미합중국 FCC(Federal Communication Commission)는 U-TDOA 시스템과 같은 네트워크 기반 시스템이 응급 서비스 호출자의 67%에 대해 100m 정확도, 및 응급 서비스 호출자의 95%에 대해 300m 정확도를 생성하는 정확도를 산출하도록 배치될 수 있다. 정확도에 대한 요구조건은 배치된 위치결정 서비스와 함께 변하지만, 만일 U-TDOA 위치결정 시스템의 정확도(예, Cramer-Rao 경계에 의해 예측됨)가 BTS들보다 더 적은 LMU들을 배치하는 것에 의해 서비스의 위치결정 품질이 초과되도록 된다면, 이러한 배치는 시스템의 비용을 감소시킬 수 있기 때문에 바람직할 것이다.

본원에 기재된 발명의 기술 및 사상은 무선으로 사용되는 IS-136(TDMA), GSM, 및 OFDM 무선 시스템을 포함하는 시간 및 주파수 분할 멀티플렉싱(TDMA/FDMA) 무선 통신 시스템뿐만 아니라 CDMA(IS-95, IS-2000), 및 UMTS와 같은 코드 분할 무선 통신 시스템에 적용하며, 여기서 UTMS는 W-CDMA로도 알려져 있다. 상기의 GSM 통신은 예시적이며, 본 발명을 사용할 수 있는 환경을 제한하는 것은 아니다.

B. 희소화(sparse) WLS 구축의 문제점

희소화되지 않는(non-sparsed) U-TDOA 시스템(BTS 당 1 LMU가 있는 U-TDOA 시스템)에서, LMU들은 존재하는 셀로부터 다운링크 신호(비컨 또는 BCCH(Broadcast Control Channel))를 탐지 및 복조할 수 있다. 측정된 타이밍은 이후에 LMU의 GPS 기반 시각에 의해 판단되고, 저장을 위해 SMLC로 송신되는 시스템 시간에 비교되거나, 다른 LMU로 전송한다. 각 LMU는 이후에 업링크 메시징(messaging)을 신속하게 복조할 수 있으며, 이는 채널 및 시간 슬롯이 위치 요청에 제공되고, 각 인접한 셀 및 섹터에 대한 시스템 시간으로부터 프레임 타이밍 오프셋이 알려지기 때문이다.

희소화된(sparsed) U-TDOA 시스템(BTS 당 1 LMU의 배치 비율보다 작은 U-TDOA 시스템)에서, 선택적 배치("희소화(sparsing)")로부터 결과하는 라디오 에미터(radio emitter)(이동 장치)와 라디오 수신기(LMU) 사이의 증가된 거리는 U-TDOA 위치 정확도 상에 부정적 영향을 가질 것이며, GSM 환경에 필요한 프레임 타이밍 오프셋을 판단하기 위해 LMU의 능력을 억제할 것이다. TDOA에 대해 필요한 시간 스탬프(timestamp)를 생성하기 위해 LMU는 (1) 셀 타이밍을 판단하기 위해 셀 다운링크 비컨을 탐지 및 복조해야 하고, (2) 업링크 신호를 탐지 및 복조해야 한다. LMU가 잡음의 존재, 인접한 채널 간섭, 동일 채널의 간섭, 및 여러 셀 반경의 거리에서 업링크 신호 및 다운링크 신호 모두를 수신 및 복조하는 요구조건은 LMU 배치 비용을 최소화하기 어렵게 한다.

이어지는 요약은 이하 더 상세히 설명되는 실시예들의 여러 측면을 설명하도록 의도된다. 이 요약은 기재된 발명의 주제의 모든 발명의 측면들을 포함하는 것으로 의도되지 않고, 이하 기술하는 청구항의 보호 범위를 제한하는 것으로도 의도되지 않는다.

오버레이(oerlay)에서, U-TDOA 기반의 무선 위치결정 시스템이며 통상 BTS와 공존하는 LMU들은 순방향 채널 및 역방향 채널 모두에서 라디오 시그널링을 수집하도록 사용된다. LMU들이 각 BTS 사이트에 배치되지 않을 때, 희소화 배치, 비컨 수신, 및 업링크 수신은 U-TDOA 시스템의 서비스 영역 및 성능을 제한할 수 있다. 본 발명의 목적은 LMU 배치 비용을 최소화하는 방법 및 시스템을 제공하는 것이다. 실시예들은 희소화를 통해 U-TDOA 배치의 비용을 최소화하는 다수의 기술을 제공한다. 이 기술들은 BTS에 대한 LMU의 배치 비율을 감소시키고, 이에 따라 U-TDOA 무선 위치결정 시스템의 전체 비용을 감소시키기 위해 도 3에 도시된 것과 같이 적용될 수 있다.

본 발명은 희소화 WLS(wireless location system; 무선 위치결정 시스템)을 설계하기 위한 반복적 방법, 및 상기 반복적 설계 방법을 수행하는데 사용하기 위한 소프트웨어 도구로서 구현될 수 있다. 예를 들면, 일 예시적인 실시예에서, 상기 반복적 방법은 최초 네트워크 설계를 생성하기 위해 지능형(intelligent) 네트워크 설계 프로세스를 수행하는 단계; 다음의 성능 제한 인자(limiting factor)들 중 적어도 하나가 최초 네트워크 설계에 영향을 주는 것을 판단하기 위해 예비 네트워크 설계 분석을 수행하는 단계로서, 상기 다음의 성능 제한 인자는 다운링크 비컨 발견(downlink beacon discovery), 정확도, 및 업링크 복조를 포함하는 단계; 및 상기 최초 네트워크 설계에 영향을 미치는 것으로서 판단된 상기 성능 제한 인자에 기초하여 상기 최초 네트워크 설계를 수정하는 단계를 포함한다.

WLS는 복수의 지리적으로 분산된 LMU(location measuring unit; 위치 측정 유닛)를 포함하는 U-TDOA 시스템을 포함하고, WLS는 복수의 지리적으로 분산된 BTS(base transceiver station; 기지국 송수신기)를 포함하는 GSM 무선 통신 시스템 상에 오버레이될 수 있다. 게다가, 상기 반복적 방법의 현재 바람직한 실시예는 지능형 네트워크 설계 프로세스를 수행하기 전에 상호 동기된 셀 섹터들 중 적어도 하나의 클러스터를 식별하는 단계를 더 포함한다.

일 실시예에서, 상기 방법은 또한 상기 최초 네트워크 설계에 영향을 주는 성능 제한 인자가 정확한지의 판단에 기초하여 네트워크 설계에 적어도 하나의 LMU를 부가하는 단계를 포함한다. 상기 실시예는 또한 성능 제한 인자가 상기 최초 네트워크 설계에 영향을 주지 않는다는 판단에 기초하여 네트워크 설계로부터 적어도 하나의 LMU를 제거하는 단계를 포함한다.

성능 제한 인자가 다운링크 비컨 발견일 때, 상기 방법은 또한 적어도 하나의 향상된 다운링크 안테나를 배치하는 단계, 다운링크 간섭 소거를 배치하는 단계, BTS 동기를 배치하는 단계, 적어도 하나의 LMU를 네트워크 설계에 부가하는 단계, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 게다가, 성능 제한 인자가 다운링크 비컨 발견일 때, 상기 방법은 또한 AMS(Abis monitoring system; Abis 감시 시스템)가 배치되었는지 판단하고, 적어도 하나의 다운링크만을 위한 LMU를 식별된 사이트에 배치하지 않았는지 판단하는 단계를 포함한다. 만일 AMS가 배치된다면, 상기 방법은 EBS(Enhanced Beacon Synchronization; 향상된 비컨 동기) 및 AMS 도출된 비컨 타이밍 기능의 사용을 활성화하는 단계를 포함할 수 있다.

성능 제한 인자가 업링크 복조일 때, 상기 방법은 통신 시스템 복조 데이터가 활성화되었는지 판단하여, 복조된 데이터 형태가 활성화되었는지, 및 AMS가 배치되지 않았는지 판단하지 않았는지, 및 미드앰블(mid-amble)만의 수정 형태를 활성화하는지 판단하는 단계를 더 포함한다. 게다가, 만일 통신 시스템 복조 데이터가 활성화되지 않는다면, 상기 방법은 AMS가 배치되는지 판단하고, AMS 도출된 복조된 데이터 형태가 활성화하는 단계를 포함할 수 있다. 최초 네트워크 설계에 영향을 주는 성능 제한 인자가 업링크 복조일 때, 상기 방법은 적어도 하나의 LMU를 네트워크 설계에 부가하는 단계, 및/또는 전용 안테나 설비를 부가하는 단계를 더 포함할 수 있다. 링크 감시 시스템(예, AMS)에서 복조 비트를 획득하는 것은 LMU, 즉 심지어 희소화되지 않은 환경에서 비용 및 복잡도를 감소시킬 수 있다는 것을 또한 주목해야 한다.

본원에 기재된 실시예들의 다른 측면들이 이하 기재된다.

전술된 요약뿐만 아니라 이하 상세한 설명은 첨부된 도면과 관련하여 읽을 때 더 잘 이해된다. 본 발명을 설명하기 위한 목적으로, 본 발명의 예시적인 구성이 도면에 도시된다. 그러나, 본 발명은 기재된 특정 방법 및 기구로 제한되지 않 는다.

도 1은 무선 위치결정 시스템을 개략적으로 도시한다.

도 1a는 WCS(wireless communication system; 무선 통신 시스템)의 주요 구성요소들의 대표적 구성을 도시한다. 도 1b는 종종 SMLC(serving mobile location center; 서비스하는 이동 장치 위치결정 센터)로서 언급되는 오버레이 WLS의 주요 구성요소들의 대표적인 구성을 도시한다.

도 2는 GSM/GPRS 참조 모델을 개략적으로 도시한다.

도 3a-3g는 가상 모델링 및 분야가 한정된 경험적 결과들인 사전 설치 분석의 결과에 기초하여 U-TDOA 시스템을 희소화하도록 사용될 수 있는 기술의 진보를 도시한 흐름도를 제공한다.

도 4는 비컨만의 LMU를 위해 사용될 수 있는 비컨 발견을 위한 메시징 및 프로세스를 도시한다.

도 5는 희소화된 TDOA 쌍곡선의 폭이 다중 경로 라디오 전파에 의해 야기되는 해결불가능한 신호 타이밍 및 LMU 클럭 사이의 타이밍 오류로 인해 일어나는 것을 설명하는데 있어 이하 참조된다. 이 오류들은 GDOP에 의해 곱셈될 수 있다.

이제 본 발명의 예시적인 실시예들을 기재할 것이다. 먼저, 문제점의 상세한 개괄을 제공한 후에, 해결책에 대한 더욱 상세한 설명을 제공한다.

A. 개괄

U-TDOA 시스템의 비용을 감소시키는 노력에서, 수신기들은 통신 네트워크의 셀 사이트들의 서브셋(subset)으로 설치될 수 있다. 상기와 같이, BTS 당 하나의 LMU를 갖는 U-TDOA 시스템에서, 각 LMU는 존재하는 셀(예, 공존하는 BTS)로부터 다운링크 비컨 또는 BCCH를 탐지 및 복조할 수 있다. 측정된 타이밍은 이후에 LMU의 GPS 기반 시각에 의해 판단되고, 저장을 위해 SMLC로 송신되는 시스템 시간에 비교될 수 있고, 또는 다른 LMU들에 전송할 수 있다. 이는 각 LMU가 업링크 메시지를 복조하는 것을 활성화한다.

희소화 U-TDOA 시스템(BTS 당 1 LMU의 배치 비율보다 작은 U-TDOA 시스템)에서, 선택적 배치("희소화(sparcing)")로부터 결과하는 라디오 에미터(이동 장치)와 라디오 수신기(LMU) 사이의 증가된 거리는 U-TDOA 위치 정확도 상에 SNR이 거리에 따라 감소되고, 동일 채널 간섭이 증가하고, GDOP의 효과가 확대되는 것과 같은 부정적 영향을 가질 것이다. 부가적으로, 희소화된 U-TDOA 시스템에서, LMU들은 존재하는 셀 및 섹터들의 라디오 신호 타이밍을 판단하는 것뿐만 아니라, 존재하는 LMU를 갖지 않는 임의의 주변의 셀들 및 섹터들의 라디오 신호 타이밍을 판단하도록 요구된다. LMU에 근접한 존재하지 않는 셀들 및 섹터들의 비컨들을 수신 및 복조하기 위한 능력은 프레임 타이밍 오프셋(frame timing offset)을 판단하기 위해 사용된다.

프레임 타이밍의 선험적(a priori) 지식은 이동 전화와 같은 GSM 장치의 U-TDOA 위치결정을 위해 사용된다. 각 GSM 주파수 채널은 최대 8 이동국까지 공유된다. 주파수 당 최대 8명의 사용자들이 있기 때문에, GSM 프레임 당 8개의 시간 슬 롯(timeslot; TS)이 있다. 따라서, 각 이동 장치는 하나의 시간 슬롯 동안 채널을 사용하고, 다음 프레임에서 다시 돌아오도록 자신의 기회를 기다린다. 이동 송신기는 자신의 활성 시간 슬롯 동안만 턴 온(turn on)한다. 단일 시간 슬롯에서 송신하고 나머지 7개 시간 슬롯 동안 유휴(idle)로 대기하기 위한 요구 조건은 RF 전력의 온(on)/오프(off) 스위칭을 위한 메커니즘(mechanism)에 대한 매우 강한 요구를 결과한다. 만일 이동국이 표준에 따라 수행하지 않으면, 인접한 시간슬롯들 및 인접한 채널들의 다른 이동국들을 방해할 것이다. 위치 요청으로부터의 WLS 작업 정보는 관심 밖의 이동 장치에 할당된 시간 슬롯을 포함하는 서브시스템의 추가적인 감시에 의해, 또는 무선 통신 시스템에 의해 제공되는 채널 정보를 포함하지만, 비컨 발견 프로세스로부터 도출되는 프레임 타이밍 정보 없이는, 서로 간에 하나의 시간 슬롯을 신뢰성 있게 구별하기 위해 LMU에 대한 단순한 방법이 없다.

주변 셀들 및 섹터들로부터 비컨을 탐지할 수 없는 무능은 프레임 타이밍이 위치 요청에 앞서서 도출될 수 있고, 이에 따라 LMU 위치결정 레이트가 할당된 채널로부터 라디오 에너지의 긴 기간을 수집할 필요에 의해 현격히 감소되어, 대부분의 제어 채널 위치결정을 수행하기 위한 WLS의 능력을 제거하고, U-TDOA 위치결정의 신호 수집 단계 동안 호출들이 핸드 오프 되는 것으로 인해 더 높이 실패되는 위치결정을 결과한다는 것을 의미한다.

TDOA에 필요한 시간 스탬프를 생성하기 위해 LMU는 (1) 셀 타이밍을 탐지하기 위해 셀 다운링크 비컨을 탐지 및 복조해야 하고, (2) 업링크 신호를 탐지 및 복조해야 한다. 다운링크 신호는 인접한 셀들 및 섹터들로부터 있을 것이며, LMU에 의해 잠재적으로 서비스될 수 있는 셀들 및 섹터들로부터 있을 것이다. 업링크 신호들은 근접한 인접도로 임의의 서비스하는 셀들에 대해 또는 존재하는 셀에 대해 예정될 수 있고, 상기 셀들에 의해 서비스되는 임의의 지점으로부터 유래할 수 있다. LMU가 잡음의 존재, 인접한 채널 간섭, 동일 채널의 간섭, 및 여러 셀 반경의 거리에서 업링크 신호 및 다운링크 신호 모두를 수신 및 복조하는 요구조건은 LMU 배치 비용을 최소화하기 어렵게 한다. 본 발명의 목표는 상기 LMU 배치 비용을 최소화하기 위해 다면적(multi-pronged) 기술을 제공하는 것이다.

요약하기 위해, 비컨 발견은 다음의 원인으로 인한 문제가 있다.

동일 채널 간섭.

인접 채널 간섭.

수신기 포화.

방향성 안테나 배치.

안테나 다운틸트(downtilt).

근거리-원거리 영향(near-far effect).

도시 지역의 GSM 네트워크에서 BTS에 대해 1:1보다 작은 비율로 LMU를 배치할 때, 제한 인자(limiting-factor)는 비컨(BCCH) 발견 및 업링크 복조이고, 위치결정 정확도가 아닌 점이 발견된다. 업링크 복조는 TDOA 값의 성공적인 측정은 다중 사이트들로부터 측정된 신호들이 각 사이트에서 수신된 신호와 참조 신호 사이의 TDOA의 추정을 제공하기 위해 상관되는 "깨끗한(clean)"(높은 SNR, 낮은 위상 잡음, 낮은 간섭 등) 참조 신호에 의존하기 때문에 문제가 된다(참조, 미국 특허 제5,327,144호, 제6,047,192호, 제6,400,320호, 제6.483,460호, 및 제6,661,379호). 업링크 복조의 제한된 영역에서, 충분한 품질의 신호가 참조 신호로서 동작하도록 임의의 LMU에서 이용가능하지 않다.

업링크 복조는 다음의 원인으로 인한 문제가 있다.

동일 채널 간섭.

인접 채널 간섭.

수신기 포화.

방향성 안테나 배치.

안테나 다운틸트.

근거리-원거리 영향.

방사성 전파 손실로 인한 경로 손실(path loss), 신호 흡수 및 회절 손실, 및 다중경로 신호 변조.

TruePosition은 희소화(sparsing)를 통해 U-TDOA 배치의 비용을 최소화하는 다수의 기술을 발전시켰다. 이 기술들은 BTS들에 대한 LMU들의 배치 비율, 및 이에 따른 U-TDOA 무선 위치결정 시스템의 전체 비용을 감소시키기 위해 도 3a-3g에 도시된 것과 같이 적용된다. 도 3a-3g는 본 발명에 따른 프로세스의 예시적인 실시예의 흐름도이다. 도시된 단계들은 아래와 같이 요약된다.

단계(300): 희소화 설계 프로세스 시작.

단계(301): 상호 동기화된 셀 섹터들의 클러스터들을 식별.

단계(302): 지능형 네트워크 설계 프로세스를 수행.

단계(303): 예비 네트워크 설계 분석을 수행.

단계(304): 수행 제한 인자를 판단.

(A) 다운링크 비컨 발견 - 도 3b, 3c로 이동

(B) 정확도 - 도 3d로 이동

(C) 없음 - 도 3e로 이동, LMU(들) 제거(단계(321)); 또는

(D) 업링크 복조 - 도 3f 및 3g로 이동.

도 3b에 도시된 것과 같이, "제한된 다운링크 비컨 발견" 상황에서, 아래의 단계들이 수행된다.

단계(305): 향상된 다운링크 안테나를 배치.

단계(306): 다운링크 간섭 소거(cancellation)를 배치.

단계(307): BTS 동기화를 배치.

단계(308): 부가적 LMU(들)을 서비스 영역에 부가.

또한, 단계(310)에서, 프로세스는 AMS(Abis monitoring system)가 배치되는지(도 3c 참조) 판단하는 단계를 포함한다. 만일 그렇지 않으면, 단계(311)로 진행한다. 만일 그렇다면, 단계(312)로 진행한다.

단계(311): 식별된 사이트에서 다운링크만을 위한 LMU를 배치.

단계(312): EBS(Enhanced Beacon Synchronization; 향상된 비컨 동기화) 및 AMS로 도출되는 비컨 타이밍 기능의 사용을 활성화함.

도 3b 및 도 3c에 도시된 바와 같이, 상기 프로세스들 모두는 단계(309), 즉 이때 갱신된 설계안으로 지능형 네트워크 설계 프로세스를 다시 수행하는 것이 뒤 따른다.

도 3d에 도시된 바와 같이, "제한된 정확도" 상황에서, 이하 단계들이 수행된다.

단계(313): 신호 통합(integration) 시간 증가.

단계(314): TDOA/ECID 하이브리드(Hybrid) 배치.

단계(315): TDOA/AoA 하이브리드 배치.

단계(308): 부가적 LMU(들)을 서비스 영역에 부가.

도 3f 및 도 3g는 "제한된 업링크 복조"에 대한 프로세스 단계들을 도시한다. 상기 단계는 다음을 포함한다.

단계(316): 통신 시스템 복조 데이터가 활성화되는지 판단. 만일 그렇지 않다면, 단계(310)로 이동. 만일 그렇다면, 단계(319)로 이동.

단계(319): 복조된 데이터 특징을 활성화.

단계(317): 미드앰블(mid-amble)만의 정정(correction) 특징을 활성화.

단계(318): AMS로 도출된 복조된 데이터 특징을 활성화. (AMS로부터 복조 데이터의 획득은 LMU의 비용 및 복잡도를 감소시킬 수 있다. 이는 희소화(sparsing)가 문제가 되지 않을 때에도 유리하다.)

또한, 도 3g에 도시된 바와 같이, "제하된 업링크 복조" 경우에, 프로세스는 다음을 포함한다.

단계(308): 부가적 LMU(들)을 서비스 영역에 부가.

단계(320): 전용 안테나 설비를 부가.

다시 도 3f 및 3g에 도시된 바와 같이, 상기 단계들은 단계(309)(갱신된 설계 표준이 있는 지능형 네트워크 설계를 수행)가 뒤따른다.

아래의 서브섹션 C에서, 더 상세하게 발명의 기술을 기재할 것이다. 그러나 먼저 본 발명의 실시예들이 사용될 수 있는 적절한 문맥 및 예시(제한하기 위한 것이 아님)를 제공하는 GSM 참조 모델의 비제한적인 설명을 제공한다.

B. GSM 네트워크 참조 모델

도 2는 GSM 네트워크 참조 모델을 도시한다(이 도면은 GSM 03.71, 개정판 8.9.0 섹션 5.6의 3GPP 표준의 총칭적 LCS 논리 구조의 수정이다). 이제 발명 기술의 현재 바람직한 실시예들의 남은 설명을 위한 추가적 문맥을 제공하기 위해 참조 모델을 설명할 것이다. GSM 네트워크 참조 모델의 요약 설명은 본 발명이 GSM 네트워크 참조 모델에 따른 시스템으로 제한되도록 의도되는 것은 아니다. 이하 단락들은 도 2에 도시된 요소들을 요약한다.

210 BTS - GSM 시스템에서, BTS(Base Transceiver Station; 기지국 송수신기)는 GSM 라디오 인터페이스를 종료한다. 각 BTS는 다수의 TRX(송수신기), 증폭기, 필터, 및 안테나를 포함한다. 용어 BTS는 전원, 환경적 보호소(shelter), 및 전자 장치를 수용하기 위해 요구되는 환경적 제어부를 포함한다. BTS는 Um 라디오 인터페이스를 통해 MS에, 및 Abis 인터페이스를 통해 BSC로 연결한다.

220 U-TDOA LMU - LMU는 U-TDOA를 지원하기 위해 라디오 측정을 형성하고, 라디오 안테나 및 설비들의 공동 사용을 허용하는 BTS와 통상적으로 공존한다. LMU 에 의해 획득되는 모든 위치측정 및 보조 측정은 LMU와 연관된 특정 SMLC에 제공된다. 타이밍과 관련된 명령으로, 상기 측정의 임의의 주기 및 특성은 SMLC에 의해 제공되거나 LMU에서 미리 관리된다. 지리적으로 분산된 U-TDOA LMU는 전용 연결에 의해 SMLC에 연결된다.

223 Le 인터페이스 - 3GPP 표준의 Le 인터페이스(3GPP TS 23.171에서 표준화된 OMA/LIF 이동 위치결정 프로토콜 3.2.1)위치를 요청하기 위해 GMLC와 통신하도록 LBS 애플리케이션(LCS 클라이언트)에 의해 사용되고, 위치 응답을 수신한다. 제공되는 서비스는 다음을 포함한다. 표준 중간 위치, 응급 중간 위치, 표준 위치 보고, 응급 위치 보고, 및 촉발된 위치 보고.

224 Lb 인터페이스 - Lb 인터페이스는 BSC와 SMLC 사이의 통신을 활성화 하는 표준화된 메시징 인터페이스이다. 이 인터페이스를 통해, GSM 네트워크는 WLS에 직접 위치 요청을 촉발하고, 위치결정 프로세스를 완료하기 위해 BSC로부터 부가적 채널 데이터를 획득한다. 이 위치 정보는 요청한 또는 할당된 LBS 애플리케이션으로 GSM 네트워크에 의해 전달된다. Lb 인터페이스는 SS7 또는 SIGTRAN 전송을 사용하여 이용가능하다. Lb 인터페이스는 만일 프로브(probe)들 및 모든 연관된 이 인터페이스들이 있는 AMS가 설치된다면 선택적이다. AMS 및 Lb 모두는 동일한 네트워크에서 동작할 수 있다.

225 수동 탭(Passive Tap) - AMS는 수동 탭의 사용을 통해 A 인터페이스에 인터페이스된다. 수동 탭의 통상적 구현은 디지털 교차 연결 또는 디지털 접속 교환(DAX)을 통해 인터페이스 메시징의 복제(replication)에 의한다.

226 Abis 수동 탭 - AMS는 수동 탭들의 사용을 통해 Abis 인터페이스에 인터페이스된다. 수동 탭의 통상의 구현은 디지털 교차 연결 또는 DAX를 통해 인터페이스 메시징의 복제에 의한다.

227 HLR - HLR(Home Location Register)는 HPLMN(Home Public Land Mobile Network)내의 데이터베이스이다. HLR는 사용자 가입 정보의 유지를 위한 책임이 있다. HLR는 MT(Mobile Terminated; 이동 장치가 종료됨) 호출, SMS(short message service; 단문자 메시지)에 대한 경로 정보를 제공한다. HLR은 ATI(Any Time Inerrogation; 임의의 시간 질의) 동작 및 위치 요청 경로에 대한 셀/섹터 정보를 제공한다.

228 GSM SCF - gsmSCF(GSM Service Control Function)는 IN 서비스를 실시하는 모든 호출에 대해 IN(intelligent network; 지능형 네트워크) 제어 환경을 정의한다. gsmSCF는 또한 IN 서비스와 연관된 서비스 논리를 저장한다. 위치 기반 서비스에 대해, gsmSCF는 GSM MAP 네트워크로의 상호연결을 위해 Lc 인터페이스를 사용한다. Lc 인터페이스는 CAMEL 단계 3 및 4에서만 활용가능하다. gsmSCF와 연관된 절차 및 시그널링(signaling)은 각각 GSM 03.78(현재 3GPP TS 23.078) 및 GSM 09.02(현재 3GPP TS 29.002)에서 정의된다. gsmSCF의 IN 기능에 관련된 위치는 ATI 및 ALR(Active Location Retrieval; 활성 위치 검색) 절차를 사용하여 가입자 위치 상의 질의를 포함한다.

229 E5+ 인터페이스 - E5+ 인터페이스(229)는 ANSI/ESTI 표준 J-STD-036인 "향상된 무선 9-1-1 단계 Ⅱ"에서 기재된 E5 인터페이스에 기초한다. GMLC와 SMLC의 WLG 구성요소 사이의 상기 인터페이스는 GMLC가 SMLC로부터 직접 위치를 요청하게 허용한다. E5+ 인터페이스는 또한 SMLC가 LBS 애플리케이션에 대한 Le 인터페이스 상에서 즉시 전달 또는 캐싱(caching)을 위해 GMLC로 직접 자동적으로 진행된 위치를 푸시(push)하는 것을 허용한다.

230 MSC - MSC(Mobile Switching Center)는 MS 가입 허가를 위한 책임이 있는 기능을 포함하고, GSM LCS의 호출 관련 및 비호출 관련 위치결정 요청을 관리한다. MSC는 Lg 인터페이스를 통해 GMLC에, 및 Ls 인터페이스를 통해 SMLC에 접속가능하다. 만일 Gs 인터페이스를 통해 SGSN에 연결된다면, MS가 A 또는 Gs 인터페이스 상의 MS를 페이징(page)할지 결정하도록 부착된 GPRS인지 검사한다.

231 Lg 인터페이스 - VMSC(Visited Mobile Location Center)와 GMLC(Gateway Mobile Location Center) 사이의 3GPP 표준의 인터페이스.

232 Lh 인터페이스 - GMLC와 HLR 사이의 3GPP 표준의 인터페이스. 이 인터페이스를 사용하는 통신은 GSM-MAP 네트워크 상에서 일어난다.

233 Lc 인터페이스 - 이 인터페이스를 사용하는 gsmSCF 통신과 GMLC 사이의 3GPP 표준의 인터페이스는 GSM-MAP 네트워크 상에서 일어난다.

238 GSM MAP 네트워크 - MAP 프로토콜을 사용하는 SS7 기반 네트워크이며, 이동 셀룰러 네트워크의 분산된 노드들 사이에서 실 시간 접속, 라우팅(routing), 및 통신을 활성화한다.

240 BSC - BSC(Base Station Controller; 기지국 제어기)는 BSC에 의해 제어되는 BTS 사이의 핸드오버, 주파수 관리, 및 MS에 대한 RR(Radio Resource; 라디오 자원) 할당에 대한 책임이 있는 GSM 구조 내의 기능적 개체이다. U-TDOA 위치결정 시스템에 대해, BSC는 라디오 채널 정보 및 특성이 있는 SMLC를 제공한다. BSC는 Abis 인터페이스를 통해 BTS에, A 인터페이스를 통해 MSC에, 및 Lb 인터페이스를 통해 SMLC에 연결된다.

250 AMS - AMS(A/Abis Monitoring Subsystem; A/Abis 감시 서브시스템)은 TruePosition의 미국 특허 제6,782,264호(2004년 8월 24일)의 "Monitoring of Call Information in a Wireless Location System", 및 추가로 확장된 미국 공개 특허 제20060003775호(2005년 6월 10일)의 "Advanced Triggers for Location-based Service Applications in Wireless Location System"에 기재된다. AMS(또는 LMS)는 SMLC가 (무선 통신 시스템의 관점으로부터) 자동적인 U-TDoA, CGI, CGI+TA, 및 ECID 위치 계산을 수행하도록 허용하는 위치 촉발 이벤트, 메시징, 및 가입자 정보에 대한 Abis/A 인터페이스를 수동적으로 감시한다. AMS는 디지털 통신 링크를 통해 SMLC에 연결된다. 모든 연관된 인터페이스들 및 프로브들이 있는 AMS는 만일 Lb 인터페이스가 설치된다면 선택적이다. AMS 및 Lb 모두는 동일한 네트워크에서 동작할 수 있다.

260 SMLC - SMLC(Serving Mobile Location Center)는 LCS를 지원하기 위해 사용되는 기능을 포함한다. 하나의 PLMN에서, 하나 이상의 SMLC가 있을 수 있다. SMLC는 MS의 위치결정을 수행하기 위해 사용되는 자원들의 일정 관리, 및 전체적 조정을 관리한다. 이는 또한 최종 위치 추정 및 정확도를 계산한다. SMLC는 표적 MS를 서비스하는 BSC에 대한 Lb 인터페이스 상에서 시그널링을 통해 위치결정을 지 원한다. SMLC는 다른 SMLC에 의해 소유된 자원들 및 정보에 접속하는 것을 활성화 하기 위해 Lp 인터페이스를 지원할 수 있다. SMLC는 서비스하는 영역의 MS 가입자들의 위치결정을 돕거나 위치결정하기 위해 라디오 인터페이스 측정을 획득하기 위한 목적으로 다수의 LMU들을 제어한다. SMLC는 LMU들 각각에 의해 생성된 측정의 유형 및 특성으로 관리된다. SMLC와 U-TDOA LMU 사이의 시그널링은 전용 디지털 연결을 통해 전달된다. AMS에 대한 디지털 연결 및 GMLC에 대한 E5+ 인터페이스는 SMLC 및 LMU가 AMS 기반 촉발(trigerring) 및 라디오 정보에 기초하여 자동적으로 위치를 생성하고, GMLC에 자동적으로 위치를 푸시(push)하는 것을 활성화한다.

270 WLP - SMLC 클러스터의 WLP(Wireless Location Processor; 무선 위치결정 프로세서) 요소는 WLG에 의해 선택된 단일 또는 다중 기술들을 사용하여 호출자 또는 무선 장치의 위치를 계산하도록 서비스되는 LMU들로부터의 정보를 통합한다. WLP는 서비스되는 LMU들, 및 디지털 통신 링크를 통해 WLP에 연결한다.

280 WLG - WLG(Wireless Location Gateway; 무선 위치결정 게이트웨이)는 무선 네트워크와 통신하고, 위치에 대한 요청을 수신하고, 애플리케이션에 대한 최적의 위치결정 방법을 판단하고, 네트워크로 다시 위치 기록을 송신한다. 무선 네트워크로의 연결은 AMS를 사용하여 수동적(passive)일 수 있고, 또는 BSC에 대한 Lb 인터페이스 상호연결을 사용하여 능동적(active)일 수 있다.

290 Abis - Abis 인터페이스는 BTS와 BSC 사이의 GSM 표준의 시그널링 인터페이스이다.

295 A - A 인터페이스는 BSC와 MSC 사이의 GSM 네트워크의 표준 인터페이스 이다. 상기 인터페이스는 시그널링 및 트래픽에 대한 채널들을 지원한다.

296 GMLC - GMLC(Gateway Mobile Location Center; 게이트웨이 이동 위치결정 센터)는 LBS(LCS(위치결정 서비스)로도 알려짐)를 지원하기 위해 사용되는 인증(Authentication), 접속 제어, 관리, 및 회계(Accounting) 기능을 포함한다. 하나의 PLMN(Public Land Mobile Network)에서, 하나 이상의 GMLC가 있을 수 있다. GMLC는 먼저 외부 LBS 또는 LCS 클라이언트가 GSM 또는 UMTS 네트워크에 접속하는 1번째 노드이다. GMLC 특성은 다음의 표준에서 정의된다. GSM 03.71(LCS - 기능 설명), 3 GPP TS 23.271(LCS의 기능적 스테이지 2 설명), 이동 애플리케이션 부분 프로토콜(3GPP TS 09.02 "MAP") 및 CAMEL(3GPP TS 23.079). 부가적인 기능의 GMLC 기능은 다음을 포함한다.

LCCF(Location Client Control Function): LCCF는 다중 애플리케이션 서버/LCF(Location Client Function)를 향하여 외부 인터페이스를 관리한다. LCCF는 LCAF(Location Client Authorization Function)와의 상호작용을 통해 클라이언트 검증 및 허가(즉, LCS 클라이언트가 가입자를 위치결정하는 것이 허용되는지 검증)를 요청함으로써 무선 운용자 내의 LCS 클라이언트를 식별한다. LCCF는 예컨대 LCS에 대한 이동성 관리를 취급하고, VLR에 대한 위치결정 요청을 전송한다. LCCF는 최종 위치 추정이 재시도/거부의 목적으로 QoS를 만족하는지 판단한다. LCCF는 동시적인 위치결정 요청 사이에서 위치결정 요청의 흐름 제어를 제공한다. 국소적 좌표에 대한 변환을 수행하기 위해 LCCTF(Location Client Coordinate Transformation)을 명령할 수 있다. 또한, LSBF(Location System Billing Function)에 대한 충전 및 청구 관련 데이터를 생성한다.

LCAF(Location Client Authorization Function): LCAF는 클라이언트에게 접속 및 가입자 허가를 제공할 책임이 있다. 특히, 네트워크에 대한 접속을 요청하는 LCS 클라이언트에 허가를 제공하고, 클라이언트의 가입을 허가한다. LCAF는 특정 MS의 위치 정보를 요청하는 LCS 클라이언트에 허가를 제공한다.

LSBF(Location System Billing Function): LSBF는 LCS에 관련된 네트워크 내의 충전 및 청구 동작에 대한 책임이 있다. 이는 클라이언트 및 가입자 모두의 충전 및 청구를 포함한다. 특히, LSBF는 충전 관련 데이터, 및 PLMN들 사이의 회계에 대한 데이터를 수집한다.

LSOF(Location System Operation Function): LSOF는 데이터의 제공, 위치결정 특성, 클라이언트 및 가입자 관련 데이터(LCS 클라이언트 데이터 및 MS 데이터), 검증, 오류 관리, GMLC의 성능 관리의 책임을 가진다.

LCCTF(Location Client Coordinate Transformation Function): LCCTF는 전체 위도 및 경도에 따라 표현되는 위치 추정을 위치 정보로 알려진 LCF에 의해 이해되는 국소적 지리적 시스템에 따라 표현되는 추정으로 변환하는 것을 제공한다. 특정 LCF에 대해 요구되는 로컬 시스템은 가입자 정보로부터 알려지거나, 또는 LCF에 의해 명시적으로 표시될 것이다.

297 LBS - LBS 애플리케이션(LCS 클라이언트)은 GMLC에 대핸 위치 요청을 개시할 수 있고, GMLC로부터 위치 응답을 수신할 수 있다. AMS가 WLS의 일부로서 배 치되었을 때, LBS 애플리케이션은 촉발 이벤트, 메시징, 또는 자동적으로 수동적 위치결정을 활성화하기 위한 AMS 상의 가입자 정보의 사전 설정을 허용할 수 있다.

C. 희소화 U-TDOA 네트워크의 구현

U-TDOA 성능의 지정된 수준을 유지하는 한편, 최소 수의 사이트들에서 LMU를 배치하기 위해, 도 3a - 3g에 도시된 희소화 프로세스가 수행될 수 있다. 이하 단락에서, 다음 주제를 더 상세히 언급한다. 기지국 타이밍 분석, 희소화를 위한 지능형 시스템, 예측된 커버리지 영역, 예측된 사이트 밀도, 및 책무의 예측된 영역, 다운링크 커버리지 요구조건 및 2차 섹터 커버리지 요구조건, 희소화 분석을 위한 예비 시스템 설계, 다운링크 비컨 발견이 제한된 성능, 업링크 복조가 제한된 성능, 다운링크 비컨 발견이 제한된 성능의 향상, 다운링크 비컨 발견이 제한된 성능을 향상하기 위한 향상된 다운링크 안테나 및 다운링크 비컨 발견이 제한된 성능을 향상하기 위한 링크 감시, 향상된 비컨 동기, 다운링크만 있는 LMU 배치, 업링크 복조가 제한된 성능을 향상, 업링크 복조가 제한된 성능을 향상하기 위핸 시퀀스 정정으로 알려진 업링크 복조가 제한된 성능을 향상하기 위한 링크 감시, 및 대안적인 실시예들.

기지국 타이밍 분석(도 3a의 단계(301) 참조)

예비 시스템 설계가 완료되기 전에 성능 파라미터가 수립되고 관련 무선 시스템 데이터가 수집되면, 무선 네트워크 타이밍 소스가 평가되어야 한다. GSM과 같 은 TDMA 기반 시스템에서, BTS들은 일반적으로 비동기화되고, 즉 기지국들은 공통 클럭 참조 없이 배치된다. GSM 기지국 송수신기들에 대한 정확도 요구조건은 아래와 같은 GSM 05.10 권장사항의 "Radio subsystem synchronization"에서 ETSI(European Telecommunications Standards Institute) 조직에 의해 제정되었다.

5.1 BS는 RF 주파수 생성 및 시간 베이스 클럭킹 모두를 위해 0.05ppm보다 더 큰 절대적 정확도의 단일 주파수 소스를 사용해야 한다. 동일한 소스는 BS에서 모든 통신사업자(carrier)에 대해 사용될 것이다.

이러한 요구조건의 결과로서, 단일 CGI에 대한 내부 채널들이 동기된다. (CGI는 전방향 안테나의 경우 셀일 수 있고, 또는 지향성 안테나의 경우 셀의 섹터일 수 있다) 공통 시스템 클럭 참조에 기초하여 큰 지리적 BTS 배치의 어려움으로 인해, GSM BTS들 사이의 채널들의 동기화를 위한 요구조건은 존재하지 않는다. GSM 기지국들은 종래에 T1/E1 선 백홀(hackhaul) 설비로부터 회복된 클럭 신호에 대해 기지국 내의 수정 발진기를 록킹(locking)하는 것에 의해 요구된 주파수 정확도를 도출하였다. 백홀 상에서 송신된 PRS(primary reference source)에 기초한 타이밍 신호는 충분한 정확도 내에서 계측되는 내장된 발진기를 유지한다.

GSM 요구조건이 아닐지라도, 제조자에 의한 설계 선택 및 장비 배치로 인해, 공통적으로 타이밍된 클러스터들, 상호 동기된(co-synchronized) 섹터들, 및 임의적으로 인접한 셀들은 무선 위치결정 시스템의 서비스 영역에 존재할 수 있다. 또한, GSM 표준에 의해 요구되지 않지만 NavStar GPS(Global Position System) 위성 항법 시스템의 미합중국 공군 배치의 도입 이후의 GSM 운용자들에 폭넓게 이용가능 한 GSM 시스템들은 GPS 라디오 신호 및 메시징으로부터 도출된 타이밍에 의해 상호 동기(co-synchronous)를 이룰 수 있다. 동등한 타이밍 능력이 임의의 전역 또는 지역 위성 항법 시스템에서 이용가능한 것이 예상된다.

또한 BTS 동기화 관련 정보는 국제 특허 출원 제WO06088472A1호(2005년 4월 25일 출원)인 "Base Transceiver Station(BTS) Synchronization"에서 발견될 수 있다. 상기 문서는 GSM 또는 UMTS 통신 네트워크에 대한 네트워크 오버레이 무선 위치결정 방식에서 어떻게 스펙트럼 활용이 BTS들을 동기화하는 것에 의해 더욱 효율적으로 이루어질 수 있는지 기재하고 있으며, 여기서 BTS는 모든 BTS들에 타이밍 신호를 분배할 것을 요구할 수 있고, 또는 각 사이트에서 위성 기반 타이밍 유닛을 설치할 것을 요구할 수 있다. 이 방식의 예시에서, LMU들은 무선 장치를 위치결정하기 위해 BTS 사이트들 중 일부 또는 전부에 설치된다. LMU들은 다양한 위치결정 기술의 지원으로 셀룰러 네트워크에서 다양한 업링크 및/또는 다운링크 신호들의 타이밍을 측정하기 위해 사용된다. 이 LMU들은 모든 LMU들의 시간 베이스를 동기화하기 위해 사용될 수 있는 GPS 기반 타이밍 참조 모듈을 포함할 수 있다. BTS 동기화의 전체 비용을 감소시키기 위해, LMU는 타이밍 신호들을 분배하고, 타이밍 신호들은 동기화를 위해 다른 노드들을 사용하는 것이 가용한 시리얼(serial) 또는 다른 인터페이스 상에서 시간 설명 정보뿐만 아니라 주기적 전기 펄스를 포함한다. 전기 펄스 및 시간 설명 정보의 포맷은 다양한 BTS 유형에 의해 요구되는 다양한 포맷에 적응하도록 하드웨어 및 소프트웨어를 통해 수정된다. 예를 들면, 공존하는 LMU들이 있는 BTS들은 하드웨어 비용 없이 또는 최소화하여 동기화 신호를 수신할 수 있다. EIU(External Interface Unit; 외부 인터페이스 유닛)는 다양한 BTS 하드웨어 포맷에 적응하도록 사용될 수 있다. BTS 사이트들이 LMU를 구비하지 않기 때문에, TMU(Timing Measurement Unit; 타이밍 측정 유닛)이 사용될 수 있다. TMU는 LMU들에 의해 제공되는 것과 같이 동일한 포맷으로 BTS 시간 신호들을 제공하는 단일 기능을 갖는다. TMU들에 의해 제공되는 시간 신호들은 LMU들에 의해 제공되는 신호들에 동기화된다. 타이밍 만을 위한 TMU는 LMU보다 비용이 더 저렴하고, 그 이유는 업링크 또는 다운링크 신호 측정 기능을 지원하지 않기 때문이다. 이러한 접근 방식은 셀룰러 운용자가 상대적으로 낮은 비용으로 BTS들을 동기화하는 것을 허용한다.

BTS들의 타이밍 분석이 있고, 이에 따라 서비스 영역에서 라디오 채널이 완료되면, 다운링크 채널 프레이밍(framing)의 맵(map)이 생성될 수 있다. 전체 서비스 영역의 타이밍 분석이 완료될 때, 예비 배치 설계가 수행될 수 있다.

희소화를 위한 지능형 시스템 설계(도 3a의 단계(302) 참조)

본 발명의 양수인인 TruePosition, Inc.는 지능형 시스템 설계 도구를 만든다. 애플리케이션을 계획하는 상기 시스템은 시장 설계 프로세스 동안 자동화된 LMU 사이트 선택을 제공한다. 이러한 특징은 BTS들에 대한 LMU들의 100% 배치 비율보다 적은 시장의 LMU 사이트들의 준거(criteria) 기반 선택을 통합한다("희소화된(sparsed)" 시스템).

지능형 시스템 설계 도구는 최적의 위치결정 성능을 제공할 LMU 사이트들의 세트를 자동적으로 선택한다. 이를 수행하기 위해, 시스템 계획 소프트웨어 도구는 "리던던시 메트릭(redundancy metric)"들에 의해 통신 사업자 기지국을 배열하고, 다운링크 커버리지 요구조건 또는 2차 섹터 커버리지 요구조건이 상기 사이트에 대해 만족하지 않는다면 최저 리던던시 메트릭에서 하나의 사이트를 제거한다. 리던던시 메트릭들은 각각의 제거 이후에 재계산된다. 표적 LMU 배치 비율이 달성되거나, 사이트 풀(pool)이 소진될 때까지 사이트들의 제거는 계속된다.

사이트에 대한 리던던시 메트릭은 사이트에 대한 여러 기본 메트릭(basic metric)들을 곱셈하는 것에 의해 획득된다.

리던던시 메트릭 = (커버리지 영역)^K(사이트 밀도)^L(책임 영역)^M

여기서, K=0.5, L=1, M=1.

상수 K, L, 및 M은 경험적으로 판단된 것임을 주목해야 한다.

커버리지 영역: 기지국 커버리지 영역은 기지국 섹터들이 WLS에서 협력자(cooperator)들로서 사용될 수 있는 수 제곱 킬로미터의 대략의 영역이다. 상기 영역은 특정 임계 전력이 달성되는 거리를 발견하는 것에 의해 계산된다. 전력 계산은 정교한 라디오 전파/경로 손실 모델(예, 확장된 COST231-Hata 모델)에 기초한다. 따라서, 커버리지 영역 계산에 기여하는 안테나 파라미터들은 다음과 같다.

높이(agl)(더 높은 사이트가 더 나은 커버리지를 갖는다);

평균 해발 고도 높이(amsl)(효율적 높이로 오르기 위해 사용됨);

수직 빔 폭(더 작은 값이 더 나은 커버리지를 갖는다);

수평 빔 폭;

경사(0에 근접할 수록 더 양호하다. 예컨대 10의 경사는 현저하게 커버리지를 감소할 수 있다);

안테나 이득(더 큰 이득은 더 나은 커버리지를 갖는다);

섹터들의 수.

안테나 파라미터들은 안테나들의 개별 특성을 고려하기 위해 필요하다.

사이트 밀도: 사이트 밀도는 관심 있는 기지국 근처의 제곱 킬로미터 당 평균 사이트의 수이다. 이 값은 기지국에서 R 킬로미터보다 가까운 사이트들만을 고려한다. 상기 R은 20번째로 가까운 사이트에 대한 거리로서 선택된다. 시스템 계획 도구의 계산에서, 최초의(임의의 제거 이전) 사이트 밀도들만이 사용된다. 최초의 사이트 밀도는 기지국이 설치된 환경과 상관된다(correlate). 예를 들면, 도시, 도시 근교, 및 시골 환경들은 다른 사이트 밀도를 가질 것이다.

책임 영역(Area of Responsibility): 이것은 일 지역(보로노이(Voronoi) 영역)을 경계하는 영역이고, 각 지점은 임의의 다른 기지국보다 현재 기지국에 더 가깝다. 책임 영역은 설정에서 각 기지국 제거 이후에 재계산된다. 상기 재계산은 사이트들의 분배, 및 U-TDOA 계산을 위한 협력자(cooperator)들의 더 나은 배열을 촉진한다.

다운링크 커버리지 요구조건: 지능형 시스템 설계 도구는 통신 사업자의 사이트 맵에서 LMU의 제거 후에 사이트의 다운링크 채널(들)이 여전히 남아 있는 LMU 사이트들 상에 설치된 다운링크 안테나들에 의해 양호하게 감시될 수 있음을 확신 하게 한다. 이러한 요구조건은 비(non)-LMU 타워에 의해 운용되는 호출들을 감시할 수 있는 다운링크 안테나들의 최소 수, 및 일부 안전 마진(safety margin)을 포함할 수 있는 최소 다운링크 SNR을 포함한다. 상기 요구조건들을 검사하기 위해, 상기 도구는 지형 손실(terrain loss)을 고려한 전파 모델(Propagation Model)을 사용한다. 네트워크의 상호 동기(co-synchronous) 설정에 의존하여 상기 프로그램은 다르게 요구조건을 해석한다. 일반적으로 비동기된(예, GSM) 네트워크에서, 만일 2개 이상의 셀 섹터들(CGI들)이 동기화되어, 이에 따라 동일한 관련 프레임 타이밍 및 프레임 수를 갖는다면, 상기 셀 섹터들은 상호 동기된 것으로 언급된다. 이는 때때로 소정의 사이트(통상, 2, 3, 6)에서 모든 셀 섹터들을 서로 상호 동기하도록 형성하는 것에 의해 GSM 네트워크에서 존재한다.

2차 섹터 커버리지 요구조건: "2차 섹터(secondary sector)"는 이동국에서 계속해서 업링크 신호를 복조할 수 있는 서비스하는 섹터가 아닌 섹터/CGI이다. 1차 및 2차 섹터들은 모두 리던던시(redundancy)를 제공하기 위해 업링크 신호의 복조를 작업한다. 2차 섹터 커버리지 요구조건은 정확도 격자의 각 대표적 지점에서 충분한 수의 2차 섹터들을 발견할 수 있는 것을 보장하게 한다. 이러한 요구조건은 2차가 되는 최소 SNR, 및 0, 1, 2, 및 3의 2차 섹터들을 갖는 지점들의 퍼센티지를 포함한다. 이러한 요구조건을 검사하기 위해, 지능형 시스템 설계 도구는 지형 손실 및 통신 사업자가 제공하는 커버리지 폴리곤(polygon)을 고려한 원래의 전파 모델을 사용한다. 지능형 시스템 설계 도구는 운용자가 사이트 당 1개의 LMU보다 적게 사용하는 선험적 U-TDOA 시스템 설계(기준선 설계)를 생성하게 허용한다. 이는 운용자가 임의의 요구되는 수준의 정확도로 최소 수의 LMU들을 배치하고, 불필요한 LMU 배치와 연관된 비용을 절약하는 것을 허용한다.

최초 기준선 설계(도 3a의 단계(300, 301, 302) 참조)

지능형 시스템 설계 도구는 희소화 LMU 배치 계획에서 사이트들이 배치되지 않고 남을 수 있는 도구이다.

원하는 절약한 표적 배치 비율(기지국 당 1개의 LMU보다 적은 비율)을 가지고, 지능형 시스템 설계 도구는 시스템 설계에서 결과하는 최적의 시스템 성능을 달성하기 위해 LMU들로 배치되어야 하는 사이트들을 식별하도록 사용할 것이다. 이 설계는 최초 기준선 설계로 언급된다. 이 기준선 설계는 비컨 발견이 제한되고, 업링크 복조가 제한되고, 또는 정확도가 제한된 영역들을 포함할 수 있다. 희소화 설계 프로세스의 각각의 반복에서, 새로운 후보 설계가 개발된다.

지능형 시스템 설계 도구는 지리적 서비스 영역의 모든 지점에서 서비스 영역에 근접하거나 그 안에 있는 모든 잠재적 LMU로부터 TDOA 기준선의 세트를 생성하는 것에 의해 작업한다. TDOA 위치(라디오 전파 모델로부터 예측된 수신된 신호 강도에 의해 판단됨)에 잠재적으로 수반된 LMU들을 사용하여 임의의 지점에 대해 잠재적 TDOA 기준선들의 수는 다음의 공식으로 주어진다.

(LMU들의 수)≥3일 때,

TDOA 기준선들의 최대 수 = (LMU들의 수)*(LMU들의 수 -1)*(1/2)

네트워크의 배치 비율을 제한하고 있는 인자는 단계들의 진행에서 식별될 수 있다.

검사하기 위한 제 1 항목은 다운링크 비컨 발견이다. 이는 송신 안테나로부터 배치된 LMU를 갖는 후보인 각 사이트로의 다운링크 신호의 경로 손실 및 각 비컨의 송신 전력을 고려함에 의해 분석될 수 있다. 이는 각 LMU에서 수신된 전력 수준을 산출할 것이다. 수신기 감도 특성에 기초하여, 각 LMU가 소정의 다운링크 비컨을 발견할 수 있는지 여부가 판단될 수 있다. 모든 비컨이 적어도 하나의 LMU(또는 만일 리던던시가 요구된다면 그 이상)에 의해 발견될 수 있는 한, 설계는 다운링크 비컨 발견이 제한되지 않는다. 만일 임의의 비컨이 적어도 하나의 LMU에 의해 발견될 수 없다면, 상기 시스템 설계는 이 인자에 의해 제한되고, LMU들은 상기 상황이 해결될 때까지 상기 설계에 부가되어야 한다.

모든 비컨들이 적어도 하나의 LMU에 의해 발견될 수 있으면, 다음 제한 인자인 업링크 복조가 평가될 수 있다. 기지국의 수신기 감도, 및 상기 사이트에 의해 서비스되는 다른 영역들에 대한 경로 손실에 기초하여, 상기 링크를 유지하기 위해 필요한 이동 업링크 신호의 최소 송신 전력은 각 위치에서 판단될 수 있다. 이동 업링크 송신 전력, 및 유사한 경로 손실 계산에 기초하여, 주변의 LMU 사이트들에서 수신된 전력 수준이 판단될 수 있다. 만일 수신된 전력이 배치되는 LMU를 갖는 후보인 적어도 하나의 사이트에서 신호를 복조하기 위해 LMU에 의해 필요한 최소 신호 강도보다 크다면, 시스템 설계는 업링크 복조가 제한되지 않는다. 만일 이동 장치가 셀 사이트에 의해 서비스될 수 있는 영역들이 있지만, 업링크 신호가 복조를 허용하기 위해 충분한 전력 수준으로 임의의 LMU 사이트에 전파하지 않는다면, 시스템은 업링크 복조가 제한되고, LMU들은 이 상황이 해결될 때까지 이 설계에 부가되어야 한다.

모든 비컨이 발견되고, 설계의 셀 사이트들에 의해 검색가능한 모든 영역들이 배치된 LMU들에 의해 또한 복조될 수 있는 경우, 최종 검사가 시스템 설계가 정확도가 제한되는지 판단하기 위해 이루어질 수 있다. 이는 설계에서 셀 사이트에 의해 서비스되는 위치들에서 링크를 유지하기 위해 사용되는 최소 이동 업링크 송신 전력을 먼저 판단하는 것을 수반한다. 이러한 송신 전력, 및 모든 주변의 LMU 사이트들에 대한 경로 손실로부터, 각 주변 LMU들에서 수신된 신호 전력이 판단될 수 있다. 만일 신호 수준이 복조 감도 수준보다 현저하게 낮은 TDOA 탐지 감도 수준보다 크다면, 그 LMU는 이 영역에서 이동 장치들의 위치에 대하여 협력하는 LMU로서 고려된다. 모든 협력하는 LMU들이 식별된다. 영역 내의 사이트들의 지형 및 밀도는 TDOA 측정의 다중 경로가 도입된 확산을 추정하도록 사용된다. 상기 협력하는 LMU들의 배치, 및 다중 경로 확산에 기초하여, 이 영역에 대해 추정되는 위치 정확도가 계산될 수 있다. 이 프로세스는 전체 설계를 위해 집합적인 위치 정확도를 생성하기 위해 설계의 셀 사이트들에 의해 서비스되는 모든 영역들에 대해 반복된다. 만일 이 정확도 수준이 설계의 요구조건에 부합한다면, 시스템 설계는 정확도가 제한되지 않는다. 만일 추정된 정확도 수준이 설계의 요구조건에 부족하다면, 시스템은 정확도가 제한되고, 부가적인 LMU들이 이 상황이 해결될 때까지 이 설계에 부가되어야 한다.

최초 기준선 설계의 개정(도 3a의 단계(303) 참조)

도입: LMU들을 WLS 후보 설계에 부가

만일 최초 기준선 설계 또는 후보 설계가 비컨 발견이 제한되고, 업링크 복조가 제한되고, 정확도가 제한된 한정된 지리적 서비스 영역이 있는 한정된 서비스 영역 내의 영역들을 포함한다면, 최초 또는 현재 희소화 비율은 감소되어야 하고, LMU는 최초 기준선 설계에 부가되어야 한다.

LMU를 부가하는 것은 LMU 대 LMU 기초 상에서 수행된다. 먼저, 성능이 제한되는 지리적 영역 및 성능 제한이 식별된다. 현재 LMU를 수용하지 않은 가용 기지국들은 영향받는 영역으로 식별되고, 또는 영향받는 영역에 대한 지리적 근접도에서 기록된다(만일 비사용된 기지국이 영향받는 영역에서 가용하면, 예컨대 다른 무선 통신 사업자 또는 다른 라디오 서비스에 의해 사용되는 셀 사이트들과 같은 대안적인 사이트 배치가 고려될 수 있다). 각각의 잠재적 사이트에 대해, 시스템 도구는 기재된 기술을 사용하여 부가되는 LMU에 대해 다음 최적의 사이트를 식별하기 위해 사용될 것이다.

제한된 비컨에 대한 LMU(들)의 부가(도 3b의 단계(308) 참조)

일 영역이 비컨이 제한될 때, 시스템 계획 도구는 각 잠재적 LMU 사이트에 대한 비컨 발견 목록을 예측하도록 사용된다. 각 잠재적 LMU 사이트의 예측된 비컨 발견 목록은 이후에 존재하는 LMU 집단에 의해 발견되는 것으로 예측되지 않는 비컨의 목록과 비교된다. LMU들은 모든 비컨들이 발견가능하고, 비컨 목록의 리던던시의 양(비컨이 다수의 LMU들에 의해 발견되는 횟수)이 최소화될 때까지 설계에 부 가된다.

제한된 업링크 복조에 대한 LMU들의 부가(도 3g의 단계(308) 참조)

일 영역이 업링크 복조가 제한될 때, 시스템 계획 도구는 각 잠재적 LMU 사이트에 대해 업링크 복조 성능을 예측하기 위해 사용된다. 각 잠재적 LMU 사이트의 예측된 업링크 복조 영역은 이후에 존재하는 LMU 집단에 의해 담당되기에 충분하지 않은 영역과 비교된다. LMU들은 상기 영역이 제한된 업링크 복조가 제거되고 근처의 LMU들로부터 중첩하는 커버리지가 최소화될 때까지 설계에 부가된다.

제한된 정확도에 대한 LMU들의 부가(도 3d의 단계(308) 참조)

일 영역이 정확도가 제한될 때, 시스템 계획 도구는 각 잠재적 LMU 사이트에 대해 시스템 정확도 성능의 향상을 예측하도록 사용된다. 사이트 대 사이트 기초 상에서, 시스템 계획 도구는 현재 후보 설계에 이미 존재하는 전체 LMU 집단에 부가되는 사이트에 기초하여 전체 서비스 영역에 대한 정확도 예측을 발전시킨다. 만일 단일 사이트의 부가가 충분하게 정확도 성능을 향상시키지 않는다면, 프로세스는 잠재적 LMU 사이트들의 각 쌍에 대해 반복된다. 각 새로운 잠재적 네트워크 설계의 예측된 정확도의 평가 및 LMU들의 부가 프로세스는 정확도 성능 임계가 도달되거나, 모든 잠재적 LMU 사이트들이 LMU들에 의해 점유될 때까지 반복된다.

만일 잠재적 LMU 사이트들의 목록이 소진된다면, 예컨대 전용 설비가 있는 독립형 LMU 사이트들 또는 다른 무선 통신 사업자 또는 다른 라디오 서비스들에 의해 사용되는 셀 사이트들과 같은 부가적인 대안적인 사이트 배치가 고려될 수 있다.

도입: WLS 설계에서 LMU들을 제거(도 3e의 단계(321) 참조)

만일 전용 설계의 최초 기준선 설계가 비컨 발견이 제한되거나, 복조가 제한되거나, 정확도가 제한된 한정된 지리적 서비스 영역 내의 영역들을 포함하지 않는다면, 희소화 비율은 증가될 수 있고, LMU(들)은 최초 기준선 설계 또는 후보 설계로부터 제거된다.

설계로부터 LMU들을 제거하기 위해, 시스템 계획 도구는 제거할 다음 최적의 LMU를 식별하도록 사용될 것이다. 후보 설계 내의 모든 LMU들이 고려된다. 최초 기준선 설계로부터 LMU를 제거하는 결정은 비컨 및 정확도 모두에 대한 리던던시에 기초한다.

비컨이 제한된 성능 저하 없이 LMU(들) 제거

설계로부터 제거하기 위한 잠재적 LMU들을 판단하는 1번째 단계는 설계에서 각 LMU에 대한 비컨 목록들의 조사이다. 시스템 계획 도구는 각 LMU에 의해 발견될 수 있는 비컨들을 예측하기 위해 사용된다. 시스템 계획 도구는 이후에 임의의 예측된 비컨이 다른 LMU들에 의해 발견되는 것으로 예측되는지 판단하도록 사용된다. 만일 LMU에 의해 발견되는 모든 비컨들이 또한 다른 LMU들에 의해 발견된다면, 이 LMU는 제거되는 후보이다. 이는 어떤 LMU가 설계에서 먼저 제거되는지 판단하는 비컨 리던던시의 수준이다. 설계로부터 LMU들의 제거는 반복될 수 있고, 비컨 발견의 리던던시가 최소화될 때까지 다른 희소화 관련 성능 사항의 도입을 제외한다. 이상적으로는, 최대로 희소화된 시스템에서는 비컨 리던던시가 없을 것이다.

비컨 리던던시의 판단은 LMU가 수신된 비컨 목록의 조사로부터 배치된 시스 템에서 수행될 수 있고, 시스템 최적화 또는 무선 네트워크 재설정의 경우 실제 비컨 성능은 이론적인 전파 모델로부터 판단되는 것 대신에 사용될 수 있다.

업링크 복조 성능 저하 없이 LMU(들) 제거

상기 설계에서 제거를 위해 잠재적 LMU(들)을 판단하데 있어 다음 단계는 설계에서 각 LMU에 대한 업링크 신호 강도의 조사이다.

업링크 복조 성능에 기초하여 갱신된 설계로부터 제거될 수 있는 LMU들 및 식별은 비컨 발견의 리던던시에 기초하여 LMU들의 제거를 반영하도록 이미 변경된 최초 기준선 설계에 대해 생성된 라디오 전파 모델을 사용하여 수행된다. 이러한 갱신된 모델은 비컨 발견 리던던시를 최소화하고, 최초에 업링크 복조 성능이 제한된 영역을 갖지 않는다.

서비스 영역에서 모든 가능한 송신 지점에 대해 모든 LMU들에서 수신된 신호 강도는 이 스테이지에서 조사된다. 만일 성공적인(복조되기에 충분히 강함) 신호 수신이 2개 이상의 LMU들에서 예측된다면, 수신이 풍부하다고 언급된다. 만일 특정 LMU에 의해 수신 및 복조되도록 예측된 신호들의 세트가 완전히 풍부하다면, LMU는 다른 희소화 관련 성능 사항(정확도 및 비컨 발견)의 도입을 제외하는 현재 설계로부터 제거될 수 있다.

업링크 복조 리던던시의 판단이 LMU가 수신된 신호 기록의 조사로부터 배치된 시스템에서 수행될 수 있고, 시스템 최적화 또는 무선 네트워크 재설정의 경우, 실제 업링크 복조 성능이 이론적인 전파 모델로부터 판단되는 것 대신에 사용될 수 있다.

정확도 성능 저하 없이 LMU(들) 제거

제한된 정확되는 정확도 수에 대해 특정 표적(예, 네트워크 기반 위치결정 시스템에 대한 FCC 단계 Ⅱ 지시)에 부합하는 견지에서 고려되어야 한다. 상기 시스템은 만일 현재 설계가 요구되는 정확도 표적에 부합하지 않는다면 정확도가 제한된다. 즉, 후보 설계로부터 LMU들의 제거에 의한 부가적인 희소화는 정확도 요구조건이 부합되지 않기 때문에 수행될 수 없다.

비컨 발견 또는 업링크 복조 성능에 의해 제한되지 않는 희소화된 WLS에서, 정확도가 제한된 영역들의 1차 결정물(determinant)은 정확도의 수평적 배열 희석이다(HDOP 또는 GDOP).

관계가 위치 오류, 측정 오류, 및 배열 사이에 존재한다. 배열의 효과는 측정 오류를 확대하기 위해, 또는 계산된 결과의 정확도를 희석하기 위해 동작하는 스칼라 양(scalar quantity)에 의해 표현된다. 이 양은 HDOP(Horizontal Dilution of Precision)으로서 언급되고, RMS 측정 오류 σ에 대해 RMS(Root-mean-Square; 제곱 평균 제곱근)의 비율이다. 수학적으로 다음과 같이 기록될 수 있다.

여기서

및

는 측정의 공분산 행렬로부터의 수평적 구성요소의 분산이다. 물리적으로, 최적의 HDOP는 기준선 LMU 상들 사이의 TDOA 쌍곡선의 교점이 직교할 때 구현된다. 이상적인 HDOP 상황은 에미터(emitter)가 원의 중심이 있고, 모든 수신 사이트들이 원의 원주 위에 균일하게 분포될 때 일어난다.

정확도 요구조건에 부합하거나 초과하는 후보 시스템에서 제거를 위해 적당한 LMU들의 판단은 서비스 영역의 시스템 계획 도구로 생성된 정확도 계획의 조사, 및 서비스 영역에서 각 지점에 대해 생성된 LMU들의 각 쌍 사이의 TDOA 기준선들을 통해 수행된다.

시스템 계획 도구는 기준선들에서 직교성 정도 및 예측된 TDOA 쌍곡선 기준선의 리던던시 모두를 고려한다. 풍부한 기준선들은 향상된 정확도에 기여하지 않고, 따라서 제거될 수 있다. 직교성의 낮은 정도를 갖는 기준선들은 실제로 측정의 부정확성을 확대할 수 있고, 따라서 반드시 최소화되어야 한다. 만일 LMU가 낮은 정도의 직교성을 갖는 TDOA 쌍곡선 기준선들을 생성한다면, 제거될 수 있고, WLS 정확도 성능은 재계산될 수 있다.

배치된 시스템의 정확도 성능의 평가는 계산된 위치 대 검사 송신을 위해 알려진 실제 위치의 조사로부터 판단될 수 있다. 배치된 시스템이 정확도가 제한된 영역으로 어려움이 있는 경우, 정보는 라디오 전파 모델로 이용되고, 새로운 기준선 설계가 계산된다. 새로운 기준선으로부터, 전체 지능형 설계 프로세스는 다시 반복될 수 있고, LMU들의 부가 또는 제거에 대하여 잠재적 사이트들이 판단된다.

희소화 분석을 위한 1차 시스템 설계(도 3a의 단계(303) 참조)

희소화 분석을 위한 1차 시스템 설계는 TDOA 성능 제한 인자들이 설계 계획 및 평가 애플리케이션에 의해 생성된 지능형 시스템 설계에 대해 존재하는지 판단하도록 사용된다. 네트워크에서 셀 사이트들에 대한 일 대 일 비율보다 적은 LMU들 을 배치하는 능력(희소화 배치)은 3개의 주요 인자들에 의해 제한된다. 다운링크 비컨 발견, 업링크 복조, 및 정확도. 이들은 도 3b-c(제한된 다운링크 비컨 발견), 도 3d-e(제한된 정확도), 및 도 3f-g(제한된 업링크 복조).

네트워크의 배치 비율을 제한하는 인자는 다음 단계들에서 확인될 수 있다.

검사하는 제 1 항목은 다운링크 비컨 발견이다. 이는 각 비컨의 송신 전력, 즉 송신 안테나로부터 배치된 LMU를 갖는 후보인 각 사이트로의 다운링크 신호의 경로 손실이 고려됨에 의해 분석될 수 있다. 이는 각 LMU에서 수신된 전력 수준을 산출할 것이다. 수신기 감도 특성에 기초하여, 각 LMU가 소정의 다운링크 비컨을 발견할 수 있는지 판단될 수 있다. 매든 비컨이 적어도 하나의 LMU(또는 만일 리던던시가 요구되면 그 이상)에 의해 발견될 수 있는 한, 설계는 다운링크 비컨 발견이 제한되지 않는다. 만일 임의의 비컨이 적어도 하나의 LMU에 의해 발견될 수 없다면, 시스템 설계는 이 인자에 의해 제한되고, LMU들은 이 상황이 해결될 때까지 상기 설계에 부가되어야 한다.

모든 비컨들이 적어도 하나의 LMU에 의해 발견될 수 있는 경우, 다음 제한 인자인 업링크 복조가 평가될 수 있다. 기지국의 수신기 감도, 및 사이트에 의해 서비스되는 다른 영역들에 대한 경로 손실에 기초하여, 이 링크를 유지하기 위해 필요한 이동 업링크 신호의 최소 송신 전력이 각 위치에서 판단될 수 있다. 이동 업링크 송신 전력, 및 유사한 경로 손실 계산에 기초하여, 주변의 LMU 사이트들에서 수신된 전력 수준이 판단될 수 있다. 만일 수신된 전력이 배치된 LMU를 갖는 후보인 적어도 하나의 사이트에서 신호를 복조하기 위해 LMU에 의해 필요한 최소 신 호 강도보다 크다면, 시스템 설계는 업링크 복조가 제한되지 않는다. 만일 이동 장치가 셀 사이트에 의해 서비스될 수 있는 영역들이 있지만, 업링크 신호가 복조를 허용하도록 충분한 전력 수준으로 임의의 LMU 사이트에 전파하지 않으면, 시스템은 업링크 복조가 제한되고, LMU들은 이 상황이 해결될 때까지 이 설계에 부가되어야 한다.

모든 비컨들이 발견되고, 설계에서 셀 사이트들에 의해 서비스가능한 모든 영역들이 또한 배치된 LMU들에 의해 복조될 수 있는 경우, 최종 검사는 시스템 설계가 정확도가 제한되는지 판단하도록 이루어질 수 있다. 이는 설계에서 셀 사이트들에 의해 서비스되는 위치들에서 링크를 유지하기 위해 사용되는 최소 이동 업링크 송신 전력을 먼저 판단할 것을 요구한다. 이 송신 전력, 및 모든 주변의 LMU 사이트들에 대한 경로 손실로부터, 주변의 LMU들 각각에서 수신된 신호 전력이 판단될 수 있다. 만일 신호 수준이 복조 감도 수준보다 현저하게 낮은 TDOA 탐지 감도 수준보다 크다면, LMU는 이 영역에서 이동 장치의 위치에 대해 협력하는 LMU로 고려된다. 모든 협력하는 LMU들이 식별된다. 영역에서 사이트들의 지형 및 밀도는 TDOA 측정의 다중 경로 도입 확산을 추정하기 위해 사용된다. 협력하는 LMU들의 배열, 및 다중 경로 확산에 기초하여, 이 영역에 대한 추정 위치 정확도가 계산될 수 있다. 이 프로세스는 전체 설계를 위해 집합적인 위치 정확도를 생성하기 위해 설계에서 셀 사이트들에 의해 서비스되는 모든 영역들에 대해 반복된다. 만일 이 정확도 수준이 설계의 요구조건에 부합한다면, 시스템 설계는 정확도가 제한되지 않는다. 만일 추정된 정확도 수준이 설계에 대한 요구조건보다 떨어지면, 시스템은 정확도가 제한되고, 부가적인 LMU들은 이 상황이 해결될 때까지 설계에 부가되어야 한다.

제한된 다운링크 비컨 발견

1번째 성능 제한 인자는 다운링크 비컨 발견이다. U-TDOA 기술을 사용하여 GSM 네트워크 상에서 이동국을 위치결정하는 것은 이동국에 의해 사용되는 GSM 프레임 타이밍의 지식을 요구한다. 이동 장치의 프레임 타이밍은 다운링크 BCCH 채널의 각 섹터에 의한 프레임 타이밍 브로드캐스트에 의해 정의된다. 일반적으로, GSM 네트워크 내의 각 셀 섹터는 독립적인 프레임 타이밍을 갖는다. LMU들이 모든 셀 사이트에서 배치될 때, 각 LMU는 상기 셀들에 의해 송신되는 BCCH를 디코딩하는 것에 의해 사이트에서 셀들의 프레임 타이밍을 요구한다. 이 프로세스(도 4에 도시됨)는 비컨 발견으로 언급된다. 희소화 배치가 사용될 때, LMU들이 배치되지 않는 셀의 프레임 타이밍은 이웃 사이트들에서 LMU들에 의해 발견되어야 한다. 만일 배치된 LMU들의 비율이 너무 낮으면, LMU들이 셀들에 대해 비컨을 발견할 수 없는 셀들이 있을 것이다. 이 경우, 발견되지 않은 비컨들이 있는 셀들에 의해 서비스되는 호출을 갖는 MS들은 위치결정되지 않을 수 있다. 이 배치는 제한된 다운링크 비컨 발견으로 언급된다.

완결성을 위해, 도 4에 의해 기재된 비컨 발견 프로세스는 이제 요약될 것이다. 도시된 바와 같이, 프로세스는 다음의 단계들을 포함한다.

1. MS는 RACH 상에서 액세스 버스트(Access Burst)를 송신한다. 이러한 이동 장치에서 유래된 호출은 임의의 참조 CGI들 및 관심 있는 CGI에서 개시된다. 전용 채널을 요청하는 임의의 MS는 이 프로세스를 촉발할 것이다.

2. RACH 신호는 BTS에 의해 수신되고, BTS는 채널 요구 메시지를 BSC 및 AMS에 송신한다. 채널 요구 메시지는 표적 CGI의 RFN 데이터를 포함한다.

3. LG(Location Gateway; 위치결정 게이트웨이)는 RFN 동기 쿼리(Sync Query) 메시지를 AMS에 송신하고, AMS는 CGI, ARFCN, RFN, 및 Abis TS 데이터의 세트를 포함하는 RFN 동기 응답으로 응답한다.

4. 이후에 LG는 향상된 동기 감시기(ARFCN int) 메시지를 제공되는 비컨 채널 상에서 GPS 시간에 상대적으로 51 다중프레임 경계를 발견하도록 작업하는 LMU들로 송신한다.

5. LMU들은 GSM 동기 보고(syncType=enhanced(동기 유형 = 향상)) 메시지로 송신한다. LG는 GPS 시간 스탬프에 매핑하는 조정된 RFN을 발견하기 위해 최종 계산을 수행한다. 이 매핑은 LG의 동기화 표에 기록된다.

6. 상기 프로세스는 관심 있는 다른 CGI들에 대해 반복된다.

제한된 업링크 복조

2번째 성능 제한 인자는 이동국에서 업링크 송신을 복조하기 위한 능력이다. 이는 협력하는 LMU들에서 TDOA 측정을 형성하기 위해 이후에 사용되는 참조 신호를 도출하기 위해 필요하다.

LMU들이 모든 셀 사이트에서 배치될 때, 호출 또는 비호출 관련 메시징이 송신되는 사이트에서 LMU는 업링크 신호를 용이하게 복조할 수 있다. 희소화 배치가 사용될 때, LMU들이 배치되지 않는 셀들 상에 배치된 호출들에 대한 업링크 신호는 이웃 사이트들에서 LMU들에 의해 복조되어야 한다. 만일 배치된 LMU들의 비율이 너무 낮으면, LMU가 셀 상에 배치된 호출들에 관련된 업링크 신호들을 복조할 수 있는 셀들이 있을 것이다. 이 경우, 셀들 상에 배치된 호출들은 위치결정될 수 없다. 이 배치는 제한된 업링크 복조로 언급된다.

제한된 정확도

일부 경우에, U-TDOA 배치는 제한된 업링크 복조 또는 제한된 다운링크 비컨 발견이 아닐지라도 제한된 정확도가 있을 수 있다. 정확도가 제한된 U-TDOA 배치의 원인은 주로 GDOP(Geometric Dilution of Precision; 기하학적 정확도의 희석)이다 모든 멀티 레터레이션(multi-lateration) 시스템에 공통으로, GDOP는 TDOA가 생성된 쌍곡선이 끼어든 각도의 얕음으로부터 무선 TDOA LMU 배치에서 일어난다. 만일 GDOP 곱셈기의 효과가 설계 표준 너머의 영역의 위치 오류를 일으킨다면, 이 영역은 정확도가 제한된다. 도 5는 실제 U-TDOA 시스템에서 다양한 타이밍 및 측정 오류들 및 라다오 다중경로 환경에 의해 도입되는 타이밍 및 측정 오류들에 의해 넓어진 TDOA 쌍곡선이 있는 희소화된 U-TDOA 네트워크의 예시적인 실시예를 도시한다.

서비스 영역 너머의 부가적인 LMU 배치는 서비스 영역 내의 GDOP를 더 낮추도록 사용될 수 있고, 이에 따라 정확도가 제한된 영역을 제거할 수 있다. U-TDOA 시스템에서 정확도가 제한된 영역을 다루기 위한 다른 기술은 하이브리드 위치결정 기술의 부가를 포함한다.

도 3d의 단계(314)는 예측된 정확도가 제한된 영역들에 대해 보상하기 위해 U-TDOA 시스템에 ECID(Enhanced Cell-ID)의 부가를 도시한다. U-TDOA 시스템에서, 본래의 장소의 무선 네트워크 기반 위치결정 기술의 대체 시스템이 가능하다. 이러한 네트워크 기반 위치결정 기술은 무선 네트워크의 토폴로지 및 서비스 영역의 기초가 되는 지리의 SMLC의 지식 상에 기초하여 위치결정을 생성하도록 섹터가 있는 Cell-ID 또는 Cell-ID를 사용하는 것을 포함한다.

(만일 가능하다면) 이동 장치에서 생성된 비컨 전력 측정 및 라디오 전파 지연 정보("타이밍 진행" 또는 "왕복 시간")의 사용은 기본 Cell-ID/섹터 위치를 개선하기 위해 BTS 비컨 전력 수준의 SMLC의 지식으로 효율적일 수 있다. 이 기술, 즉 ECID는 기본 Cell-ID 기술 상에서 잠재적인 정확도 향상이 있다. ECID 위치결정은 위치결정을 생성하기 위해 무선 네트워크로부터 도출된 부가적인 타이밍 진행(TA) 및 전력 관리(PM) 정보를 사용하여 달성된다. 대체 시스템과 같은 TA 및 CGI의 사용은 ECID 계산에 고유하며, 그 이유는 CGI 및 TA 모두 NMR(Network Measurement Report)에서 이용가능한 비컨 전력 측정의 활용도 또는 수에 관계없이 SLMC에 이용가능하기 때문이다. 위치결정에 대한 네트워크 기반 접근방식은 기록된 사용 데이터 및 라디오 전파 모델을 사용하여 정확도 향상의 노력 하에서 사용되는 통계적 방법인 것이 당업자에게 공지되어 있다.

희소화 U-TDOA 배치에서, U-TDOA 커버리지는 대다수의 서비스 영역 상에서 충분한 성능을 제공하는 것이 예상된다. 그러나, 위치 커버리지 홀들(holes)(불충분 또는 존재하지 않는 정확도의 영역)은 다운로드 비컨 발견의 제한, 희소화 U-TDOA 네트워크에 고유한 업링크 복조 문제, 및 변하기 쉽지 않다면 변하는 라디오 환경의 성질로 인해 존재할 수 있다.

커버리지 홀(TDOA 시스템이 성능 제한되는 지리적 영역)에 대한 대책은 부가적 LMU의 설치이다. 도 3g의 단계(308)뿐만 아니라 도 3d의 단계(308)(제한된 정확도)로서 도시된 이 접근 방식은 배치(LMU:BTS) 비율을 올릴 것이다. 만일 이 접근 방식이 무선 운용자에게 만족되지 않는다면, 하이브리드 U-TDOA/ECID 시스템이 배치될 수 있다. 위치 커버리지 부족 문제를 잠재적으로 해결하는 것에 부가하여, 하이브리드 U-TDOA/ECID의 배치는 제공된 LBS 애플리케이션에 대한 위치결정 QoS 차이를 허용한다. ECID는 이동 장치가 대화 상태에 이는 동안 추적과 같이 주기적 갱신으로 저(low)에서 중(medium)으로의 정확도를 요구하는 LBS 애플리케이션에서 특히 유용하다.

ECID 위치결정에 대한 신호 수집이 더 고출력의 전송(BTS에서 이동 장치로) 채널을 사용하여 이동 장치에서 수행되기 때문에, ECID 성능은 U-TDOA 배치를 수집하는 희소화되어 배치된 역 채널로부터 결과하는 성능 제한 인자들에 독립적이다.

GSM ECID는 서비스하는 셀 사이트 및 도달 전력 차(power-difference-of-arrival; PDOA) 측정으로부터 거리(TA 또는 RTT)와 결합된 셀 및 섹터(CGI) 기반 접근방식이다. 서비스하는 셀, 섹터(만일 존재하는 경우), 및 타이밍 진행에 부가하여, 네트워크의 각 비컨의 송신 전력은 알려져야 하며, 각 서비스하는 섹터(송신 안테나)의 위치는 PDOA를 정확하게 계산하기 위해 SMLC에 의해 알려져야 한다. PDOA 계산에 대한 대안으로서, 계측된 격자에 대한 비컨 강도의 데이터베이스는 패턴 매칭(pattern matching)에 사용될 수 있다. 서비스하는 셀 또는 섹터 내의 격자 는 이동 비컨 수신 패턴을 기록하는 것에 의해, 또는 정교한 라디오 전파 모델에 의해 계측될 수 있다.

ECID는 또한 네트워크들 또는 차별화한 U-TDOA 서비스 영역들 사이의 경계 영역 상의 중간 정확도 위치에 고유하게 적합한 방법이다. 경계 영역은 U-TDOA 정확도가 높은 GDOP에서 결과하는 불량한 네트워크 토폴로지 및 넓은 셀 간격으로 인해 불량하게 될 것이다. 넓은 셀 간격은 희소화되어 서비스되는 영역에 경계 영역을 두기 위한 운용자 성향에서 결과한다. 불량한 네트워크 토폴로지는 날카로운 선형 경계 상에 배치되는 U-TDOA 네트워크의 차별화의 결과이다. U-TDOA 서비스 영역들의 경계들은 운용자 통신 네트워크 배치 경계, LMU가 발전된 TDOA 정보를 공유하기 위해 U-TDOA 네트워크의 무능, 또는 U-TDOA 기반 무선 위치결정 시스템을 제공하기 위해 2개 이상의 매각인(vendor)을 사용하기 위한 운용자들의 선택으로부터 결과할 수 있다.

ECID로 이동 수신기는 신호 선택의 지점과 같이 동작할 수 있기 때문에, 비컨 라디오 전력은 서비스하는 네트워크와 인접한 네트워크 모두로부터 이동 장치에 의해 수집될 수 있다. 서비스하는 네트워크 LMU 기반 다운링크 비컨 수신기들에 의해 수집되는 인접한 네트워크 송신기 위치 및 주파수의 SMLC 인식은 인접한 네트워크에서 수신된 비컨이 인접한 영역 또는 네트워크에 기초하여 LMU들의 상호 운용 상의 신뢰 없이 ECID 위치 계산을 위해 사용되게 한다.

도 3d의 단계(315)는 정확도가 제한된 성능 성능에 맞서는 U-TDOA 시스템에 대한 AoA의 부가를 도시한다. 미국 특허 제6,108,555호(2000년 8월 22일) 및 제 6,119,013호(2000년 9월 12일)의 "Enhanced Time Difference Localization System"을 참조하라.

다운링크 비컨 발견 제한 성능을 향상

다른 기지국에 관련된 하나의 기지국에 의해 방사된 신호들의 송신 시간 오프셋이 알려지지 않는 GSM 또는 UMTS와 같은 비동기화된 네트워크에서, LMU들은 프레임 타이밍을 판단하기 위해 비컨 타이밍을 감시해야 한다. LMU 배치가 1:1(BTS:LMU)보다 적을 때, 셀의 라디오 송신 타이밍은 존재하는 LMU에 의해 판단되어서는 안 되고, 대신에 인접 셀 또는 추가적인 셀의 LMU로부터 판단되어야 한다.

이하 설명은 희소화된 배치에서 다운링크 비컨 발견을 촉진하기 위한 기술이다.

향상된 다운링크 안테나 (도 3B에서 단계 305)

성능 제한 요소가 다운링크 비컨 발견일 때, 1번째 가장 저비용의 선택은 성능이 제한된 영역에 근접한 곳에서 식별된 LMU 사이트에 향상된 다운링크 안테나를 부가하는 것이다. 향상된 다운링크 수신 안테나의 사용은 LMU가 주변 셀 및 희소화되어 배치된 섹터로부터의 비컨 (GSM의 BCCH) 브로드캐스트를 더 잘 검출 및 복조 하게 한다. 다운링크 안테나의 배치는 LMU에 직접 설치 (direct mounting)를 통하여 달성될 수 있으나, 기지국 외부 또는 셀 타워 상에 설치된 안테나가 덜 감쇄된 (attenuated) 환경을 제공하고 따라서 더 나은 수신을 제공한다.

그러나, 다운링크 안테나는 너무 적은 감쇄 뿐만 아니라 너무 많은 감쇄를 겪을 수 있다. 다운링크 수신기는 비컨이 그러한 고출력에서 송신된다는 사실로부터 손실을 입을 수 있다. 예를 들어, LMU (그의 수신 안테나와 함께)가 하나의 BTS에 또는 근처에 위치된다면, BTS로부터의 비컨은 매우 높은 출력에서 수신될 것이다. GSM 파형 (waveform)의 성질 때문에, 이러한 비컨으로부터의 에너지의 상당한 부분이 인접한 주파수 채널로 유출된다. 근처의 사이트 (희소화된 사이트)에 배치된 LMU들을 갖지 않는 근처의 사이트가 인접한 채널들 중 하나에서 비컨 송신을 갖는다면, 강한 국소적 비컨으로부터의 유출은 원격 사이트로부터의 약한 비컨을 검출하고 복조하는 것을 매우 어렵게 할 수 있다.

인접 채널 문제에 더하여, 일부 경우 (예, LMU 다운링크 수신 안테나가 통신 사업자의 송신 안테나 매우 가까운 곳에 위치한 옥상 배치 (roof top deployment))에서, 국소적 비컨이 매우 강해서 LMU의 전단을 포화시키고, 따라서 원격 비컨이 인접 채널상에 있지 않을지라도 원격 비컨을 검출하는 것이 불가능하게 한다. 이 시나리오에서, 저렴한 라인 감쇄기 (line attenuator)를 도입하여 그것이 더 이상 포화되지 않도록 LMU의 다운링크 수신기에서 수신된 신호 수준을 감소시킴으로써 성공할 수 있다. 라인 감쇄는 이전에 발견되지 않았던 다수의 원격 비컨들이 발견되게 할 수 있다.

물리적 안테나 배치의 최적화 및 라인 감쇄기의 적용 이외에도, 제3 기술, 즉, 프로그램가능 노치 필터 (programmable notch filters) 를 안테나 피드 (feed)에 적용하는 기술이 사용될 수 있다. 공동배치 (co-located)된 호스트 (host) BTS로부터의 주파수를 필터링하는 것에 의해, 포화 문제가 원격 비컨 수신 (reception)의 저하없이 완화된다. 이 접근에서, 운용자의 주파수 계획의 변덕스러운 성질 (mercurial nature) 및 호스트 BTS를 포함하는 새 주파수 할당 (allocation)을 조정(adjust)할 필요 때문에 프로그램가능 필터들이 필요하다.

향상된 비컨 동기화 (synchronization)에 대한 링크 감시 (도 3C의 단계 312)

2004년 8월 24일자 미국특허 제6,782,264호 "Monitoring of Call Information in a Wireless Location System"에서 개시되고 2005년 6월 10일자로 출원된 미국 공개 특허 제20060003775호 "Advanced Triggers for Location-based Service Applications in a Wireless Location System"에서 추가로 확장된 바와 같이, AMS 또는 LMS(Link Monitoring System)이 무선 위치결정 시스템과 관련하여 배치되어 위치결정 시스템을 촉발하는 수동적 수단을 제공할 수 있다. 비용 절감을 판단하기 때문에, 오버레이 LMS가 배치되어 Abis (BTS 대 BSC) 링크만 감시할 수 있거나 필요한 LMS 기능이 BSC로 직접 통합될 수 있다. AMS 또는 LMS 기능의 배치는 더 낮은 LMU 배치 밀도를 가능하게 하는 특정 기술을 허용한다.

향상된 비컨 동기화 특징은 AMS 또는 LMS를 적용하여 연관된 BTS 유닛의 Abis 링크를 감시하고, 지연을 감소시키고 시스템 처리량(throughput)을 개선시키면서 GSM 프레임 수 정보에 신속하면서 신뢰적으로 접속하도록 한다. 이 향상된 동기화 기술은 GSM 비컨 및 GPS 시간에 대한 그들 각자의 매핑 (mapping)을 발견하는 시스템 감도를 증가시킨다. 이 기술을 사용하여, Abis 감시기는 GPS 시간에 대한 절대 프레임 수(frame number; FN)의 매핑을 부분적으로 개시할 동기화 정보를 제공할 것이다. LMS에 의해 제공된 파라미터는 RFN (감소된 프레임 수, T1', T2, T3), GSM 프레임 수의 부분적 개시를 포함한다. 이 정보는 다운링크 경로를 감시하는 LMU에 의해 직접적으로 이루어진 관찰 및 계산과 조합되어 시간 방식 (timing solution)에 추가로 수렴(converge)될 것이다.

구체적으로, '비컨 동기화'는 시스템이 특별한 CGI에 의해 사용된 절대 프레임 시간 참조를 결정하는 방법인 바, 절대 시간 참조는 시간의 함수로서 수퍼 프레임(super-frame) 시퀀스를 결정하는데 사용된다. U-TDOA 시스템은 정확한 시간에 정확한 채널에 주파수 도약 (frequency-hopped) 신호를 적절하게 수집하기 위하여 프레임 수(FN)의 타이밍의 정확한 지식에 의존한다. 향상된 비컨 동기화는 비컨 타이밍이 보통 다운링크 비컨 감시보다 11dB 낮은 신호대 잡음비(SNR)에서 측정되도록 하는 다운링크 상의 검출 프로세스와 비정밀(coarse) LMS로부터의 조악한 프레임 수 (FN) 측정법을 사용한다. 이 향상된 감도는 비컨이 더욱 희소화한 LMU 배치를 촉진하는, 더 먼 LMU에 의해 검출되도록 한다.

절대 프레임 시간 참조의 결정의 일반적 기능은 기본 비컨 동기화 프로세스동안 시작된다. LMU는 GSM 프레임과 GPS 시간 사이에 타이밍 동기화를 도출하기 위하여 4 단계 프로세스를 수행한다:

1. LMU는 BTS에서 주파수 오프셋을 정정하기 위하여 사용되는 FCCH(frequency control channel)을 검출한다.

2. LMU는 동기화 채널 (SCH)을 검출하여 정확한 타이밍을 도출한다. LMU가 프레임 타이밍을 아는 반면, 그것은 절대 프레임 수 또는 어느 셀이 송신되는지 (CGI)를 알지 못한다.

3. LMU는 브로드캐스트 제어 채널 (BCCH)를 복조하고 프레임 수 및 CGI를 디코딩한다. 신호의 복조는 검출이 복조보다 쉽기 때문에, 상기 단계 01 및 단계 2보다는 상당히 높은 SNR에 의존함을 주의하라.

4. 이 절대 프레임 시간 참조는 U-TDOA 위치결정 프로세스에서 신호의 수집을 돕기 위하여 LMU에 대하여 이용가능하다.

향상된 비컨 동기하는 기본 비컨 동기화 프로세스를 다음과 같이 설계한다:

1. AMS는 향상된 프로세스가 필요한 각 BTS에 다수의 측정을 제공한다. 이 측정은 CGI를 포함한다.

2. 이러한 메시지들의 상관성(correlation)이 감소된 프레임 수 (전체 프레임 수를 나타내는데 필요한 22 비트 (bits) 중 16 비트) 및 GSM 프레임 및 GPS 사이의 타이밍 동기화의 대략 추정치를 도출하기 위하여 수행된다.

3. 감소된 프레임 수 (22 비트 중 16 비트) 정보는 LMU로 보내지고, LMU 는 그 후에 FCCH 및 SCH 검출 (상기 단계 1 및 단계 2)을 수행하고 정확한 시간 배열을 되돌려보낸다. LMU가 더이상 BCCH 채널을 복조하지 않기 때문에, 검출이 낮은 SNR에서 수행될 수 있다.

4. LMU에 의해 제공된 정확한 타이밍은 이전에 계산된 감소된 프레임 수와 조합된다. 이 프레임 수는 그 후에 위치결정을 위한 LMU에 의한 신호 수집을 보조하도록 가용하다.

다운링크만을 위한 LMU 배치 (도 3C의 단계 311)

다운링크 비컨 발견이 제한된 영역에서 위치결정 시스템의 성능을 증가시키기 위한 하나의 기술은 다운링크만을 위한 LMU 유닛의 표적된 설치이다. 낮은 가격으로 용이하게 설치된 수신기 유닛은 도 4에 도시된 프로세스를 사용하여 배치된 LMU가 없는 셀 사이트 (cell sites)에서 다운링크 비컨 타이밍을 측정하기 위하여 배치된다. 배치된 LMU의 수를 줄이고 비컨 커버리지 "홀"을 채우기 위하여 비컨 발견을 제공함 (그러나 위치결정 프로세스에 협력할 수 없음)으로써, 총체적으로 낮은 시스템 비용이 수득된다. 이 유닛은 SMLC에 또는 SMLC에 전송하기 위한 다른 LMU에 유선 또는 무선 백홀을 사용할 수 있다. 백홀은 시간 수집과는 무관하고, 따라서 가변적 링크 지연이 동작에 영향을 미치지 않을 것이다.

다운링크 LMU는 비가공(raw) 시간 데이터를 수집하는데 사용되거나 GPS 시스템으로부터의 오프셋을 국소적으로 계산하도록 하는 GPS 모듈과 배치될 수 있다. GPS 모듈과 배치되는 것은 비컨 타이밍 오프셋 제공의 프로세스를 간단하게 하지만, GPS 모듈은 유닛의 가격 및 크기를 증가시키고 GPS 커버리지를 갖는 영역에 설치를 제한한다. 국소적 클럭 소스 (clock source) 또는 다른 비컨으로부터의 오프셋을 사용하는 것은 GPS 모듈을 제거하고 GPS 수신기 및 GPS 안테나의 가격을 절약하게 하고; 더 탄력적인 (flexible) 설치 선택 (배치된 LMU에 공통 비컨을 검출할 수 있어야 함)을 할 수 있게 하나 통상의 관찰된 비컨으로부터 비컨 타이밍 오프셋을 계산하기 위하여 SMLC에 의존한다.

모든 비컨은 서로에 상대적으로 또는 다른 기타 임의의 시간에 대하여 시간을 잴 수 있다. 이러한 타이밍 방식은 비컨 발견의 목적에는 좋을 수 있으나, U-TDOA 측정에 대한 충분한 타이밍 정확성을 생성하지 않고, 따라서 정확한 GPS에 기반한 시간은 여전히 LMU 사이트에서 필요하다. 비컨 발견은 수 마이크로-초에 의해 오프될 수 있고 여전히 기능적이지만, 정확한 U-TDOA는 U-TDOA 계산에 ~25-50 나노초 클럭 정확도를 요구한다.

다운링크 LMU 유닛은 내부 안테나를 사용할 수 있으나, 불충분한 수의 비컨이 수신되는 경우에 부가되는 이득을 위한 외부 안테나를 제공할 수 있다.

통상의 유닛의 수신기 시스템은 다양한 수신을 가능하게 하는 다중 안테나에 대한 제공이 있는 단일 채널 (single channel)이다. 다중 대역(multi-band) 배치로 유지함에 있어, 유닛은 다중 주파수 대역에 걸쳐 동조할 수 있다. 수신기 유닛은 다운링크 수신만 제공하도록 설계되나, 무선 송수신기와 결합되어 무선 백홀을 허용할 수 있다. 이 유닛은 비컨 검색 및 비컨 타이밍 또는 국소적 클럭으로부터 또는 다른 비컨과의 관련한 비컨 오프셋의 보고에 전용된다.

매우 한정된 경우에서, 초기 분석에서 획득되는 무선 통신 네트워크의 지식을 사용하여, 상호 동기 클러스터를 사용하여 LMU가 검출할 수 있는 비컨으로부터 LMU가 검출할 수 없지만 검출된 비컨에 대하여 상호 동기로 알려진 비컨까지 비컨 타이밍을 매핑할 수 있다. 이것은 셀 사이트 내의 섹터에 빈번하게 적용되지만 공통 클럭을 통한 BTS 동기화가 사용된다면 또한 다른 그룹에도 적용될 수 있다.

향상된 업링크 복조 제한된 성능 (도 3F 및 3G 참조)

예비 네트워트 설계 분석(도 3A, 단계 303)이 희소화된 U-TDOA 배치가 업링크 복조 제한되었다는 것을 도시한다면, 5가지 기술이 업링크 복조 제한된 성능을 완화하거나 정정하기 위하여 사용될 수 있다. 이 기술중의 제 1 기술 (도 3F, 단계 319)은 무선 네트워크가 역 채널(이동 장치 대 기지국) 라디오 메시징으로부터 라디오 메시지 또는 비트 시퀀스(들)을 전송하도록 구성되는 것을 요구하며, 이는 무선 위치결정 시스템으로 신호 상관 프로세싱을 위한 표현 신호로의 재변조를 위한 것이다.

제 2 기술 (도 3F, 단계 318)은 AMS 및 LMS를 요구하고, 재변조를 위한 역 채널 라디오 메시징으로부터 신호 상관 프로세싱을 위한 표현 신호로의 비트 시퀀스(들)을 검출한다.

제 3 기술 (도 3F, 단계 317)은 라디오 메시징을 신호 상관 프로세싱에서 알려진 비트 시퀀스만을 사용하는 것에 의해 신호 복조 및 수동적 감시에 대한 필요를 피한다.

업링크 복조가 제한된 영역에 대응하기 위한 제 4 기술 (도 3G, 단계 320)은 전용 안테나의 부가, 또는 모든 이용가능한 안테나로부터의 입력을 영향을 받는 지리적 영역 내 또는 인근의 LMU와 조합하는 신호 프로세싱의 부가이다. LMU는 영향받는 영역 및 생성된 TDOA 쌍곡선의 직교 내의 지점에 대한 SNR에서 예측된 향상에 기초하여 선택된다.

제 5 기술 (도 3G, 단계 308)은 현재 TDOA 설계가 업링크 복조가 제한된 영 역 내 또는 인근에 LMU(들)을 부가하는 것이다. LMU 위치는 시스템 설계, 계획 및 평가 도구 및 전술된 모델로부터 개발된 데이터에 기초하여 선택된다.

전송된 복조된 데이터 (도 3F, 단계 316 및 단계 319)

상술한 바와 같이, 무선 통신 네트워크는 역 제어 및/또는 트래픽 라디오 채널 상에서 일어나는 비트 시퀀스들을 샘플링 및 전송할 수 있다.

이 비트 시퀀스 또는 샘플은 그 후에 변조되어 기저대여 신호를 생성한다. 이 재-변조된 기저대역 신호는 그 후에 참조 신호로 사용된다. 이 참조 신호는 그 후에 LMU가 배치되어 이러한 사이트에서 이상적 참조 및 수신된 신호 사이의 TDOA 추정치를 제공하는 수신 사이트에서 기록되고 수신된 신호에 대하여 상관될 수 있다 (1994년 7월 5일자 미국 특허 제5,327,144호 'Cellular Telephone Location System' 및 2000년 4월 4일자 미국특허 제6,047,192호 'Robust Efficient Localization System' 참조).

이 기술은 특히 LMU 기능이 내부 BTS 통신 경로를 사용하여 비트 시퀀스가 신속하게 전달되는 기지국 송수신기에 통합되는 경우에 적합하다. 무선 통신 시스템을 갖는 LMU의 통합은 무선 위치결정 시스템 배치로부터 독립형 수동 감시 장치의 필요와 비용을 제거한다.

향상된 업링크 성능을 위한 링크 감시 (도 3F, 단계 310 및 단계 318)

상술한 바와 같이, 링크 감시 서브시스템 (LMS)는 사용되어 위치결정 시스템 을 촉발하는 수동적 수단을 제공할 수 있다. LMS 시스템은 또한 특정 기술이 업링크 복조 성능을 개선함으로써 낮은 LMU 배치 밀도를 허용하게 한다. 희소화되지 않은 U-TDOA 배치에서, 참조 신호는 보통 서비스하는 셀에 존재하는 LMU 또는 인근 셀에 존재하는 LMU에 의해 생성된다. 희소화된 배치에서, 아무 LMU 도 최소의 오류로 복조되는 충분한 품질의 신호를 성공적으로 수신할 수 없다. 이 경우에, LMS (또는 AMS)는 사용되어 신호에 포함된 비트 시퀀스 샘플을 포착할 수 있다. 이 샘플은 그 후에 재-변조되어 기저대역 신호를 생성한다. 이 재-변조된 기저대역 신호는 그 후에 참조 신호로 사용된다. 이 참조 신호는 그 후에 LMU가 배치되어 이러한 사이트에서 이상적 참조와 수신된 신호 사이의 TDOA 추정치를 제공하는 수신 사이트에서 기록되고 수신된 신호에 대하여 상관될 수 있다 (1994년 7월 5일자 미국 특허 제5,327,144호 'Cellular Telephone Location System' 참조). 다시, 상술한 바와 같이, AMS 또는 다른 링크 감시 시스템으로부터의 복조 데이터를 획득하는 것은 LMU의 비용/복잡성을 감소시킬 수 있는 바, 이는 희소화가 문제가 아닐 때에도 바람직하다.

향상된 업링크 성능에 대한 공지의 시퀀스 상관 (도 3F, 단계 317)

TDOA 값의 성공적 측정은 '깨끗한' (높은 SNR, 낮은 위상 잡음, 낮은 간섭 등) 참조 신호를 요구하는 바, 이 방법으로 측정된 다중 사이트로부터의 신호는 상관되어 참조 신호 및 각 사이트에서 수신된 신호 사이의 TDOA 추정치를 제공한다. 이 참조 신호는 전형적으로 희소화되지 않은 U-TDOA 네트워크에서 두 방식 중 하 나로 획득된다. 제 1 방식은 참조 신호로 이동 장치 (예, 서비스하는 셀 사이트)에 근접한 사이트에서 수신된 신호를 사용하는 것이다. 이 방식은 링크 버젯(budget)이 근접 사이트에서 수신된 신호가 또한 아주 깨끗 (라디오 간섭 또는 잡음에 방해되지 않음)하다고 간주한다. 제 2 접근방식은 하나의 사이트에서 수신된 신호를 복조 (및 필요하다면 디코딩)한 후, 이 데이타를 사용하여 수신된 사이트에서 예상되는 파형을 생성함으로써 이상적 참조 신호를 재구성하는 것이다. 이 접근은 신호가 하나 이상의 사이트에서 최소한의 에러로 복조되는 충분한 품질을 갖는다고 간주한다.

희소화된 LMU 배치의 경우에, 이러한 접근의 어느 것도 적절한 참조 신호를 제공하지 않을 것이 가능하다. 이 시나리오는 아무 LMU도 이동국으로부터 고품질 신호를 수신하지 않도록 하는 위치에서 이동 장치에 의해 초래될 수 있다. 이 경우에, 제 1 방식은 양호한 참조 신호로서 역할하지 않는 낮은 SNR 신호를 결과한다. 신호의 품질이 LMU가 배치된 모든 사이트에서 불량하기 때문에, 참조를 재구성하는 제 2 방식이 또한 불량한 품질 신호가 신뢰가게 복조할 수 없기 때문에 (많은 비트 오류를 가질 수 있음) 또한 실패할 것이다.

그러나 다수의 파형은 공지되지 않은 사용자 데이터를 따라 송신되어 포착 , 동기화 및/또는 균등화(equalization)를 돕는 공지의 패턴 (예, GSM의 미드앰블에서 훈련 시퀀스 코드(Training Sequence Code), IS-136에서 Synch 및 DVCC 등)을 갖는다. 이러한 패턴의 선행 지식으로, 이상적 기준이 생성되어 이러한 공지의 영역과 관련된 예상되고 수신된 파형을 나타낼 수 있다. 이 참조는 그 후에 LMU가 배 치되어 이상적 참조 및 이러한 사이트에서 수신된 신호 사이의 TDOA 추정치를 제공하는 수신 사이트에서 수신된 신호에 대하여 상관될 수 있다 (2000년 4월 4일자 미국 특허 제6,047,192호 'Robust Efficient Localization System' 참조).

D. 결론

본 발명의 진정한 범위는 본원에 개시되어 설명된 바람직한 실시에에 한정되지 않는다. 예를 들어, 무선 위치 시스템의 설명된 바람직한 상술한 개시는 신호 수집 시스템 (SCS, Signal Collection System), TDOA 위치결정 프로세서 (TLP, TDOA Location Processor), 애플리케이션 프로세서 (AP, Applications Processor), 위치 측정 유닛 (LMU, Location Measuring Unit) 등과 설명적 용어를 사용하는데, 이들은 다음 청구항의 보호 범위를 한정하거나 그렇지 않으면 무선 위치 시스템의 발명적 측면이 개시된 특별한 방법 및 장치로 한정한다는 것을 암시하도록 해석되어서는 안된다. 또한, 해당 업계의 기술자들이 이해하는 바와 같이, 본원에 개시된 발명적 측면의 많은 것들은 TDOA 기술에 기반하지 않은 위치 시스템에 적용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명은 상술한 바와 같이 구성된 SCS의 것을 채택하는 시스템으로 한정되지 않았다. SCS의, TLP의 등은, 본질적으로, 본원에 개시된 발명적 관념으로부터 떨어지지 않고 다양한 형태를 취할 수 있는 프로그램화할 수 있는 데이터 수집 및 프로세싱 장치이다. 디지털 신호 프로세싱 및 다른 프로세싱 기능의 급격히 감소되는 비용을 가정하며, 예를 들어 시스템의 발명적 작동의 변화 없이 본원에 개시된 하나의 기능적 요소 (TLP 같은)로부터 다른 기능적 요소 (SCS와 같은) 로의 특별한 기능에 대하여 프로세싱을 이송하는 것이 용이하게 가능하다. 많은 경우에, 본원에 개시된 이행의 장소 (예, 기능적 요소)는 단지 설계자의 선호이며 꼭 필요한 것은 아니다. 따라서, 그들이 표현적으로 한정되는 것을 제외하고, 다음 청구항의 보호 범위는 상술한 특정 실시예로 한정되도록 의도되지 않았다.

Claims

최초 네트워크 설계로부터 희소화(sparse) WLS(wireless location system; 무선 위치결정 시스템)을 설계하기 위한 방법에 있어서,

상기 최초 네트워크 설계가 정확도(accuracy) 성능 제한 인자(performance limiting factor)에 의해 영향을 받는지 판단하는 단계; 및

다음의 동작들 중 적어도 하나를 수행하는 것에 의해, 상기 최초 네트워크 설계를 수정하는 단계를 포함하고,

상기 다음의 동작들은,

하나 또는 그 이상의 LMU들에서 통합(integration) 시간을 증가하는 동작;

WLS에서 하이브리드(hybrid) TDOA(time difference of arrival; 도달 시간차)/ECID(enhanced cell identification; 향상된 셀 식별) 위치결정 프로세스를 배치하는 동작;

상기 WLS에서 하이브리드 TDOA/AoA(angle of arrival; 도달 각) 위치결정 프로세스를 배치하는 동작; 및

상기 네트워크 설계에 적어도 하나의 LMU를 부가하는 동작을 포함하는 것을 특징으로 하는 희소화 WLS을 설계하기 위한 방법.
청구항 1에 있어서,

상기 WLS는 복수의 지리적으로 분산된 LMU들을 포함하는 U-TDOA(uplink time difference of arrival; 업링크 도달 시간차) 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 희소화 WLS을 설계하기 위한 방법.
청구항 1에 있어서,

상기 WLS는 복수의 지리적으로 분산된 BTS(base transceiver station; 기지국 송수신기)들을 포함하는 GSM 무선 통신 시스템 상에 오버레이(overlay)되는 것을 특징으로 하는 희소화 WLS을 설계하기 위한 방법.
청구항 1에 있어서,

상호 동기된(co-synchronized) 셀 섹터(cell sector)들의 적어도 하나의 클러스터(cluster)를 식별하는 단계, 및 상기 최초 네트워크 설계를 생성하기 위해 지능형(intelligent) 네트워크 설계 프로세스를 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 희소화 WLS을 설계하기 위한 방법.
청구항 1에 있어서,

상기 최초 네트워크 설계 또는 상기 최초 네트워크 설계의 수정된 버전이 다운링크 비컨 발견(downlink beacon discovery) 성능 제한 인자에 의해 영향을 받는지 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 희소화 WLS을 설계하기 위한 방법.
청구항 5에 있어서,

상기 성능 제한 인자가 다운링크 비컨 발견이라는 판단에 기초하여, 적어도 하나의 향상된(enhanced) 다운링크 안테나를 배치하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 희소화 WLS을 설계하기 위한 방법.
청구항 5에 있어서,

상기 성능 제한 인자가 다운링크 비컨 발견이라는 판단에 기초하여, 다운링크 간섭 소거(downlink interference cancellation)를 배치하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 희소화 WLS을 설계하기 위한 방법.
청구항 5에 있어서,

상기 성능 제한 인자가 다운링크 비컨 발견이라는 판단에 기초하여, BTS 동기화(synchronization)를 배치하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 희소화 WLS을 설계하기 위한 방법.
청구항 5에 있어서,

상기 성능 제한 인자가 다운링크 비컨 발견이라는 판단에 기초하여, 상기 네트워크 설계에 적어도 하나의 LMU를 부가하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 희소화 WLS을 설계하기 위한 방법.
청구항 5에 있어서,

상기 성능 제한 인자가 다운링크 비컨 발견이라는 판단에 기초하여, AMS(Abis monitoring system; Abis 감시 시스템)가 배치되지 않았는지 판단한 후에, 식별된 사이트에서 적어도 하나의 다운링크만을 위한(downlink-only) LMU를 배치하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 희소화 WLS을 설계하기 위한 방법.
청구항 5에 있어서,

상기 성능 제한 인자가 다운링크 비컨 발견이라는 판단에 기초하여, AMS(Abis monitoring system; Abis 감시 시스템)가 배치되는지 판단한 후에, EBS(Enhanced Beacon Synchronization; 향상된 비컨 동기화) 및 AMS로 도출되는 비컨 타이밍(timing) 기능의 사용을 활성화(enabling) 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 희소화 WLS을 설계하기 위한 방법.
청구항 1에 있어서,

상기 최초 네트워크 설계 또는 상기 최초 네트워크 설계의 수정된 버전이 업링크 복조 성능 제한 인자에 의해 영향을 받는지 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 희소화 WLS을 설계하기 위한 방법.
청구항 12에 있어서,

상기 최초 네트워크 설계에 영향을 주는 성능 제한 인자가 업링크 복조라는 판단에 기초하여, 통신 시스템 복조 데이터가 활성화(enable)되는지 판단하는 단계, 및 복조된 데이터 특징을 활성화하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 희소화 WLS을 설계하기 위한 방법.
청구항 12에 있어서,

상기 최초 네트워크 설계에 영향을 주는 성능 제한 인자가 업링크 복조라는 판단에 기초하여, 통신 시스템 복조 데이터가 활성화되지 않는지 판단하는 단계, AMS가 배치되지 않는지 판단하는 단계, 및 미드앰블(mid-amble)만의 정정 특징을 활성화하는지 여부를 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 희소화 WLS을 설계하기 위한 방법.
청구항 12에 있어서,

상기 최초 네트워크 설계에 영향을 주는 성능 제한 인자가 업링크 복조라는 판단에 기초하여, 통신 시스템 복조 데이터가 활성화되지 않는지 판단하는 단계, AMS가 배치되는지 판단하는 단계, 및 AMS로 도출된 복조된 데이터 특징을 활성화하는지 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 희소화 WLS을 설계하기 위한 방법.
청구항 12에 있어서,

상기 최초 네트워크 설계에 영향을 주는 성능 제한 인자가 업링크 복조라는 판단에 기초하여, 상기 네트워크 설계에 적어도 하나의 LMU를 부가하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 희소화 WLS을 설계하기 위한 방법.
청구항 12에 있어서,

상기 최초 네트워크 설계에 영향을 주는 성능 제한 인자가 업링크 복조라는 판단에 기초하여, 상기 네트워크 설계에 적어도 하나의 전용 안테나 설비를 부가하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 희소화 WLS을 설계하기 위한 방법.
최초 네트워크 설계로부터 희소화(sparse) WLS(wireless location system; 무선 위치결정 시스템)을 설계하기 위한 미리 정해진 방법을 수행하는 컴퓨터 가독 명령(computer readable instruction)들을 포함하는 컴퓨터 가독 매체(computer readable medium)에 있어서,

상기 방법은,

상기 최초 네트워크 설계가 정확도(accuracy) 성능 제한 인자(performance limiting factor)에 의해 영향을 받는지 판단하는 단계; 및

다음의 동작들 중 적어도 하나를 수행하는 것에 의해, 상기 최초 네트워크 설계를 수정하는 단계를 포함하고,

상기 다음의 동작들은,

하나 또는 그 이상의 LMU들에서 통합(integration) 시간을 증가하는 동작;

WLS에서 하이브리드(hybrid) TDOA(time difference of arrival; 도달 시간 차)/ECID(enhanced cell identification; 향상된 셀 식별) 위치결정 프로세스를 배치하는 동작;

상기 WLS에서 하이브리드 TDOA/AoA(angle of arrival; 도달 각) 위치결정 프로세스를 배치하는 동작; 및

상기 네트워크 설계에 적어도 하나의 LMU를 부가하는 동작을 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 가독 매체.
청구항 18에 있어서,

상기 WLS는 복수의 지리적으로 분산된 LMU들을 포함하는 U-TDOA(uplink time difference of arrival; 업링크 도달 시간차) 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 가독 매체.
청구항 18에 있어서,

상기 WLS는 복수의 지리적으로 분산된 BTS(base transceiver station; 기지국 송수신기)들을 포함하는 GSM 무선 통신 시스템 상에 오버레이(overlay)되는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 가독 매체.
청구항 18에 있어서,

상기 방법은,

상호 동기된(co-synchronized) 셀 섹터(cell sector)들의 적어도 하나의 클 러스터(cluster)를 식별하는 단계, 및 상기 최초 네트워크 설계를 생성하기 위해 지능형(intelligent) 네트워크 설계 프로세스를 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 가독 매체.
청구항 18에 있어서,

상기 방법은,

상기 최초 네트워크 설계 또는 상기 최초 네트워크 설계의 수정된 버전이 다운링크 비컨 발견(downlink beacon discovery) 성능 제한 인자에 의해 영향을 받는지 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 가독 매체.
청구항 22에 있어서,

상기 방법은,

상기 성능 제한 인자가 다운링크 비컨 발견이라는 판단에 기초하여, 적어도 하나의 향상된(enhanced) 다운링크 안테나를 배치하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 가독 매체.
청구항 22에 있어서,

상기 방법은,

상기 성능 제한 인자가 다운링크 비컨 발견이라는 판단에 기초하여, 다운링크 간섭 소거(downlink interference cancellation)를 배치하는 단계를 더 포함하 는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 가독 매체.
청구항 22에 있어서,

상기 방법은,

상기 성능 제한 인자가 다운링크 비컨 발견이라는 판단에 기초하여, BTS 동기화(synchronization)를 배치하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 가독 매체.
청구항 22에 있어서,

상기 방법은,

상기 성능 제한 인자가 다운링크 비컨 발견이라는 판단에 기초하여, 상기 네트워크 설계에 적어도 하나의 LMU를 부가하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 가독 매체.
청구항 22에 있어서,

상기 방법은,

상기 성능 제한 인자가 다운링크 비컨 발견이라는 판단에 기초하여, AMS(Abis monitoring system; Abis 감시 시스템)가 배치되지 않았는지 판단한 후에, 식별된 사이트에서 적어도 하나의 다운링크만을 위한(downlink-only) LMU를 배치하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 가독 매체.
청구항 22에 있어서,

상기 방법은,

상기 성능 제한 인자가 다운링크 비컨 발견이라는 판단에 기초하여, AMS(Abis monitoring system; Abis 감시 시스템)가 배치되는지 판단한 후에, EBS(Enhanced Beacon Synchronization; 향상된 비컨 동기화) 및 AMS로 도출되는 비컨 타이밍(timing) 기능의 사용을 활성화(enabling) 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 가독 매체.
청구항 18에 있어서,

상기 방법은,

상기 최초 네트워크 설계 또는 상기 최초 네트워크 설계의 수정된 버전이 업링크 복조 성능 제한 인자에 의해 영향을 받는지 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 가독 매체.
청구항 29에 있어서,

상기 방법은,

상기 최초 네트워크 설계에 영향을 주는 성능 제한 인자가 업링크 복조라는 판단에 기초하여, 통신 시스템 복조 데이터가 활성화(enable)되는지 판단하는 단계, 및 복조된 데이터 특징을 활성화하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 가독 매체.
청구항 29에 있어서,

상기 방법은,

상기 최초 네트워크 설계에 영향을 주는 성능 제한 인자가 업링크 복조라는 판단에 기초하여, 통신 시스템 복조 데이터가 활성화되지 않는지 판단하는 단계, AMS가 배치되지 않는지 판단하는 단계, 및 미드앰블(mid-amble)만의 정정 특징을 활성화하는지 여부를 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 가독 매체.
청구항 29에 있어서,

상기 방법은,

상기 최초 네트워크 설계에 영향을 주는 성능 제한 인자가 업링크 복조라는 판단에 기초하여, 통신 시스템 복조 데이터가 활성화되지 않는지 판단하는 단계, AMS가 배치되는지 판단하는 단계, 및 AMS로 도출된 복조된 데이터 특징을 활성화하는지 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 가독 매체.
청구항 29에 있어서,

상기 방법은,

상기 최초 네트워크 설계에 영향을 주는 성능 제한 인자가 업링크 복조라는 판단에 기초하여, 상기 네트워크 설계에 적어도 하나의 LMU를 부가하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 가독 매체.
청구항 29에 있어서,

상기 방법은,

상기 최초 네트워크 설계에 영향을 주는 성능 제한 인자가 업링크 복조라는 판단에 기초하여, 상기 네트워크 설계에 적어도 하나의 전용 안테나 설비를 부가하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 가독 매체.