KR20100107065A

KR20100107065A - 내부구조 커버리지 시스템들에서 사용자 위치 확인을 지원하는 방법

Info

Publication number: KR20100107065A
Application number: KR1020107019137A
Authority: KR
Inventors: 젱시앙 마; 2세 테오도르 시져
Original assignee: 알카텔-루센트 유에스에이 인코포레이티드
Priority date: 2008-01-29
Filing date: 2009-01-26
Publication date: 2010-10-04
Also published as: JP2014112872A; RU2462836C2; US8666428B2; WO2009097237A1; CN101925832B; TW200939833A; MX2010007970A; CN101925832A; EP2238467A1; TWI452918B; AU2009209344A1; RU2010135625A; JP2015228660A; JP2011514715A; BRPI0907460A2; AU2009209344B2; JP2019062553A; IL206883A0; US20090191891A1; JP5770867B2

Abstract

본 발명의 실시예에서, 방법은 복수의 데이터 패킷들을 생성하는 단계를 포함한다. 복수의 데이터 패킷들 내의 각각의 데이터 패킷은 복수의 코딩된 셀룰러 신호들을 포함한다. 복수의 데이터 패킷들은 복수의 트랜시버들(RRH들)에 의해 서빙되는 적어도 하나의 섹터와 연관된 데이터 네트워크를 통해 전송되고, 복수의 트랜시버들 중 적어도 하나는 데이터 패킷들을 방송한다. 이동국(120)의 위치는, 복수의 데이터 패킷들 중 적어도 하나의 방송에 대한 이동국으로부터의 응답과 연관된 수신된 다중 경로들에 기초하여 결정된다.

Description

내부구조 커버리지 시스템들에서 사용자 위치 확인을 지원하는 방법{METHOD TO SUPPORT USER LOCATION IN IN-STRUCTURE COVERAGE SYSTEMS}

본 발명은 이동국의 위치를 확인하는 방법에 관한 것이다.

현재, 모바일 장치들의 트래킹을 제공하는 몇몇의 방법들 및 장치들이 존재한다. 트래킹은 외부 환경에서 장치의 실시간 위치 확인을 제공할 수 있다. 예를 들면, AGPS(Assisted Global Positioning System)를 갖는 장치, 또는 삼각 측량(tri-angulation)/삼변 측량 방법(tri-lateration method)을 사용하는 장치를 사용함으로써 장치 및 그의 사용자의 위치를 알 수 있다. 상기 장치는 독립된 GPS 시스템일 수 있거나, 트래킹 시스템은 이동국, PDA(Personal Digital Assistant), 휴대용 컴퓨터 등에 통합될 수 있다. 논의를 위해, 본 명세서 전체에서, "장치"는 이동국인 것으로 가정되지만, 이에 제한되지 않는다.

대형 사무실 빌딩과 같은 실내 환경에서, 위치 확인 신호들, 예를 들면, GPS 신호들이 이동국에 의해 수신될 수 없기 때문에, 이동국의 위치를 확인하는 것은 매우 어렵다. 또한, 빌딩 내부의 셀룰러 커버리지(cellular coverage)가 외부 기지국들에 의해 제공되면, 빌딩의 복잡한 전파 환경이 삼각 측량 또는 삼변 측량 방법의 정확성을 감소시킨다. 또한, 빌딩 내부의 셀룰러 커버리지가 분산 안테나 시스템(Distributed Antenna System; DAS)에 의해 제공되면, DAS 시스템 내의 지연이 삼각 측량 또는 삼변 측량의 결과들을 왜곡할 수 있고, 이는 상당한 부정확성을 야기한다.

본 발명은 이동국의 위치를 확인하는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에서, 상기 방법은 복수의 데이터 패킷들을 생성하는 단계를 포함한다. 복수의 데이터 패킷들 내의 각각의 데이터 패킷은 복수의 코딩된 셀룰러 신호들을 포함한다. 복수의 데이터 패킷들은, 복수의 트랜시버들에 의해 서빙되는 적어도 하나의 섹터와 연관된 데이터 네트워크를 통해 전송되고, 복수의 트랜시버들 중 적어도 하나는 데이터 패킷들을 방송한다. 이동국의 위치는 복수의 데이터 패킷들 중 적어도 하나의 방송에 대한 이동국으로부터의 응답과 연관된 수신된 다중 경로들에 기초하여 결정된다.

본 발명의 실시예에서, 상기 방법은 복수의 데이터 패킷들을 생성하는 단계를 포함한다. 복수의 데이터 패킷들 내의 각각의 데이터 패킷은 복수의 코딩된 셀룰러 신호들을 포함한다. 복수의 데이터 패킷들은 복수의 트랜시버들에 의해 서빙되는 적어도 하나의 섹터와 연관된 데이터 네트워크를 통해 전송되고, 복수의 트랜시버들 중 적어도 하나는 데이터 패킷들을 방송한다. 복수의 트랜시버들 각각은 또한, 복수의 트랜시버들 중 적어도 2 개가 상이한 파일럿 비콘들 신호들(pilot beacons signals)을 방송하도록 파일럿 비콘 신호를 방송한다. 이동국의 위치는 이동국이 수신한 것을 보고하는 파일럿 비콘 신호들에 기초하여 결정된다.

본 발명의 복잡한 전파 환경에서 정확하게 이동국의 위치를 확인하는 방법을 제공한다.

도 1은 종래 기술의 분산 안테나 시스템(DAS)을 예시한 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 시스템의 일부를 예시한 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 업링크 다중 경로 프로파일들을 예시한 도면.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 이동국의 위치를 확인하는 방법의 흐름도.
도 5는 8 개의 RRH들을 갖는 예시적인 DAS에서 수신된 파일럿 비콘들 신호들의 PN 오프셋들 및 위상들을 그래픽으로 예시한 도면.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이동국의 위치를 확인하는 방법의 흐름도.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무선 통신 시스템의 일부를 예시한 도면.

본 발명의 실시예들은 이하의 상세한 설명 및 첨부한 도면들로부터 더욱 완전히 이해될 것이며, 이들은 단지 예시의 방법에 의해 주어진 것이므로 본 발명의 실시예들로 제한되지 않는다.

본원에 사용된 전문 용어들이 특정 실시예들을 단지 기재하기 위한 것이며, 제한하려는 의도는 없다. 문맥이 명확히 지시하지 않는다면, 본원에 사용된 단수 형태, '하나', 및 "상기"는 복수의 형태들을 포함하도록 의도될 수 있다. 본 명세서에서 사용될 때, 용어들, "포함하다" 및/또는 "포함하는"이 언급된 특징들, 정수들, 단계들, 동작들, 요소들 및/또는 구성요소들의 존재를 지정하지만, 하나 이상의 다른 특징들, 정수들, 단계들, 동작들, 요소들, 구성요소들, 및/또는 그의 그룹의 존재 또는 부가를 불가능하게 하지 않는다는 것이 또한 이해될 것이다.

실시예들은, 이상화된 실시예들의 간략한 예시들일 수 있는 단면 예시들(및 중간 구조들)을 참조하여 본원에 기재될 수 있다. 따라서, 실시예들은 본원에 예시된 특정 위치 및 배열들에 한정하는 것으로 구성되어서는 안 되지만, 그의 유도들을 포함해야 한다.

그렇지 않고 규정되지 않았다면, 본원에 사용된 모든 용어들(기술적 및 과학적 용어들을 포함함)은 당업자가 일반적으로 이해할 수 있는 동일한 의미를 갖는다. 일반적으로 사용되는 사전들에서 규정된 바와 같은 용어들이 관련 분야의 문맥에서 그들의 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하고, 표현적으로 본원에 규정되지 않았다면 이상화되거나 너무 정규적인 의미로 해석되어서는 안 된다는 것이 또한 이해될 것이다.

본원에 사용된 용어 "모바일"은 모바일 유닛, 이동국, 모바일 사용자, 액세스 단말기(AT), 사용자 장비(UE), 가입자, 사용자, 원격 스테이션, 액세스 단말기, 수신기 등과 동의어로 고려될 수 있고, 이후에 가끔씩 이와 같이 지칭될 수 있고, 무선 통신 네트워크에서 무선 리소스들의 원격 사용자를 기술할 수 있다. 용어 "기지국"은, BTS(Base Transceiver Station), 기지국, 노드 B 등과 동의어로 고려될 수 있고, 이와 같이 지칭될 수 있고, 네트워크 및 하나 이상의 사용자들 간의 데이터 및/또는 음성 접속을 제공하는 장비를 기술할 수 있다.

당분야에 공지된 바와 같이, 이동국 및 기지국 각각은 전송 및 수신 능력들을 가질 수 있다. 기지국에서 모바일로의 전송은 다운링크 또는 순방향 링크 통신으로서 지칭된다. 모바일에서 기지국으로의 전송은 업링크 또는 역방향 링크 통신으로서 지칭된다.

분산 안테나 시스템

빌딩 내 무선 커버리지는, 분산 안테나 시스템(DAS)을 통해, 기지국 섹터로서 또한 알려진 전용 BTS(Base Transceiver Station)에 의해 제공될 수 있다. BTS는 빌딩 내에 배치될 수 있거나, BTS는 빌딩 외부에 배치될 수 있다. 따라서, 이동국이 빌딩 내부에 배치되고, 이동국이 충분한 GPS 신호들 또는 관련 신호 수신을 수신하지 않는다면, 이용 가능한 위치 정보는 단지 BTS의 섹터 ID이다. BTS가 전체 빌딩을 커버한다면, 이동국의 위치는 빌딩으로 제한된다.

종래 기술의 분산 안테나 시스템(DAS)이 도 1에 예시된다. DAS는, 외부의 기지국으로부터 수신된 신호를 빌딩 내에서(도처에) 재전송하기 위해 통상적으로 빌딩 내부에 배치된 기지국 및 중계기 또는 전력 증폭기를 사용한다.

도 1에 예시된 종래의 DAS를 참조하면, 신호(103)가 통신 네트워크에서 안테나(101)로부터 전송될 때, 신호(103)는 외부의 빌딩 안테나(113)에 의해 수신된다. 그후, 신호(103)는, 동축 케이블일 수 있는 접속(104)을 따라 무선 중계기일 수 있는 구성요소(105)로 전달된다. 중계기(105)는 신호(103)를 증폭기들(106a, 107a, 108a, 109a)에 전송한다. 이러한 증폭기들(106a, 107a, 108a, 109a)은, 빌딩 내 안테나들(106, 107, 108, 109)을 통해 각각 전송되는 신호(103)를 증폭한다. 따라서, 이동국(102)은 안테나(106)를 통해 안테나(113)로부터 전송된 신호(103)를 수신한다. 신호(103)는 유선 접속(104)을 따라 중계기(105)에 전달될 것이고, 안테나들(106 내지 109)을 통해 재방송된다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 시스템의 일부를 예시한다. 이러한 실시예는 분산 안테나 시스템(DAS)의 또 다른 실시예를 포함한다. 도시된 바와 같이, DAS(190)는 기지국 인터페이스(BSI)(200)를 포함한다. BSI(200)는 셀룰러 통신 네트워크(예를 들면, CDMA 네트워크)에서 사용되는 것과 같은 BTS 내의 무선 주파수(RF) 생성 장비를 대체할 수 있거나, BSI(200)는 도 2에 도시된 바와 같은 BTS(180) 외부에 있을 수 있다. 다운링크 신호들에 대해, BSI(200)가 BTS(180) 내의 CDMA 모뎀 유닛(CMU)과 같은 프로세서로부터 코딩된 기저대역 신호들을 수신할 때, BSI(200)는 기저대역 신호들을 버퍼링하고 데이터 패킷들을 주기적으로 생성하고, 데이터 패킷들 각각은 복수의 코딩된 기저대역 신호들을 포함한다. 이후, BSI(200)는 기가비트 이더넷 네트워크(Gigabit Ethernet Network; GEN)와 같은 고속 데이터 네트워크(210)를 통해 데이터 패킷들을 하나 이상의 스위치들(220), 예를 들면, 기가비트 스위치에 전송한다. 스위치들(220)은 GEN의 일부로서 간주될 수 있다. 이들 스위치들(220)은 데이터 패킷들을 복사하고, 원격 무선 헤드들(RRHs)(230 내지 230_n)로서 알려진 하나 이상의 무선 트랜시버들에 차례로 대응하는 셀룰러 섹터에 대응하는 하나 이상의 특정 포트들에 데이터 패킷들을 라우팅한다. 이동국(102)은 다운링크 상에서 RRH들(203 내지 230_n) 중 하나에 의해 전송된 신호들을 수신한다. 통상적으로, RRH는 약 30-40 미터의 커버리지 반경을 갖는다.

업링크 신호들에 대해, 예를 들면, RRH(230)은 이동국(102)으로부터 업링크 신호들을 수신한다. RRH(230)는 신호들을 디지털 포맷으로 변환하고, 코딩된 신호들의 패킷들을 생성하고, 이들을 스위치(220)에 전송한다. 스위치(220)는 데이터 패킷들을 네트워크(210)를 통해 BSI(200)에 전송한다. 데이터 패킷들은 또한, 전통적인 무선 네트워크를 통해 의도된 수신자에게 전송하기 위해 BTS(180)에 전송된다. 이하에 상세히 기재되는 바와 같이, BTS(180)는 수신된 신호들에 대한 보고들을 위치 결정 엔티티(240)에 전송하고, 위치 결정 엔티티(240)는 이하에 기재된 바와 같이 본 발명의 하나 이상의 실시예들에 따라 이동국(102)의 위치를 결정한다.

빌딩 내의 무선 커버리지는 빌딩 도처에 배치된 RRH들(230 내지 230_n)에 의해 제공될 수 있다. RRH들(230 내지 230_n)은 공중을 통한 RF 신호의 정확한 주파수 및 타이밍을 보장하기 위해 BSI(200)와 동기화된다. RRH들(230 내지 230_n)은 또한 이더넷 케이블, 예를 들면, POE(Power-over-Ethernet) 케이블에 의해 전원이 공급될 수 있어, AC 강하에 대한 어려움을 제거하고, 설비 비용을 상당히 절감한다.

단일의 BTS(180)의 신호는 RRH들(230 내지 230_n)에 의해 시뮬레이팅될 수 있다. RRH 당 더 적은 셀룰러 캐리어들을 지원하는 것이 더욱 경제적이기 때문에, 용량 요구들이 단일의 BTS의 것 이상으로 증가할 때, RRH들은 다중의 그룹들로 그룹화될 수 있고, 다중의 그룹들 각각은 섹터를 지원한다. 여기서, "섹터"는 전체 빌딩, 빌딩의 몇몇 층들, 빌딩의 단일 층, 또는 층 내의 특정 위치를 의미할 수 있다. 예를 들면, 고층 사무소 빌딩은 2 개 이상의 섹터들로 분할될 수 있고, 각각의 섹터는 빌딩의 특정 영역을 커버하기 위해 RRH들의 그룹을 포함한다. 도 2에서, RRH들(230_n 및 230_n-1)은 섹터 1과 같은 그룹일 수 있고, RRH들(230 및 230₁)은 섹터 2와 같은 그룹일 수 있다. 섹터 1은 층들(1-5)을 커버할 수 있고, 섹터 2은 층들(6-10)을 커버할 수 있다.

초기에, 이동국(102)의 일반적인 위치는 BTS 섹터 ID에 의해 식별될 수 있다. 그러나, BTS 섹터 ID는 특정 층 또는 빌딩 내의 정확한 위치에서 이동국(102)의 위치를 확인할 수 없다.

본 발명의 실시예는 이제 도 2 내지 도 4를 참조하여 기재될 것이다. DAS에서, RRH는 지터 버퍼(jitter buffer)를 포함한다. 지터 버퍼는 지연 변동들을 최소화하기 위해 도착한 패킷들을 시간적으로 저장한다. 지터 버퍼로부터의 판독은 다운링크 신호에 대한 지연을 정확하게 결정하도록 제어된다. 업링크 데이터 패키징 프로세스는 다운링크 데이터의 재생에 링크되고, 다운링크 패킷들의 타임 스탬프를 재사용한다. 업링크 패킷 전송에서, 동일한 BTS 섹터의 RRH들로부터의 패킷 스트림들은 단일의 패킷 스트림을 형성하기 위해 함께 조합된다.

상기 조합은 패킷 스트림들 내의 데이터 샘플들의 가중화된 합을 수반한다. 조합 프로세스에서, 동일한 타임 스탬프를 갖는 RRH들로부터의 패킷들이 함께 조합된다. 이것은, 상기 조합이 다중의 단계들에서 발생할 수 있고 각각의 개별적인 패킷 스트림이 상이한 다수의 조합 단계들을 통과할지라도, RRH들로부터의 업링크 신호들이 반드시 조합 프로세스에 걸쳐 동일한 수송 지연을 경험하는 것을 보장한다.

고유한 라운드 트립 지연(round trip delay), 즉, RRH로부터의 신호가 이동국에 도달하고 되돌아오는 인공의 지연 시간은, 다운링크 지연에 영향을 주는 지터 버퍼로부터의 판독을 제어하거나, 또는 업링크 지연에 영향을 주는 업링크 데이터 패키징 프로세스를 제어하거나, 또는 양자의 조합을 제어함으로써 RRH들 각각에 할당될 수 있다. CDMA/UMTS와 같은 특정 공중-인터페이스들에 대해, 수신된 다운링크 신호들이 다중의 RRH들로부터 오는 것일지라도, 이동국들에서 수신된 다운링크 신호들의 직교성(orthogonality)이 보존되도록 모든 RRH들에 대해 다운링크 지연을 동일하게 유지하는 것이 바람직할 수 있다.

통상적으로, RRH들은 업링크에서, 예를 들면, 10 밀리초(msec)마다 프레임을 이동국에 전송한다. 이동국은 또한 10 msec마다 다운링크 프레임에 응답한다. RRH들 각각이 고유한 지연을 셀룰러 신호에 부가하면, BTS(180)는 이동국(102)으로부터 상이한 RRH들과 연관된 다중 경로들을 수신할 것이다.

BTS(180)는 이러한 고유한 지연 시그니쳐(delay signature) 또는 프로파일을 위치 결정 엔티티(240)에 보고한다. 고유한 지연 시그니쳐 또는 프로파일에 기초하여, 위치 결정 엔티티(240)는 RRH들 중 어느 RRH가 이동국(120)에 가장 가까운지를 결정한다. 특히, 고유한 지연이 특정 RRF와 연관되면, 이동국(102)은 우세한 다중 경로의 지연과 연관된 특정 RRH의 커버리지 풋프린트 내에 존재하는 것으로 결정될 수 있다. RRH들의 위치가 알려져 있기 때문에, 이러한 결정은 실질적으로 이동국(120)의 위치를 확인한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 이동국(102A 또는 102B)의 위치에 의존하여, BTS(180)에 의해 RRH들(230₁ 내지 230₈)로부터 수신된 각각의 이동국들(102A 및 102B)에 대한 업링크 다중 경로들의 프로파일은 상이하다.

도 3은 8 개의 RRH들(230₁ 내지 230₈)을 도시한다. 8 개의 RRH들(230₁ 내지 230₈) 각각은 개별적인 섹터들을 형성할 수 있고, 8 개의 RRH들(230₁ 내지 230₈)은 총괄적으로 단일의 섹터를 형성할 수 있거나, 8 개의 RRH들(230₁ 내지 230₈)은 1 내지 8 개의 섹터들을 형성할 수 있다. 8 개의 RRH들(230₁ 내지 230₈) 각각에 고유한 지연 τ₁ 내지 τ₈이 각각 할당될 수 있다.

도 3에 도시된 지연들 τ₁ 내지 τ₈은 상술된 하나 이상의 메카니즘들을 사용하여 생성된 큰 인공의 지연들이다. 이동국(102A, 102B)에서 RRH들(230₁ 내지 230₈) 중 하나로의 실제 전파 지연들은 RRH들(230₁ 내지 230₈)의 짧은 범위로 인해 실질적으로 더 작을 수 있다. 우세한 경로의 지연은, 이동국(102A, 102B)에 대한 우세한 커버리지를 제공하는 RRH를 식별하는데 사용될 수 있고, 따라서 이동국의 위치를 결정하는데 사용될 수 있다. RRH들(230₁ 내지 230₈) 간의 지연 차이들의 값은, 다중 경로 지연 및 이동국들의 타이밍 정확도를 분석할 때에 공중 인터페이스 표준의 능력에 의해 결정될 수 있다. 예를 들면, CDMA 시스템에서, BTS(180)는, 서로로부터 1 칩, 또는 0.8㎲ 떨어진 다중 경로들을 분석하는 능력을 갖는다. 도 3에 도시된 바와 같이, 이동국(102A)은 지연 τ₁과 연관된 우세한(예를 들면, 최고의 전력) 경로를 갖고, 따라서, BTS(180)는 우세한 경로 τ₁를 위치 결정 엔티티(240)에 보고할 것이다. 대안으로, BTS(180)는 각각의 지연 τ₁ 내지 τ₈에서 수신된 전력을 보고할 수 있고, 위치 결정 엔티티(240)는 어떠한 지연이 우세한 수신된 전력을 갖는지를 결정한다. 어느 한 경우에, 위치 결정 엔티티(240)는 어떠한 RRH가 어떠한 지연과 연관되는지에 대한 정보를 유지하고, 우세한 다중 경로와 연관된 RRH에 가장 근접하게 위치된 것으로서 모바일(102A 또는 102B)을 결정한다.

BTS(180)에서 전체 다중 경로 프로파일이 이용 가능하고 위치 결정 엔티티(240)에 보고되면, 위치 결정 엔티티(240)에 의해 결정된 이동국(102A, 102B)의 위치는 더 정제(refine)될 수 있다. 다중 경로 프로파일의 시간 분해능이 업링크 신호의 전파 지연들에 대한 정보를 상이한 RRH들에 제공하기에 충분하다면, 위치 결정 엔티티(240)는 또한 이동국들의 위치를 더 큰 정확도로 결정하기 위해 삼변 측량을 사용할 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 이동국의 위치를 확인하는 방법의 흐름도를 예시한다. 도시된 바와 같이, 단계(S100)에서, BSI(200)는 BTS(180)로부터 기저대역 신호들을 수신하고, 기저대역 신호들을 버퍼링하고, 데이터 패킷들을 생성한다. 데이터 패킷들은 이더넷 네트워크(210)를 통해 스위치(220)에 전송된다. 스위치(220)는 단계(S110)에서 데이터 패킷들을 복수의 RRH들(230 내지 230_n)에 라우팅한다. 복수의 RRH들(230 내지 230_n) 각각은 단계(S120)에서 서로에 대해 데이터 패킷들을 방송하는 것을 고유하게 지연시킨다. 이동국(102)은 복수의 RRH들(230 내지 230_n) 중 적어도 하나로부터 방송 데이터 패킷을 수신하고, 응답을 전송한다. RRH들은 단계(S130)에서 응답을 수신하고, 응답들을 BTS(180)에 전송한다. BTS(180)는 수신된 응답들에 기초하여 이동국(120)에 대한 다중 경로 프로파일을 획득한다. 특히, 단계(S140)에서, BTS(180)는 RRH들과 연관된 각각의 지연에서 수신된 전력의 보고를 생성하고, 보고를 위치 결정 엔티티(240)에 전송한다. 대안으로, BTS(180)는 우세한 다중 경로의 지연만을 보고하고, 즉, RRH들과 연관된 어떠한 지연이 최고의 수신된 전력을 갖는지를 보고한다. 단계(S150)에서, 위치 결정 엔티티(240)는 최고의 수신된 전력을 갖는 지연과 연관된 RRH를 이동국에 가장 가까운 RRH인 것으로 결정한다.

다중 경로 접근법

본 발명의 또 다른 실시예에서, 다중 경로들의 세기는 빌딩 내의 이동국의 위치를 정제하는데 사용될 수 있다. 짧은 RRH 범위들을 갖는 실내 환경에서, 거리에 대한 신호 세기의 쇠퇴는 상당하다. 예를 들면, 자유 공간 전파를 가정하여, 30 미터에서, 이동국(102)의 10 미터 이동(25 m에서 35 m으로)은 수신된 전력 레벨에서 3 dB의 변화에 대응하고, 1000 미터에서, 이동국(102)의 10 미터 이동은 0.1 dB 이하의 변화에 대응하고, 이는 분해하기에 상당히 불충분하다. 더욱 현실적인 전파 모델들은 거리에 대해 훨씬 더 급격한 평균 신호 세기의 변화를 가질 수 있다. 따라서, 현실적인 다중 경로들의 세기는 RRH로부터의 거의 정확한 상대적인 거리들로 변환될 수 있고, 이동국의 위치를 더욱 정밀하게 결정하는데 사용될 수 있다.

파일럿 비콘 접근법

본 발명의 또 다른 실시예에서, 핑거 프린팅 신호(finger printing signal)는, 이동국(102)에 의해 측정 및 보고될 수 있는 RRH RF 신호에 부가될 수 있다. 이동국(102)에 의해 이루어진 측정들은 공중 인터페이스에 의존적일 수 있다.

CDMA/UMTS 표준들에 대해, (CDMA 경우에) 상이한 의사 잡음(Pseudorandom Noise; PN) 오프셋들 또는 (UMTS에서) 상이한 스크램블링 코드들과 타임 오프셋들의 합을 갖는 메인 캐리어 신호와 동일한 주파수에서의 부가적인 저전력 파일럿 신호들은 RRH들(230 내지 230_n)에서 국부적으로 생성될 수 있고, 메인 캐리어 신호와 함께 전송될 수 있다. 부가된 파일럿들의 PN 오프셋들 또는 스크램블링 코드들은, 이동국(102)이 부가된 파일럿 신호들을 모니터링하고 부가된 파일럿 신호에 대해 보고하도록 BTS의 이웃 리스트에 부가될 수 있다. 이동국(102)이 BTS와 활성 접속이면, 이동국(102)은 수신된 부가적인 파일럿 신호들에 대해 보고할 것이다. RRH들(230 내지 230_n) 각각이 고유한 PN 오프셋 또는 스크램블링 코드를 갖기 때문에, BTS는 RRH들(230 내지 230_n) 중 어느 하나가 데이터 패킷을 전송하는지를 알 것이다. 따라서, BTS는 또한 RRH들(230 내지 230_n) 중 어느 하나가 이동국(102)에 더 가까운지를 알 것이다.

이동국(102)이 이따금(예를 들면, 5 초마다) 또는 이벤트 트리거(예를 들면, 신호 세기의 기준)에 응답하여 활성 호일 때, 이동국(102)은 파일럿 세기 측정 신호 메시지를 BTS에 보고한다. 파일럿 세기 측정 신호 메시지는 RRH들(230 내지 230_n) 중 하나에 대한 PN 오프셋의 위상 및 PN 오프셋의 세기를 포함할 수 있다. RRH들(230 내지 230_n)의 PN 오프셋의 측정된 위상 및 세기는 RRH들(230 내지 230_n) 중 하나에 대해 이동국(102)의 위치를 결정하는데 사용된다.

이동국(102)이 유지하는 이웃 리스트의 크기를 최소화하기 위해 가능한 적게 상이한 PN 오프셋들 또는 스크램블링 코드들을 사용하는 것이 바람직하다. 부가된 파일럿 신호들은 또한 캐리어 신호에 대한 간섭을 최소화하기 위해 낮게 유지되어야 한다.

도 5는 8 개의 RRH들을 갖는 예시적인 DAS에서 수신된 파일럿 비콘 신호들의 PN 오프셋들 및 위상들을 그래픽으로 예시한다. 도 5에서, 2 개의 PN 오프셋들은 단일의 BTS 섹터에 대한 커버리지를 제공하는 8 개의 RRH들(230₁ 내지 230₈)에 의해 사용된다. 이해되는 바와 같이, 2 개 이상의 PN 오프셋들이 사용될 수 있다. 특히, RRH들(230₁, 230₄, 230₅, 230₈)에 PN 오프셋(PN1)이 할당되고, RRH들(230₂, 230₃, 230₆, 230₇)에 PN 오프셋(PN2)이 할당된다. 동일한 PN 오프셋을 사용하는 RRH들에는 각각 상이한 위상 또는 시간 지연이 할당된다. 예를 들면, 위상들(θ1 내지 θ4)은 그들의 파일럿 비콘 신호들에 대해 RRH들(230₁, 230₄, 230₅, 230₈)에 각각 할당되고, 위상들(θ1 내지 θ4)은 그들의 파일럿 비콘 신호들에 대해 RRH들(230₂, 230₃, 230₆, 230₇)에 각각 할당된다.

도 3에서, 이동국(102A)은 PN1 및 PN2를 측정하고, 그들 각각의 위상들로서 θ1 및 θ2를 보고한다. 그러한 정보 및 PN1 및 PN2의 상대적인 세기에 기초하여, 이동국(102A)에 걸친 버블(bubble)에서 볼 수 있듯이, 이동국(102A)의 위치는, RRH들(230₁, 230₂) 사이 어딘가에 존재하고 RRH(230₁)에 더욱 가까운 것으로 결정될 수 있다.

또한, RRH들(230₁ 내지 230₈)에 의한 비콘들의 전송은 불연속적일 수 있고(300ms 온, 700 ms 오프), RRH들(230₁ 내지 230₈) 사이의 온 타임은, RRH들(230₁ 내지 230₈) 중 하나가 이동국(102)이 파일럿 측정을 보고하는 시간에 기초하여 식별될 수 있도록 조정될 수 있다. 다시, 상이한 시간에 측정된 상대적인 파일럿 비콘들의 세기는 또한 이동국(102)의 위치를 더욱 정제하는데 사용될 수 있다. 이것은 또한 비콘 신호들에 의해 생성된 시스템에 대한 간섭을 최소화한다. 이러한 방법은, 위상 측정의 모호성을 회피하고 사용된 PN 오프셋들의 수를 최소화하기 위한 다른 방법들 중 적어도 하나와 조합될 수 있다. 부가된 파일럿 신호들을 구성하는 부가적인 방법들이 또한 존재한다. 예를 들면, CDMA 시스템에서, 상이한 위상들을 갖는 다중 PN 오프셋들이 각각의 RRH에 의해 전송되는 의사-파일럿 개념이 사용될 수 있다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 이동국의 위치를 확인하는 방법의 흐름도이다. 도시된 바와 같이, BSI(200)는 BTS(180)로부터 기저대역 신호들을 수신한다. BSI(200)는 단계(S200)에서 기저대역 신호들을 버퍼링하고 데이터 패킷들을 생성한다. 데이터 패킷들은 이더넷 네트워크(210)를 통해 스위치(220)에 전송된다. 스위치(220)는 단계(S210)에서 데이터 패킷들을 복수의 RRH들(230 내지 230_n)에 라우팅한다. 복수의 RRH들(230 내지 230_n) 각각은, 단계(S220)에서 데이터 패킷들을 방송하는 것 이외에, 파일럿 비콘 신호, 또는 (CDMA 경우에) 상이한 의사 잡음(PN) 오프셋들 또는 (UMTS에서) 상이한 스크램블링 코드들을 갖는 파일럿 비콘 신호 또는 복수의 파일럿 비콘 신호들을 고유하게 부가한다. 이동국(102)이 복수의 RRH들(230 내지 230_n) 중 하나로부터 방송 데이터 패킷을 수신하면, 이동국(102)은 주기적으로 또는 이벤트 트리거에 응답하여 단계(S230)에서 파일럿 비콘 보고를 전송한다. 파일럿 비콘 보고는 상이한 위상 오프셋들을 갖는 상이한 파일럿 비콘들(즉, 상이한 PN 오프셋들)의 수신된 신호 세기를 나타낸다. 이러한 보고들은 단계(S240)에서 RRH들에서 수신되고, BTS(180)로 전송된다. 단계(S250)에서, BTS(180)는 도 5와 관련하여 상술된 바와 같이 이동국(102)으로부터의 보고들에 기초하여 이동국(102)의 위치를 결정한다. 대안으로, BTS(180)는 보고들을 위치 결정 엔티티(240)에 전송하고, 위치 결정 엔티티(240)는 도 5와 관련하여 상술된 바와 같이 이동국(102)의 위치를 결정한다.

RRH 들로부터의 스니핑 신호들 접근법

본 발명의 또 다른 실시예에서, 업링크 패킷들을 수신하고, 그후 특정 RRH(230 내지 230_n) 내에서 활성인 업링크 이동국들(102)을 결정하기 위해 완전한 공중 인터페이스 특정 디코딩을 수행하는 위치 관리 유닛(엔티티)(250)은 도 7에 도시된 바와 같이 사용될 수 있다. 도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무선 통신 시스템의 일부를 예시한다. 이러한 실시예는 도 2와 관련하여 상술된 분산 안테나 시스템(DAS)의 실시예를 포함하고, 따라서, 도 7 및 도 2의 실시예 간의 차이들이 단지 간결하게 기재될 것이다.

특정 이동국(102)에 대한 위치 정보에 대한 요청을 고려해보자. 네트워크는 이동국(102)이 존재하는 섹터(즉, BTS)를 알지만, 특정 RRH(230 내지 230_n)를 알지 못할 것이다. 본 발명의 실시예에서, 이동국의 위치 요청 시에, 특정 RRH로부터의 업링크 패킷들은 스위치(220)에 의해 공중-인터페이스 특정 위치 모니터(250)에 부가적으로 전송될 것이다. 공중 인터페이스 특정 위치 모니터(250)는 특정 RRH로부터의 통신을 모니터링할 수 있고, 따라서, 모니터링된 RRH, 예를 들면, RRH(230) 내의 활성 이동국들(102)의 위치를 확인할 수 있다. 이것이 완료되면, 그후, 시스템은 모든 RRH들이 짧은 시간 간격으로(전체 섹터를 모니터링하는데 약 10 초) 모니터링될 때까지 다음 RRH(230₁) 등을 모니터링할 수 있다.

이것은 또한 계속해서 및 거래에 기초하여 이루어질 수 있어, 정보를 의사 실시간으로 제공한다. 예를 들면, 긴급 911 호(call)가 수신되면, 사용자 식별 정보가 이용 가능해질 것이다. 또한, BTS의 특정 섹터가 네트워크에 의해 알려진다. 사용자 식별 정보는, 특정 BTS와 연관된 몇몇의 RRH 유닛들 중 어느 것이 특정 이동국(102)을 서빙하는지를 식별하는데 사용될 수 있다. 다른 시간들에서, 이동국(102)은 특정 빌딩 내의 모든 RRH 위치들 및 모든 섹터들에 대해 맵핑될 수 있다.

이러한 방법은, 요구된 정보가 단지 사용자 식별 정보이므로, 서빙 BTS 또는 네트워크에 대한 임의의 변경들을 요구하지 않고 채용될 수 있다.

본 발명의 실시예들이 빌딩 내에서 이동국의 위치를 확인하는 것에 대해 기재되었지만, 본 발명의 실시예들이 임의의 실내 환경 또는 내부 구조(자연 또는 인공), 예를 들면, 지하 설비, 지하 주차장, 터널, 지하철 역 등에서 이동국의 위치를 확인하는 것에 적용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.

기재된 본 발명의 실시예들에서, 동일한 것들이 많은 방법들로 변경될 수 있다는 것은 명백할 것이다. 그러한 변동들은 본 발명을 벗어난 것으로 간주되지 않으며, 모든 그러한 수정들은 본 발명의 범위 내에 포함되는 것으로 의도된다.

101: 안테나 102: 이동국
103: 신호 104: 접속
105: 중계기 106, 107, 108, 109: 빌딩 내 안테나
106a, 107a, 108a, 109a: 증폭기 113: 외부 빌딩 안테나
190: 분산 안테나 시스템(DAS) 200: 기지국 인터페이스
210: 이더넷 네트워크 220: 스위치
230: 트랜시버 240: 위치 결정 엔티티
120: 이동국 250: 위치 모니터

Claims

이동국(120)의 위치를 확인하는 방법에 있어서:
복수의 데이터 패킷들을 생성하는 단계(S100)로서, 상기 복수의 데이터 패킷들 내의 각각의 데이터 패킷은 복수의 코딩된 셀룰러 신호들을 포함하는, 상기 데이터 패킷 생성 단계(S100);
복수의 트랜시버들(RRH)에 의해 서빙되는 적어도 하나의 섹터와 연관된 데이터 네트워크를 통해 상기 복수의 데이터 패킷들을 전송하는 단계(S110);
상기 복수의 트랜시버들 중 적어도 하나에 의해 상기 복수의 데이터 패킷들을 공중을 통해(over the air) 방송하는 단계(S120); 및
상기 복수의 데이터 패킷들 중 적어도 하나의 방송에 대한 이동국으로부터의 응답과 연관된 수신된 다중 경로들에 기초하여 이동국의 위치를 결정하는 단계(S130, S140, S150)를 포함하는, 이동국 위치 확인 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 모바일들의 위치는 상기 수신된 다중 경로들 중 우세한 경로를 식별함으로써 결정되는, 이동국 위치 확인 방법.
제 1 항에 있어서,
각각의 트랜시버는 상기 이동국으로의 다운링크 통신 및 상기 이동국으로부터의 업링크 통신 중 하나에 관련하여 고유한 지연을 삽입하고, 상기 이동국은 상기 수신된 다중 경로들 중 우세한 하나와 연관된 지연을 갖는 트랜시버에 가장 가깝게 위치된 것으로 결정되는, 이동국 위치 확인 방법.
제 3 항에 있어서,
각각의 트랜시버는 서로에 관련하여 상기 복수의 데이터 패킷들의 방송을 고유하게 지연시키는, 이동국 위치 확인 방법.
제 3 항에 있어서,
각각의 트랜시버는 상기 이동국으로부터의 상기 응답의 업링크 패키징을 고유하게 지연시키는, 이동국 위치 확인 방법.
제 3 항에 있어서,
상기 수신된 다중 경로들의 세기들(strengths)에 기초하여 상기 이동국의 상기 결정된 위치를 정제(refining)하는 단계를 추가로 포함하는, 이동국 위치 확인 방법.
이동국(120)의 위치를 확인하는 방법에 있어서:
복수의 데이터 패킷들을 생성하는 단계(S200)로서, 상기 복수의 데이터 패킷들 내의 각각의 데이터 패킷은 복수의 코딩된 셀룰러 신호들을 포함하는, 상기 복수의 데이터 패킷 생성 단계(S200);
복수의 트랜시버들(RRH)에 의해 서빙되는 적어도 하나의 섹터와 연관된 데이터 네트워크를 통해 상기 복수의 데이터 패킷들을 전송하는 단계(S200);
상기 복수의 트랜시버들 중 적어도 하나에 의해 공중을 통해 상기 복수의 데이터 패킷들을 방송(S220)하는 단계;
상기 복수의 트랜시버들 중 적어도 2 개가 상이한 파일럿 비콘들 신호들을 방송하도록 상기 복수의 트랜시버들 각각으로부터 파일럿 비콘 신호(pilot beacon signal)를 방송(S230)하는 단계; 및
상기 이동국이 수신한 것을 보고하는 파일럿 비콘 신호들에 기초하여 상기 이동국의 위치를 결정하는 단계(S240, S250)를 포함하는, 이동국 위치 확인 방법.
제 7 항에 있어서,
상이한 파일럿 비콘 신호들은 상이한 PN 오프셋들 또는 상이한 스크램블링 코드들(scrambling codes)을 갖는, 이동국 위치 확인 방법.
제 8 항에 있어서,
동일한 파일럿 비콘들 신호들을 방송하는 상기 복수의 트랜시버들 내의 트랜시버들은 상이한 위상들에서 수행하는, 이동국 위치 확인 방법.
제 9 항에 있어서,
상기 이동국에 의해 수신된 상기 파일럿 비콘 신호들에 대한 수신된 신호 세기의 표시들을 수신하는 단계를 추가로 포함하고,
상기 이동국의 위치는 상기 수신된 신호 세기 표시들에 기초하여 결정되는, 이동국 위치 확인 방법.