KR20100113100A

KR20100113100A - 라디오 접속 시스템 내 위치 결정 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR20100113100A
Application number: KR1020107017160A
Authority: KR
Inventors: 시쿠안 우; 정 이
Original assignee: 와이-랜, 인코포레이티드
Priority date: 2008-01-08
Filing date: 2009-01-07
Publication date: 2010-10-20
Also published as: TWI493994B; US20110312340A1; TW200939832A; CN101940041A; US20090176507A1; US8326324B2; JP5665545B2; JP2011510265A; WO2009086626A1; US8559982B2; EP2241146A1

Abstract

사용자 장비(UE) 유닛의 지리적 위치 계산 방법이 모뎀 무선 네트워크에 부여된 기술을 사용하여둘 또는 그 이상의 기지국으로부터 UE 유닛의 상대적 위치를 전달하는 위치 파라미터를 수집함을 포함한다. 특히, 프리앰블(preambles), 파일럿, 레인징 코드(ranging codes)와 같은 다운링크 및 업 링크 서브프레임 내에 있는 알려진(사전에 정해진) 신호들이 사용되어 상기 UE 유닛의 위치 좌표를 결정하도록 한다. 또한, 본 발명에서 제안된 방법 및 시스템은 UE 및 BTS에서 부여된 다수 안테나 시스템을 이용한다.

Description

라디오 접속 시스템 내 위치 결정 시스템 및 방법{SYSTEMS AND METHODS FOR LOCATION POSITIONING WITHIN RADIO ACCESS SYSTEMS}

본 발명은 모바일 라디오 접속 시스템에 대한 것이며, 특히 모바일 라디오 접속 시스템에서 모바일(무선) 장치를 동작시키는 호출자의 지리적 위치를 결정하기 위한 시스템 및 방법에 대한 것이다.

무선 네트워크는 지난 수 십 년간 세계에 큰 충격을 가져다 주었으며 이들의 사용은 앞으로도 크게 증가할 것이다. 사람들과 기업들은 무선 네트워크를 사용하여 적은 사무실 빌딩 내에서든 혹은 세계에 걸쳐서든 신속하게 데이터를 보내고 공유하도록 한다.

무선 네트워크의 또 다른 중요한 유용한 점은 많은 개발 도상 국가에서와 같이,통신 기반시설이 열악하거나 통신 자원이 부족한 나라 및 지역에서 인터넷에 연결하기 위해 많은 값 싼 방법으로 그리고 라디오 방식으로 사용된다는 것이다. 가장 최근의 이 같은 무선 기술은 WiMax(와이맥스)(마이크로웨이브 접속을 위한 워드와이드 정보 처리 상호 운용)이다.

와이맥스 기술에 대한 간단한 소개가 본 발명에 대한 이해를 돕는다. 본 발명이 와이맥스 기술에 한정되는 것은 아니며, 와이맥스에 의해 사용된 프레임 프리앰블(preambles), 파일럿, 레인징 코드(ranging codes)와 같은 다운링크 및 업 링크 서브프레임 내에 있는 알려진(사전에 정해진) 주기적인 비트 시퀀스(신호)들, 그리고 다수의 안테나를 사용하는 무선 기술에 적용될 수 있다.

와이맥스는 장거리 무선 통신을 제공하는 떠오르는 통신 기술이며, 포인트-투-포인트(점대점)과 전 모바일 셀룰러 타입 접속 모두를 가능하게한다. 이 같은 기술은 IEEE 802.16 스탠다드를 기반으로 한다. 802.16d, 또는 802.16-2004라 불리는 이 같은 기술에 대한 초기 드래프트 스탠다드는 스탠다드 상태에 도달되지 않았다. 802.16-2004 (802.16d) 및 에어 인터페이스로서 256 캐리어를 갖는 OFDM PHY는 “고정 와이맥스”로 불린다.

상기 드래프트의 다음 버전이면서 802.16d에 대한 수정 버전인, 802.16e (또는 802.16-2005)는 “모바일 와이맥스”로 불린다. 이 같은 용어는 802.16e-2005 및 에어 인터페이스로서 128, 512, 1024 및 2048 캐리어를 갖는 OFDMA(직교 주파수-분할 멀티플 접속)를 의미한다. OFDMA에서, 전송될 신호의 기호 스프레드-코드 스트링은 브로드 주파수 대역으로 분산된 서브 캐리어 상에서 변조된다. OFDMA는 서브캐리어 서브세트를 개별 사용자에게 할당하며, 채널 컨디션에 대한 피드백을 바탕으로, 이 같은 시스템이 적응성이 있는 사용자-서브 캐리어 할당을 실현할 수 있다.

모바일 와이맥스 실현이 사용되어 고정 및 모바일 서비스 모두를 제공하도록 한다. 상기 모바일와이맥스는 또한 멀티플-입력 멀티플-출력(Multiple-Input Multiple-Output) 통신을 통하여 멀티플 안테나 서포트(Multiple Antenna Support)를 사용한다. 기지국(BT)이라고 불리기도 하는 베이스 트랜시버 스테이션(BTS)은 두 개 이상의 수신 안테나 그리고 두 개의 송신 안테나를 사용하며, 사용자 장비(UE 유닛)는 두 개 이상의 수신 안테나 그리고 하나의 송신 안테나를 사용한다. 이 같이하여 커버리지, 공간 다양성 그리고 공간 멀티플렉싱, 간섭 소거, 주파수 재 사용 그리고 스펙트럼 효율에서 이익을 가져온다.

모바일 와이맥스가 ITU에 의해 승인되었으며, 미국의 Sprint-Nextel 그리고 프랑스의 France Telecom과 같은 통신 회사가 그와 같은 시스템을 사용할 의사를 표명하였다. 캐나다에서는, Rogers communications와 Bell Canada가 2.5 GHz 주파스 대역에서 와이맥스 기반의 브로드 밴드 인터넷 서비스를 제공하기 시작하였으며, 모토롤라의 DRM 유닛을 사용하여 토론토와 같은 대부분의 주요 도시들을 커버하고 있다.

한편, 이 같은 무선 네트워크 기술의 발전은 무선 위치 추적 시스템, 특히 모바일 장치를 사용하여 긴급 호출을 발생시키는(미국 및 캐나다에서 “911”과 같은) 호출자의 지리적인 위치를 찾도록 된 시스템의 사용을 가능하게 하였다. 이 같은 서비스의 한 가지 목적은 무선 네트워크가 어느 PSAP(공공 안전 응답 지점)으로 긴급 호출 경로를 배정 할 것인가를 나타낼 수 있도록 하고, 그리고 호출에 응답하는 PSAP에 호출자가 어디에 있는 가를 알려 줄 수 있도록 하기 위함이다. 다음에 한 PSAP가 호출자가 어디에 있는 가에 대한 지식을 탐구하고, 방향, 근방 식당, 박물관 등에 대한 주변 환경에 대한 정보를 긴급 서비스에 제공할 것이다. 위치 기반 서비스는 3GPP/UMTS/LTE(장 기간 진화), 와이맥스/IEEE 802.16e, UMB(울트라 모바일브로드 밴드) 등과 같은 B3G (3G 다음)에서 매우 관심이 있는 부분이었다.

현재 “911” 서비스는 미국, 그리고 캐나다에서 대부분 지역에서 고정 전화를 찾을 수 있었으며, 다른 국가들도 유사한 긴급 서비스를 갖고 있다. 유선 “911”의 경우 그 위치는 주소이다.

미국 연방 통신 위원회(FCC)는 E911(개선된 911)이라 불리는 위치 추적 기술을 시작하였는데, 이는 셀룰러/모바일 장치가 911 긴급 호출을 처리하여 시기 적절한 어시스턴트를 사용할 수 있도록 한다. 무선 E911의 경우, 위치는 하나의 좌표이다. 상기 FCC는 두 단계로 E911을 시작하였다. 1998년에, 단계 I은 모바일 전화 사용자가 호출자 전화 번호를 확인하고 신호 타워 또는 셀 위치를 1 마일 이하의 정확도로 확인할 것을 요청하였다. 2001년에, 단계 II는 미국에서 사업을 하는 모바일 전화 회사는 각각 핸드세트 또는 네트워크-기반 위치 추적 능력을 제공하여, ALI (자동 위치 추적)이라 하는 호출자의 지리적인 위치가 100 미터 이하의 정확도로 제공되어야 할 것을 요청하였다.

여러 방법이 상기 단계 I에 의해 요구되는 바의 모바일 호출자(MC)의 위치 추적을 결정하기 위한 방법으로 알려져 있다. 이들은 서로 연결된 안테나와 트랜시버의 광 범위 영역 배치를 사용하고 그리고 그 같은 각각의 트랜시버/안테나로 커버되는 영역 내에 있게 되는 때 모바일 호출자가 위치 추적될 수 있기 때문에 “네트워크 기반” 방법으로 불려진다. 이 같은 방법은 대개 ALL내에 포함된 모바일 장치에서 최소의 수정을 필요로 한다. 그러나, 현재 네트워크 기반 방법은 그리 정확하지 못하며 실내 환경에서는 특히 잘 동작 하지 않을 수 있다.

가령, 두(또는 그 이상의) 기지국 안테나에서 수신된 신호의 AOA (도래각; 전자파가 도래하는 방향을 측정한 값)를 측정하는 방식이 알려져 있으며; 삼각법에 의한 계산이 안테나의 알려진 위치와 상기 수신된 신호의 AOA를 사용하여 호출자의 위치 좌표를 정하게 된다.

세개의(또는 그 이상의) 네트워크 안테나에서 호출자의 이동에 의해 발생된 신호의 도달 시간(TOA)을 측정하여, MC의 위치를 확인하는 것이 알려져 있다. 상기 MC의 위치는 이들 안테나의 위치, 세 개의 TOA 측정, 그리고 상기 신호의 속도(전자기 파/광의 속도)를 알게 되면 결정될 수 있다. 이는 고정된 점(상기 MC의 위치)으로부터 고정된, 알려진 거리(범위)에서 상기 포인트들의 기하학적 위치를 결정함으로써 달성된다; 상기 범위는 상기 TOA로부터 결정된다. 이 같은 방법은 두 포인트를 제공하기 때문에, 네번째 안테나가 이따금 사용되어 이 같은 불명료함을 제거하도록 하거나 시간 불일치를 보상하도록 한다.

다른 네트워크 기반 솔루션은 기지국으로부터 모바일 전화 및 백(mobile and back)으로 보내진 신호의 라운드-트립 지연, 즉 기지국으로부터의 신호 전송과 모바일 전화로부터의 응답의 수신 사이 경과된 시간을 기지국에서 측정함으로써 모바일 전화의 위치를 제공한다. 다음에 이 같은 라운드 트립 지연이 사용되어 둘 사이의 거리를 추정하도록 한다; 상기 거리 및 기지국에서의 상기 AOA 측정이 사용되어 상기 모바일 전화의 위치 좌표를 추정하도록 한다.

그러나, 상기 AOA, TOA 및 라운드 트립 지연 방법은 시선이 향하는 방향 거리(상기 UE 유닛과 상기 안테나 사이 일직선 거리) 측정을 바탕으로 하며, 이는 산이 많은 지역이나 고층 빌딩 및 다른 장애가 있는 도시에서는 그 측정이 곤란하거나 불가능하다. 따라서, 이들 방법으로 얻어진 결과들은 정확하지 않다. 또한, 호출자의 위치는 특히 실내 호출의 경우에 매우 정확하지 않다.

현재, E911 기술의 단계 II는 주로 호출자의 장비에 내장된 글로벌 위치 추적 장치(GPS)를 사용하여 실현된다. 상기 GPS 유닛은 모바일 장치 내에 내장되며 대개 다수의 GPS 인공위성(즉 GPS/NAVSTAR)으로부터 동시에 전송된 신호의 상대적 도달 시간을 계산함에 의해 이들의 위치 추적을 계산한다. 이들 인공위성들은 시간 타이밍(clock timing) 또는 “천문력표(ephemeris)” 데이터와 같은, 인공위성 위치 추적 데이터 및 GPS-어시스트 데이터 모두를 전송한다. 상기 로밍 장치가 지면에 있다면(가령, 자동차에 장착된다면), 적절한 지형을 갖는 지구 글로브가 상기 TOA 계산을 치밀하게 하기 위해 추가의 기준 “스피어(sphere)”로 사용될 수 있다.

그러나, GPS 신호를 획득하고, 다수 인공위성에 대한 천문력표 데이터를 판독하며 그리고 이 같은 데이터로부터 상기 수신기 위치를 계산하는 과정은 시간 소모적이고, 대개 수 분(minutes)의 시간을 필요로 한다. 많은 경우에, 이 같은 긴 처리 시간은 특히 911 센터로 긴급히 보내지기 위해 위치 추적이 결정되어야 하는 긴급 상황의 경우 실제 사용이 불가하다. 또한, GPS를 사용하기 위해, 모바일 장치가 GPS-가능하여야 하는 데, 이는 항상 가능한 것도 아니다. 모바일 장치 에 GPS 유닛을 장치하는 것은 또한 비용을 추가시키게 되며, 이는 많은 경우 장애가 되고 있다. 또한, GPS 수신기는 인공위성 신호가 차단되거나 실내와 같은 일정 환경에서는 적절히 동작하지 않는다.

상기 설명된 모든 방법은 작은, 값 싼 그리고 저 출력 로밍 장치를 사용하여 호출자의 위치 추적을 무선으로 결정하는 문제에 대한 만족스런 솔루션을 제공하지 못하였다. 또한 현재의 방법 및 시스템은 정해진 기반 설비 없이, 광대한 영역에서 잘 동작하지 않는다.

따라서, 모바일 장치 사용자에게 제공되는 서비스를 개선하기 위해, 그리고 특히 미국 내 FCC에 의한 E911 규정과 함께 사용하기 위해 위치 추적 결정을 개선하기 위한 필요가 있다.

본 발명의 목적은 FCC 요구에 응답하여 모바일 전화 호출자 위치를 결정하기 위한 방법 및 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 전용 인프라를 필요로 하지 않고, 광 범위 영역에서 이용될 수 있으며 저렴한 모바일 전화 호출자 위치 결정 방법 및 시스템을 제공하는 것이다.

따라서 본 발명은 라디오 접속 네트워크를 통해 특정 주기적 비트 시퀀스를 전송하는 둘 또는 그 이상의 베이스 트랜시버 스테이션(BTS) 커버 영역 내에서 동작하는 사용자 장비(UE) 유닛의 위치를 결정하기 위한 방법을 제공한다. 상기 라디오 접속 네트워크는 a) 상기 UE 유닛에서, 상기 특정 주기적 비트 시퀀스를 탐색하기 위해 BTS들로부터 수신된 유입 트래픽을 모니터하고; b) 상기 BTS들 중 둘 또는 그 이상의 BTS들로 상기 UE 유닛의 상대적 위치를 전달하는 두 개 이상의 위치 파라미터를 상기 특정 주기적 비트 시퀀스로부터 결정하며, 그리고 c) 상기 UE 유닛의 지리적 위치 좌표를 정하기 위해 상기 위치 파라미터를 처리함을 포함한다.

본 발명은 또한 제 1 및 제 2 안테나가 있는 사용자 장비(UE) 유닛을 위한 위치 식별 모듈을 제공하며, 이 같은 모듈은 유입 트래픽을 모니터 하고 둘 이상의 이웃하는 베이스 트랜시버 스테이션(BTS)으로부터 수신된 특정 주기적 비트 시퀀스를 식별하기 위한 모니터 유닛; 각 BTS로부터 상기 UE 유닛 상대적 위치를 전달하는 두 개의 위치 파라미터를 상기 특정 주기적 비트 시퀀스로부터 결정하기 위한 위치 파라미터 계산 장치, 그리고 상기 두 개의 위치 파라미터를 처리하고 그리고 상기 UE 유닛에 대한 지리적 위치 좌표를 정하기 위한 위치 좌표 추정 장치를 포함한다.

본 발명의 또 다른 특징에 따라, 라디오 접속 네트워크에서 베이스 트랜시버 스테이션(BTS)의 다수 안테나 커버 영역 내에서 동작하는 사용자 장비(UE) 유닛의 위치를 결정하기 위한 방법이 제공된다. 상기 UE 유닛은 특정 주기적 비트 시퀀스를 업 링크 전송한다. 이 같은 방법은 i) BTS에서 상기 특정 주기적 비트 시퀀스를 탐색하기 위해 두 개의 수신 안테나를 통해 상기 UE 유닛으로부터 수신된 유입 트래픽을 모니터하며; ii) 상기 제 1 및 제 2 안테나에서 수신된 상기 특정 주기적 비트 시퀀스로부터 각각의 제 1 및 제 2 위치 파라미터를 측정하고; 그리고 iii) 상기 UE 유닛의 지리적 위치 좌표를 정하기 위해 상기 BTS에서 제 1 및 제 2 위치 파라미터를 처리함을 포함한다.

또한, 본 발명은 라디오 접속 네트워크에서 동작하는 베이스 트랜시버 스테이션(BTS)을 위한 위치 식별 모듈을 제공하며, 상기 BTS는 제 1 및 제 2 안테나를 가지며, 상기 모듈은 제 1 모니터 유닛, 제 2 모니터 유닛, 그리고 위치 좌표 추정 장치(estimator)를 포함하고, 상기 제 1 모니터 유닛은 상기 제 1 안테나에서 수신된 유입 트래픽을 모니터하고, 상기 BTS 커버 영역에 위치하는 사용자 장비(UE) 유닛으로부터 수신된 특정 주기적 비트 시퀀스를 식별하며 그리고 제 1 위치 파라미터를 결정하며, 상기 제 2 모니터 유닛은 상기 제 2 안테나에서 수신된 유입 트래픽을 모니터하고, 상기 사용자 장비(UE) 유닛으로부터 수신된 특정 주기적 비트 시퀀스를 식별하며 그리고 제 2 위치 파라미터를 결정하고, 그리고 상기 위치 좌표 추정 장치가 두 위치 파라미터를 처리하며 상기 UE 유닛 지리적 위치 좌표를 정하도록 한다.

본 발명은 자동 위치 추적을 위해 GPS를 모바일 전화에 설치하지 않으며, 따라서 저렴한 가격의 사용자 장비가 위치 추적을 가능하게 할 수 있도록 한다. 또한, 와이맥스 스탠다드를 적용함으로, 무선 네트워킹이 3GPP LTE 및 UMB 시스템과 같은 무선 네트워크 다음 세대 유사 기술을 채택한다. 따라서, 본 발명은 3GPP LTE 및 UMB에 적용될 수 있기도 하다.

본 발명 방법 및 시스템의 또 다른 장점은 와이맥스 장비를 사용하여 와이맥스 시스템 내 E911 위치 기반 서비스 실현을 허용하도록 한다. 본 발명은 특히, 작은 와이맥스 BT 또는 접속 포인트 그리고 Femto BTS들이 설치될 경우, 특히 와이맥스 및 911 서비스 사용자 80%가 위치하는 실내 환경과 같은 일정 환경에서 GPS를 대체하거나 그 보완이 될 수 있다.

다음은 첨부 도면을 참고로 하여 본 발명을 상세히 설명한다. 여러 도면에서 같은 부분에 대해서는 같은 도면 부호를 사용한다.

도 1A는 모바일 전화 와이맥스 시스템 한 프레임 예를 도시한 도면이다.
도 1B는 1024-FFT (고속 푸리에 변환)을 사용하여 10 MHz 대역에서의 OFDM 변조를 위한 프리앰블 구조 예를 도시한 도면이다.
도 2A 및 2B는 본 발명의 실시 예로서, 사용자 장비(UE) 유닛이 상기 와이맥스 다운링크 프레임에 고유하게 존재하는 프리앰블 또는 파일럿 톤을 사용하여 그 위치를 결정함을 도시하는 도면이다.
도 3은 와이맥스 시스템 내 고유하게 존재하는 프리앰블 또는 파일럿 톤 도래각(AOA)을 사용하여 UE 유닛이 그 위치를 결정하는 본 발명의 또 다른 실시 예를 도시한다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 사용자 장비 유닛의 블록 도이다.
도 5는 UE 유닛 내에 고유하게 존재하는 두 안테나를 사용하여 베이스 스테이션 들 간의 협력에 의해 UE 위치가 결정되는 본 발명의 또 다른 실시 예를 도시한 도면이다.
도 6은 베이스 스테이션이 UE에 의해 전송된 레인징 코드를 사용하여 UE 유닛의 위치를 결정하는 본 발명의 실시 예를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따라 다수 안테나를 갖는 베이스 스테이션이 어떻게 UE 유닛의 위치를 식별하는 가를 설명하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 베이스 스테이션의 블록 도를 도시한 도면이다.
도 9는 BTS로 위치 요청 및 UE 유닛 식별 정보를 전송하기 위한 업스트림 서브프레임 내 추가 기호 사용을 도시한 도면이다.

본 명세서에서, “모바일 전화 호출자” 또는 “호출자”는 무선 네트워크/서비스 제공자에 의해 제공된 서비스에 접속된 사용자를 지정하도록 사용된다. “사용자 장비(UE 유닛)”, “모바일 장치 (MD)”, 또는 “모바일 전화 스테이션(MS)”은 디지털 또는 아날로그 포맷 정보의 교환을 위해 무선 또는 유선 네트워크로 연결하기 위해 가입자에 의해 사용된 핸드셋, 전화, 노트북, 그리고 다른 무선 장비와 같은 무선-가능 장치를 지정하도록 사용된다.

“기지국(BS)” 또는 “베이스 트랜시버 스테이션(BTS)”은 모바일 장치를 무선 또는 유선 통신 네트워크로 무선 접속할 수 있도록 하는 무선 접속 네트워크(WAN) 내 장비를 나타내도록 사용된다. “접속 포인트(AP)”는 실내 접속 포인트를 나타내도록 사용되는 것으로서, 실내의 UE 유닛이 무선 또는 유선 네트워크로 연결될 수 있도록 한다. BTS 및 AP는 본 발명의 관점에서 볼 때 유사한 방법으로 동작하며, “BTS”는 또한 “AP”를 포함하도록 한다. 본 명세서는 현재 상기 UE 유닛을 접속 네트워크에 연결시키는 기지국에 대하여 “사용중인 BTS”라는 용어를 사용한다. “이웃하는 BTS”는 상기 UE 유닛에 바로 근접해 있는 BTS를 지정하도록 사용된다; UE 유닛은 이들 이웃하는 BTS 커버 영역 내에 있다. 이 같은 용어는 “사용중인 BTS”를 포함한다.

“업 링크(uplink)” 및 “다운 링크”는 명세서 전반에서 사용되는 데, “업 링크”는 UE로부터 BTS로의 트래픽 방향을 나타내고, “다운 링크”는 BTS로부터 하나 또는 둘 이상의 UE들로의 트래픽 방향을 나타내도록 사용된다. “유입 트래픽(incoming traffic)”은 상대적인 용어이며, 업 링크 또는 다운 링크를 통하여 일정 네트워크 엔티티에 도달하는 트래픽을 나타내도록 사용된다.

본 발명은 E911 시스템에 대한 것이나, 다른 타입의 기준 또는 앞으로의 위치 추적 시스템 및 서비스에서 UE 유닛을 찾기위해 사용될 수 있기도 하다. 이 같은 서비스가 802.16e (모바일 와이맥스) 채택으로, 와이맥스 서비스 제공자 및 사용자에게 최근 강제 필요요건이 되었기 때문에 E911 서비스가 본 명세서에서 참고로 소개된다.

또한, 본 발명은 와이맥스 시스템으로 그 적용이 제한되지 않으며; 다음에 논의되는 바와 같이, 다른 현재 무선 기술 및 앞으로 출현할 무선 기술로서 다운링크 서브-프레임에서 사전에 정해진 (특정) 주기적 비트 시퀀스 방송을 통제하거나 업 링크 서브 프레임에서 특정 주기적 비트 시퀀스 전송을 필요로 하는 기술과 함께 사용될 수 있다. 이 같은 무선 네트워크 예가 3GPP LTE 및 UMB 시스템이다.

도 1A는 와이맥스 프레임(10) 예를 도시하며, 다운 링크(DL) 서브프레임(11) 그리고 업 링크(UL) 서브프레임(12)을 설명한다. 다운 링크 서브프레임(10)에 의해 도시된 바와 같이, BTS로부터 UE의 방향으로, BTS가 셀/섹터 식별, 주파수 재 사용 팩터(factor), 동기화 및 채널 성능 할당을 위해 상기 UE 유닛에 의해 사용된 프리앰블(13)을 보낸다. 상기 프리앰블은 128 디스트릭 패턴 가운데 한 패턴을 갖는다; 한 BTS가 전송하는 섹터 각각이 상기 프리앰블에서 식별되며, 한 셀 ID를 사용한다. 따라서, 이웃하는 셀 또는 섹터가 각기 다른 패턴을 가져서, 상기 UE 유닛이 한 셀 또는 섹터를 다른 셀 또는 섹터들과 구분 할 수 있도록 한다. 한 초기 동기화 작업이 상기 프리앰블을 탐색하기 위해 상기 프리앰블의 시간 도메인 복제 자동 상관관계를 관찰함으로서 상기 프레임의 시작을 결정한다. 프리앰블은 대개 증폭된 파워(가령, 상기 데이터 신호보다 2.5 dB 높다)로 보내진다.

도 1B는 FTT-1024 변경에 대한 모바일 와이맥스 시스템에 의해 사용된 가입자들을 도시한다. 이 실시 예에서, 11.2 MHz의 전체 전송 대역이 1024 빈(bin)으로 나뉘어 졌으며, 중앙의 852 빈들이 상기 프리앰블을 지니도록 사용된다(상기 DC 빈은 “0”을 갖는다).

이들 852 빈들은 다음 공식을 적용하여 3 섹터(앞서 설명된 바와 같이, 한 섹터 내 BTS는 다른 섹터 내 BTS들과는 각기 다른 프리앰블을 전송한다)에 대하여 3 세트로 더욱 나뉘어 진다:

프리앰플 캐리어 세트 n = n + 3k 수식 1

여기서, 프리앰플 캐리어 세트 n 는 캐리어-세트 n에서 캐리어/빈 수이다.

n 는 0, 1, 2, …, 로 인덱스된 프리앰블 캐리어-세트 수이며; k는 0에서 283까지 실행 인덱스이다.

특히, 852 캐리어/빈은 다음과 같이 3 개 세트로 나뉘어진다:

캐리어-세트 0: 0, 3, 6, 9, …, 849

캐리어-세트 1 : 1 , 4, 7, 10, …, 850

캐리어-세트 2: 2, 5, 8, 11 , …, 851

도시된 바와 같이, 세트 각각은 284 캐리어를 가지며 실제 DC 캐리어 수 512가 캐리어-세트 0에 속하는 프리앰블 캐리어 426에 맵(map) 된다. 프리앰블 코드 각각은 사전에 디자인 되어서 각 시스템(BTS)이 사용되는 때 한 섹터를 할당 받는다. 다운링크 프레임 프리앰블은 다운링크 “특정 주기적 비트 시퀀스”라 하는 데, 여기서 단어 “특정(specified)”이라 함은 비트 시퀀스가 수신자에게 알려져 있음을 나타내며, 단어 “주기적(periodic)”이라 함은 상기 비트 시퀀스가 다운 링크(각각의 다운 링크 프레임을 갖는)에서 주기적으로 전송됨을 나타낸다.

도 2A, 2B, 및 3은 다양한 자동 위치 추적 (ALI) 방법으로서, 상기 UE이 그 위치 좌표를 나타내고, 호출과 함께 이들을 PSAP (공중 안전 응답 지점) 등으로 보낸다. 도 2A 및 2B는 와이맥스 다운링크 서브 프레임에서 수신된 프리앰블을 사용하여 상기 UE 유닛이 그 위치 좌표를 결정하는 본 발명의 한 실시 예를 도시한다. 여기서, UE 유닛은 한 위치 UE(x, y)로부터 서비스 중인 BTS로 “911” 호출 등을 보낸다. 여기서 x, y는 상기 UE 유닛의 (알려지지 않은) 위치 좌표이다. 상기 UE 유닛은 적어도 3개의 BTS 가까이에 있다. 즉 BTS1로 지정된, 서비스 중인 BTS와, BTS 2 및 BTS 3으로 지정된, 두 개의 이웃하는 BTS 가까이에 있다. 이들 BTS의 좌표는 알려져 있으며, 많은 경우에 BTS내에 통상 삽입된 GPS 장비를 사용하여 확인된다. BTS 각각의 위치는 BTS1 (x1,y1) BTS2(x2,y2) 및 BTS3(x3,y3)로 확인되며, x1,y1 , x2,y2 및 x3,y3 은 각각의 좌표이다.

상기에서 설명된 바와 같이, BTS 각각은 다운 링크 프레임 내 일정 비트 시퀀스를 주기적으로 보낸다. 이 실시 예에서, 이 같이 공지된 주기적인 비트 시퀀스는 각 섹터에 대한 다운 링크 프리앰블이며: 이들은 프리앰블1, 프리앰블2, 그리고 프리앰블3으로 각각 표시된다. 상기 UE 유닛은 상기 프리앰블들을 추적하기 위해 상기 유입 트래픽을 일정하게 모니터한다. BS1, BS2 및 BS3 까지의 거리가 다르기 때문에, 상기 UE 유닛은 각기 다른 시간에 3개의 BT로부터 상기 프리앰블을 수신한다; 이들 도달 시간은 TOA1 , TOA2 및 TOA3로 나타낸다.

상기 UE 유닛은 BTS 2 및 BTS3로부터 수신된 프리앰블2 및 프리앰블4의 도달 시간 대 사용중인 BTS1으로부터 수신된 프리앰블1 도달 시간을 일렬 정렬한다. 도 2B에서, 프리앰블1 과 프리앰블2 도달 사이 시간 차이가 T12로 표시되며, 프리앰블1과 프리앰블3 도달사이 시간 차이는 T13으로 표시된다. 이들 시간 차이들은 “위치 파라미터”로 불리며, 이들은 고유하게 상기 BTS에 대한 상기 UE 유닛의 상대적 위치를 포함한다. 상기 UE 유닛의 지리적 위치가 두 알려지지 않은 (UE 거리 좌표 x 및 y) 좌표에 의해 완전히 결정된다. 상기와 같은 두 위치 파라미터는 상기 좌표 x, y를 결정하는 데 충분한다.

T12와 T13를 결정하기 위해, UE 유닛이 프리앰블2 및 프리앰블3의 로컬 카피(local copies)를 발생시키며, 상기 데이터 블록들을 현재 사용중인 BTS로부터 수신된 프리앰블1로부터의 데이터 블록과 서로 관련시킨다. 상기 상관관계는 타임 도메인 또는 주파수 도메인으로 수행될 수 있다. 다음에 상기 UE 유닛이 위치 UE(x, y)를 얻기 위해 두 알려지지 않은 (x 및 y)의 다음 방정식을 해결한다.

상기 UE 유닛의 지리적 위치 좌표(x, y)가 결정되면, 상기 위치 데이터가 상기 PSAP 또는 위치추적 범위에 따른 다른 관련 서비스로 보내진다. 가령, 911호출은 북미 지역에서 긴급 서비스 디스패치로 경로가 정해진다. 상기 PSAP는 이 같은 정보를 더욱 처리하여, 가령 각 지역의 지도, 또는 스트리트 주소 등을 사용하여, 호출자의 위치에 대한 세부 사항을 확보하도록 한다.

상기 프리앰블과 유사하게, 상기 BTS는 또한 래퍼런스 캐리어를 통해 상기 다운링크 프레임 내 파이롯 신호들을 전송한다. 각기 다른 서브-채널화 방법은 상기 전송 대역과 이들의 수, 그리고 이들이 갖는 데이터와 관련하여 각기 다른 파일럿 디자인을 갖는다. 각 섹터 내 파일럿들은 사전에 정해진 같은 래퍼런스 기호를 가지며, UE 유닛은 각각의 프리앰블로부터 셀 ID를 추적함으로써 그 같은 섹터 파이럿을 인식할 수 있다. 상기 프리앰블과 같이, 상기 파이럿 또한 증폭된 파워(데이터 신호보다 2.5 dB이 높다)로 전송된다.

상기 파일럿 캐리어 진폭과 위상이 상기 수신기에 알려져 있으므로, 와이맥스 시스템에서 시간 및 주파수 동기화, 채널 추정, 신호 대 간섭/잡음 비 측정 등을 위해 사용된다. 10 MHz, 모바일 와이맥스 FFT-1024 변경의 경우, 모든 OFDM 기호에서 120 파일럿이 삽입된다. 상기 파일럿의 이 같은 특성들이 본 발명에서 사용되어, 상기 프리앰블의 경우 도 2A 및 2B와 관련하여 상기 설명된 모바일 장치의 지리적인 좌표를 결정하기 위해 본 발명에서 사용된다.

본 발명은 와이맥스 다운링크 파일럿을 사용하여 위치 파라미터 T12 및 T13를 측정하도록 한다; 상기 파일럿은 다운링크 “특정 주기적 비트 시퀀스”라 한다. 이 같은 경우, T12 및 T13는 이웃하는 기지국 BTS2, BTS3로부터 수신된 파이럿 도달 시간과 사용 중인 기지국 BTS1으로부터 수신된 파일럿 도달 시간 사이 시간 차이를 제공한다.

본 발명은 상기에서 설명된 프리앰블 그리고 파일럿 실시 예 하나를 사용하여 UE 유닛 위치 좌표를 설정하는 것으로 제한되지 않는다. 상기 UE 유닛은 상기 프리앰블과 상기 파일럿 방법 모두를 사용할 수 있다. 또한, UE 유닛은 위치를 결정하기 위해 다른 무선 통신 기술(현재의 또는 앞으로 출현할) 다운링크 프레임에서 주기적으로 전송되는 알려져 있는 패턴의 다른 비트 시퀀스를 사용할 수도 있다.

상기 설명한 바와 같이, 모바일 와이맥스 스탠다드는 반 파장 거리가 떨어진 최소 두 개의 안테나가 상기 모바일에 장치될 것을 필요로 한다. 도 3 실시 예에서, 상기 UE 유닛은 와이맥스 시스템에서 (그리고 앞으로 출현할 다른 무선 시스템일 수 있다) 본래 BTS에 의해 방송된 다운링크 특정 주기적 비트 시퀀스(프리앰블, 파일럿, 또는 이들 둘 모두)를 사용하여 그 위치를 결정한다. 앞선 예에서처럼, 상기 UE 유닛은 이웃하는 기지국으로부터 수신된 다운링크 전송을 계속해서 모니터 한다. 안테나 A1, A2 각각은 각기 다른 도래각(AOA)으로 BTS1 , BTS2 및 BTS3으로부터의 신호들을 수신한다. 상기 UE 유닛은 이들 두 안테나에서 수신한 가장 강한 두 신호를 선택한다; 이들 두 신호가 BTS1(x1 ,y1 )에 위치한 현재 사용중인 BTS1으로부터 수신된 그리고 BTS2(x2,y2)에 위치한 기지국 BTS2로부터 수신된 파일럿 또는 프리앰블이다. 다음에 상기 UE는 이들 두 신호들의 도래각(AOA1 및 AOA2)을 추정하며, 두 미지수에 대한 다음의 선형 방정식을 해결함으로써 위치 좌표 x 및 y를 결정한다:

이전에서처럼, 맵 또는 알려진 다른 종류의 위치 데이터를 사용하여 상세한 위치 정보를 정하기 위해 상기 위치 좌표가 사용된다. 가령, 상기 UE 유닛에 GPS가 장치되면, 위치 (x, y) 세부사항들이 상기 UE 유닛에 의해 상세하게 밝혀지고 자동으로 911 교환원(또는 다른 관련자)에게 전송된다. 그와 같은 세부사항들로는 조난 구조 팀을 위한 방향을 포함하는 거리 주소, 또는 빌딩, 층 등과 같은 호출자의 실내 위치에 대한 상세한 사항들을 포함한다. 이 같은 정보는 또한 만약 호출자가 거주 영역에 있지 않다면 지리적 위치 좌표에 대한 설명, 또는 위치를 신속하게 찾을 수 있도록 조난 구조자를 지원하기 위한 관련 표지들에 대한 사항들을 포함할 수 있다. 이 같은 실시 예는 실내 호출자의 위치를 결정하기 위해 추천된다.

도 4는 UE 유닛의 블록 도를 도시하는 것으로서, 상기 UE 유닛을 상기 무선 접속 네트워크, 데이터 통신 및 처리를 위한 트랜시버(45), 그리고 사용자가 상기 UE 유닛을 동작시킬 수 있도록 하는 사용자 인터페이스(48)에 연결하는 한 접속 네트워크 인터페이스(41)를 도시한 도면이다. 매우 넓은 의미로, 트래픽의 다운링크 방향(BTS에서 UE로)의 경우, 인터페이스(41)는 안테나1 또는 안테나2를 통해 BTS로부터 수신된 다운링크 프레임을 처리하도록 한다. 트랜시버(45)의 수신 측은 다운 링크 서브프레임으로부터 상기 데이터를 추출하며, 트랜시버(45)의 송신기 측은 상기 처리된 데이터를 사용자 인터페이스(48)를 통해 상기 사용자에게 제공한다.

도 4는 이 같은 발명의 실시 예와 관련한 유닛들을 포함하는 위치 추적 모듈(40)을 도시한다. 모니터 유닛(42)은 상기 유입 트래픽을 모니터하고, 특정 주기적 비트 시퀀스(프리앰블 또는 파일럿)를 검출하며 그리고 이를 전송하였던 BTS를 찾아낸다. 한 위치 파라미터 계산 장치(43)는 상기 BTS로부터 수신된 비트 시퀀스로부터 둘 또는 그 이상의 BTS들과 관련하여 상기 UE 유닛의 상대적인 위치를 전달하는 두 위치 파라미터들을 결정한다. 가령, 그리고 상기에서 설명된 바와 같이, 상기 위치 파라미터는 도 2A에서 도시된 실시 예 경우 T12 및 T13일 수 있으며, 도 3의 실시 예의 경우 도래각 AOA1 및 AOA2일 수 있다.

상기 TOA 실시 예(도 2A)의 경우, 상기 각 비트 시퀀스 복제가 메모리(49)에 일시적으로 저장되어, 상기 위치 좌표 추정 장치 유닛(44)이 상기 시퀀스 복제를 T12 및 T13을 결정하기 위해 현재 사용 중인 BTS로부터 수신된 시퀀스와 상관시킬 수 있도록 한다; 다음에 위치 좌표 추정 장치(44)가 수식 2를 사용하여 상기 시간 차이 T12 및 T13를 바탕으로 하여 상기 UE 유닛의 위치 좌표를 결정한다. 선택적으로, 상기 모니터 유닛이 도래각을 제공한다면, 위치 좌표 추정 장치(44)가 수식 3를 사용하여 상기 UE 유닛의 위치 좌표를 결정한다.

도 4는 또한 위치 좌표 추정 장치의 동작을 가능하게 하기 위한 범용 메모리인 독립형 메모리(49)를 도시한다. 가령, BTS들의 알려진 위치 좌표를 사용하여 상기 UE 유닛 위치 좌표를 상기 UE가 계산할 수 있도록 하기 위해, 메모리(49)가 현재 사용 중인 기지국 그리고 이웃하는 BTS들의 위치 좌표를 일시적으로 저장하기 위해 사용된다. 또한 상기 UE 유닛이 각각의 호출을 시작하여 전기 통신을 통해 상기 UE 유닛으로 전달된다면, 상기 BTS들의 지리적 위치는 메모리(49)에 일시적으로 저장된다. 선택적으로, 상기 메모리(49)는 메모리가 그 같은 네트워크에 의해 서비스되는 영역으로 들어가면 각각의 접속 네트워크에서 존재하는 상기 BTS들 리스트를 유지시킬 수 있다. 상기 BTS의 위치 좌표를 얻을 수 있는 다른 방법들이 가능하다. 그러나 이들 방법들은 본 발명의 범위에 속하는 것이 아니다. 상기 메모리(49) 또한 상기 UE 유닛에 존재하는 다른 형태의 메모리로 실시 될 수 있는 것이다.

한 위치 호출 처리기(47)가 911 호출 또는 그와 유사한 호출을 식별하고, 상기 위치 좌표 추정 장치(44)로부터 수신된 위치 좌표 정보를 그 같은 호출과 관련시키며, 그리고 상기 위치 좌표 정보를 갖는 호출을 관련 이해 관계자(가령 상기 PSAP) 에게로 전송하기 위해 제공된다. 도 4에서 도시된 바와 같이, 이 같은 정보가 한 정규 유출 호출로서 상기 접속 네트워크 인터페이스를 통해 전송될 수 있으며, 또는 한 분리된 직접 링크를 통해 상기 PSAP로 직접 전달 될 수 있다. 상기 위치 좌표 정보를 갖는 호출을 전송하기 위한 다른 적절한 장치가 가능 할 수 있다. 상기 UE 유닛에 가령 GPS가 장치된다면 처리기(47)가 선택적으로 또 다른 사항들을 상기 위치 좌표 정보로 추가 시킬 수 있기도 하다. 선택적으로, 상세한 위치 정보가 상기 PSAP에서 누적된다; 이들 상세 내용은 본 발명의 범위에 속하지 않는다.

본 발명의 추가 실시 예는 네트워크 기반 방법으로서, 상기 UE 유닛의 위치 좌표가 상기 UE 유닛에 의해 업 링크 서브프레임 내 BTS로 제공된 정보를 이용하여 결정된다. 이 같은 업 링크 서브프레임(12)(도 1A 참고)은 각기 다른 사용자로부터의 여러 개의 업 링크 버스트(15, 15', 15")로 구성된다.

네트워크 엔트리 동안 그리고 그 뒤로는 주기적으로, BTS가 페쇄-루프 주파수, 시간, 및 파워 조정을 수행할 수 있도록 하는 주로 한 레인징 채널(ranging channel)(14)을 위해 사용된 경쟁 기반(contention-based) 접속을 위해 업 링크 서브프레임의 일부를 따로 떼어 둔다. 레인징의 기본 메커니즘은 특정 레인징 채널에서 램덤 선택된 코드 분할 다중 접속(CDMA) 코드를 상기 네트워크에 의해 정해진 레인징 기회에서 랜덤 선택된 레인징 슬롯을 통해 주기적으로 전송하는 UE 유닛을 포함한다.

따라서, 한 레인징 코드가 UE가 네트워크에 연결된 후에 그리고 그 같은 연결의 다양한 단계동안 주기적으로 상기 UE에 의해 전송된다. 다수의 코드가 가령 시작 레인징, 핸드오버 레인징, 주기적 레인징, 대역폭 요청 레인징(이들 레인징 모드는 지금까지는 와이맥스 스탠다드로 알려져 있다)과 같은 레인징 모드 각각으로 할당된다. BTS는 레인징 모드 각각에서 UE 유닛의 레인징 신호 각각을 추적하며, 다음에 상기 UE에게 지시하여 타이밍(전진 도는 지연), 파워 레벨, 주파수 오프셋 등과 같은 전송 파라미터를 조정하도록 하며, 또는 상기 UE를 지시하여 위임 방식으로 응답(가령, 한 BTS로 한 할당된 라디오 자원 내 알려진 신호를 계속해서 반복 전송) 하도록 한다.

본 발명은 와이맥스 시스템, 또는 특정 주기적 비트 시퀀스(주기적 레인징, 대역폭 요청 레인징)를 사용하는 그외 다른 시스템에 고유한 레인징 신호들을 이용한다. 또한 본 발명에 따라, 새로운 “위치 레인징” 신호가 위치 추정 목적을 위해 할당될 수 있다. 이 같은 새로운 위치 레인징 신호는 상기 UE 유닛에 있는 특수 목적 버튼(가령 E911 버튼)을 누름으로서 트리거 될 수 있다. 요약하면, 상기 레인징 신호들은 업 링크 “사전에 정해진 주기적 비트 시퀀스”로 불려지며, 무선 네트워크 내 한 UE 유닛을 발견하고 추적하는 데 매우 중요한 자원이다.

도 5에서 도시된 바와 같이, 3개의 이웃하는 베이스 트랜시버 스테이션, BTS-A(현재 사용중인 BTS), BTS-B, 그리고 BTS-C가 상기 레인징 코드를 상기 모바일 UE 유닛으로부터 수신하며 이 같은 신호를 사용하여 삼각 측정을 수행한다. BTS들이 모두 GPS 가 동기되기 때문에, 하나의 BTS가 클럭에 의해 제공된 레인징 코드의 도달 시간을 상기 UE 유닛이 상기 레인징 코드를 전송하였던 시간과 비교함으로써 상기 UE 유닛까지의 거리(그러나 위치 좌표는 아님)를 추정 할 수 있다. 이와 같은 과정은 BTS가 항상 상기 레인징 코드를 추적하기 때문에 가능하다.

이전에서와 같은 유사한 표시법이 기지국 그리고 상기 UE 유닛, 즉 BTS-A(x1,y1 ), BTS-B(x2,y2), BTS-C(x3,y3), 그리고 UE(x, y)의 위치를 위해 사용된다. BTS 각각은 상기 레인징 코드의 도달 시간 TOA를 추정하며: BTS-A가 TOA-A를 결정하고, BTS-B가 TOA-B를 결정하며, BTS-C가 TOA-C를 결정한다. 기지국 BTS-A 그리고 BTS-B는 점선 화살표 5와 6으로 도시된 바와 같이 현재 사용 중인 BTS-A로 추정치를 전송하며, BTS-A는 상기 레인징 코드가 역시 상기 UE 유닛에 의해 전송된 시간을 알고 있다는 전제의 삼각 측정을 수행한다. BTS-A는 상기 삼각 측정의 결과로서 상기 UE 유닛의 위치 좌표(x, y)를 밝혀낸다.

본 발명의 또 다른 실시 예가 도 6에서 도시된다. 이 실시 예에서, 상기 BTS(25)는 분산된 안테나 시스템을 가지며; 두 수신 안테나가 도 6에서 도면 부호 (20), (30)으로 표시된다. 이들 안테나의 위치 좌표(x1, y1 ) 그리고 (x2, y2)는 알려져 있으며, 이들 안테나 사이의 거리는 파장보다 크고, 그러나 상기 UE 유닛과 BTS사이 거리보다는 작다. 상기 BTS는 같은 레인징 코드(상기 안테나(20, 30)까지의)의 TOA를 추정함으로써 원(55, 60)을 나타내는 방정식을 만든다 (상기 레인징 코드는 상기 BTS에게 알려진 전송 시간을 바탕으로 식별된다). 다음에 상기 BTS가 두 원 사이 인터섹션을 계산하며, 이 같은 인터섹션이 수식 4에 의해 도시되는 바처럼 상기 UE 유닛의 위치 좌표(x, y)를 제공한다.

수식 4 를 계산함으로써 두 가지 해를 제공하며; 상기 안테나 앞의 위치가 결과적으로 선택된다.

도 7은 와이맥스 BTS에 존재하는 다수 안테나 시스템을 이용하는 본 발명의 또 다른 실시 예를 도시한다. 이 같은 변경에서, 상기 BTS(25)는 안테나(20)에서 레인징 코드의 도래각(AOA)을 추정하며, 상기 모바일(레인지)에서 안테나(30)까지 거리를 추정한다. 상기에서 설명한 바와 같이, 상기 UE와 BTS 사이 거리를 결정하는 것은 알려져 있다; 그러나, 이 같은 위치 파라미터는 상기 UE가 발견될 수 있는 원(50)을 만들 수 있도록 한다. 추가로 제 2 위치 파라미터(본 실시 예에서 AOA)를 결정함으로써, BTS(25)는 상기 안테나의 평면(70) 그리고 다음에 상기 UE 유닛의 지리적 위치 좌표(x, y)에 대한 거리 'd'를 결정할 수 있다. 이 같은 결정은 알려진 상기 BTS 그리고 안테나의 지리적 위치 좌표를 바탕으로 한다.

일단 상기 BTS가 상기 UE 유닛의 위치 좌표를 결정하면, 그 같은 정보가 자동으로 상기 “911” 호출에 첨부될 수 있으며, 교환원이 맵 또는 상기 설명된 바와 같이 알려진 다른 종류의 상세한 위치 정보를 사용하여 상기 호출자의 정확한 위치를 결정할 수 있다.

도 8은 본 발명의 한 실시 예에 따른 사용자 장비의 한 블록도 이다. 이 도면은 상기 업 링크 서브프레임에서 수신된 레인징 코드(사전에 정해진 주기적 비트 시퀀스)를 처리하여, 상기 UE 유닛과 관련된 유닛을 설명한다.

도 4에서 설명된 바와 같이, 도 8은 상기 BTS가 상기 UE 유닛과 통신하도록 하는 무선 접속 네트워크와의 인터페이스(81), 그리고 상기 BTS와 무선 또는 유선 통신 네트워크 사이 인터페이스(88)와 같은 베이스 트랜시버 스테이션의 유닛들을 설명한다.

트랜시버(84)는 가령 업 링크 방향에 대한 기대된 기능을 도시하는 것으로서, 상기 접속 네트워크로부터 수신된 프레임들로부터 데이터를 추출하며, 상기 데이터를 처리하고, 추출된 데이터를 리-포맷하고 목적지로 상기 통신 네트워크를 통해 전송한다. 물론, 상기 BTS는 다른 통신 시나리오를 가능하게 하는 것이나, 이들은 본 발명의 범위를 벗어나는 것이다. 도 8은 또한 무선 접속 네트워크 (WAN) 측에서 안테나1 및 안테나2로 표시된 두 개의 수신 안테나를 도시한다.

도 8에서 도시된 본 발명의 실시 예에서, 상기 BTS는 제 1 모니터 유닛(82) 및 제 2 모니터(83)를 포함하는 위치 식별 모듈(80)을 포함한다. 상기 모니터 유닛은 안테나1 및 안테나2 각각에 의해 수신된 유입 트래픽 내 특정 주기적 비트 시퀀스(본원 명세서에서는 상기 업 링크 서브프레임으로부터의 레인징 코드)를 식별한다. 가령, 도 6의 실시 예의 경우, 상기 모니터 유닛에 의해 결정된 위치 파라미터는 안테나1에서의 레인징 코드 도달 시간 TOA1 그리고 안테나2에서의 레인징 코드 도달 시간 TOA2이다. 선택적으로, 위치 파라미터는 도 7의 예에서 안테나1에서 레인징 코드의 도래각 그리고 안테나2로부터 상기 UE 유닛까지의 거리이다.

도 5의 경우, 모니터 유닛(82)은 상기 UE 유닛으로부터 BTS에서 수신된 레인징 코드의 TOA를 검색하며, 모니터 유닛(83)은 두 개의 다른 BTS에 의해 측정된 그리고 다운 링크 프레임 내 상기 BTS로 전송된(도 5에서 화살표 5, 및 6으로 도시된 바와 같은) 상기 TOA를 식별한다. 상기 BTS에는 측정 모두를 수행하는 하나의 모티터 유닛이 장치될 수 있으며; 이는 디자인 선호도 문제이다.

도 5의 실시 예에서, 한 위치 파라미터 트랜시버 유닛(89)이 사용되어 이웃하는 BTS들에 의해 전송된 위치 파라미터를 수신하고 인식하도록 하며, 그리고 상기 BTS에 의해 측정된 위치 파라미터를 상기 이웃 BTS들로 전송하도록 한다. 선택적으로, 상기 위치 파라미터들은 상기 위치가 결정되어질 UE 유닛에 서비스를 제공하는 BTS로부터 요구가 있는 때, 이웃 BTS으로부터 한 BTS에서 수신되고 전송될 수 있다.

상기 위치 식별자 모듈(80)은 또한 모니터들 또는 트랜시버(89)로부터 수신된 측정을 바탕으로 하여 상기 UE 유닛의 위치 좌표를 결정하는 위치 좌표 추정 장치(85)를 포함한다. 가령, 상기 위치 좌표는 도 5의 실시 예에서처럼, 상기 TOA 추정을 바탕으로 하여 결정된 다면, 상기 위치 좌표 추정 장치(85)는 (x, y)를 획득하기 위해 삼각 측정을 수행할 수 있다. 상기 위치 파라미터가 도 6의 실시 예에서와 같은 레인지라면 또는 도 7에서와 같은 레인지 및 도래각이라면, 상기 위치 좌표 추정 장치는 상기 설명된 바와 같이 적절한 계산을 할 수 있다.

일단 상기 UE 유닛의 지리적 위치 좌표가 결정되면, 상기 BTS가 이들을 상기 위치 호출 처리기(86)에 의해 도시된 바와 같이, 유출 911 호출(또는 그와 유사한 호출)내에 삽입시키며, 다음에 상기 위치 정보를 갖는 호출이 위치 송신기(87)에 의해 도시된 목적지로 스위치 되며, 상기 긴급 서비스 또는 PASP 교환원이 상기 호출을 그에 따라 처리한다.

상기에서 도시된 바와 같이, 본 발명의 한 실시 예에서, 상기 UE 유닛은 위치 결정과 관련된 바 있는, 상기 BTS에 의해 인식된 “위치 레인징” 코드/신호라 불리는 일정 신호를 상기 BTS로 송신하도록 된다. 이는 도 9에 도시되며, 상기 업 링크 서브프레임은 제 1 레인징 코드(90) 그리고 위치 레인징 코드(92)를 제공한다.

위치 레인징 코드는 상기 UE 유닛 그리고 가령 지리적 위치에 대한 한 요청을 포함한다. 상기 위치 레인징 코드의 전송은 사용자에 의해 개시될 수 있으며, 프리셋 간격으로 자동으로 트리거될 수 있다. 가령, 한 위치 레인징 모드에서, 상기 UE 유닛은 두 OFDM 기호를 사용할 수 있으며, 제 1 OFDM 기호는 각각 144 비트의 위치 레인징 코드를 포함하며, 제 2 OFDM 기호는 144비트 까지의 호출자 ID 및 요청을 포함한다.

Claims

라디오 접속 네트워크를 통해 특정 주기적 비트 시퀀스를 전송하는 둘 또는 그 이상의 베이스 트랜시버 스테이션(BTS) 커버 영역 내에서 동작하는 사용자 장비(UE) 유닛의 위치를 결정하기 위한 방법으로서,
a) 상기 UE 유닛에서, 상기 특정 주기적 비트 시퀀스를 탐색하기 위해 BTS들로부터 수신된 유입 트래픽을 모니터하고;
b) 상기 BTS들 중 둘 또는 그 이상의 BTS들로 상기 UE 유닛의 상대적 위치를 전달하는 두 개 이상의 위치 파라미터를 상기 특정 주기적 비트 시퀀스로부터 결정하며, 그리고
c) 상기 UE 유닛의 지리적 위치 좌표를 설정하기 위해 상기 위치 파라미터를 처리함을 포함함을 특징으로 하는 사용자 장비의 위치를 결정하기 위한 방법.
제 1항에 있어서, 상기 단계 b)가 제 1, 제 2, 그리고 제 3 BTS에서 상기 특정 주기적인 비트 시퀀스의 제 1 도달 시간(TOA1), 제 2 도달 시간(TOA2), 그리고 제 3 도달 시간(TOA3)을 발생시키며, 제 1 및 제 2 도달 시간 사이 제 1 시간 차이(T12)로서 제 1 위치 파라미터를 결정하고, 그리고 제 1 및 제 3 도달 시간 사이 제 2 시간 차이(T13)로서 제 2 위치 파라미터를 결정함을 포함을 특징으로 하는 사용자 장비의 위치를 결정하기 위한 방법.
제 2항에 있어서, 상기 단계 c)가 상기 UE 유닛에서 상기 BTS의 지리적 위치 좌표를 얻도록 하고, 그리고 상기 제 1 및 제 2 시간 차이 그리고 상기 BTS들의 지리적 위치 좌표를 바탕으로 하여 상기 UE 유닛의 지리적 위치 좌표를 만들도록 함을 특징으로 하는 사용자 장비의 위치를 결정하기 위한 방법.
제 1항에 있어서, 단계 b)가 상기 UE 유닛의 제 1 안테나를 통하여 제 1 BTS로부터 상기 특정 주기적 비트 시퀀스의 제 1 도래각(AOA1)으로서 제 1 위치 파라미터를 결정하며; 그리고 상기 UE 유닛의 제 2 안테나를 통하여 제 2 BTS로부터 상기 특정 주기적 비트 시퀀스의 제 2 도래각(AOA2)으로서 제 2 위치 파라미터를 결정함을 포함함을 특징으로 하는 사용자 장비의 위치를 결정하기 위한 방법.
제 4항에 있어서, 상기 단계 c)가 상기 UE 유닛에서 상기 BTS의 지리적 위치 좌표를 얻도록 하고; 그리고 상기 제 1 및 제 2 도래각 그리고 상기 BTS들의 지리적 위치 좌표를 바탕으로 하여 상기 UE 유닛의 지리적 위치 좌표를 만들도록 함을 특징으로 하는 사용자 장비의 위치를 결정하기 위한 방법.
제 5항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 BTS가 상기 제 2 안테나에서 상기 주기적인 비트 시퀀스 세기를 바탕으로 하여 선택됨을 특징으로 하는 사용자 장비의 위치를 결정하기 위한 방법.
제 1항에 있어서, 상기 라디오 접속 네트워크가 와이맥스(WiMax), 3GPP LTE 그리고 UMB 네트워크 중 하나 임을 특징으로 하는 사용자 장비의 위치를 결정하기 위한 방법.
제 1항에 있어서, 상기 특정 주기적 비트 시퀀스가 상기 BTS 각각에 의해 상기 다운 링크 서브프레임 내 전송된 프리앰블임을 특징으로 하는 사용자 장비의 위치를 결정하기 위한 방법.
제 1항에 있어서, 상기 특정 주기적 비트 시퀀스가 상기 BTS 각각에 의한 다운 링크 서브프레임 내 전송된 파일럿 톤(pilot tone)임을 특징으로 하는 사용자 장비의 위치를 결정하기 위한 방법.
제 1항에 있어서, 상기 지리적 위치 좌표를 상기 UE 유닛에서 발생된 긴급 호출에 첨부하고; 그리고 상기 UE 유닛으로부터의 상기 호출을 공공 안전 응답 지점(PSAP)로 경로 배정함을 더욱 포함함을 특징으로 하는 사용자 장비의 위치를 결정하기 위한 방법.
유입 트래픽을 모니터 하고 둘 이상의 이웃하는 베이스 트랜시버 스테이션(BTS)으로부터 수신된 특정 주기적 비트 시퀀스를 확인하기 위한 모니터 유닛;
각 BTS로부터 상기 UE 유닛 상대적 위치를 전달하는 두 위치 파라미터를 상기 특정 주기적 비트 시퀀스로부터 결정하기 위한 위치 파라미터 계산 장치, 그리고
상기 두 위치 파라미터를 처리하고 그리고 상기 UE 유닛에 대한 지리적 위치 좌표를 정하기 위한 위치 좌표 추정 장치를 포함함을 특징으로 하는 제 1 및 제 2 안테나가 있는 사용자 장비(UE) 유닛을 위한 위치 식별 모듈.
제 11항에 있어서, 상기 위치 파라미터 계산 장치가 제 1 BTS, 제 2 BTS 그리고 제 3 BTS 각각으로부터 상기 특정 주기적 비트 시퀀스의 제 1, 제 2, 및 제 3 도달 시간을 정하기 위한 수단; 그리고 제 1 도달 시간과 제 2 도달 시간 사이 제 1 시간 차이(T12)로서 제 1 위치 파라미터 그리고 제 2 도달 시간과 제 3 도달 시간 사이 제 2 시간 차이(T13)로서 제 2 위치 파라미터를 결정하기 위한 수단을 포함함을 특징으로 하는 위치 식별 모듈.
제 12항에 있어서, 상기 위치 좌표 추정 장치가 상기 BTS의 지리적 위치 좌표를 일시적으로 저장하기 위한 메모리; 그리고 상기 제 1 및 제 2 시간 차이 그리고 상기 BTS의 지리적 위치 좌표를 바탕으로 하여 상기 UE 유닛 위치 좌표를 정하기 위한 수단을 포함함을 특징으로 하는 위치 식별 모듈.
제 11항에 있어서, 상기 위치 파라미터 계산 장치가 제 1 안테나에서 제 1 BTS로부터 수신된 상기 특정 주기적 비트 시퀀스의 제 1 도래각으로서 제 1 위치 파라미터를 결정하기 위한 수단 그리고 제 2 안테나에서 제 2 BTS로부터 수신된 상기 특정 주기적 비트 시퀀스의 제 2 도래각으로서 제 2 위치 파라미터를 결정하기 위한 수단을 포함함을 특징으로 하는 위치 식별 모듈.
제 14항에 있어서, 상기 위치 좌표 추정 장치가 상기 BTS들의 지리적 위치 좌표를 일시적으로 저장하기 위한 메모리; 그리고 상기 제 1 및 제 2 도래각 그리고 상기 BTS들의 지리적 위치 좌표를 바탕으로 하여 상기 UE 유닛의 위치 좌표를 정하기 위한 수단을 포함함을 특징으로 하는 위치 식별 모듈.
제 11항에 있어서, 상기 UE 유닛에서 발생된 긴급 호출로 상기 지리적 위치 좌표를 첨부하고 그리고 상기 UE 유닛으로부터의 호출을 공공 안전 응답 지점(PSAP)으로 경로 배정하기 위한 위치 호출 처리기를 더욱 포함함을 특징으로 하는 위치 식별 모듈.
제 16항에 있어서, 상기 호출 내로 삽입하기 위해 상기 위치 호출 처리기로 추가의 세부사항 위치 정보를 제공하기 위한 GPS를 더욱 포함함을 특징으로 하는 위치 식별 모듈.
라디오 접속 네트워크에서 베이스 트랜시버 스테이션(BTS)의 다수 안테나 커버 영역 내에서 동작하는 사용자 장비(UE) 유닛의 위치를 결정하기 위한 방법으로서, 상기 UE 유닛이 특정 주기적 비트 시퀀스를 업 링크 전송하되, 상기 방법은;
BTS에서 상기 특정 주기적 비트 시퀀스를 탐색하기 위해 두 개의 수신 안테나를 통해 상기 UE 유닛으로부터 수신된 유입 트래픽을 모니터하며;
상기 제 1 및 제 2 안테나에서 수신된 상기 특정 주기적 비트 시퀀스로부터 각각의 제 1 및 제 2 위치 파라미터를 측정하고; 그리고
상기 UE 유닛의 지리적 위치 좌표를 정하기 위해 상기 BTS에서 제 1 및 제 2 위치 파라미터를 처리함을 포함함을 특징으로 하는 사용자 장비(UE) 유닛의 위치를 결정하기 위한 방법.
제 18항에 있어서, 상기 UE 유닛이 상기 특정 주기적 비트 시퀀스로서 BTS로 알려진 한 신호를 전송하도록 트리거됨을 특징으로 하는 사용자 장비(UE) 유닛의 위치를 결정하기 위한 방법.
제 18항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 위치 파라미터가 제 1 및 제 2 도래각(TOA)임을 특징으로 하는 사용자 장비(UE) 유닛의 위치를 결정하기 위한 방법.
제 20항에 있어서, 상기 단계 iii)이 제 1 및 제 2 함수를 발생시키고, 반경 범위로서 제 1 및 제 2 TOA를 가지며 센터로서 제 1 및 제 2 안테나를 갖는 제 1 및 제 2 원을 표시하며, 그리고 상기 두 원 사이 인터섹션에서 상기 UE 유닛의 지리적 위치 좌표를 정함을 특징으로 하는 사용자 장비(UE) 유닛의 위치를 결정하기 위한 방법.
제 18항에 있어서, 상기 제 1 위치 파라미터가 상기 제 1 안테나에서의 특정 주기적 비트 시퀀스 도래각(AOA)이고, 상기 제 2위치 파라미터가 상기 UE 유닛과 상기 제 2 안테나 사이 거리임을 특징으로 하는 사용자 장비(UE) 유닛의 위치를 결정하기 위한 방법.
제 22항에 있어서, 상기 단계 iii)이 상기 BTS에 대한 UE 유닛의 위치 좌표를 계산하고 상기 BTS에 대한 UE 유닛의 위치 좌표를 바탕으로 상기 UE의 지리적 위치 좌표를 정함을 포함함을 특징으로 하는 사용자 장비(UE) 유닛의 위치를 결정하기 위한 방법.
제 18항에 있어서, 상기 라디오 접속 네트워크가 와이맥스(WiMax), 3GPP LTE 및 UMB 네트워크 중 하나임을 특징으로 하는 사용자 장비(UE) 유닛의 위치를 결정하기 위한 방법.
제 18항에 있어서, 상기 특정 주기적인 비트 시퀀스가 상기 UE 유닛에 의해 업 링크 서브프레임으로 전송된 레인징 코드(ranging code)임을 특징으로 하는 사용자 장비(UE) 유닛의 위치를 결정하기 위한 방법.
제 18항에 있어서,한 위치 레인징 모드로 상기 UE유닛을 동작시킴을 더욱 포함하며, 상기 특정 주기적 비트 시퀀스가 상기 UE 유닛에 의해 전송된 한 위치 레인징 코드임을 특징으로 하는 사용자 장비(UE) 유닛의 위치를 결정하기 위한 방법.
제 26항에 있어서, 상기 위치 레인징 코드가 상기 BTS에 알려진 한 레인징 코드와 한 호출자 식별을 포함함을 특징으로 하는 사용자 장비(UE) 유닛의 위치를 결정하기 위한 방법.
라디오 접속 네트워크에서 동작하는 베이스 트랜시버 스테이션(BTS)을 위한 위치 식별 모듈로서, 상기 BTS는 제 1 및 제 2 안테나를 가지며, 상기 모듈은 제 1 모니터 유닛, 제 2 모니터 유닛, 그리고 위치 좌표 추정 장치(estimator)를 포함하고, 상기 제 1 모니터 유닛은 상기 제 1 안테나에서 수신된 유입 트래픽을 모니터하고, 상기 BTS 커버 영역에 위치하는 사용자 장비(UE) 유닛으로부터 수신된 특정 주기적 비트 시퀀스를 식별하며 그리고 제 1 위치 파라미터를 결정하고, 상기 제 2 모니터 유닛은 상기 제 2 안테나에서 수신된 유입 트래픽을 모니터하고, 상기 사용자 장비(UE) 유닛으로부터 수신된 특정 주기적 비트 시퀀스를 식별하며 그리고 제 2 위치 파라미터를 결정하고, 그리고 상기 위치 좌표 추정 장치가 두 위치 파라미터를 처리하며 상기 UE 유닛 지리적 위치 좌표를를 정함을 특징으로 하는 위치 식별 모듈.
제 28항에 있어서, 상기 라디오 접속 네트워크가 와이맥스 네트워크임을 특징으로 하는 위치 식별 모듈.
제 29항에 있어서, 상기 특정 주기적 비트 시퀀스가 상기 UE 유닛에 의해 업 링크 서브프레임 내 전송된 한 레인징 코드임을 특징으로 하는 위치 식별 모듈.
제 28항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 위치 파라미터가 상기 제 1 및 제 2 안테나에서 상기 특정 주기적 비트 시퀀스 제 1 및 제 2 도달 시간임을 특징으로 하는 위치 식별 모듈.
제 28항에 있어서, 상기 제 1 위치 파라미터가 상기 제 1 안테나에서 상기 특정 주기적 비트 시퀀스 도래각(AOA)이고, 그리고 상기 제 2 위치 파라미터가 상기 BTS에서 측정된 상기 UE 유닛과 제 2 안테나 사이 거리임을 특징으로 하는 위치 식별 모듈.
제 28항에 있어서, 두 이웃하는 BTS들로부터 두 추가의 위치 파라미터를 수신하고 그리고 상기 제 1 위치 파라미터를 상기 두 이웃하는 BTS들로 전송하기 위한 트랜시버를 더욱 포함하며, 상기 두 추가 위치 파라미터가 상기 제 1 위치 파라미터와 함께 처리되어 상기 UE 유닛의 지리적 위치 좌표를 정하도록 함을 특징으로 하는 위치 식별 모듈.
제 18항에 있어서, 상기 특정 주기적 비트 시퀀스가 상기 업 링크 프레임으로 전송된 추가 기호이며, 상기 UE 유닛 식별과 상기 UE 유닛의 지리적 위치 좌표를 식별하기 위한 요청을 포함함을 특징으로 하는 위치 식별 모듈.