KR20120005525A - 네트워크 자율 무선 위치파악 시스템 - Google Patents

네트워크 자율 무선 위치파악 시스템 Download PDF

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트루포지션, 인크.
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Abstract

네트워크 자율 무선 위치파악 시스템(NAWLS)은 로컬 무선 통신 네트워크에 대한 상호접속 없이, 그리고 상기 로컬 무선 통신 네트워크의 최소의 중단을 가지고, 모바일 디바이스(예를 들어, 셀 폰)의 정확한 위치파악을 허용하도록 설계된다. 중지된 무선 네트워크 모니터들(RNM) 및 관리된 네트워크 에뮬레이터(NE)를 사용하여 모바일 디바이스들이 샘플링되고, 획득되거나 또는 캡처된다. RNM 또는 NE에 의해 트리거링되면, 언테더드 무선 위치파악 시스템(U-WLS)이 정확한 위치파악을 계산하기 위해 사용된다. 각각이 자체 위치파악하고, NAWLS의 다른 컴포넌트와 정보를 교환하고, 모바일 디바이스로부터 신호들을 수신 또는 교환할 수 있는 모바일 수신기 사이트들을 포함하는 U-WLS는 배치된 옵션들에 따라 다양한 네트워크-기반 및 핸드셋-기반 무선 위치파악 기술들을 이용한다. 또한, NAWLS는 U-WLS, NE 및 RNM을 상호접속하는 데이터 링크들을 포함한다.

Description

네트워크 자율 무선 위치파악 시스템{NETWORK AUTONOMOUS WIRELESS LOCATION SYSTEM}
교차 참조
이 출원은 2009년 4월 22일에 출원되고 그 내용들이 여기에 참조로 포함되는 미국 출원 제12/428,325호의 우선권을 청구한다.
이 출원은 2005년 8월 8일에 출원되고 발명의 명칭이 "Geo-Fencing in a Wireless Location System"(그 전체 내용이 여기서 참조로 포함됨)인 미국 출원 제11/198,996호의 발명 대상에 관한 것이고, 이는 2005년 6월 10일에 출원되고 발명의 명칭이 "Advanced Triggers for Location Based Service Applications in a Wireless Location System"인 미국 출원 제11/150,414호의 계속출원이고, 이는 2004년 1월 29일에 출원되고 발명의 명칭이 "Monitoring of Call Information in a Wireless Location System "이며 현재 미국 특허 제7,167,713호인 미국 출원 제10/768,587호의 부분 계속 출원이고, 이는 2001년 7월 18일에 출원되고 발명의 명칭이 "Monitoring of Call Information in a Wireless Location System"이고 현재 미국 특허 제6,782,264 B2호인 미국 출원 제09/909,221호의 계속출원이고, 이는 2000년 3월 31일에 출원되고 발명의 명칭이 "Centralized Database for a Wireless Location System"이고 현재 미국 특허 제6,317,604 B1인 미국 출원 제09/539,352호의 부분 계속 출원이고, 이는 1999년 1월 8일에 출원되고 발명의 명칭이 "Calibration for Wireless Location System"이고 현재 미국 특허 제6,184,829 B1호인 미국 출원 제09/227,764호의 계속 출원이다.
기술 분야
본 발명은 일반적으로, 또한 이동국(MS)들이라고도 명명되는, 무선 디바이스들, 예를 들어, 아날로그 또는 디지털 셀룰러 시스템들, 개인용 통신 시스템(PCS), 개선된 전용 모바일 라디오(ESMR)들, 또는 다른 타입들의 무선 통신 시스템들을 위치파악(locating)하기 위한 방법들 및 장치에 관한 것이다. 더 구체적으로, 그러나 비배타적으로, 본 발명은 기반(underlying) 무선 통신 네트워크에 대한 접속 없이 모바일 디바이스들의 위치를 파악하는 것에 관한 것이다.
본 발명의 목적은 모바일 디바이스들을 식별하고 위치파악할 수 있는 애드 혹 네트워크 자율 무선 위치파악 시스템(NAWLS)을 제공하는 것이다. TMSI, IMEI, 및 IMSI(즉, 각각, 임시 모바일 가입자 신원, 국제 이동국 장비 신원, 및 국제 모바일 가입자 신원)과 같은 MS 식별자들을 획득하고, 식별된 모바일 디바이스들을 위치파악하는 이들 네트워크 자율 시스템은 법 집행 및 재난 복구 목적을 위해 바람직하게 사용될 것이다. 본 출원의 발명 대상은 무선 위치파악 및 다른 관련 분야들에서의 다양한 시스템들에 관한 것이다. 이러한 "배경 기술"은 하기에 간략하게 요약된다.
네트워크-기반 무선 위치파악 시스템들
네트워크-기반 무선 위치파악 시스템(WLS)들은 과거에 오버레이 네트워크들로서 배치되거나 무선 네트워크 인프라구조에 통합되었다. 이들 "네트워크-내(in-network)" 해법들은 상업용 무선 네트워크들 내의 디바이스들에 대한 위치 결정 및 광역 감시를 허용한다. "네트워크-내" 솔루션들이 강력한 정보(intelligence) 및 법 시행 능력을 제공하지만, 무선 네트워크들이 호환불가능한 시그널링 전송을 사용하고, 필수적인 트리거링-태스킹-준비(triggering-tasking-provisioning) 인터페이스(들)를 결여하며, 또는 단순히 비-협동적이기 때문에, 관심 있는 네트워크들에 대한 하드-와이어드 접속(hard-wired connection)을 가지는 것이 항상 가능하지는 않다. 그러나 "네트워크-내" 위치 솔루션들의 위치파악 능력들 중 많은 것들이 관심 있는 무선 네트워크(들)에 대한 하드와이어드 접속 없이 획득될 수 있다.
초기의 네트워크-기반 WLS의 일 예는 1994년 7월 5일에 출원된 "Cellular Telephone Location System"라는 명칭의 미국 특허 제5,327,144호에 기술되었다. 이런 TruePosition사의 특허는 하나 이상의 셀룰러 전화들의 위치를 기록하기 위한 셀룰러 전화 위치파악 시스템을 기술한다. 개시된 시스템은 3개 이상의 셀 사이트 시스템들을 포함하며, 각각의 셀 사이트 시스템은 셀룰러 전화 시스템의 셀 사이트에 위치파악된다. 각각의 셀 사이트 시스템은 대응하는 셀 사이트의 장비 인클로저 내에 하우징될 수 있는 셀룰러 전화 시스템 및 장비에 의해 채택되는 안테나로서 동일한 타워 또는 빌딩에 장착될 수 있는 안테나를 포함한다. 셀 사이트 시스템들은 T1 통신 링크들을 통해 중앙 사이트에 결합된다. 중앙 사이트는, 셀룰러 전화 시스템의 MTSO와 공동위치될 수 있다. 중앙 사이트는 중앙 사이트로부터 원격으로 위치될 수 있고 가입자들에 대해 사용가능해질 수 있는 데이터베이스에 추가로 결합된다.
또다른 훨씬 더 초기의 예는 본 출원인에 의해 소유된 1988년 3월 1일에 출원된 "Direction Finding Localization System"라는 명칭의 미국 특허 제4,728,959호에 기술된다. 이 특허는 디지털 신호 프로세싱 기술들을 이용하여 무선 신호의 위상각 차이들의 상대적 불감성(insensitivity)을 도심 환경에 내제된 신호 왜곡들에 결합시켜서 셀룰러 전화 네트워크에서 모바일 전화를 위치파악하기 위한 정확하고 경제적인 방식을 생성하는 시스템을 기술한다. 복수의 지상 스테이션들 각각으로부터 모바일 송신기 스테이션의 방향각을 표시하는 위상각 측정치들이 획득되고 처리되어 확률 밀도 함수를 생성한다. 확률 밀도 함수들은 조합되어 모바일 송신기 스테이션의 포지션을 나타내는 불확실성 영역을 생성한다.
모바일 LMU 를 구비한 무선 위치파악 시스템
2006년 12월 27일에 출원되었으며 TruePosition사에 의해 소유된, "Portable, Iterative Geolocation of RF Emitters"라는 명칭의 공개된 특허출원 US20080158059A1는 TDOA의 사용을 통한 정적 RF 이미터의 반복적인 위치측정이 단일의 휴대용 위치측정 센서, 한 쌍의 휴대용 위치측정 센서 및 3개 이상의 휴대용 위치측정 센서들의 사용을 포함할 수 있다는 것을 개시한다. 반복적인 프로세스에 휴대용 위치측정 센서들을 추가하는 것은 위치파악될 신호들에 대한 제약들을 감소시키면서 또한 요구되는 반복 횟수의 감소를 제공하여 개선된 위치측정 정확도를 획득하게 한다.
어드밴스드 트리거 및 지오 -펜싱( Geo - fencing )
2008년 8월 8일에 출원되었으며, TruePosition사에 의해 소유된 "Geo-fencing in a Wireless Location System"라는 명칭의 공개된 특허 출원 제 US20060030333 A1호는 무선 통신 시스템에 의해 서비스되는 지리적 영역 내에서 동작하는 무선 디바이스들을 위치파악하기 위해 WLS에 의해 사용되는 방법들을 개시한다. 예시적인 방법은 지오-펜싱된 영역을 정의하는 단계를 포함한다. 이후, 상기 방법은 무선 통신 시스템의 미리 정의된 시그널링 링크들의 세트를 모니터링하는 단계, 및 모바일 디바이스가 지오-펜싱된 영역에 대해 다음 동작들 (1) 지오-펜싱된 영역으로 진입함, (2) 지오-펜싱된 영역을 빠져나옴, 및 (3)지오-펜싱된 영역 근처의 미리 정의된 근접도 내에 들어감 중 임의의 동작을 수행함을 검출하는 단계를 포함한다. 이후, 높은 정확도의 위치파악 기능이 모바일 디바이스의 지리적 위치를 결정하기 위해 트리거링될 수 있다. 이 출원에서, 운용자 네트워크의 비컨 설정들을 변경시키는 방식이 GSM 및 UMTS 모바일들의 검출 및 로컬화를 위한 지오-펜싱된 영역들을 생성하기 위한 방식으로서 기술된다. 기본적으로, 네트워킹된 수신기 기술을 이용하여 모바일 송신기를 위치파악하는 것은 네트워크와의 물리적/유선 접속을 요구하지 않는다. 지리적으로 분배된 수신기(들)가, 이들이 관심 있는 신호(SOI)를 획득하고 수집하는 동안, 자신만의 3차원 포지션, 및 이동하는 경우 이들의 3차원 속도를 결정할 수 있는 한, 전송 모바일 디바이스(들)가 위치파악될 수 있다. 따라서, 여기서 하기에 기술된 종류의 네트워크 자율 아키텍처는, 하드와이어드 네트워크 접속이 요구되지 않기 때문에, 관심 있는 네트워크(들)에 대한 "무선 전용" 접속의 편의성, 및 휴대용 및 모바일 동작의 부차적(secondary) 이점을 제공한다. 네트워크 내 무선 위치파악 솔루션에 비해, 이러한 편의성을 위해 지불해야 할 대가는 추가적인 하드웨어 및 소프트웨어이다.
2005년 6월 10일에 출원되었으며, TruePosition사에 의해 소유된 "Advanced Triggers for Location-based Service Applications in a Wireless Location System"라는 명칭의 공개된 특허 출원 제US20060003775 A1호는 무선 통신 시스템의 시그널링 링크들의 세트를 모니터링하는 단계, 및 미리 정의된 시그널링 링크들 중 적어도 하나 상에서 발생하는 적어도 하나의 미리 정의된 시그널링 트랜잭션을 검출하는 단계를 포함하는 예시적인 방법을 개시한다. 이후, 적어도 하나의 미리 정의된 네트워크 트랜잭션의 검출에 응답하여, 적어도 하나의 미리 정의된 위치파악 서비스가 트리거링된다.
다운링크 수신기들을 사용하는 자동화된 구성
2006년 12월 1일에 출원되었으며, TruePosition사에 의해 소유된 "System For Automatically Determining Cell Transmitter Parameters To Facilitate The Location Of Wireless Devices"라는 명칭의 공개된 특허 출원 제US20080132247 A1호는 무선 네트워크 내에서 지리적으로 분포된 기지국들에 의해 전송되는 신호들을 측정하는 MS를 수반하는 무선 디바이스들을 위치파악하기 위한 기술들을 기술한다. 이들 송신기들에 대한 일부 중요(key) 사이트 정보, 예를 들어, 송신기 위치, 전송 신호 전력, 신호 전파, 및 전송 신호 타이밍이 알려지는 경우, MS에 의한 이들 전송 신호들의 측정들이 MS의 포지션을 결정하기 위해 사용될 수 있다. 송신기들을 검출하고, 중요 송신기 정보를 식별하고, 기지국 전송 신호들을 이용하여 위치파악을 수행하기 위한 자동화 방법이 제시된다. 추가로, 이러한 시스템은 다수의 무선 네트워크들의 일부인 셀 사이트 전송 신호들의 사용을 용이하게 한다.
2006년 12월 7일에 출원되었으며, TruePosition사에 의해 소유된 "Subscriptionless Location Of Wireless Devices"라는 명칭의 공개된 특허 출원 US20080132244A1은 무선 네트워크 내의 지리적으로 분포된 기지국들에 의해 전송되는 신호들을 측정하는 무선 디바이스를 수반하는 무선 위치파악 기술들을 기술한다. 이들 송신기들에 대한 일부 중요 사이트 정보, 예를 들어, 송신기 위치, 전송 신호 전력, 신호 전파 및 전송 신호 타이밍이 알려지는 경우, 위치파악될 디바이스에 의한 이들 전송 신호들의 측정들이 디바이스의 포지션을 결정하기 위해 사용될 수 있다. 이 예에서, 디바이스와 위치파악 노드 사이의 모든 정보 교환은 무선 네트워크에 의해 제공되지 않는 데이터 링크에 의해 용이해져서 위치 추정 프로세스에서 사용되는 신호들을 제공한다. 따라서, 디바이스들은 디바이스들에 의해 이루어지는 다운링크 신호 측정들에 기초하여 위치파악될 수 있고, 여기서 디바이스들은 무선 네트워크의 일부분이 아니며, 네트워크에 의한 무선 서비스들을 제공받지 않으며, 신호들을 무선 네트워크에게 전송할 능력을 가지지 않으며, 그리고 여기서 무선 네트워크의 통신 리소스들이 위치파악을 용이하게 하는 데에 소모되지 않는다.
IMSI 캐쳐( catcher )
2003년 9월 7일에 공개된 Frick 등에 의한 "Method For Identifying A Mobile Phone User Or For Eavesdropping On Outgoing Calls"라는 명칭의 유럽 특허 EP 1051053은 가상 기지국 트랜스시버(VBTS) 및 계장형 테스트(instrumented test) 모바일 전화를 사용하여 GSM 무선 통신 네트워크 내의 MS를 식별하기 위한 방법을 개시한다. 본 방법은 타겟 모바일이 가진 것과 동일한 브로드캐스트 채널(BCCH) 정보를 획득하기 위해 VBTS 및 테스트 모바일이 타겟 모바일과 매우 근접할 것을 요구한다. VBTS는 획득된 BCCH 정보를 사용하여 현재 MS를 서빙하고 있는 BTS가 아닌 BTS를 에뮬레이팅한다. MS는, 새로운 위치파악 영역 코드(LAC)를 이용하여 새로운 더 높은 전력의 비컨을 검출하고, 이후 VBTS에 대한 위치파악 업데이트를 실행하여, 이미 존재하고 있는 TMSI, IMEI, 및 IMSI가 수집되도록 한다.
2006년 7월 17일에 출원된 Pridmore 등에 의한 "Acquiring Identity Parameters by Emulating Base Stations"라는 명칭의 미국 특허 출원 제11/996,230호는 다수의 기지국들을 에뮬레이팅함으로써 다수의 GSM 또는 듀얼-모드 GSM/UMTS 디바이스들의 신원(identity)(이미 존재하는 TMSI, IMEI, MS-ISDN 및 IMSI)을 획득하기 위한 방법을 개시한다.
전술된 방법들 및 시스템들이 모바일 디바이스들의 신원들의 수집을 허용하지만, GSM 또는 듀얼-모드 GSM/UMTS 디바이스들을 식별하고 위치파악하면서 동시에 로컬 무선 통신 네트워크의 중단을 지능적으로 최소화시키기에 적합한 광역 시스템은 개시되지 않았다. EP 1051053에 기술된 시스템은 질의된(interrogated) MS에 근접할 필요성으로 인해 질의받은 모바일의 위치를 소유할 수 있지만, 출원 11/996,230(Pridmore 등) 내의 시스템은 커버리지 영역을 다중-셀 영역까지 확장시키고, 간섭의 영향을 증가시키지만, 이후 셀/섹터 레벨보다 더 정확하게 질의된 MS를 위치파악할 수 없다; 즉, 시스템은 GSM 셀 글로벌 식별자(CGI) 또는 UMTS 셀 신원(CI) 레벨보다 더 정확하게 MS를 위치파악할 수 있는 것으로 보이지 않는다.
위에서 언급된 바와 같이, 로컬 무선 네트워크 운용자들의 협력 없이 모바일 디바이스들을 신속하게 식별하고 위치파악할 수 있는 애드 혹 네트워크-자율 무선 위치파악 시스템(NAWLS)을 이루어 내는 것은 법 집행 및 재난 구조 요원들에게 유리할 것이다. 이러한 시스템은 바람직하게는 표준화된 무선 메시징을 사용하여, 기반 무선 네트워크에 대한 추가 접속 없이, MS 식별자들, 예를 들어, TMSI, IMEI, MS-ISDN 및 IMSI를 획득할 것이다. 본 출원은 이들 목적을 달성하는 시스템을 기술한다.
후속하는 요약은 여기서 기술된 발명 시스템들 및 방법들의 개요를 제공하도록 의도된다. 이러한 요약은 본 명세서의 말미에 나타나는 청구항의 보호 범위를 제한하는 것으로 결코 의도되지 않는다.
본 발명의 실시예들은, 일반적으로, 로컬 무선 네트워크들에 대한 물리적 또는 유선 접속을 요구하지 않고 무선 메시징을 통해 무선 네트워크들에서의 모바일 위치파악을 이용하여, 임시 및 영구 식별자들을 포함하는 모바일-특정 및 가입자-특정 정보의 수집을 제공하는 것이다. 예를 들어, 하나 이상의 네트워크 에뮬레이터(NE) 트랜스시버들과 결합된 지리적으로 분포된 수신기들 및 모바일 위치파악 서버들의 세트를 포함하는 네트워크 자율적 언테더드(untethered) WLS를 사용하여, 모바일 GSM 및 멀티-모드 모바일 디바이스들의 신원 및 위치파악이 기반 통신 네트워크에 대한 접속 없이 넓은 영역에 걸쳐 달성될 수 있다. 이러한 동일한 시스템은 무선 네트워크 및 에뮬레이팅된 네트워크를 모니터링하고, 필요시 에뮬레이팅된 네트워크 전송들 및 파라미터들을 조정함으로써 로컬 네트워크의 중단을 최소화하도록 기능할 수 있다. 또한, 시스템은 가입자 서비스가 제한될 수 있는 콰이어트 존(quiet zone)들을 포함하여, 애드 혹 지오-펜싱된 영역들을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 또한, 예시적인 실시예들은 무선 네트워크들의 경계 영역들에서, 그리고 무선 통신 네트워크 커버리지가 유실되거나 간헐적인 영역들 내에서 사용될 수 있다. 이들 애드 혹 네트워크들은 특히 빌딩 내에 구축되는 경우 운용자 협력 또는 인지를 요구하지 않을 수 있다.
여기서 기술된 발명 기술들 및 개념들은 셀룰러 주파수 재사용 통신 시스템들에 적용한다. 이들 시스템들은 일반적으로, 널리 사용되는 GSM을 포함하는 시분할 멀티플렉싱 및 주파수 분할 멀티플렉싱(TDMA/FDMA) 무선 통신 시스템들, 및 직교 주파수 분할 다중 액세스(OFDMA) 무선 시스템들(E-TRAN/LTE 및 WiMAX)뿐만 아니라, CDMA (IS-95, IS-2000) 및 유니버설 모바일 통신 시스템(UMTS)과 같은 코드-분할 무선 통신 시스템들인데, UMTS는 또한 W-CDMA로서도 알려져 있다.
본 발명의 다른 특징들이 하기에 기술된다:
전술된 요약 및 후속하는 상세한 설명은 첨부 도면들과 함께 읽어볼 때 더 잘 이해된다. 발명을 예시할 목적으로, 본 발명의 예시적인 구성이 도면에 도시되지만, 본 발명은 개시된 특정 방법들 및 수단들에 국한되지 않는다.
도 1 - 언테더드 무선 위치파악 시스템의 예시적인 배치도이다.
도 2a - 단일 모드(예를 들어, GSM) 무선 통신 네트워크에서의 네트워크 컴포넌트들 및 인터페이스들의 블록 개략도이다.
도 2b - 멀티-모드(예를 들어, GSM, UMTS, 및 LTE) 무선 통신 네트워크에서의 네트워크 컴포넌트들 및 인터페이스들의 블록 개략도이다.
도 2c - U-WLS, 분포된 NE를 가지는, 그리고 공동 위치된 RNM 및 LMU 컴포넌트들을 가지는 네트워크 자율 무선 위치파악 시스템의 예시적인 예를 도시하는 도면이다.
도 3a - 모바일/휴대용 언테더드 무선 위치파악 시스템 배치들에 대한 개선된 COW(Cellsite-On-Wheels)를 도시하는 도면이다.
도 3b - 공중 또는 믹스된 공중/지상 언테더드 무선 위치파악 시스템 배치들에 대한 개선된 UAV(측면 뷰)를 도시하는 도면이다.
도 3c - 공중 또는 믹스된 공중/지상 언테더드 무선 위치파악 시스템 배치들에 대한 개선된 UAV(전면 뷰)를 도시하는 도면이다.
도 3d - 공중 또는 믹스된 공중/지상 언테더드 무선 위치파악 시스템 배치들에 대한 개선된 UAV(최상부 뷰)를 도시하는 도면이다.
도 4a - 위치파악 업데이트 시에 임시 모바일 식별자들 및 위치들의 수동적 수집에 대한 동작상의 흐름도이다.
도 4b - 모바일 발신 및 착신 시에 임시 모바일 식별자들 및 위치들의 수동적 수집에 대한 동작상의 흐름도이다.
도 5a - 임시 및 영구 모바일 및 가입자 식별자들의 능동적 샘플링 및 높은 정확도의 위치파악에 대한 동작상의 흐름도이다.
도 5b - 임시 및 영구 모바일 및 가입자 식별자들의 능동적 수집 및 높은 정확도의 위치파악에 대한 동작상의 흐름도이다.
도 5c - 임시 및 영구 모바일 및 가입자 식별자들의 능동적 캡처 및 높은 정확도의 위치파악에 대한 동작상의 흐름도이다.
도 6 - 추가적인 모바일 식별자들의 능동적 수집에 대한 동작상의 흐름도이다.
도 7 - RNM 및 U-BTS을 가지는 듀얼 모드 GSM/UMTS 시스템을 도시하는 도면이다.
도 8a - 캠페인 플래닝 및 모델링을 위한 로컬 비컨 위치들 및 비컨 정보 콘텐츠의 수집에 대한 동작상의 흐름도이다.
도 8b - 캠페인 플래닝 및 모델링을 위한 위치파악들 및 모바일 식별자들 및 모바일 네트워크 트랜잭션들의 수동적 수집에 대한 동작상의 흐름도이다.
도 8c - 캠페인 동안 에뮬레이팅된 네트워크의 실시간 조정 및 최적화를 위한 에뮬레이팅된 네트워크 및 로컬 무선 통신 네트워크의 모니터링을 위한 동작상의 흐름도이다.
도 9a - 에뮬레이팅된 제어 채널들을 사용하는, 그리고 에뮬레이팅된 네트워크에 대한 가입자 신원 및 근접도에 기초하는 선택적 가입자 서비스 거절의 구현에 대한 동작상의 흐름도이다.
도 9b - 에뮬레이팅된 트래픽 채널들을 사용하는, 그리고 에뮬레이팅된 네트워크에 대한 가입자 신원 및 근접도에 기초하는 선택적 가입자 서비스 거절의 구현에 대한 동작상의 흐름도이다.
도 10a - 네트워크 자율 애드 혹 무선 위치파악을 지원하기 위한 무선 위치파악 시스템 노드들, 상호접속 및 데이터베이스 설비들을 도시하는 도면이다.
도 10b - 언테더드 서빙 모바일 위치파악 센터에서의 위치파악 계산 리소스들을 도시하는 도면이다.
도 11 - 언테더드 무선 위치파악 시스템의 임시 제어 하에서의 모바일-기반 위치파악 기술들의 사용을 위한 동작상의 흐름도이다.
도 12 - TDOA, 모바일-기반 GNSS 기술들 또는 GNSS 하이브리드를 가지는 TDOA를 통한 모바일 위치파악을 위한 미사용(defunct) 무선 네트워크의 공중 폴링(polling)을 예시하는 도면이다.
도 13 - 빔형성을 통한 모바일 위치파악을 위한 미사용 무선 네트워크의 공중 폴링을 예시하는 도면이다.
도 14 - 수동적 무선 위치파악 시스템의 블록 개략도이다.
도 15 - 단일 모드 GSM 무선 통신 네트워크에서 분포된 U-BTS 트랜스시버 스테이션들을 사용하는 TOA 위치 결정을 예시하는 도면이다.
GSM 기지국(BTS) 시뮬레이터들 및 계장형 테스트 모바일들이 GSM BTS 시뮬레이터에 근접하여 신속하게 샘플링(모바일들에 질의하여 식별)하기 위한 방법을 보안 및 법 집행 기관들에게 제공하기 위해 수십년 동안 사용되어 왔다. 이러한 기술은 로컬 무선 통신 네트워크와의 결과적인 간섭 및 모바일 위치의 유실로 인하여 더 넓은 영역으로의 스케일링에 대해 부적합한 것으로 판명되었다.
함께 네트워크 자율 무선 위치파악 시스템(NAWLS)을 만드는 GSM 기지국 시뮬레이터 트랜스시버(네트워크 에뮬레이터)들을 가지고 로컬 통신 네트워크에 대한 접속(언테더드 무선 위치파악 시스템 및 무선 네트워크 모니터의 기반) 없이 위치파악 능력을 가지는 수신기들의 분포된 세트를 사용함으로써, 넓은 지리적 영역이 탐색(interrogate)될 수 있다. 수신기들은 로컬 무선 통신 네트워크 기지국들을 수신 및 위치파악할 수 있으므로, GSM 기지국 시뮬레이터의 전송 전력 및 전송된 정보 엘리먼트들이 간섭을 최소화하면서 사용된 브로드캐스트 전력을 최적화시키도록 조정될 수 있다. 또한, 전송된 정보를 조정함으로써, 모바일 샘플링 레이트는 통신 네트워크 영향들을 최소화하면서 샘플링 네트워크 능력들의 균형을 맞춤으로써 최적화될 수 있다.
무선 통신 네트워크에 대한 영향의 최소화의 결과로서, 새로운 애플리케이션이 사용가능해진다. NAWLS이 에뮬레이팅된 네트워크에 대한 이동국들을 샘플링하고 그 후 수집한다면(collect), 능동적 로컬 선택적 서비스 제어가 달성될 수 있다. 연속적인 트래킹이 요구되는 경우, NAWLS는 모바일을 사일런트 트래픽 채널에 두어 무선 위치파악 시스템에 대한 서비스 거절 및 연속적인 가시성을 초래함으로써 모바일을 샘플링하고, 수집하고 고정한다(secure).
또한, 능동적 로컬 선택적 서비스 제어 위치파악 및 트래킹 능력은 온보드 모바일 위치파악 능력(capacity), 예를 들어 특히 GPS, EOTD 또는 OTDOA를 사용하여 달성될 수 있으며, WLS 및 모바일은 에뮬레이팅된 네트워크의 무선 접속을 통해 협력한다. 대안적으로, 완전히 수동적인 샘플링 시스템이 요구되는 경우, 언테더드 (네트워크 자율) WLS(U-WLS)가 사용되어, 암호화된 그리고 암호화되지 않은 모바일 신원 정보의 추후 분석 및 추출을 위해 실시간 위치파악을 수행하고 OTA(over-the-air) 무선 데이터를 레코딩할 수 있다.
U-WLS는 가용 리소스들 및 위치파악 서비스 품질 요건들에 좌우되어 다수의 형태들로 구현될 수 있다. 수동적 네트워크 기반 무선 위치파악 시스템에서, 모바일 디바이스는 무선 네트워크에 등록하고, 호를 하고 호를 수신하고, 메시지들을 전송 및 수신하고, 데이터 세션들을 개시 또는 접속시키기 위한 표준 방식으로 동작한다. 네트워크-기반 무선 위치파악 시스템의 동작에 대해 모바일 디바이스의 회로 또는 소프트웨어에 대한 어떠한 변경도 필요하지 않다.
활성인 네트워크-기반 무선 위치파악 시스템에서, 모바일 디바이스는 무선 네트워크에 등록하고, 호를 하고 호를 수신하고, 메시지들을 전송 및 수신하고, 데이터 세션들을 개시 또는 접속시키기 위한 표준 방식으로 동작한다. 여기서 다시, 네트워크-기반 무선 위치파악 시스템의 동작에 대해 모바일 디바이스의 회로 또는 소프트웨어에 대한 어떠한 변경도 필요하지 않다. 그러나 무선 메시징이 전송되어 모바일 디바이스와 교환되어 응답을 유발할 수 있다. 이러한 응답은 모바일 디바이스의 재등록, 페이지 응답, 제어 채널(또는 제어 채널들의 세트)상에의 모바일 디바이스의 배치, 및/또는 트래픽(음성 또는 데이터) 채널상에의 모바일 디바이스의 배치를 포함할 수 있다(2001년 8월 1일, "Method for Improving the Accuracy of a Wireless Location System"라는 명칭의 미국 특허 제6,097,336호를 참조하라).
네트워크-기반 무선 위치파악 시스템의 트리거링 및 태스킹(task)이 비상 서비스(J-STD-036 "Enhanced wireless 9-1-1 phase II") 및 상업용 서비스[GSM에 대한 3GPP TS 43.059 "Functional stage 2 description of Location Services (LCS) in GERAN" 및 UMTS에 대한 3GPP TS 25.305 "User Equipment (UE) positioning in Universal Terrestrial Radio Access Network (UTRAN); Stage 2", LTE 포지셔닝은 이 출원 단계에서 아직 표준화되지 않았음]에 대해 표준화되었다.
트리거링은 위치파악 추정을 개시하는 이벤트[예를 들어, 호된 번호에서의 다이얼링된 숫자(digit)의 스트링의 인지]를 참조한다. 예컨대, 무선 및 네트워크 트리거링 이벤트들 및 관련된 무선 정보의 설명을 위해, "Advanced Triggers for Public Security Applications in a Wireless Location System"라는 명칭의 미국 출원 제11/150,414호 및 "Method And Apparatus For Tracking Identity-Code Changes In A Communications System"라는 명칭의 미국 특허 제6,119,000호를 참조하라.
태스킹은 전력 기반 레인징 위치파악 추정을 이용하여 낮은 정확도의 셀-ID를 계산하거나 또는 도착 시간(TOA), 도착 시간 차(TDOA), 도착 각(AoA) 또는 TDOA/AoA 하이브리드 위치파악 추정을 위해 서비스 영역에 지리적으로 배치된 수신기(LMU)들의 사용을 개시하는데 필요한 네트워크 및 무선 정보의 네트워크-기반 WLS로의 전달을 포함한다. 온보드 위치파악 능력을 가지는 모바일들에 대해, U-WLS는 개선된-셀-ID(ECID), 개선된 관측된 시간 차(EOTD), 관측된 도착 시간 차(OTDOA), 글로벌 네비게이션 위성 시스템(GNSS) 포지셔닝, 보조 GNSS 포지셔닝, 및 하이브리드 핸드셋/네트워크 기반 포지셔닝을 지원하기 위해 다양한 서버들을 에뮬레이팅함으로써 핸드셋으로부터 위치 정보를 수집할 수 있다. GNSS 시스템의 현재 기능적 예는 Navstar 글로벌 포지셔닝 시스템(GPS)이다.
도 1
도 1은 개선된 COWS(cell-site-on-wheels)의 애드혹 네트워크를 사용하여 구현되는 것으로서 U-WLS의 예시적인 실시예를 도시한다. 업링크 신호(102)를 서빙 셀(103)에 전송하는 모바일 디바이스(101)가 도시된다. 이러한 업링크 신호는, 다른 로컬 셀 사이트들(104)과의 간섭을 최소화하기 위한 낮은 전력에도 불구하고, 로컬 U-WLS 수신 사이트들(105)에 의해 검출될 수 있다. 광대역 시스템(예를 들어, IS-95, IS-2000, 및 UMTS)에서, 서빙 셀은 확산 스펙트럼 시스템의 소프트 핸드오프 또는 소프터 핸드오프 능력을 사용하는 다수의 셀들일 수 있다.
이 예에서, U-WLS는 GNSS 배치(constellation)(107)를 사용하여 무선 신호들을 제공하여 각각의 U-WLS 수신 사이트(105)에 대한 정확한 위치, 타이밍 및 속도를 결정한다(U-WLS 수신기는 또한 무선 네트워크 모니터(RNM) 수신기들, 위치 측정(LMU) 수신기들 및 언테더드 BTS(U-BTS) 트랜스시버들로서 알려져 있다). 고해상도 텔레비전(HDTV) 또는 특별히 제작된(purpose-built) 정확한 타이밍 무선 브로드캐스트, 또는 심지어 유선 시스템들과 같은 다른 시간 및 무선 안정 타이밍 소스들이 GNSS 수신기를 대신하여 또는 보조하기 위해 사용될 수 있다. U-WLS는, 이 예에서, 통신 위성(106)을 통한 노드-간(inter-node) 시그널링을 사용한다. 노드-간 시그널링은 다른 무선 패킷 데이터 시스템들을 사용할 수 있는데, 이는 예들로서, 상업용 무선 데이터 시스템들, 미사용 무선 대역들, 언라이센스드 스펙트럼 무선 전송들 또는 심지어 광학 대역 전송들을 포함한다.
공중 컴포넌트(aerial component)(108)는 U-WLS 사이트들 사이에 비-위성 무선 릴레이 서비스를 제공하고, 에어본(air-borne) 이미징을 제공하거나, 또는 심지어 확장된 커버리지 및 2차원 다이버시티를 U-WLS 네트워크에 제공하는 U-WLS 플랫폼으로서의 역할을 하기 위해 제공될 수 있다.(2008년 9월 23일 "Augmentation Of Commercial Wireless Location System (WLS) With Moving And/Or Airborne Sensors For Enhanced Location Accuracy And Use OfReal-Time Overhead Imagery For Identification Of Wireless Device Locations"라는 명칭의 미국 특허 제7,427,952호를 참조하라.) 무인 항공기, 경비행기, 소형비행선, 열기구, 또는 헬리콥터인 공중 컴포넌트의 사용은 예시적인 시스템에서는 선택적이다. 그러나, U-WLS는 원하는 배치 구성에 따라 전적으로 공중 기반일 수 있다.
도 2a
도 2a는 네트워크 자율 무선 위치파악 시스템의 배치의 개략적인 표현을 도시한다. 유선 및 무선 모두인 상호접속들 및 기능 컴포넌트들이 도시된다. 도 2a에서, 단일 무선 에어 인터페이스(예를 들어, GSM) 타입의 사용이 묘사된다.
모바일 디바이스(201)[또한, 이동국(MS), 사용자 장비(UE) 또는 핸드셋이라고도 알려짐]는 로컬 무선 통신 네트워크(WCN)(203)와 무선 에어 인터페이스(202)를 통해 통신할 수 있다. 무선 에어 인터페이스(202)는 무선 에어 인터페이스 타입에 대해 설정된 상호운용성 표준들에서 정의된 바와 같은 업링크 및 다운링크 채널들을 포함한다[예를 들어, GSM 무선 에어 인터페이스(Um 인터페이스)는 유럽 통신 표준 위원회(European Telecommunications Standards Institute)에 의해 정의되었으며, 현재 ETSI 산하 제3 세대 파트너쉽 프로그램(3GPP)에 의해 수정 중이다].
로컬 무선 통신 네트워크(WCN)(203)는 무선 액세스 네트워크(RAN)(204) 및 코어 네트워크(CN)(205)를 포함한다. 무선 액세스 네트워크(RAN)(204)는 모바일(201)과 코어 네트워크(CN)(205) 사이에 무선 시그널링(202)을 제공한다. CN(205)은 모바일 사용자들 사이의, 그리고 모바일 및 고정 네트워크(랜드라인) 사용자들 사이의 이동성 관리 및 호들의 교환을 관리한다. 더불어, RAN(204)와 CN(205)는 교환(회선 교환) 및 라우팅(패킷 교환) 및 위치파악-기반 서비스들을 포함하는 다양한 통신 서비스들을 모바일 디바이스(201) 통신 연결에 제공하는 무선 통신 네트워크(WCN)(203)를 구성한다.
RAN(204), CN(205) 및 다른 외부 유선 및 무선 네트워크들의 상호접속(미도시)은 국내 및 국제 통신 상호운용성 표준들에서 정의된 바와 같다.
NAWLS(206)는 3개의 기능 노드들, 즉, 네트워크 에뮬레이터(NE)(207), 언테더드 무선 위치파악 시스템(U-WLS)(208) 및 무선 네트워크 모니터(RNM)(209)를 포함한다. 전술된 기능 노드들은 물리적으로 그리고 전자적으로 결합될 수 있다.
NE(207)는 하나 이상의 지리적으로 분포된 언테더드 기지국들(U-BTS) 및 제어 기능들을 포함하고, 필요시 RAN 및 CN 네트워크[예를 들어, GSM 기지국 서브시스템(BSS) 및 GSM 네트워크 교환 서브시스템(NSS)] 모두를 에뮬레이팅하는 독립적인 무선 통신 네트워크를 제공한다. U-BTS의 기존의 예는 Rhode Schwartz GA900 테스트 기지국이다. NE(207)는 모바일 디바이스(201)를 능동적으로 샘플링하고, 획득하거나 캡처하기 위해 사용되는 브로드캐스트 비컨(GSM에서의 BCCH)을 포함하는 에뮬레이팅된 무선 인터페이스(210)를 제공한다. NE(207) 공급된 에어 인터페이스(210)는 또한, 개별 모바일 디바이스 기반으로, 모바일 디바이스(201)를 식별, 위치파악 또는 사일런싱(silence)하기 위해 트래픽/데이터 채널 할당이 필요한 경우, 모바일 디바이스(201)에 대한 모바일 업링크 및 수반되는 다운링크를 가지는 에뮬레이팅된 듀플렉스 채널들의 세트를 포함할 수 있다. NE(207)는 위치파악 개시 및 수신기 튜닝을 위해 U-WLS에 트리거링 및 태스킹 정보를 제공한다. 또한, NE(207)는 NAWLS의 동작들을 조정하는, 관리 기능을 수행한다.
U-WLS(208)는 네트워크-기반 업링크 도착 시간차(U-TDOA), 도착 각(AoA), 및/또는 TDOA/AoA 하이브리드 위치파악 기술들을 제공하여, 업링크 모바일 전송들을 사용하여 모바일 전화(201)를 위치파악하는데, 이러한 업링크 전송들은 WCN 공급된 에어 인터페이스(202)상에 또는 에뮬레이팅된 에어 인터페이스(210)상에 있을 수 있다. 또한, U-WLS(208)는 핸드셋 기반 위치파악 기술들에 대한 위치파악 서버 능력 및 기능성들, 예를 들어, 개선된 관측된 시간 차(E-OTD), 관측된 도착 시간차(OTDOA), 및 A-GNSS(Assisted Global Navigation Satellite System)(예를 들어, U.S.AF Navstar 글로벌 포지셔닝 시스템)을 제공한다. 또한, U-WLS(208)는 U-TDOA/A-GNSS와 같은 하이브리드 기술들을 사용하여 위치파악을 최적화할 수 있다.
U-WLS(208)는 디지털 데이터 링크(213)를 통해 NE(207)에 접속된다. 디지털 데이터 링크(213)는 NE(207)에 의해 사용되어 U-WLS(208)를 트리거링하여 위치파악을 수행한다. 디지털 데이터 링크(213)는 또한, U-WLS에 의해 사용되어, 위치파악이 완료되었다는 것(성공 또는 실패, 이유 코드), 모바일(201)을 위치파악하기 위해 추가 전력이 요구된다는 것, RAT-간 핸드오프가 요구된다는 것, 및/또는 트래픽 채널에 대한 할당이 요구된다는 것을 NE(207)에 통지한다. 디지털 데이터 링크(213)는 무선 접속을 포함할 수 있다. 또한, 데이터 링크(213)는 U-WLS(208) 및 NE(207)에 의해 사용되어, 모바일(201)상에 상주하는 온보드 위치파악 기술(EOTD, GPS, OTDOA, A-GPS, 등)을 사용하고 모바일의 빌트인 위치파악 기술을 사용하여 위치파악을 전개(develop)할 수 있다.
무선 네트워크 모니터(RNM)(209)는 모바일 디바이스(201), RAN(204) 및/또는 NE(207)로부터 (브로드캐스트들을 포함한) 업링크 및 다운링크 전송들을 수신할 수 있는 수동적 소프트웨어 정의된 무선 수신기이다. RNM(209)는 협대역 또는 광대역 수신기들의 이산 세트와 같은 다양한 방식으로 배치될 수 있고, 지리적으로 분포된 U-WLS(208)와 공동위치될 수 있고, 네트워크 에뮬레이터의 언테더드 기지국(U-BTS) 트랜스시버(들)와 공동위치될 수 있거나, 또는 공유 회로 및 안테나들을 사용하기 위해 수신기들 또는 트랜스시버들에 통합될 수 있다.
RNM(209)의 초기 버전은 예를 들어, 2005년 6월 10일에 출원된 "Advanced Triggers for Location-based Service Applications in a Wireless Location System"라는 명칭의 TruePosition사의 미국 특허 출원 제11/150,414호에 기술된다.
RNM(209)가 디지털 데이터 링크(214)를 통해 U-WLS(208)에 접속되어, RNM(209)으로 하여금 네트워크 트랜잭션에 관련된 모바일 디바이스(201)를 위치파악하도록 허용한다. 디지털 데이터 링크(214)는 무선 접속을 포함할 수 있다. 네트워크 트랜잭션들은 모바일 발신, 모바일 착신, 위치파악 업데이트, 셀 변경 커맨드, AnyTimeInterrogation(특수화된 페이징), SMS 발신 및 SMS 착신을 포함한다.
RNM(209)가 디지털 데이터 링크(215)를 통해 NE(207)에 접속되어, RNM(209)로 하여금 WCN 무선 에어 인터페이스(202) 설정들, 예를 들어, 수신된 비컨(예컨대, BCCH) 주파수들, 전력 레벨들 및 정보 콘텐츠들을 NE(207)에 통지하게 한다. 디지털 데이터 링크(215)는 무선 접속을 포함할 수 있다. 또한, RNM(209)는 에뮬레이팅된 BCCH 다운링크 및 에뮬레이팅된 업링크 및 다운링크 제어 및 트래픽 채널들을 가지는 에뮬레이팅된 무선 에어 인터페이스(210)가 공급된 NE(207)를 모니터링하여 간섭을 검출하고, NE(207)로 하여금 브로드캐스트 무선 전력 레벨을 감소하게 하고, 업링크 및 다운링크 채널들 중 어느 하나 또는 이들의 세트에서 또는 그 일부분에서 무선 에어 인터페이스(210)에서 사용되는 전력을 감소시키게 할 수 있다.
또한, RNM(209)는 U-WLS를 트리거링하여, 2005년 6월 10일에 출원된 "Advanced Triggers for Location-based Service Applications in a Wireless Location System"라는 명칭의 TruePosition사의 미국 특허 출원 제11/150,414호에서 상세화된 바와 같은 사전-프로그래밍되는 트리거들에 기초하여 위치파악 추정을 수행할 수 있다.
도 2b
도 2b는 다중 에어 인터페이스들(예를 들어, GSM 및 UMTS, GSM 및 LTE, 또는 UMTS 및 LTE를 구비한 GSM)을 모바일 디바이스(201)가 쓸 수 있는 멀티-모드 시나리오에서 네트워크 자율 무선 위치파악 시스템의 배치의 개략적 표현을 도시한다. 유선 및 무선 모두인 상호접속들 및 기능 컴포넌트들이 도시된다.
모바일 디바이스(201)(또한, 이동국(MS), 사용자 장비(UE) 또는 핸드셋이라고 알려짐)는 제1 무선 에어 인터페이스(202) 또는 제2 무선 에어 인터페이스(211)를 통해 로컬 무선 통신 시스템(WCN)(203)과 통신할 수 있다. 제1 및 제2 무선 에어 인터페이스들(202, 211)은 무선 에어 인터페이스 타입에 대해 설정된 상호운용성 표준들에서 정의된 바와 같은 업링크 및 다운링크 채널들을 포함한다[예를 들어, GSM 무선 에어 인터페이스(Um 인터페이스)는 원래 유럽 통신 표준 위원회(ESTI)에 의해 개발되었고, UMTS(Uu 인터페이스) 및 LTE 에어 인터페이스들은 둘 모두 제3 세대 파트너쉽 프로그램(3GPP)에 의해 개발되었다].
로컬 무선 통신 시스템(WCN)(203)은 무선 액세스 네트워크(RAN)(204) 및 코어 네트워크(CN)(205)를 포함한다. 무선 액세스 네트워크(RAN)(204)는 모바일(201)과 코어 네트워크(CN)(205) 사이에 무선 시그널링(202)을 제공한다. CN(205)은 모바일 사용자들 사이의, 그리고 모바일 및 고정 네트워크(랜드라인) 사용자들 사이의 이동성 관리 및 호들의 교환을 관리한다. 더불어, RAN(204)와 CN(205)는 교환(회선 교환) 및 라우팅(패킷 교환) 및 위치파악-기반 서비스들을 포함하는 다양한 통신 서비스들을 모바일 디바이스(201) 통신 연결에 제공하는 무선 통신 네트워크(WCN)(203)를 구성한다.
RAN(204), CN(205) 및 다른 외부 유선 및 무선 네트워크들의 상호접속(미도시)은 국내 및 국제 통신 상호운용성 표준들에서 정의된 바와 같다.
NAWLS(206)는 3개의 기능 노드들, 즉, 네트워크 에뮬레이터(NE)(207), 언테더드 무선 위치파악 시스템(U-WLS)(208) 및 무선 네트워크 모니터(RNM)(209)를 포함한다. 전술된 기능 노드들은 하드웨어에서 조합되거나 또는 공통 컴퓨팅 및 무선 하드웨어를 공유하는 소프트웨어 애플리케이션들로서 조합될 수 있다.
NE(207)는 RAN 및 CN 네트워크들 모두를 에뮬레이팅하는 독립적인 무선 통신 네트워크[예를 들어, GSM 기지국 서브시스템(BSS) 및 GSM 네트워크 교환 서브시스템(NSS)]를 제공한다. NE(207)는 모바일 디바이스(201)를 능동적으로 샘플링하고, 획득하거나 캡처하기 위해 사용되는 브로드캐스트 비컨(GSM에서의 BCCH, UMTS에서의 BC, LTE에서의 BCCH)을 둘 모두가 포함하는 제1 에뮬레이팅된 무선 인터페이스(210) 및 제2 에뮬레이팅된 무선 인터페이스(212)를 제공한다. NE(207) 공급된 제1 에뮬레이팅된 에어 인터페이스(210)는 또한, 개별 모바일 디바이스 기반으로, 모바일 디바이스(201)를 식별, 위치파악 또는 사일런싱하기 위해 트래픽/데이터 채널 할당이 필요한 경우, 모바일 디바이스(201)에 대한 모바일 업링크 및 수반되는 다운링크를 가지는 에뮬레이팅된 듀플렉스 채널들의 세트를 포함할 수 있다. 또한, NE(207)는 제어기들의 중앙집중식 또는 분산 네트워크를 통해 NAWLS의 동작들을 조정하는 관리 기능을 수행한다. 무선 네트워크로서 기능하면서, NE(207)는 또한 네트워크 트랜잭션들에 기초하여 모바일 위치파악을 위한 트리거들을 제공할 수 있다.
NE(207)는 호 접속 이벤트들 또는 무선 인터페이스 이벤트들('네트워크 트랜잭션들'이라 간주됨)에 대해 트리거링하도록 설정될 수 있다. 이들 이벤트들은,단일 메시지, 또는 각각이 호 접속 또는 무선 이벤트와 관련되는 일련의 메시지들을 포함할 수 있다. 예시적인 예에서와 같이 사용되는 단일 모드 GSM 네트워크 및 모바일 디바이스에 대해, 이들 이벤트들은: (1) 네트워크 측정 보고가 수신됨, (2) 모바일 발신 호가 이루어짐, (3) 모바일 착신 호가 수신됨, (4) 모바일 발신 SMS가 송신됨, (5) 모바일 착신 SMS가 수신됨, (6) 핸드오버(개시됨), (7) 핸드오버(완료됨), (8) 위치파악 업데이트, (9) RF 채널 할당, (10) IMSI 부착, (11) IMSI 분리, (12) 모바일 발신 호 접속해제, (13) 모바일 착신 호 접속해제, 및 (14) 장비 응답을 식별함, (15) 호 실패를 포함한다.
U-WLS(208)는 네트워크 기반 도착 시간(TOA), 업링크 도착 시간 차(U-TDOA), 도착 각(AoA) 및/또는 다양한 네트워크-기반 위치파악 기술들의 하이브리드를 제공하여, WCN 공급 에어 인터페이스들(202, 211) 또는 에뮬레이팅된 에어 인터페이스들(210, 212)에서 이루어지는 업링크 모바일 전송들을 사용하여 모바일 전화(201)를 위치파악한다. 또한, U-WLS(208)는 핸드셋 기반 위치파악 기술들에 대한 위치파악 서버 능력 및 기능들, 예를 들어, 개선된 관측된 시간 차(E-OTD), 관측된 도착 시간차(OTDOA), 및 A-GNSS(Assisted Global Navigation Satellite System)(예를 들어, U.S.AF Navstar 글로벌 포지셔닝 시스템)을 제공한다. 또한, U-WLS는 U-TDOA/A-GNSS와 같은 하이브리드 기술들을 사용하여 위치파악을 최적화할 수 있다.
U-WLS(208)는 디지털 데이터 링크(213)를 통해 NE(207)에 접속된다. 디지털 데이터 링크(213)는 U-WLS에 의해 사용되어, 위치파악이 완료되었다는 것(성공 또는 실패, 이유 코드), 모바일(201)을 위치파악하기 위해 추가 전력이 요구된다는 것, RAT-간 핸드오프가 요구된다는 것, 및/또는 트래픽 채널에 대한 할당이 요구된다는 것을 NE(207)에 통지한다. 또한, 디지털 데이터 링크(213)는 NE(207)에 의해 사용되어 일부 경우들에서(예를 들어, 모바일 신원이 트리거인 경우, 또는 핸드오버가 수행되는 경우) U-WLS(208)를 트리거링하여 위치파악을 수행한다. 디지털 데이터 링크(213)는 무선 접속을 포함할 수 있다. 또한, 데이터 링크(213)는 U-WLS(208) 및 NE(207)에 의해 사용되어, 모바일(201)상에 상주하는 온보드 위치파악 기술(EOTD, GPS, OTDOA, A-GPS, 등)을 사용하고 모바일의 빌트인 위치파악 기술을 사용하여 위치파악을 디벨롭(develop)할 수 있다. 모바일-기반 기술(들)은 네트워크-기반 기술(들)과 결합되어 더 큰 위치파악 정확성 및/또는 수율을 위한 하이브리드 위치파악 추정을 결정할 수 있다.
무선 네트워크 모니터(RNM)(209)는 모바일 디바이스(201), RAN(204) 및/또는 NE(207)로부터 (브로드캐스트들을 포함한) 업링크 및 다운링크 전송들을 수신할 수 있는 수동적 소프트웨어 정의된 무선(SDR) 수신기이다. RNM(209)는 수신기들의 이산 세트와 같은 다양한 방식으로 배치될 수 있고, 지리적으로 분포된 U-WLS 수신기들과 공동위치될 수 있고, 네트워크 에뮬레이터의 언테더드 기지국(U-BTS) 트랜스시버(들)와 공동위치될 수 있거나, 또는 공유 회로 및 안테나들을 사용하기 위해 수신기들 또는 트랜스시버들에 통합될 수 있다.
RNM(209)의 초기 버전은 예를 들어, 2005년 6월 10일에 출원된 "Advanced Triggers for Location-based Service Applications in a Wireless Location System"라는 명칭의 TruePosition사의 미국 특허 출원 제11/150,414호에 기술되며,사용가능한 무선 및 네트워크 트랜잭션 트리거링 메커니즘이다.
무선 네트워크 모니터(RNM)(209)는 무선 위치파악 시스템으로 하여금 업링크 및 다운링크 모두 상에서 모바일 전화와 BTS 사이의 트래픽을 수동적으로 모니터링하게 한다. 예시적인 예로서 사용되는 단일 모드 GSM 네트워크 및 모바일 디바이스에 대해, 관심 있는 영역 내에 위치된 협대역 수신기들의 뱅크 또는 광대역 수신기로서 구현되는 RNM(209)는 관심 있는 메시지들에 대한 랜덤 액세스 채널(RACH), 액세스 허가 채널들(AGCH) 및 제어 채널들(GSM/GPRS에서의 SDCCH)을 모니터링하기 위해, 주파수, 타임슬롯, 코드들 및/또는 호핑 시퀀스를 스캐닝하고 발견하거나 또는 이들을 이용하여 사전설정(pre-set)된다. 이 실시예에서, RNM(209)이 암호화된 정보를 암호해독할 능력을 가지고 있지 않으므로, 관심있는 GSM 메시지 트랜잭션들은 (1) 호 발신, (2) 호 착신, (3) 단문 메시지 서비스(SMS) 발신, (4) SMS 착신, (5) 위치파악 업데이트 요청, 및 (6) 신원 요청으로 제한될 것이다.
무선 디바이스들이 BTS로부터의 다운링크 전송들상에서 액세스 허가 채널(AGCH)을 수신하고, 타이밍 어드밴스(TA), 채널참조 번호 및 프레임 번호를 포함하는, 그에 포함된 메시징 정보에 액세싱함으로써, RNM(209)의 사용을 통해 무선 캐리어의 인프라구조로의 물리적 접속 없이 위치파악될 수 있다. 이러한 정보는 BTS의 다운링크 전송들을 통해 암호화되지 않은 AGCH들을 검출, 복조 및 디코딩함으로써 획득된다. 이는 SDCCH상에서 모바일 디바이스로부터 후속적인 업링크 전송들을 수신함으로써 UTDOA를 이용하여 무선 디바이스를 위치시킬 수 있게 하는 무선 위치파악 시스템에 대한 네트워크-자율 트리거로서 사용된다. 무선 디바이스의 위치파악은 또한, 비록 UTDOA 또는 AoA보다는 훨씬 적은 정확성을 가지지만, CGI+TA를 사용하여 추정될 수 있다. CGI+TA는 AGCH로부터의 다른 정보 및 무선 네트워크에 관한 다른 선험적 정보를 사용하여 개선될 수 있다. 모바일 디바이스로부터의 초기 SDCCH 전송들의 복조 및 디코딩은 모바일 디바이스에 관한 정보, 특히 TMSI 또는 IMSI를 제공할 것이다. 무선 네트워크에서 암호화가 인에이블되지 않은 경우, 무선 디바이스로부터의 SDCCH 전송들의 추가적인 복조 및 디코딩은 IMEI, MSISDN 및 호할(calling) 번호 또는 호된(called) 번호와 같은 다른 식별 정보를 제공할 것이다.
RNM(209)이 디지털 데이터 링크(214)를 통해 U-WLS(208)에 접속되어, RNM(209)으로 하여금 네트워크 트랜잭션과 관련된 모바일 디바이스(201)를 위치파악하도록 U-WLS(208)에 태스킹하는 것을 허용한다. 디지털 데이터 링크(214)는 무선 접속을 포함할 수 있다. 네트워크 트랜잭션들은 모바일 발신, 모바일 착신, 위치파악 업데이트, 셀 변경 커맨드, AnyTimeInterrogation(특수화된 페이징), SMS 발신 및 SMS 착신을 포함한다.
RNM(209)가 디지털 데이터 링크(215)를 통해 NE(207)에 접속되어, RNM(209)로 하여금 WCN 무선 에어 인터페이스(202) 설정들, 예를 들어, 수신된 비컨(예컨대, BCCH) 주파수들, 전력 레벨들 및 정보 콘텐츠들을 NE(207)에 통지하게 한다. 디지털 데이터 링크(215)는 무선 접속을 포함할 수 있다. 또한, RNM(209)는 에뮬레이팅된 비컨 다운링크 및 에뮬레이팅된 업링크 및 다운링크 제어 및 트래픽 채널들을 가지는 에뮬레이팅된 무선 에어 인터페이스들(210, 211)이 공급된 NE(207)를 모니터링하여 간섭을 검출하고, NE(207)로 하여금 브로드캐스트 무선 전력 레벨을 감소하게 하고, 업링크 및 다운링크 채널들 중 어느 하나 또는 이들의 세트에서 또는 그 일부분에서 에뮬레이팅된 무선 에어 인터페이스들(210, 211)에서 사용되는 전력을 감소시키게 할 수 있다.
도 2c
도 2c는 분산 네트워크 에뮬레이터(NE) 네트워크 및 공동 위치된 무선 네트워크 모니터(RNM) 및 위치 측정 유닛(LMU) 컴포넌트들을 가지는 언테더드 무선 위치파악 시스템을 포함하는 구별되는 서브시스템들을 구비하여 배치된 NAWLS의 예시적인 예를 도시한다.
이러한 예시적인 배치 구성에서의 U-WLS(208)는 다수의 수동적 수신기들(또한 위치 측정 유닛(LMU)들이라고도 명명됨)(217), 서빙 모바일 위치파악 센터(SMLC)(219) 및 중앙집중식 데이터베이스(220)를 포함한다. 이러한 도 2c의 예에서, U-WLS(208)는 또한 LMU들(217)과 공동 위치된 무선 네트워크 모니터(RNM)(209)를 포함한다. LMU들(217)은 지리적으로 분포된 수신기들을 포함한다. 이들 LMU들(공식적으로 더 이전의 TruePosition사 미국 특허에서 신호 수집 시스템들이라고 명명됨)의 초기 실시예들은, 2004년 7월 24일, "Architecture For A Signal Collection System Of A Wireless Location System"라는 명칭의 TruePosition사 미국 특허 제6,266,013호에 상세기술된다. LMU는 업링크(모바일-대-기지국) 및 다운링크(기지국-대-모바일) 무선 모니터링 능력을 모두 가진다. LMU는 정확한 시간 동기화를 위해 무선 타이밍 수신기 또는 매우 정확한 내부 클록을 포함한다.
분포된 RNM(209)는 여기서 LMU 하드웨어 및 소프트웨어에 포함되는 것으로서 도시되며, LMU(217)에 의해 제공되는 업링크 및 다운링크 액세스 및 연관된 안테나를 사용한다. (이러한 배치 옵션에서) LMU(217) 및 RNM(209) 사이의 상호접속은 유선 또는 무선일 수 있는 디지털 데이터 링크(225)를 통해 이루어진다.
대안적으로, RNM(209)은 별도의 시스템일 수 있으며, 도 2a 및 2b에 도시된 바와 같이 유선 또는 무선 데이터 링크(214)에 의해 상호접속될 수 있다.
지리적으로 분포된 RNM(209)는 "Advanced Triggers for Public Security Applications in a Wireless Location System"라는 명칭의 TruePosition사 미국 특허출원 제11/150,414호에서 도입되어 상세기술되었다. 도 2c의 예시적인 시스템 배치에서, RNM(209)은 업링크(모바일-대-기지국) 및 다운링크(기지국-대-모바일) 광대역 모니터링 능력을 모두 제공한다. RNM 모니터링 능력은 모바일 발신 전송들, WCN 발신 전송들 및 NE 발신 전송들을 검출하기 위해 사용된다. RNM(209) 수동적 모니터링 능력은, 2007년 11월 30일에 출원된 "Automated Configuration of a Wireless Location System"라는 명칭의 미국 특허 출원 제11/948,244호에 상세기술된 바와 같이, 기지국 브로드캐스트 전송들을 통해 로컬 무선 액세스 네트워크들(RAN)(204)(예를 들어, 로컬 GSM, CDMA, UMTS, 및/또는 LTE 네트워크들)의 기지국을 검출하고 위치파악하기 위해 사용될 수 있다.
도 2c의 예에서, SMLC(219)는 무선 또는 유선 디지털 데이터 링크들(221)을 통해 LMU들(217)에 접속되는 프로세서들의 단일 뱅크로서 도시된다. 다른 구현예들에서, 유선 또는 무선 상호접속들에 의해 상호접속되는 다수의 분포된 SMLC 프로세서들이 가능하다. SMLC(219)는 통상적으로 중앙집중식 데이터베이스(220)와 공동위치된다. 데이터베이스(220)는, 2001년 11월 13일에 출원된 "Centralized Database System For A Wireless Location System"라는 명칭의 미국 특허 제6,317,604호 및 "Automated Configuration of a Wireless Location System"라는 명칭의 미국 특허 출원 제11/948,244호에 더 상세하게 주어진다.
GSM 무선 액세스 네트워크에서 기능하는 LMU 및 SMLC에 대한 표준화된 동작들은 3GPP 기술 표준 43.059 "Functional stage 2 description of Location Services (LCS) in GERAN"에서 상세기술되고, UMTS 무선 액세스 네트워크에서의 동작에 대해서는 3GPP 기술 표준 25.305 "Stage 2 functional specification of User Equipment (UE) positioning in UTRAN"에서 상세기술된다. OFDM-기반 롱-텀-에볼루션(LTE)에 대한 3GPP 표준 사안들(standards efforts)은 이 출원 시점에서 여전히 개발 중이다.
순수하게 수동적인 네트워크 자율 시스템의 제한들을 극복하기 위해, 도 2c의 예시적인 시스템에 도시된 NAWLS 시스템은 또한 네트워크 에뮬레이터(NE)(207)를 구현한다. 네트워크 에뮬레이터의 실시예는 하나 이상의 언테더드 기지국 트랜스시버(U-BTS)(224) 및 컴퓨터 서버 상에 하우징된 관리 엔티티(ME)(223)로 구성될 수 있다. U-BTS(들)(224)는 모바일 디바이스들(201)을 임시로 끌어들이고, 모바일 위치파악 및 식별을 허용하는 통신을 유발하기 위해 로컬 RAN(202) 내의 셀룰러 기지국의 무선 에어 인터페이스를 에뮬레이팅한다. ME(223)는 U-BTS(224) 및 ME(223)이 회로를 공유하지 않는 경우들에서 유선 또는 무선 디지털 링크(222)를 통해 U-BTS(들)(224)을 준비(provision)시키고, 활성화시키고, 그렇지 않은 경우 제어한다. 또한, ME(223)는 유선 또는 무선 데이터 링크(213)를 통해 푸시되는 SMLC(219)로부터의 위치 정보를 수집한다. 모바일 위치파악 및/또는 식별을 요구하는 (NAWLS에 대해) 외부의 위치파악 애플리케이션을 호스팅하거나 이와 인터페이싱하는 것은 ME(223)이다.
모바일 디바이스(201)로부터의 업링크 무선 전송들이 일시적으로 NE(207)의 제어하에 있을 것이므로, ME(223)는 모바일 신원 정보, 예를 들어, 국제 이동국 식별자(IMSI), 국제 모바일 장비 식별자(IMEI) 및 모바일 가입자 국제 서비스 디지털 번호(MS-ISDN)를 질의 및 수집할 수 있다. 또한, ME(223)는 모바일 디바이스(201)와의 통신들을 제어하여, SMLC(219)로 하여금 다양한 모바일 기반 위치파악 기술들에 대한 위치파악 서버로서 기능하도록 할 수 있다.
도 3 a-b-c-d
도 3a에서, 향상된 COW(105)가 도시된다. COW(또는 COLT(Cell-on-Light-Truck)) 플랫폼(301)은 쉽게 사용가능하고, 무선 통신 네트워크에서 애드 혹 커버리지 또는 능력을 제공하기 위해 사용된다. COW(105)는 (LMU(205)를 포함하며, SMLC(206) 컴포넌트들을 포함할 수 있는) 전기 회로 및 지상-기반 NAWLS 유닛(105)의 전력 저장 및 생성 컴포넌트를 하우징하기 위한 내후성 페이로드 베이(weather proof payload bay)(302)를 포함한다. COW들(301)은 고정되거나 이동중인 동안 사용하도록 허용하는 COW들의 위치 및 속도를 결정하기 위한 GNSS(예를 들어, GPS) 수신기(303)를 가진다. 다른 시간 및 주파수 안정 타이밍 소스들, 예를 들어, 고해상도 텔레비전(HDTV) 또는 특별히 제작된(purpose-built) 정확한 타이밍 무선 브로드캐스트 시스템이 GNSS 수신기를 대신하여 또는 보조하기 위해 사용될 수 있다. 안테나 시스템(304)(접어넣을 수 있는 2개의 기둥 구성으로 도시됨)은 COW-본 LMU(205)로 하여금 무선 통신 시스템(WCS)으로부터의 업링크 및 다운링크 시그널링을 모두 수신하게 한다. 백홀 링크가 백홀 안테나(305)에 의해 생성되어 유지된다. 이 예에서, 백홀 안테나(305)는 위성 릴레이 마이크로파 데이터 링크를 제공한다. 로컬 통신 시스템(예를 들어, VHF 무선) 안테나(306)는 COW 유닛들 또는 낮은 비트레이트의 유닛-간 통신들 사이에서의 음성 간접 보정(voice mediated coordination)을 위해 사용될 수 있다.
확장된 커버리지 영역을 제공하기 위해, LMU 수신기들의 배치를 가속화하기 위해, 3차원 다이버시티를 제공하기 위해, 또는 에어본 릴레이로서 동작하기 위해, NAWLS는 공중 컴포넌트(108)를 이용하여 배치될 수 있다. 도 3b가 무인 항공기(UAV) 에어 프레임(309) 상에서 구현되는 에어본 NAWLS 노드(108)의 예의 측면 뷰를 도시하지만, 공중 NAWLS 노드(108)의 배치는 또한 경비행기, 열기구 또는 소형비행선을 포함하는 다양한 유인 또는 무인 항공기를 사용하여 달성될 수 있다. 지상-기반 NAWLS(105)를 사용함에 따라, 공중 NAWLS 노드(108)는 전기 장비 페이로드 베이(302)를 인클로징하는 여기서 공기 역학적 유선형(aerodynamic fairing)으로 도시되는 업링크 안테나(304)를 포함한다. 업링크 안테나(304)는 무선 통신 시스템의 대역 및 대역폭을 지원하여, (페이로드 베이(302) 내에 하우징되는) LMU(205)로 하여금 임의의 제어 및 트래픽 채널 상에서 업링크 시그널링을 검출 및 위치파악하도록 허용한다. 지상-기반 NAWLS를 사용함에 따라, GNSS 수신기(303)는 정확한 포지셔닝, 타이밍 및 속도 정보를 LMU에 제공한다. 광학 센서들(308)은 가시적 또는 멀티-스펙트럼 화상을 제공하기 위해 사용되어 위치파악된 모바일 디바이스에 대한 탐색기들을 보조할 수 있다. 다수의 에어본 NAWLS 컴포넌트들(108), 지상-기반 NAWLS 컴포넌트들(105), SMLC(206), 및 NAWLS 커맨드 및 제어 기능 노드(들)(202) 사이의 높은 데이터 레이트 디지털 시그널링 링크가 추가적인 통신 안테나(305)에 의해 제공된다. 로컬 통신 시스템(예를 들어, VHF 무선) 안테나(310)가 커맨드 및 제어 엔티티(202)와의 낮은 비트 레이트 통신을 위해 사용될 수 있다.
도 3c는 UAV-기반 공중 NAWLS 노드(310)의 전면 뷰를 도시한다. 이러한 뷰는 GNSS 수신기 안테나(303) 및 선택적 광학 센서 패키지(308)를 도시한다. 또한, 공중 NAWLS 컴포넌트(108)는 다운링크 수신기 안테나(307)를 지원하여 로컬 무선 통신 시스템으로부터의 브로드캐스트 정보 및 타이밍을 LMU에 제공한다. 복면에 위치된(ventral sited) 전기 컴포넌트 베이(302)는 LMU(205) 및 업링크 수신기 안테나(304) 모두를 하우징한다.
도 3d는 UAV-기반 공중 NAWLS 노드(301)의 최상부 뷰를 도시한다. 이러한 뷰는 GNSS 수신기 안테나(303), 다운링크 수신기 안테나(307) 및 디지털 통신 링크 안테나(305) 모두를 도시한다(이 예에서, 배면 탑재(dorsal mounted) 안테나는 위성 통신 트랜스시버일 것이고, 다른 안테나들 및 탑재물들은 다른 구현예들에서 사용될 것이다). 복면에 위치된 전기 컴포넌트 베이(302)는 LMU(205) 및 업링크 수신기 안테나(304) 모두를 하우징한다.
지상(105) 또는 공중(108) 운송수단(vehicle) 탑재 시스템들로서 도시되었지만, 더 작은 휴대용(man portable) 또는 백팩(backpack) 기반 NAWLS 유닛들이 또한 가능하다. 또한, 예를 들어, 네트워크 에뮬레이터에 의해 사용되는 U-BTS 무선 시그널링을 분배하기 위해 누설성 동축 케이블과 같은 분포 안테나 시스템(DAS)들을 사용하는 건물 내 또는 캠퍼스 시스템들은 배치 옵션이다.
도 4a - S- DCCH LU 모니터링을 통한 수동적 위치파악
도 4a는 예시적인 GSM 위치파악 업데이트 프로시져 동안 모바일을 위치파악 및 식별하기 위한 프로시져의 예시적인 구현예를 도시한다.
수동적 네트워크 자율 위치측정 시스템이 도 14에 도시된다. NAWLS의 관심 있는 영역(커버리지 영역)은 오버랩 커버리지와 공동위치되거나 분리될 수 있는 RNM 및 U-WLS의 배치(401)에 의해 제한된다. RNM은 로컬 무선 대역들을 모니터링하도록 설정되고, 위치파악 업데이트들에 대해 U-WLS를 트리거링할 수 있다(402). NAWLS 커버리지 영역이 위치파악 영역(LA) 경계를 포함하지 않을 수 있거나 다른 위치파악 영역과 인접할 수 있으므로, 위치파악 업데이트 프로시져는 오직 관심 있는 영역(403) 내에서 전력이 인가되는 모바일 디바이스들에 대한 모바일 위치 및 모바일 신원 모두를 수집하도록 보장된다. 수동적 무선 위치파악 시스템에 있어서, 관심 있는 영역(403)은 수동적 수신기 네트워크의 커버리지 영역이다. 관심 있는 영역 내에서의 모바일 파워 온 동안, 모바일 위치파악이 생성될 수 있고, 영구 IMSI(International Mobile Subscriber Identity)가 획득될 수 있다.
관심 있는 영역 내의 새로운 위치파악 영역으로의 모바일 로밍 동안, 모바일 위치파악이 계산될 수 있지만, 대부분의 경우들에서, 식별은 TMSI(Temporary Mobile Subscriber Identity)으로 제한될 것이다.
도 4a에 도시된 바와 같이, 수동적 무선 위치파악 시스템(NAWLS)은 관심 있는 영역에 배치되고, 자신의 배치된 수동적 수신기 네트워크 및 무선 네트워크 모니터(RNM)는 수동적으로 발견되고 모니터링되는 업링크 독립형 전용 제어 채널들(S-DCCH) 상에서 발생하는 위치파악 업데이트들에 대한 위치파악 시도들을 트리거링하도록 설정한다(401). 모바일 디바이스가 위치파악 업데이트 트랜잭션을 시작하면(402), RNM은 SDCCH 메시징을 통해 트랜잭션을 검출하고, 셀/섹터 신원(GSM에서의 셀 글로벌 식별자(CGI), UMTS에서의 셀 신원(CI)) 및 사용중인 모바일 신원(IMSI 또는 TMSI)을 수집한다(403). RNM은 평가 및 저장을 위해 위치파악 애플리케이션에 수집된 정보를 전달하고(404), 동시에 또한 수집된 서빙 셀/섹터 및 RF 채널 정보에 기초하여 제어 채널 위치파악을 수행하도록 무선 위치파악 시스템에 태스킹한다. WLS는 높은 정확성의 TDOA, AoA 또는 TDOA/AoA 하이브리드 위치파악을 완료하고(405), 평가 및 저장을 위해 위치파악 애플리케이션에 위치파악 추정을 리턴시킨다(407).
RNM, WLS 및 위치파악 애플리케이션의 동작 동안, 자신의 위치파악되었음을 알지 못하는 모바일 디바이스는 위치파악 업데이트를 완료하고, 로컬 무선 통신 네트워크(406) 상에서의 유휴 상태를 가정한다.
도 4b - 수동적 MO - MT
도 4b는 예시적인 GSM 모바일 발신 또는 착신 이벤트 동안 모바일을 위치파악하고 식별하기 위한 프로시져의 예시적인 구현예를 도시한다.
도 4b에서 도시된 바와 같이, 수동적 무선 위치파악 시스템(WLS)은 관심있는 영역으로 배치되고, 자신의 배치된 수동적 수신기 네트워크 및 무선 네트워크 모니터(RNM)는 수동적으로 발견되고 모니터링되는 발생하는 업링크 독립형 전용 제어 채널들(S-DCCH) 상에서 발생하는 모바일 발신 및 착신들에 대한 위치파악 시도들을 트리거링하도록 설정한다(408). 모바일 디바이스가 모바일 발신 및 착신을 시작하고 S-DCCH에 할당되면, RNM은 SDCCH 메시징을 통해 트랜잭션을 검출하고, 셀/섹터 신원(GSM에서의 셀 글로벌 식별자(CGI), UMTS에서의 셀 신원(CI)) 및 사용중인 모바일 신원(IMSI 또는 TMSI)을 수집한다(410). RNM은 평가 및 저장을 위해 로컬 애플리케이션에 수집된 정보를 전달하고, 동시에 또한, 복조되었지만 여전히 암호화된 업링크 및 다운링크 메시지 스트림의 연속적인 공급(feed)을 제공한다. 또한, RNM은 무선 위치파악 시스템을 태스킹하기 위한 RF 채널 정보를 수집하여, 수집된 서빙 셀/섹터 및 RF 채널 정보에 기초하여 제어 채널 위치파악을 수행한다(412). WLS는 위치파악 애플리케이션 또는 평가 및 저장에 전달되는 높은 정확성의 TDOA, AoA 또는 TDOA/AoA 하이브리드 위치파악을 완료한다(412).
한편, 위치파악 애플리케이션은 채널 할당 메시지를 암호해독하여(415), 위치파악 애플리케이션으로 하여금, 이후 트래픽 채널 위치파악을 완료하고 수집된 모바일 식별 및 셀 섹터를 이용하여 평가 및 저장하기 위해(417) 위치파악 애플리케이션에 새로운 포지션 추정을 리턴시키도록(416) WLS를 태스킹하는 것을 허용한다.
RNM, WLS 및 위치파악 애플리케이션의 동작 동안, 자신이 위치파악되었음을 알지 못하는 모바일 디바이스는 자신의 세션을 계속한다(414).
도 5a - 능동적 샘플링
도 5a는 예시적인 강제된 불완전 GSM 위치파악 업데이트 프로시져 동안 모바일을 위치파악 및 식별하기 위한 프로시져를 도시한다. 이러한 프로시져는 "능동적 샘플링"이라 지칭되며, 여기서, 샘플링은 모바일 ID가 수집되어 모바일 디바이스의 현재 위치가 조사 및 데이터베이스 저장을 위해 계산되는, NE에 대한 불완전한 위치파악 업데이트의 사용을 포함한다.
NE의 관리 엔티티 컴포넌트의 제어 하에 있는 NE의 U-BTS 무선 트랜스시버 컴포넌트(들)가 고유한 위치파악 영역 코드(LAC)와 함께 포함된 비컨(브로드캐스트 채널 및 동기화)을 브로드캐스팅함으로써 임시 지오-펜싱된 영역(지오-펜싱 영역은 U-BTS의 범위 또는 분포된 U-BTS의 커버리지 영역에 의해 결정됨)을 생성하기 위해 사용된다(502). NE는 단일의 지리적 지오펜싱된 영역을 생성하기 위해 단일 U-BTS를 사용하여 구성될 수 있거나, 또는 다수의 U-BTS가 관리 엔티티(ME)에 의해 조정되어 더 큰 인접한 지오-펜싱된 영역들 또는 다수의 분리된 지오펜싱된 영역들을 제공할 수 있다. NE 커버리지 영역의 일부분을 포함하는 각각의 U-BTS는 고유 LAC를 브로드캐스팅할 수 있거나, 하나 이상의 다른 U-BTS들과 LAC를 공유할 수 있어서, NE 커버리지 영역 내에 더 작은 활성 지오펜스들을 생성한다.
RNM은 위치파악 업데이트들 및 고유 LAC에 대해 트리거링하도록 설정된다(501). 일부 시간에서, 유휴 모바일은 이동에 의해, U-BTS 활성화 또는 모바일 파워 온에 의해 지오-펜싱된 영역(503)으로 진입한다. 모바일은 새로운 위치파악 영역(504)을 검출하고, 위치파악 업데이트 프로시져를 시작하여(505), U-BTS를 후보 기지국으로서 취급하고, 네트워크 에뮬레이터(NE)를 로컬 무선 통신 네트워크로서 취급한다. NE는 위치파악 업데이트를 진행한다(506).
RNM은 위치파악 업데이트로 설정된 설정 야기 값을 가지는 초기 랜덤 액세스 채널(RACH) 채널 요청, 즉시 할당 다운링크 메시지를 사용하여, 또는 독립형 전용 제어 채널(S-DCCH) 상에서의 후속적인 위치 업데이팅 요청에 의해 위치파악 업데이트를 검출한다(509). RNM은 신원 정보, 서빙 셀, RF 채널 정보를 추출하여 이후 상기 정보를 위치파악 애플리케이션 데이터 베이스에 전달하고(510), 또한 NA-WLS에 전달한다. NAWLS의 일부분으로서 배치되는 위치파악 기술(타이밍-기반 레인징에 의한 셀-ID, 전력 기반 레인징 TOA, ECID, TDOA, AoA 및/또는 하이브리드에 의한 셀-ID)에 따라, 위치 추정이 계산된다(511).
위치파악 업데이트 트랜잭션 동안, NE는 신원 정보에 대해 모바일을 질의하고(507), 모바일은 요청된 신원들에 응답한다(508)(신원 질의에 대한 추가적인 상세내용에 대해서는, 도 6을 참조하라).
위치파악 추정 및 위치파악 에러 정보가 평가, 분석 및 최종 저장을 위해 위치파악 애플리케이션에 전달된다(512). 이후, 모바일 디바이스는 자신의 위치파악 업데이트에 실패하고, 수행된 식별 및 위치파악 동작들을 전혀 알지 못하는 로컬 WCN 상에서 유휴 모드로 리턴한다(513)(또는, 정상적인 파워-온 등록을 완료한다).
도 5b- 능동적 획득
도 5b는 예시적인 강제된 완전한 GSM 위치파악 업데이트 프로시져 동안 모바일을 위치파악하고 식별하기 위한 프로시져를 도시한다. 이러한 프로시져는 "능동적 획득"이라 지칭되며, 여기서 획득은, 모바일 ID가 수집되고, 현재 위치가 계산되며, 로컬 WCN이 아닌 NE의 제어 하에서, 모바일 할당된 모조(mock) 또는 오류 제어 채널 리소스들의 자율적 재-위치파악 및 서비스 거절을 허용하는, NE에 대한 완전한 위치파악 업데이트의 사용을 포함한다.
능동적 샘플링을 사용함에 따라, NE의 U-BTS(들)는 고유 위치파악 영역 코드(LAC)와 함께 포함된 비컨(브로드캐스트 채널 및 동기화)을 브로드캐스팅함으로써 임시 지오-펜싱된 영역(지오-펜싱 영역은 U-BTS의 범위 또는 분포된 U-BTS의 커버리지 영역에 의해 결정됨)을 생성하기 위해 사용된다(502). 단일 U-BTS가 단일 지오펜싱된 영역을 생성하기 위해 사용될 수 있거나, 다수의 U-BTS가 NE의 관리 엔티티(ME)에 의해 조정되어 더 넓은 영역들 및 다수의 분리된 지오펜싱된 영역들을 제공할 수 있다.
RNM은 위치파악 업데이트들 및 고유 LAC 상에서 트리거링하도록 설정된다(501). 일부 시간에서, 유휴 모바일은 이동에 의해, U-BTS 활성화 또는 모바일 파워 온에 의해 지오-펜싱된 영역(503)으로 진입한다. 모바일은 새로운 위치파악 영역(504)을 검출하고, 위치파악 업데이트 프로시져를 시작하여(505), U-BTS를 후보 기지국으로서 취급하고, 네트워크 에뮬레이터(NE)를 로컬 무선 통신 네트워크로서 취급한다. NE는 위치파악 업데이트를 진행한다(506). 대안적으로, NE는 무선 또는 네트워크 이벤트들에 대해 트리거링하도록 설정될 수 있다.
RNM은 위치파악 업데이트로 설정된 설정 야기 값을 가지는 초기 랜덤 액세스 채널(RACH) 채널 요청을 사용하여, 또는 독립형 전용 제어 채널(S-DCCH) 상에서의 후속적인 위치 업데이팅 요청에 의해 위치파악 업데이트를 검출한다(509). RNM은 신원 정보, 서빙 셀, RF 채널 정보를 추출하여 이후 상기 정보를 위치파악 애플리케이션 데이터 베이스에 전달하고(510), 또한 NA-WLS에 전달한다. NAWLS의 일부분으로서 배치되는 위치파악 기술(타이밍-기반 레인징에 의한 셀-ID, 전력 기반 레인징 TOA, ECID, TDOA, AoA 및/또는 하이브리드에 의한 셀-ID)에 따라, 위치 추정이 계산된다(511).
위치파악 업데이트 트랜잭션 동안, NE는 신원 정보에 대해 모바일을 질의하고(507), 모바일은 요청된 신원들에 응답한다(508)(신원 질의에 대한 추가적인 상세내용에 대해서는, 도 6을 참조하라).
위치파악 추정 및 위치파악 에러 정보가 평가, 분석 및 결과적인 저장을 위해 위치파악 애플리케이션에 전달된다(512).
모바일 디바이스는 자신의 위치파악 업데이트를 완료하고, 로컬 무선 통신 네트워크(WCN)가 아닌 네트워크 에뮬레이터에 등록된 유휴 모드로 리턴한다(514). 이러한 등록은 모조 업링크 및 다운링크 채널들의 할당을 포함하며, 이들 채널들은 로컬 WCN가 아닌 NE의 제어하에 있으며, 모바일이 로컬 WCN으로부터 메시징을 수신하는 것을 방지하며, 위치파악 애플리케이션이 임의의 시간에 NE를 통해 추가적인 위치파악을 트리거링하도록 허용한다.
도 5c - 능동적 캡처
도 5c는 활성 네트워크 에뮬레이터에 의해 모바일의 서비스 제어 및 위치파악을 위한 프로시져를 도시한다. 이러한 프로시져는 모바일 디바이스를 "캡처"하는 것으로 간주된다. 캡처는 모바일 ID가 수집되고, 현재 위치가 계산되며 모바일에 모조 제어 채널 및 트래픽 채널 리소스들이 할당되어 연속적인 위치파악 및 서비스 거절을 허용하는, NE에 대한 완전한 위치파악 업데이트의 사용을 포함한다.
도 5c에 상세화된 획득 프로시져를 사용하여, 먼저 모바일이 획득된다(515). 네트워크 에뮬레이터(NE)의 할당된 모조 제어 채널들 및 능력들을 사용하여, NE는 서빙 U-BTS를 통해 모바일 디바이스에 페이징하여, 전화 사용자에게 소리로 알리거나(ringing) 경고하지 않고 이를 트래픽 채널에 둔다(516). 모바일 전화는 트래픽 채널이 제공된 NE로 튜닝하고, NE의 커버리지 영역을 빠져나오고, 사용자가 호를 끊거나, NE가 호를 릴리스할 때까지 상기 채널 상에서 유지된다(518). 호의 지속기간 동안, NE는 로컬 WCN으로의 역 핸드오버 요청들을 위한, 또는 전화 사용자에 의한 다이얼링을 위한 호를 모니터링한다(519). 다이얼링이 검출되면, NE는 사용자로 하여금 호를 종료하게 하는 서비스 톤(예를 들어, 혼잡 톤)을 재생할 수 있다.
어떤 이유로든, 트래픽 채널이 유실되거나 릴리스되면, 모바일 전화는 로컬 WCN을 이용하여 위치파악 업데이트를 수행할 것이다(520). 선택적으로, RNM은 로컬 WCN과의 위치파악 업데이트 트랜잭션을 검출하고, 모바일 신원 정보, 셀/섹터 및 RF 채널 정보(521)를 수동적으로 수집하여 NE가 커버리지 영역을 벗어난 후 최종적인 높은 정확도의 위치 파악 및 속도 추정 및 WLS(522)에 의한 수동적 위치파악을 허용하도록 설정될 수 있다.
모바일 디바이스는 로컬 WCN을 이용하여 자신의 위치파악 업데이트를 완료하고 로컬 무선 통신 네트워크(WCN)(523)에 등록된 유휴 모드로 리턴된다.
도 6
모바일 신원이 위치파악 애플리케이션에 의해 요구되고(601), 위치파악 업데이트를 강제함으로써 결정될 수 없는 경우, 신원 요청 프로시져에 진입된다. (서빙 U-BTS 트랜스시버를 통한) NE 및 모바일 디바이스는, U-BTS가 GSM 기지국을 에뮬레이팅하는 듀플렉스 통신들을 미리 설정했다. NE는 U-BTS를 통해, 무선 인터페이스 상에서 모바일 디바이스에 신원 요청 메시지를 송신한다(603). 이동국은 SIM의 IMSI(International Mobile Subscriber Identity) 및 MS의 IMEI(International Mobile Equipment Identity)를 포함하는 신원 응답 메시지를 이용하여 요청에 응답한다. 무선 네트워크 모니터(RNM)는 무선 에어 인터페이스 상에서 신원 응답 메시지를 수신 및 검출하여, 사용가능한 경우 IMEI, IMSI 및 TMSI를 수집한다(605). 또한, U-BTS는 신원 응답을 수신하고, 사용가능한 경우 IMEI, IMSI 및 TMSI를 수집한다(606). NAWLS는 소스와는 무관하게, 로컬 메모리(607) 내에서 사용하는 경우, IMEI, IMSI 및 TMSI를 저장한다. 이후, NAWLS는 모바일 신원 정보를 위치파악 애플리케이션에 포워딩한다(608). 대안적으로, NE는 사전설정된 무선 또는 네트워크 이벤트들에 대해 NAWLS를 트리거링하도록 설정될 수 있는 반면, RNM는 로컬 무선 대역들을 모니터링하고 무선 채널 데이터들을 NAWLS에 제공하기 위해 사용된다.
도 7 - NAWLS 를 가지는 멀티- 모드 LTE / GSM / UMTS 시스템
도 7은 GERAN/UTRAN/LTE/GAN 네트워크의 단순화를 사용하여, 예시적인 네트워크 기준 모델(NRM)의 아키텍처를 도시한다. 이러한 아키텍처는 원래 3GPP 기술 보고서 23.882 "3GPP System Architecture Evolution: Report on Technical Options and Conclusions (Release 8)"에서 설정되었다.
도 7에서, 무선 통신 네트워크(WCN)(701)는 모바일 디바이스(MD)(702), 무선-액세스-네트워크(RAN)(720), 코어 네트워크(CN)(721)로 구성된다. 다음으로, WCN(701)는 외부의 회선 교환 네트워크들(718) 및 패킷 데이터 네트워크들(719)에 접속된다.
RAN(720)는 다양한 RAN 기술들 사이에서 가능한 인터-무선-액세스-기술 핸드오버들을 가지는 멀티-모드 시스템으로서 도시된다.
자신의 Um 무선 인터페이스(703)를 사용하는 GSM RAN 기술이 Abis 인터페이스를 통해 상호접속되는 기지국 트랜스시버(708) 및 기지국 제어기에 의해 인에이블된다.
Uu 무선 인터페이스(704)를 사용하는 UTMS RAN 기술은 Iub 인터페이스를 통해 상호접속되는 노드B(708) 및 무선 네트워크 제어기(RNC)(711)에 의해 인에이블된다.
모바일 디바이스(702) 및 홈 노드B(HNB)(712) 사이에서 제한된 전력 Uu-기반 무선 인터페이스(705) 변형물을 사용하는 UMTS 펨토-셀 기반 RAN 기술이 홈 노드B 게이트웨이(HNBGW)(713)를 통해 코어 네트워크에 접속된다.
OFDM-기반 무선 인터페이스(706)를 사용하는 LTE(또한 E-TRAN로 알려짐) RAN 기술은 코어 네트워크(721)의 패킷 데이터 코어(717)에 의해 직접 접속하는 eNodeB(714)에 의해 인에이블된다.
자신만의 무선 통신 링크(707)를 사용하는 WLAN(예를 들어, WiMAX 또는 HiperLan 무선 네트워크) RAN 기술은 코어 네트워크(721)의 패킷 데이터 코어(717)에 직접 접속하는 무선 기지국(BS)(715)에 의해 인에이블된다.
WCN 네트워크에 네트워크 자율 무선 위치파악 네트워크(NAWLS)(722)가 부속된다. NAWLS는 외부 LCS 클라이언트들(미도시)에 대한 유선 또는 무선 링크들(미도시)에 추가로 접속할 수 있는 원격 자율 SMLC(727)에 무선으로 접속되는 지리적으로 분포된 엘리먼트들(RNM(726), U-BTS(725), 및 LMU(724))을 포함한다.
RNM
무선 네트워크 모니터(RNM)(726)는 주파수 대역 내의 어느 곳에서나 업링크 및 다운링크 채널들로 튜닝될 수 있는 광대역 멀티-채널 무선 수신기, 실질적으로는(effectively) 애드 혹 튜닝가능한 협대역 수신기들의 뱅크이다. RNM(726)는 바람직하게는 위치파악 서비스들의 자율적 생성을 위한 RACH 및 SDCCH 메시지들을 수신할 수 있는 무선 수신기들의 분산 네트워크로서 구현된다. RNM(726)는 시스템에 대한 데이터를 수집하기 위해 지시된(directed) 주파수들로 튜닝된다. 이후, RNM(726)은 수집된 데이터를 A-SMLC(727)로 포워딩할 수 있다. 네트워크 내의 모든 RNM들(726)은 바람직하게는 글로벌 포지셔닝 위성(GPS) 좌표(미도시)의 사용을 통해 시간 및 주파수 동기화된다.
RNM(726)은 광대역 소프트웨어 정의된 무선 수신기(SCS)로서 또는 튜닝가능한 협대역 무선 수신기들의 뱅크(LMU)로서 배치가능한 LMU 무선 수신기 플랫폼(이전에 기술된 TruePosition사의 미국 특허 제6,782,264호로서의 LMU) 상에서 초기에 구현되었다. RNM(726)은 자신의 무선 수신기들을 사용하여 무선 위치파악 시스템을 트리거링하기 위한 시그널링을 수집한다. RNM(726)은 업링크(BTS 또는 노드B 또는 eNodeB 또는 BS에 대한 모바일 디바이스) 및 다운링크 무선 통신들 모두를 검출하여 모니터링할 수 있다. GSM 업링크 및 다운링크 무선 에어 인터페이스(703)가 요구되며, 제2의 업링크 및 다운링크 무선 에어 인터페이스(723)는 선택적이다. RNM(726)는 미리 설정된 기준에 기초하여 무선 위치파악 시스템(WLS) 및 네트워크 에뮬레이터(NE)를 트리거링하기 위해 무선 통신 시스템 내의 메시지 트래픽을 수동적으로 모니터링한다.
RNM(726) 및 RNM(726)의 동작들, 능력들 및 기능들은 "Advanced triggers for location-based service applications in a wireless location system"라는 명칭의 미국 출원 제11/150414호에 더욱 상세히 기술된다.
LMU
공식적으로 신호 수집 시스템(SCS)으로서 알려져 있으며 또한 모바일 수신기 사이트로서 알려진 LMU(724)은 캐리어의 셀 사이트에 일반적으로 배치된 프라이머리 컴포넌트일 수 있지만, 이 경우 통상적으로 수반 안테나 및 설비들과 함께 모바일 또는 휴대용 형태들로 통상적으로 하우징될 것이다. LMU(703)는 시스템에 대한 데이터를 수집하기 위해 지시된 주파수들로 튜닝한다. 이후, LMU(703)는 도착 시간(TOA), 업링크 도착 시간 차(TDOA), 도착 각(AoA), 신호 강도 측정들(SSM), 전력 도착 시간 차(PDOA) 또는 하이브리드 기반 위치파악 추정에 대해 수집된 데이터를 SMLC(712)에 포워딩한다. 네트워크 내의 LMU들(703)은 바람직하게는 글로벌 포지셔닝 시스템(GPS) 또는 비교가능한 광역 타이밍 소스(미도시)의 사용, 또는 공통 시스템 시간으로 사전 설정된 매우 안정한 내부 클록들의 사용을 통해 시간 및 주파수 동기화된다. 또한, GPS 또는 지상 무선 타이밍 브로드캐스트 타이밍 신호의 사용이 LMU(703)을 위치파악하기 위해 사용될 수 있다.
SMLC
NAWLS 네트워크(722)는 자율 서빙 모바일 위치파악 센터(A-SMLC)(727)를 더 포함한다. A-SMLC(727)는 바람직하게는 고능력(high volume) 위치파악-프로세싱 플랫폼이다. SMLC(727)는 U-TDOA, AoA, FDOA, PDOA 및 위치, 신뢰 구간, 속력, 및 진행 방향을 계산하기 위한 다중 경로 완화 알고리즘을 포함한다. 또한, A-SMLC는 모바일 디바이스(702)에 의한 무선 통신 링크가 제공되는 U-BTS(725)를 통해 모바일-기반 위치파악 기술들의 사용을 인에이블하기 위한 소프트웨어, 데이터 구조 및 데이터 베이스를 포함한다. 이들 모바일 기반 및 모바일 보조 위치파악 기술들은 지오(geo)-기술들, 예를 들어, ECID, OTDOA, A-GNSS (A-GPS), 및 EOTD를 포함한다.
네트워크 자율 SMLC(727)의 주요(primary) 기능들은 RNM들(726)로부터 신호 검출에 대한 보고들을 수신하고, LMU들(724)을 태스킹하고, LMU들(724)로부터 신호 및 타이밍 정보를 수신하고, 위치파악 프로세싱을 수행하고, 각각의 신호에 대한 위치파악 추정을 계산하는 것이다. SMLC(727)은 LMU(724) 및 RNM(726) 네트워크(들)를 관리하고, 위치파악 기록들에 대한 로컬 또는 원격 액세스를 제공한다. SMLC(727)은 위치파악 기록들의 수집 및 분배를 담당한다. 또한, SMLC(727)은 구성 정보를 유지하고 네트워크 관리를 지원한다. 도시된 예에서의 A-SMLC(727)은 요구되는 무선 시그널링의 전송을 제외하고, 커맨드, 제어, 조정, 데이터 프로세싱 및 데이터 수집의 모든 네트워크 에뮬레이터 기능들을 수행한다. 도 7에 도시된 배치에서, A-SMLC(727)이 서빙 모바일 위치파악 센터, 네트워크 에뮬레이터 관리 엔티티, GPS 보조 서버, 및 OTDOA 서버의 기능성을 제공한다는 점에 유의한다.
U-BTS
네트워크 에뮬레이터의 컴포넌트인 언테더드 기지국 트랜스시버(U-BTS)(725)는 모바일 디바이스(702)를 끌어들이고, 샘플링하고, 획득하거나 캡처하기 위해 NAWLS(722)에 의해 사용되는 무선 트랜스시버가다. U-BTS(725)는 A-SMLC(727)의 제어 하에서, 로컬 RAN(720) 내의 셀룰러 기지국의 무선 에어 인터페이스(들)를 에뮬레이팅하여, 모바일 디바이스(702)를 끌어들이고, 모바일 위치파악 및 식별을 허용하는 통신들을 유발한다.
MD
GSM, 듀얼 모드 또는 멀티-모드 모바일 디바이스(MD)(702)는 GSM 네트워크에 액세스할 수 있어야 하며, 다른 무선 에어 인터페이스 타입들(UMTS, LTE, 및/또는 WLAN) 중 임의의 타입에 액세스할 수 있을 것이다. 또한, 모바일 디바이스(702)는 모바일, 모바일 전화, 이동국(MS), 사용자 엘리먼트(UE) 또는 모바일 가입자 유닛으로서 알려져 있다.
CN
코어 네트워크(721)는 WCN의 사용자들에 대한 상호접속 서비스들 및 네트워크 운용자에 대한 관리 능력들을 제공한다.
회선 교환 코어
회선 교환 코어(716)는 회선-기반 음성 및 데이터 접속들의 상호접속이 무선 사용자들 사이에서, 랜드-사이드(land-side) 기반 사용자들과 이루어지도록 허용한다. 무선 지능 네트워크 능력을 통한 다양한 호 기반 서비스들이 CN(721)의 이 섹션에 상주한다.
패킷 데이터 코어
패킷 데이터 코어(717)는 패킷-기반 음성 및 데이터 접속들이 무선 사용자들 사이에서 그리고 랜드-사이드 기반 사용자들과 이루어지도록 허용한다. 패킷 데이터 코어는 기본 라우팅 및 브리징(bridging) 기능들 및 다양한 네트워크 서비스들을 제공한다.
배치 - BTS , 노드 B 매핑
U-WLS이 먼저 영역에 배치되거나, 이후 임의의 시간에 배치되는 경우, RNM(206) 다운링크 모니터링 설비가 로컬 비컨들(BCCH, BCH)에 대해 스캔하기 위해 사용될 것이다. "Automated Configuration of a Wireless Location System"라는 명칭의 TruePosition사의 미국 특허 출원 제11/948,244호에 기술된 바와 같이, WLS는 다운링크 TDOA를 사용하여 이들 비컨들을 지리적으로 위치파악하고, 비컨 주파수, 안테나 지리적 위치파악, 및 SMLC 데이터베이스 내의 브로드캐스트 정보 콘텐츠를 저장할 수 있다. U-WLS는 NE(들)의 배치를 플래닝하고, 간섭을 최소화하도록 NE 송신기 전력을 설정하고, 위치파악 계산들에서 ECID, E-OTD, OTDOA, 및 A-GPS와 같은 핸드셋-기반 기술들을 포함하기 위한 BTS/노드B 지리적 위치들을 사용할 수 있다.
A. NE 비컨 조정들
네트워크 에뮬레이터(NE) 노드는 기지국 비컨들을 모방하여 NE에 등록하기 위해 NE 전송의 범위 내에 모바일들을 유입한다. 비컨 브로드캐스트를 변경시킴으로써(종래 기술에서, NE 비컨은 변경된 위치파악 영역 코드(LAC)를 가지는 근접한 비컨의 복제물임) NE와의 모바일이 업링크 통신들은 동일한 지리적 영역에 존재하는 언테더드 무선 위치파악 시스템(U-WLS)에 대해 더욱 가시적일 수 있다.
2003년 9월 7일에 공개된 Frick 등에 의한 "Method for identifying a mobile phone user or for eavesdropping on outgoing calls"라는 명칭의 유럽 특허 EP 1051053; 및 2006년 7월 17일에 출원된 Pridmore 등에 의한 "Acquiring Identity Parameters by Emulating Base Stations"라는 명칭의 미국 특허 출원 제11/996,230호에 기술된 바와 같이, 테스트 모바일은 이후 '가상 기지국' 또는 '시뮬레이팅된 기지국'이 (시스템 정보-위치파악 영역 식별 파라미터 블록에서 브로드캐스트되는) 위치파악 영역을 변경함으로써 로컬 기지국들을 에뮬레이팅하고, 따라서, 모바일이 NE에 현재 할당된 TMSI를 가지는 위치파악 업데이트 요청을 전송하는 위치파악 등록을 시도하는, 로컬 비컨들을 스캐닝하는데 사용된다.
GSM 시스템들에 대해, 유휴 모바일에 의한 셀 재선택, 또는 방금 파워 온된 모바일에 의한 NE에 대한 셀 선택이 위치파악 업데이트를 요구한다. UMTS 모바일들에 대해, NE에 대한 위치파악 업데이트는 NE에 의해 제공되는 GSM 셀에 대한 셀 재선택을 개시하는 NE에 선행한다. NE 개시된 셀 재선택은 UE를 접속 모드(cell_dch)로 이동시키고, 이후 CELL CHANGE ORDER 커맨드(3GPP TS 25.931 섹션 7.13.5)를 발행함으로써 이루어진다.
NE는 획득 영역을 성형(shape)하고 로컬 기지국들에의 간섭을 회피하기 위해 지향성 안테나를 사용할 수 있다. 획득 영역의 성형은 특정 영역에 등록하거나 특정 영역에 대한 비컨 전력을 증가시키도록 시도하는 모바일의 수를 제한하도록 수행될 수 있다.
A1 . 활성 비컨 브로드캐스트 전력 설정들
NAWLS는 RAN 비컨 전송들 및 NE 비컨들 모두의 실시간 모니터링을 유지할 수 있다. 지리적으로 분포된 RNM 수신기들, 이력 정보, 네트워크 전파 모델링 및 지형 매핑을 사용하여, NAWLS는 NE(들)의 전송 전력을 능동적으로 조정하여 공동-채널 간섭을 제한할 수 있다. 또한, NAWLS는 비컨 전송 전력을 조정하여 NE 랜덤 액세스 채널에 액세스하려는 모바일 디바이스들의 수를 능동적으로 제한하여 모바일 디바이스들의 식별 및 위치파악에서 NE 또는 U-WLS의 과부하를 방지할 수 있다.
비컨 정보 엘리먼트들
셀룰러, 무선 재사용, 무선 통신 네트워크에서, 기지국들은 무선 통신 시스템에 액세스하기 위해 모바일 디바이스들에 의해 요구되는 네트워크 및 셀 정보를 브로드캐스트한다. 이러한 브로드캐스트는 일반적으로 비컨으로서 알려져 있다.
GSM 시스템에서, 4개의 상이한 시스템 정보 블록들(번호 1-4)이 BCCH 상에서 전송되는 반면, 블록들(5 및 6)은 무선 접속이 발생하면 제어 채널(SACCH)과 연관된 다운링크 슬로우(slow)를 통해 송신된다. GSM에 대한 시스템 정보 블록의 상세항목은 ETSI 규격 04.08 "GSM Mobile radio interface layer 3 specification"에서 발견될 수 있다. GERAN-기반(EDGE) 시스템들 및 UTRAN (UMTS) 및 E-UTRAN-기반(LTE) 시스템들에 대한 네트워크 브로드캐스트 시스템 정보는 3GPP 기술 규격(TS) 24.008 "Mobile radio interface Layer 3 specification; Core network protocols; Stage 3"에서 발견될 수 있다.
종래 기술(2003년 9월 7일에 공개된 Frick 등에 의한 유럽 특허 EP 1051053)에서, BCCH로부터의 기지국들의 브로드캐스트 할당(BA) 리스트를 획득한 그리고 로컬 네트워크 기지국으로부터 이들 시스템 정보 블록들을 카피한 가상 기지국(VBTS))에서, 비컨은 로컬 네트워크에 등록하기 위해 계장형 모바일 디바이스를 사용하여 브로드캐스트한다. 위치파악 업데이트 프로시져를 통해 모바일 디바이스를 수집하기 위한 VBTS에 대해, 수신된 위치파악 영역 식별(위치파악 영역 코드(LAC))은 비컨이 재방송되기 전에 변경될 것이다.
새롭게 고안된 NAWLS에서, 분포된 RNM은 로컬 무선 통신 네트워크에 등록하지 않고 로컬 기지국으로부터 비컨 정보를 수집하고, 이후 NE는 수집된 비컨들로부터 유도되는 시스템 정보 블록들 내의 파라미터들을 변경시켜서 모바일 업링크를 무선 위치파악 시스템에 대해 더욱 가시적이도록 하고, 로컬 네트워크에 대한 영향을 최소화하고, U-WLS 및 연관 컴포넌트의 과부하를 방지한다. 모바일 디바이스가 에뮬레이팅된 비컨의 전송을 통해 획득되므로, 비컨 파라미터가 변경되어 WLS의 정확성 및 수율이 개선될 수 있다.
1) 비상 호( EC ) 제어 파라미터
모바일 신원 및 위치 스캐닝의 영향을 경감시키기 위해, NE에 대한 비컨은 비상 호를 허용하지 않도록 설정된 비상 호에 대한 RACH 제어 파라미터 엘리먼트로 설정될 수 있다.
시스템 정보 - 비상 호를 디스에이블하도록 설정된 RACH 제어 파라미터 비상 호(EC) 플래그에 추가하여, 액세스 클래스(11-15)를 가지는 GSM 모바일들은, EC 플래그가 설정될 때 모바일 액세스 그룹들(11-15)이 금지되지 않으므로, NE에서의 등록으로부터 차단될 수 있다.
2) 비컨 설정들 - 호 재-설정
시스템 정보 - RACH 제어 파라미터에 추가하여, 호 재-설정 플래그는 재설정을 허용하지 않도록 설정될 수 있다.
3) 비컨 설정들 - 액세스 제어
모든 GSM 모바일들은 10개의 랜덤하게 할당된 모바일 집단(population) 그룹들 중 하나의 멤버들이며, 이들 그룹들은 원래 GSM 규격 02.11에 정의된 바와 같이 액세스 클래스(AC)(0 내지 9)로서 정의되었다. 특정 GSM 모바일들은 높은 우선순위의 액세스를 허용하는 추가적인 액세스 클래스를 가질 수 있다. 액세스 클래스들(11-15)은 특정 높은 우선순위의 사용자들에게 할당된다:
11- 네트워크 운용자 사용을 위해(예를 들어, 테스트 모바일들)
12- 보안 서비스
13- 공공 사업(수도/전기/가스 등)
14- 비상 서비스
15- 네트워크 운용자 사용을 위해(예를 들어, 직원 전화들)
모바일 등록, 발신 및 착신에 대해 스캐닝하기 위해 분포된 RNM을 사용하여, 로컬 네트워크 트래픽의 히스토그램은 캐리어 네트워크에 대한 영향 없이 생성될 수 있다. 이러한 호 밀도 맵을 사용하여, NE의 U-BTS 생성 비컨 전력 및 NE에 대해 등록하도록 허용되는 액세스 클래스들은 비컨 브로드캐스트 정보 엘리먼트들에 대한 변경들을 통해 제어되어 무선 네트워크에 대한 영향을 최소화시키고 NE의 리소스 사용을 최대화할 수 있다.
예를 들어, 큰 셀들(교외) 및 (RNM에 의해 전개되는 바와 같은) 낮은 트래픽 밀도를 가지는 영역은 NE로 하여금 샘플 기간을 단축하도록 허용되는 모든 액세스 클래스들을 가지는 고전력 U-BTS 브로드캐스트들을 사용하도록 허용할 것이다. 작은 셀들 및 (다시, RNM에 의해 전개되는 바와 같은) 높은 트래픽 밀도를 가지는 영역에서, NE는 개별 U-BTS 안테나 전력 설정을 더 낮게 조정하여, 그 다음에 시스템 정보 - RACH 제어 파라미터 데이터 블록에서 액세스 클래스를 변경함으로써 각각의 액세스 클래스를 적용할 것이다.
NE의 잠재적으로 숨겨진 속성을 유지하기 위한 일환으로, 액세스 클래스들(11-15)은 항상 차단될 수 있다.
4) 셀 옵션들
NE는 NAWLS에 유리하게 하기 위해 모조된 비컨 내의 시스템 정보 블록 3을 변경할 수 있다. SIB 3 블록은 셀 옵션 파라미터를 포함한다. 셀 옵션 파라미터 내에 정보 엘리먼트 PWRC 및 DTX가 존재한다.
PWRC는 전력 제어이다. TDOA, AoA 또는 하이브리드 무선 위치파악 시스템은 모바일 브로드캐스트 전력이 가장 높을 때 더욱 정확하다. 따라서, PWRC는 전력 제어를 디스에이블하기 위해 NE에 의해 설정된다.
DTX는 불연속적 전송이다. TDOA, AoA 또는 하이브리드 무선 위치파악 시스템은 전송이 연속적일 때 더욱 정확하며, 따라서, DTX는 NE에 의해 설정될 것이고, 따라서 모바일들은 U-BTS와의 통신 시 DTX를 사용하지 않아야 한다.
SACCH 상에서
모바일 디바이스가 샘플링되고 이후 NE에 의해 에뮬레이팅된 네트워크에 등록되면, 추가적인 정보가 SACCH(Slow Associated Control Channel)에 의해 전달될 수 있다. 시스템 정보 블록 4는 모바일에 새로운 셀 선택 파라미터들을 전달하기 위해 사용될 수 있으며, 상기 새로운 셀 선택 파라미터들은 14 dB까지 리셋될 수 있는 Cell-Reselect-Hysteresis 엘리먼트를 포함한다. 또한, SACCH 상에서, 시스템 정보 블록 5는 새로운 Neighbor Cell Description 파라미터들을 전송하도록 전달되어, 모바일의 핸드오버 및 재선택 포텐셜을 제한할 수 있다.
도 8a는 네트워크 자율 무선 위치파악 시스템(NAWLS)에서의 사용을 위해 로컬 무선 통신 네트워크에 관한 정보를 수집하기 위한 프로시져를 예시하기 위해 사용된다. NAWLS가 관심 있는 지리적 영역에 배치되면(801), 무선 네트워크 모니터(RNM)는 BCCH(GSM) 및 BCH(UMTS) 비컨 브로드캐스트들에 대한 알려진 주파수 대역들을 스캐닝하기 위해 사용된다(802). RNM 수신기는 연관된 주파수, 대역 및 채널 정보를 가지는 각각의 비컨으로부터 브로드캐스트 정보를 수집한다(803). 이후, RNM은 각각의 비컨을 위치파악하여 수집된 신호 및 브로드캐스트 콘텐츠 정보를 SMLC로 전달하도록 SMLC를 태스킹한다(804). U-WLS의 SMLC는, TDOA 및/또는 TDOA/ AoA 위치파악 능력을 가지는 (RNM과 공유될 수 있는) 자신의 연관된 LMU의 다운링크 수신기 능력들을 사용하여, 모든 비컨들을 위치파악하고, WLS 데이터베이스에 위치 정보 및 브로드캐스트 콘텐츠 정보를 저장한다(805). NE의 관리 엔티티(ME)는 맵들, 전파 모델들 및 잠재적으로 테스트 호 정보를 가지고, 수집된 비컨 위치, 비컨 콘텐츠 정보 및 무선 신호 특성들을 사용하여, 이동국 신원 및 위치 정보가 수집될 수 있는 캠페인(campaign)을 형성할 것이다(806).
도 8b에서, 호 트래픽 맵은 모바일 획득 및 위치파악 캠페인을 더 잘 형성하기 위해 네트워크 트랜잭션의 수동적 모니터링으로부터 생성된다. NAWLS은 관심 있는 로컬 지리적 영역에 배치되어야 한다(801). 무선 네트워크 모니터는, 단계(803)에서 수집된, 수집된 비컨 정보 콘텐츠를 사용하여, 모바일 발신, 착신, 등록과 같은 모바일-대-네트워크 제어 채널 트랜잭션들을 스캐닝하고; 그리고, 상기 이벤트들과 연관된 임시 모바일 식별자들을 수집한다(808). U-WLS의 SMLC는 각각의 제어 채널 이벤트에 대해 태스킹되고, 이후 (TruePosition사의 1994년 7월 5일 "Cellular Telephone Location System"라는 명칭의 미국 특허 제5,327,144호 및 1997년 3월 4일 "System For Locating a Source of Bursty Transmissions"라는 명칭의 미국 특허 제5,608,410호에 상세기술된 바와 같이) 이들 제어 채널 이벤트들을 위치파악하고, 그 결과들 및 관련 정보를 WLS 데이터베이스에 저장한다(810). 이후, ME는 개별적으로 식별된 모바일 위치들 및 부차적 정보를 가지는 비컨 위치들을 사용하여 로컬 무선 통신 네트워크(WCN)를 모델링할 것이다(811).
도 8c는 무선 네트워크 모니터 및 무선 전파 모델링을 사용하여 에뮬레이팅된 네트워크로부터의 브로드캐스트(들)를 관리하여 간섭을 최소화하면서 동시에 NE 리소스 이용 및 모바일 획득 레이트를 최대화하기 위한 프로시져를 예시하기 위해 사용된다. 단계(811)에서 시작하여, 캠페인은 준비된(in place) 모든 NAWLS 시스템 컴포넌트들 및 초기 비컨, 채널 무선 강도, 및 비컨 콘텐츠 세트를 가지고 시작된다. RNM은 에뮬레이팅된 네트워크 및 로컬 무선 통신 네트워크 모두의 비컨 전송들을 모니터링하기 위해 사용된다. 신호 정보는 이전에 생성된 모델(811)에 대한 분석을 위해 관리 엔티티로 전달된다(813). ME는 로컬 무선 네트워크와의 간섭 레벨을 최소화하고 모바일들의 획득 및 수집시 NE 리소스 사용을 최대화하도록 NR 브로드캐스트들을 조정한다(814). 또한, ME는 조정된 전력 레벨에서 획득 레이트를 유지하도록 NE에 의해 브로드캐스팅된 정보를 조정한다(815).
도 9a
도 9a는 가입자 서비스가 에뮬레이팅된 모조 제어 채널 리소스들을 사용하여 선택적으로 거절될 수 있는 애드혹 지오펜싱된 영역을 생성하기 위해 U-WLS를 사용하기 위한 프로시져를 예시하기 위해 사용된다. NAWLS가 지리적 영역에 배치되고(901) 캠페인 및 커버리지 플래닝 및 모델링이 달성되면(902), 네트워크 에뮬레이터(NE)는 모든 유휴 모바일들을 획득하고(903) 이후 이들을 오류 제어 채널들에 할당함으로써 이들을 획득하도록(904) 설정된다. 수집된 모바일 ID들은 허용된(화이트 리스트), 허용되지 않은(블랙 리스트), 또는 조건부로 허용된(그레이 리스트, 시각(time-of-day), 허용된 호할/호된 번호들, 우선순위 레벨 등과 같은 조건부 로직을 포함함)에 대한 사전 설정된 데이터에 대해 ME에 의해 체크된다. 허용되지 않은 모바일 디바이스로부터의 아웃고잉(모바일 발신) 호들을 차단하기 위해, NE는 U-BTS 트랜스시버 스테이션을 통해, 혼잡한 네트워크를 에뮬레이팅함으로써 신속한 접속해제를 허용하는 SDCCH 및 RACH 채널을 에뮬레이팅한다(야기 값 #42 "교환 장비 혼잡" 바이너리(0101010)를 가지는 다운링크 S-DCCH 상에서의 DISCONNECT 메시지)(905). NE의 비컨(들)이 시스템 정보 타입 1 정보 워드의 RACH 제어 파라미터 블록 내의 비상 호 플래그를 사용하여 설정되므로, 비상 서비스 호는 모바일 디바이스로 하여금 현재 캠프 온된 NE를 선택해제하고, 이후 가장 강한 비컨 신호를 가지는 로컬 무선 네트워크 상에서의 위치파악 업데이트 및 모바일 발신을 수행하도록 강제한다. ME는 위치-기반 서비스 애플리케이션에 의해 요구되는 경우 항상 U-WLS에 대한 위치파악 응답을 개시하는 수집된 모바일(906)로부터의 위치파악 업데이트 요청 메시지를 통해 NE 클러스터 외부에서의 셀 재선택을 위해 무선 네트워크 모니터를 통해 로컬 무선 트래픽을 모니터링한다(906). 비록 모바일이 지오-펜싱된 영역에 남아 있다 할지라도, 모바일 네트워크 트랜잭션(발신, 착신, Any_Time_Interrogations, SMS)에 대한 식별 및 위치파악은 TMSI가 로컬 네트워크에 의해 변경될 때까지 여전히 가능하다.
도 9b
도 9b는 가입자 서비스가 에뮬레이팅 트래픽 채널 리소스들을 사용하여 선택적으로 거절될 수 있는 애드 혹 지오펜싱된 영역을 생성하도록 U-WLS를 사용하기 위한 프로시져를 예시하기 위해 사용된다. NAWLS가 지리적 영역에 배치되고(901), 캠페인 및 커버리지 플래닝 및 모델링이 달성되면(902), 네트워크 에뮬레이터(NE)는 모든 유휴 모바일들을 획득하고(903) 이후 이들을 오류 제어 채널들에 할당함으로써 이들을 획득하도록(904) 설정된다. 수집된 모바일 ID들은 허용된(화이트 리스트), 허용되지 않은(블랙 리스트), 또는 조건부로 허용된(그레이 리스트, 시각(time-of-day), 허용된 호할/호된 번호들, 우선순위 레벨 등과 같은 조건부 로직을 포함함)에 대한 사전 설정된 데이터에 대해 ME에 의해 체크된다. 특정된 허용되지 않은 모바일들에 대해, NE는 U-BTS의 에뮬레이팅된 제어 채널 리소스들을 사용하여, 모바일 전화의 소리알림이 제한되지만 트래픽 채널이 할당되는 수정된 모바일 착신 호를 수행한다(907). 수정된 모바일-착신 호의 코스 동안, 혼잡 톤이 채널 상에서 NE에 의해 재생된다. ME는 위치파악-기반 서비스 애플리케이션에 의해 요구되는 경우 U-WLS에 대한 위치파악 요청들을 개시하는 핸드오버를 위해, NE 및 수집된 모바일을 모니터링한다(908). 핸드오버 시도가 NE 클러스터의 일부분이 아닌 셀에 대한 것이라면, ME는 호를 즉시 착신하고, 그렇지 않은 경우 호는 분포된 클러스터 내의 다른 네트워크 에뮬레이터 노드들로 핸드오버하도록 허용된다. 호 착신 이후, 모바일은 로컬 무선 통신 네트워크와의 위치파악 업데이트를 수행할 것이다. 모바일이 지오-펜싱된 영역에 남아있다 할지라도, 모바일-네트워크 트랜잭션들(발신, 착신, Any_Time_Interrogations)에 대한 식별 및 위치파악은 TMSI가 로컬 네트워크에 의해 변경될 때까지 여전히 가능하다.
도 10a는 LMU(1001), GPS 수신기 안테나(1002), 다운링크 수신기 안테나(1003), 무선 주파수 케이블링(1005), 외부에 장착된 안테나들(1002, 1003)에 LMU(1001)를 안전하게 인터페이싱하는데 요구되는 그라운딩(1004) 및 입력 보호(1004)를 포함하는 현재 배치된 오버레이 무선 위치파악 시스템을 도시한다. 현재 배치된 것으로 되지만, 네트워크 자율 시스템은 바람직하게는 무선 링크들을 사용할 것이며, (도시된 바와 같은) 더욱 광범위한 SMLC 데이터베이스(1009)를 요구한다. 도 10a에 도시된 바와 같이, LMU(1001)는 TCP/IP 패킷-기반 통신들을 전달하는 유선 또는 무선 접속(1007)을 통해 SMLC(1008)에 접속한다. SMLC(1008)는 네트워크 셀 식별자들, 네트워크 안테나 식별자들, 네트워크 안테나 위치들, LMU 위치들, LMU 식별자들, 무선 네트워크 셀 위치들, 무선 네트워크 셀 식별 정보 및 이력 위치 및 다른 무선 네트워크 데이터를 포함하는 WLS 데이터베이스(1009)에 호스팅한다. LMU의 다운링크 수신 안테나 서브시스템의 사용은 LMU로 하여금 주변 셀들 및 섹터들로부터의 비컨 브로드캐스트들을 검출 및 복조하도록 허용한다. 원래 상주 셀 및 섹터들의 비컨, LMU에 근접한 비-상주 셀들 및 섹터들의 비컨들을 수신 및 복조하고, 따라서, 각각의 비컨의 CGI, BSIC 및 프레임 타이밍 오프셋들을 수집하기 위해 사용되는 경우, LMU의 다운링크 수신 안테나 서브시스템은 네트워크 기지국들 및 모바일 디바이스들에 대한 수동적 위치파악을 위해 무선 네트워크 모니터와 통합될 수 있다.
애드 혹 U-WLS에서, 다운링크 수신 안테나 서브시스템은 기반 무선 통신 네트워크의 지리적으로 근접한 셀들 및 섹터들의 비컨들을 수신 및 복조하기 위해 사용될 것이다. 또한, LMU의 다운링크 수신기 서브시스템은 LMU에 의해 검출되는 각각의 CGI/CI의 TDOA-기반 위치파악 추정을 위한 신호 수집을 위해 사용된다.
U-WLS의 초기화 동안, 배치 영역의 셀들 및 섹터들로부터의 모든 검출가능한 비컨들은 SMLC로 업로드된 CGI 또는 CI 및 CGI/CI리스트를 통해 식별된다. SMLC의 지시하에서, 무선 위치파악 시스템(WLS)은 각각의 셀 또는 섹터 다운링크 전송 안테나에 대한 TDOA 위치 계산들을 수행한다. CGI/CI 값들 및 CGI/CI 안테나 위치들의 생성된 테이블은 SMLC를 준비하기 위해 그리고 로컬 기지국(들), U-BTS에 의해 브로드캐스트되는 무선 시스템 정보와 함께 사용될 것이다.
다운링크 수신기 서브시스템에 의한 검출가능한 비컨들의 주기적 또는 애드혹 스캐닝은 로컬 무선 통신 시스템의 구성에서의 변경들을 검출하기 위해 사용될 수 있다. 캠페인 지속기간에 따라, 이것은 필수적이지 않을 수 있다.
GSM 시스템은 브로드캐스트 제어 채널 또는 BCCH, 다운링크(BTS 대 모바일 디바이스) 채널을 사용하여 매 CGI 기반으로 비컨 기능을 전달한다. UMTS 네트워크는 브로드캐스트 채널, 매 CI 기반으로 셀 및 시스템 정보를 브로드캐스트하기 위해 사용되는 다운링크 UMTS 전송 채널을 사용한다. GSM 또는 UMTS 시스템에 대한 선택 및 액세스를 위해 이동국(MS) 또는 사용자 장비(UE)에 의한 사용을 위해 브로드캐스트되는 가용 정보는 CGI/CI 기반으로 인덱싱되는 중앙 데이터베이스에 저장된다.
도 10b에서, SMLC 위치파악 계산 리소스 및 인터페이스들의 표현이 도시된다. SMLC(1008)은 범용 컴퓨팅 플랫폼 또는 이러한 플랫폼의 클러스터이다. SMLC(1008)은 다수의 위치파악 기술들 및 상기 기술들의 하이브리드들을 사용하여 위치를 계산하기 위한 알고리즘들 및 데이터 구조(이하, "엔진" 또는 "서버"로 간주됨)를 자신의 프로그래밍 내에 포함시킨다. 무선 위치파악 방법에 의한 사용을 위해 사용가능한 네트워크-기반, 모바일-기반 또는 위성 기반 수신기들에 따라, SMLC(1008)은 (사용자 선택에 따라) 업링크 도착 시간차(U-TDOA) 엔진(1010), 도착 각 엔진(1013), 독립형 보조 서버(SAS)(1011), SUPL 서버(1014), 향상된 도착 시간차(EOTD) 및 관측된 시간차 엔진(1012), 및 도착 전력 차(PDOA) 및 향상된 셀-ID (ECID) 엔진(1015) 및 셀-ID 엔진(1016)을 포함할 수 있다(여기서, 셀-ID는 타이밍 기반 및/또는 전력 기반 레인징을 가지는 셀-ID(예를 들어, CGI+TA, CI+RTT, CGI+RSSI 등)를 포함한다.
SMLC(1008)는 가용 위치파악 기술들을 사용하여 가장 높은 수율에서 가장 높은 정확성의 위치파악 추정을 생성하기 위한 하이브리드화 엔진(1021)의 일부분으로서, "Cellular telephone location system"이라는 명칭의 TruePosition사의 미국 특허 제5,327,144호에서 소개되는 바와 같은 TruePosition사의 제한된 가중된 최소 제곱(Weighted Least Squares) 알고리즘을 사용한다.
SMLC(1008)는 듀플렉스 방식(1017)으로 U-TDOA 및/또는 AoA 수신기들(위치파악 측정 유닛(LMU)들)의 분산 네트워크와 통신하여, 채널 정보를 수신기 네트워크에 분배하고 태스킹된 수신기로부터 관심있는 신호(signal-of-interest) 데이터를 수신한다. 추가적인 LMU 네트워크 하우스키핑(housekeeping), 관리 및 준비 메시징은 동일한 듀플렉스 링크(1017)를 사용한다.
SMLC(1008)는 SAS 서버(1011)에 의해 인에이블되는 모바일-기반 및 모바일-보조 GNSS 기술들에 의해 사용되는 보조 데이터 패키지의 생성 시 SAS 서버(1011) 또는 SUPL 서버(1014)에 의한 사용을 위해 패킷 데이터 링크를 통해 GNSS 수신기로부터(1018) 타이밍 정보, 천문학적 데이터, 및 달력(almanac) 데이터를 수신한다.
네트워크 에뮬레이터(NE)와의 듀플렉스 패킷 데이터 링크(1019)는 SMLC(1008)에 유지된다. SMLC-NE 링크(1019)는 NE에 의해 캡처되는 모바일들과 통신하도록 SMLC에 의해 사용되어, RNM에 의해 수집되고 SMLC 데이터베이스(1009)에 저장되는 로컬 무선 통신 네트워크 데이터와 함께 모바일-기반 위치파악 기술들(ETOD, OTDOA, PDOA, ECID, Cell-ID)의 사용을 허용한다.
SMLC(1008)는 무선 네트워크 모니터(RNM) 시스템에 대한 패킷 데이터 링크(1020)를 유지한다. 이러한 링크(1020)는 로컬 무선 통신 네트워크로부터의 RNM 및 네트워크 에뮬레이터에 의해 수집되는 무선 신호 정보를 전달하기 위해 사용된다. 추가적인 RNM 시스템 하우스키핑, 관리 및 준비 메시징은 동일한 듀플렉스 링크(1020)를 사용한다.
도 11에서, U-WLS가 모바일의 온보드 위치파악 능력을 어떻게 이용할 수 있는지에 대한 예가 모바일 포지셔닝에 대해 사용될 수 있다. U-WLS가 원하는 영역 내에 배치된 후(1101), 캠페인 및 커버리지 영역이 결정되고(1103), 네트워크 에뮬레이터(들)는 로컬 유휴 이동국들을 획득 및 수집하기 위해 사용된다(1103). NE는 오류 제어 채널의 세트에 모바일을 할당하고, 이웃 리스트들을 제한하여, 포지셔닝이 완료될 수 있기 전에 모바일이 핸드오프되는 것을 방지한다.
네트워크 에뮬레이터가 모바일 디바이스를 획득하면, 모바일의 온보드 위치파악 능력들은 (만약 존재하는 경우) 모바일 디바이스의 위치파악시 사용하기 위해 NE에 대해 사용가능해진다.
획득 및 수집 프로세스의 일부분으로서, 관리 엔티티(ME)는 이동국의 위치파악 능력을 통지한다(3GPP 24.008 v7.0.0에 정의된 바와 같은 이동국 계급값(Classmark) 타입 3의 일부분)(1105). 모바일 LCS 능력 및 개략적인(rough) 위치파악(셀/섹터, 타이밍 어드밴스를 가지는 셀/섹터 또는 경로 손실을 가지는 셀/섹터)은 우선순위, 주기성 및 서비스의 정확성 품질을 가지고 위치파악 플랜을 결정하기 위해 ME에 의해 사용된다. 이러한 위치파악 플랜은 관련 무선 채널, 디바이스 능력, 및 개략적인 위치 정보와 함께 SMLC에 전송된다(1106).
ME가 모바일-기반 위치파악 측정을 위해 선택되는 경우, SMLC는 이전에 수집된 로컬 네트워크 정보(비컨 식별 및 안테나 위치들) 및 필요한 경우 LMU 또는 RNM 기반 GPS 수신기들에 의해 수집된 GPS 기준 신호들을 사용하여 해당 기술(EOTD, OTDOA, GPS, A-GPS, SUPL)에 대한 위치파악 서버를 에뮬레이팅한다. SMLC는 NE 공급 무선 채널들을 통해 네트워크 개시된 위치파악 요청에 대해 모바일에 시그널링하고, 더불어, 모바일 보조 또는 모바일 기반 위치파악 추정이 전개된다(1109).
ME가 네트워크-기반 위치파악 추정을 위해 선택되는 경우, SMLC는 LMU 배치 능력들에 기초하여 U-TDOA 또는 AoA 위치파악을 위해 LMU에 태스킹한다(1112). 무선 위치파악 시스템(LMU 네트워크 및 SMLC)은 무선 신호를 수집하고 위치를 계산한다(1113).
ME가 하이브리드 모바일-네트워크 위치파악을 위해 선택되는 경우, SMLC는 요청된 모바일-기반 기술들에 대해 위치파악 서버를 에뮬레이팅하고, LMU 네트워크를 태스킹한다(1110). SMLC는 모바일 및 LMU 네트워크들 모두로부터 신호 정보를 수집하고, 모든 가용 신호 및 부수적 정보(예를 들어, 맵 데이터 또는 전파 모델들; WLS에 대해 유용한 부수적 정보에 대한 보다 상세한 내용에 대해서는 둘 모두발명의 명칭이 "Enhanced Time-Difference Localization System"인 미국 특허 제6,108,555호 및 제6,119,013호를 참조하라)에 기초하여 하이브리드 위치를 계산한다(1111). TDOA/A-GPS 하이브리드 무선 위치파악 시스템의 예는 2008년 10월 21일에 출원되었으며 여기에 참조로 포함되는 "TDOA/GPS Hybrid Wireless Location System"라는 명칭의 미국 특허 제7,440,762호에서 발견될 수 있다. 사용된 모바일, 네트워크 또는 하이브리드 무선 위치파악 기술과는 무관하게, SMLC는 (도 10에 도시된 바와 같이) 위치파악 추정 및 관련 정보를 저장하며, 예를 들어, ME 서버에 기초하여, 실시간으로, 요청시, 또는 주기적으로, 위치를 위치파악 애플리케이션에 전달할 수 있다.
모바일 위치파악 능력의 사용 - ECID
NAWLS가 TDOA 또는 AoA 위치파악 기술을 사용하지 않도록 선택되는 경우, ECID(Enhanced-Cell-ID)는 모든 GSM 가능한 모바일 디바이스들에 대해 사용가능하다. ECID가 모바일을 획득하고 모바일을 사일런트 트래픽 채널로 튜닝하기 위해 NE를 사용할 때, 지오-펜싱 애플리케이션들에서 오랜 지속기간 위치파악 시리즈에 대해 특히 유용하다.
"Advanced Triggers For Location-Based Service Applications In A Wireless Location System" 이라는 명칭의 미국 특허 출원 제11/150,414호에 상세기술된 바와 같이, 측정 보고(MR)는 활성 음성 또는 데이터 세션 동안 주기적으로 GSM 모바일에 의해 송신될 수 있고, 모바일이 제어 채널 상에 있는 동안 송신될 수 있다. MR은 모바일 디바이스의 핸드오버에 대한 잠재적 필요성을 무선 네트워크에 통지하기 위해 모바일 디바이스에 의해 사용되고, 이웃 송신기들(섹터 안테나 또는 전방향성 셀 안테나) 상에서의 다운링크(기지국 대 모바일 디바이스) 측정들을 포함한다.
모든 디지털 셀룰러 무선 네트워크들에 대해, 음성 또는 데이터 세션 동안, 모바일 디바이스는 유휴 시간을 사용하여 자신의 수신기를 재튜닝하여 근처 기지국 안테나의 브로드캐스트 채널들(또한 비컨들이라고 알려짐)을 모니터링한다. 서빙 또는 프라이머리 셀에 대해, 모바일은 비컨 수신 레벨 및 수신 품질 모두를 측정하고; 측정 보고에서의 모든 다른 이웃들에 대해, 오직 수신 레벨만이 일반적으로 사용가능하다. 일부 확산-스펙트럼 기술들에서, 수신된 비컨 강도가 아닌 경로-손실 측정이 리턴된다.
GSM 측정시 FACCH 상에서의 활성(암호화된) 세션 동안만 요청이 가능하며, 따라서, RNM(209)은 키 공유 없이는 일반적으로 사용될 수 없다. 그러나 NE(207)에 의해 획득된 모바일은 NE 세션의 지속기간 동안 암호화를 억제하여 RNM(209)으로 하여금 MR을 획득하도록 할 수 있거나, 또는 NE는 ECID 위치파악시 사용하기 위해 MR을 U-WLS(208)로 전달할 수 있다.
ECID 핸드셋-기반 위치파악 기술은 다수의 잠재적 핸드오버 후보/이웃 셀들의 전력 레벨들(RXLev)을 레코딩하기 위한 모바일 디바이스의 능력에 의존한다. 이러한 기술은, CGI+TA-기반 위치파악 추정을 개선하기 위한 시도 시에, 기존의 GSM 측정 보고(MR)로부터 유도되는 도착 전력 차(PDOA) 측정을 추가한다.
PDOA 값은 서빙 셀 및 적어도 3개의 이웃 셀들에 대해 모바일에 의해 수집된 수신된 신호 레벨들(RXLEV)에 기초한다. PDOA 데이터 수집이 3개 이상의 이웃 셀 사이트들에 대한 가시성을 요구하므로, 수율은 100% 미만일 것이다. RF 다중경로, 모바일 수신기 품질, 및 7-비트 RxLEV 측정의 입도(granularity)의 영향들은 위치파악 정확성을 감소시키도록 작용한다.
ECID가 PDOA 다변측량(multi-lateration)을 사용하므로, 이웃 셀들의 지리적 레이아웃이 또한 지리적인 정확도의 저하(dilution)를 통해 위치파악의 품질에 영향을 미친다. MR에 존재하는 오직 6개의 이웃 셀 RxLEV 측정들의 제한은 사이트 선택을 통해 잠재적인 GDOP 감소를 제한함으로써 정확성을 제한한다. NE가 BCCH에서 이웃 리스트 브로드캐스트를 제어할 수 있기 때문이다. NE가 모바일 디바이스로부터 MR 보고들을 선택할 수 있으므로, TDOA 또는 AoA 위치가 획득될 수 없는 경우들에서, 또는 NE가 모바일 디바이스를 트래픽/데이터 채널에 할당한 경우, 로컬화에 대해 ECID 기술이 사용될 수 있다.
모바일 위치파악 능력의 사용 - E- OTD
NE(207)가 획득된 모바일이 (3GPP TS 03.71에 기술된 바와 같이) E-OTD (Enhanced Observed Time Difference) 능력을 가진다고 결정하는 경우, NE(207)는 위치파악 요청을 MS(201)에 발행하고, 그 응답으로 위치 추정들 및 측정 결과들을 수신함으로써 이러한 위치파악 시도를 수행하도록 모바일에 시그널링할 수 있다. MS-기반 또는 MS-보조 E-OTD가 NE(207)에 의해 선택될 수 있다.
모바일 위치파악 능력의 사용 - GNSS
NE(207)가 획득된 모바일이 GNSS 능력을 가진다고 결정하는 경우, 그것은 데이터 링크(213)를 통해 U-WLS에 통지한다. 3GPP TS 25.305 "UE positioning in UTRAN- Stage 2"에 정의된 바와 같이, 3GPP 정의된 독립형-보조 서버(또한 독립형-SMLC라고도 알려짐)를 에뮬레이팅하는 U-WLS(208)는 이후 데이터링크(213), NE(207) 및 제2 모바일 업링크 및 다운링크(211)를 통해 모바일 디바이스(201)에 위치파악 요청을 발행하도록 선택할 수 있다.
독립형 GPS 수신기(a)는 위성 신호들에 대해 탐색하고, 강한 신호를 요구하는 포지션-태스크들 및 추가적인 프로세싱 시간의 계산 이전에 위성 네비게이션 메시지들을 디코딩해야 한다. 셀룰러 전화 네트워크는 수신기의 초기의 대략적 포지션 및 디코딩된 위성 천문학 및 클록 정보를 제공함으로써 GPS 수신기(b)를 보조할 수 있다. 따라서, 수신기는 더 약한 신호들을 이용할 수 있고 또한 자신의 포지션을 더욱 신속하게 결정할 수 있다.
모바일 위치파악 능력의 사용 - A- GNSS
NE(207)가 획득된 모바일이 A-GNSS 능력을 가진다고 결정하는 경우, 그것은 데이터 링크(213)를 통해 WLS에 통지한다. 3GPP 정의된 독립형-보조 서버(SAS)를 에뮬레이팅하는 WLS는 이후 데이터링크(213), NE(207) 및 제2 모바일 업링크 및 다운링크(211)를 통해 모바일 디바이스(201)에 위치파악 요청을 발행하도록 선택할 수 있다. U-WLS(208)는 독립형 보조 서버(SAS)를 에뮬레이팅하고, GNSS 수신기에 정확한 GNSS 위성 궤도 및 클록 정보, 초기 포지션 및 시간 추정, 위성 선택, 레인지 및 레인지-레이트 정보를 제공한다.
바람직한 MS-보조 모드에서, 네트워크 에뮬레이터를 통하는 U-WLS(208)는 무선 링크를 통해 핸드셋의 A-GPS 엔진에 보조 데이터를 공급한다. 이후, 핸드셋은 뷰 상으로 GPS 위성들로부터의 명확한 거리를 측정하고, 데이터를 U-WLS(208)에 송신하는데, 이는 전화의 위치를 계산한다. 보조 모드는 모바일의 GNSS 수신기에 대한 부하를 경감시키며, 상기 GNSS 수신기는 단순히 레인지 측정들을 수집하고, 이들을 에뮬레이팅된 네트워크 무선 접속을 통해 WLS에 전송한다.
모바일 위치파악 능력의 사용 - SUPL
NE(207)가 획득된 모바일이 A-GNSS 능력을 가진다고 결정하는 경우, 그것은 데이터 링크(213)를 통해 WLS에 통지한다. OMA 정의된 SUPL 서버를 에뮬레이팅하는 U-WLS(208)는 이후 데이터링크(213), NE(207) 및 제2 모바일 업링크 및 다운링크(211)를 통해 모바일 디바이스(201)에 위치파악 요청을 발행하도록 선택할 수 있다.
에뮬레이팅된 SUPL A-GNSS 서버(208)는 완전히 OMA 순응형 위치파악 솔루션이다. OMA 표준은 위치파악을 지원하기 위한 SMLC 내의 에뮬레이팅된 A-GNSS 서버와 모바일 핸드셋(201)(SUPL 인에이블 단말들 또는 SET들로서 알려진 GNSS-구비된 모바일 전화들) 사이에서 데이터를 전송하기 위해 패킷 데이터 링크가 제공되는 NE(207)를 사용한다. 에뮬레이팅된 SUPL 시스템(208)은 단문 메시지 서비스(SMS), 교환 회로 데이터 및 GPRS와 같은 데이터 통신 및 서비스들이 제공되는 NE(207)를사용한다. 에뮬레이팅된 SUPL 시스템(208)은 이동국(MS) 기반 및 MS-보조 A-GNSS 모드들 모두를 지원한다. 기술된 시스템에서, 오직 네트워크-개시형 위치파악 프로시져들만이 지원되어, 모바일 디바이스(201)가 네트워크에 의해 위치파악되도록 허용한다.
모바일 위치파악 능력의 사용 - OTDOA
NE(207)가 획득된 모바일이 OTDOA 능력을 가진다고 결정하는 경우, 그것은 데이터 링크(213)를 통해 WLS에 통지한다. UMTS 서빙 SMLC를 에뮬레이팅하는 U-WLS(208)는 이후 데이터링크(213), NE(207) 및 제2 모바일 업링크 및 다운링크(211)를 통해 모바일 디바이스(201)에 위치파악 요청을 발행하도록 선택할 수 있다. 상대적인 시간 오프셋들의 정규화가 WLS에서 발생할 것이다. OTDOA는 RAN 네트워크 내의 상이한 노드 B들과 연관된 공통 파일럿 채널(CPICH)의 상대적인 타이밍 오프셋을 사용한다. 각각의 OTDOA 측정은 UE가 이를 따라 위치될 수 있는 일정한 차이의 라인(쌍곡선)을 기술한다. UE의 포지션은 적어도 세 쌍의 노드 B들에 대한 쌍곡선의 교점(intersection)에 의해 결정된다. 이러한 경우, 노드 B들은 로컬 UMTS 무선 통신 네트워크 및 잠재적으로는 NE(207)와 연관될 것이다. 로컬 노드B CPICH 사이의 시간 차들은 RNM(209)에 의해 결정되고 데이터 링크(214)를 통한 사용을 위해 U-WLS(208)에 전달될 것이다.
고유한 피쳐로서, U-WLS(208) 및 RNM(209)가 모든 네트워크 운용자에 대한 모든 로컬 노드 B들을 위치시키므로, NE(207)는 모바일 디바이스(UMTS에서의 UE)(201)가 모든 로컬 네트워크의 CPICH 및 가장 양호한 신호 강도를 가지는 최적의 구성을 찾도록 강제할 수 있고, 토폴로지가 위치파악 결정시 사용될 수 있다.
다수의 NE(207) 또는 동일한 NE(207) 하에서의 다수의 U-BTS(224)가 공통 클록들(예를 들어, GPS 유도 시스템 시간, 사전 동기화된 매우 안정한 내부 클록들, 또는 지상 무선 타이밍 신호에 대한 수신기들)을 가지는 영역에 배치되는 경우, NE(207) 에뮬레이팅된 BCH(210)의 CPICH가 사용되고, 절대 타이밍 오프셋이 결정될 수 있다.
다변 측량으로서도 알려진 TDOA는 지리적으로 분포된 수신기 사이트들의 쌍들 사이의 신호 전파 시간의 차이를 측정하는 것, 및 상관 프로세싱을 통해 위치를 결정하는 것에 기초한다. U-TDOA(Uplink Time Difference of Arrival)는 셀 신호가 다수의(3개 이상) 위치 측정 유닛(LMU)들에 도달하는 시간들을 비교함으로써 모바일 전화의 위치를 결정한다. LMU들은 일반적으로 운용자의 기지국들에 설치된다. 언테더드 모드에서, U-TDOA LMU 수신기들은 관심 있는 영역 내에 그리고 관심 있는 영역 주위에 분포된다. U-TDOA의 위치 정확성이 LMU들의 수신기 배치 밀도 및 네트워크 레이아웃에 의해 영향을 받으므로, 언테더드 애드 혹 무선 위치파악 시스템 U-TDOA 정확성은 가장 유리한 위치들에 수신기 안테나들을 둠으로써 최적화될 수 있다.
U-TDOA가 모바일 전화 업링크(모바일-대-기지국) 전송들에 의존하므로, U-TDOA는 모바일 전화에 대한 어떠한 수정도 요구하지 않는다. 네트워크-기반 기술로서, U-TDOA는 오직 모바일 폰이 위치파악을 위해 전송하는 것만을 요구하고, 따라서, 제어 채널 및 트래픽(데이터/음성) 채널 위치파악들 모두가 가능하다.
업링크 도착 각(AOA) 위치파악 방법은 각각의 AOA(도착 각) 엘리먼트의 정확한 위치가 정확하게 알려진 다중 엘리먼트 어레이를 포함하는 안테나를 사용한다. 각각의 엘리먼트는 작으며, 별도의 신호를 수신할 수 있다. 신호 강도, 도착 시간, 및 어레이의 각각의 엘리먼트의 위상을 측정함으로써, 송신기로부터 수신기까지의 라인-오브-사이트(line-of-sight) 경로를 계산하는 것이 가능하다. 동일한 안테나 구성을 가지는 또다른 수신기를 상이한 위치에 두는 것은 프로세스를 반복하게 한다. 2개의 라인-오브-사이트 경로들의 교점은 전송 모바일 전화의 위치를 나타낸다.
U-TDOA와 마찬가지로, AoA는 기존의 셀 타워 상의 지향성 안테나 어레이들의 구성에 추가하여 기지국들에서의 특수 수신기들을 사용한다. 언테더드 배치들에서, AoA LMU 수신기들은 관심 있는 영역 내에 그리고 관심 있는 영역 주위에 분산된다. AoA의 위치 정확성이 LMU들의 수신기 배치 밀도 및 네트워크 레이아웃에 의해 영향을 받으므로, 언테더드 애드 혹 무선 위치파악 시스템 AoA 정확성은 가장 유리한 위치들에 수신기 안테나들을 둠으로써 최적화될 수 있다.
모바일의 하이브리드 위치파악
언테더드 무선 위치파악 시스템(U-WLS)은 다수의 동시 포지셔닝 기술들을 지원하도록 설계될 수 있다. 모든 위치파악 기술은 강점 및 약점들을 가진다. 다수의 기술들의 강점들을 결합시킴으로써, 하이브리드 솔루션은 핸드셋 또는 환경과는 무관하게 높은 위치파악 능력을 보장한다. 하이브리드 위치파악 솔루션이 애플리케이션들의 요건을 만족시키기 위해 상이한 타입들의 핸드셋 및 네트워크-기반 위치파악 기술들(예를 들어, 셀 ID(CID), 향상된 셀 ID(E-CID), 도착 시간(TOA), 도착 전력 차(PDOA), 시간 또는 전력 기반 단일 사이트 레인징, 도착 각(AOA), 업링크 도착 시간차(U-TDOA), 및 보조 글로벌 포지셔닝 시스템(A-GPS))을 사용하지만, 정확성, 레이턴시 및 수율의 견지에서의 최적의 버전은 A-GPS를 U-TDOA와 결합시키는 것이다.
하이브리드 위치파악 솔루션의 A-GPS 및 U-TDOA 버전은 2개의 상이한 방식들로 동작할 수 있다. 고장시 조치(fallback) 모드에서, A-GPS 및 U-TDOA 위치파악들은 직렬 또는 병렬 배치에서 수행되며, 여기서 위치파악 시스템은 다른 방법의 능력이 환경 조건으로 인해 악화되는 경우 한 방법을 요구한다. 예를 들어, U-TDOA는 도심 영역들 및 실내에서의 동작 방법이며, 여기서 A-GPS는 더 적은 결과들 및 실패들을 함께 생성한다. 반면, A-GPS는 그것이 매우 정확한 결과들을 생성할 수 있는 매우 교외의 영역들에서 선택될 것이다. 기술 선택은 결정시 예측 또는 이력 데이터를 사용할 수 있으며, 2개 기술들은 병렬로 동작할 수 있고 최상의 결과가 리턴된다. Multiple Pass Location Processing"라는 명칭의 미국 특허 제6,603,428호, "Multiple pass location processor"라는 명칭의 미국 특허 제6,873,290호, 및 "Multiple pass location processor"라는 명칭의 미국 특허 제7,023,383호를 참조하라.
둘째, A-GPS 및 U-TDOA와 같은 2개의 위치파악 기술들은 동시에 동작할 수 있고, 그 결과들은 향상된 결과들을 획득하기 위해 수학적으로 결합된다. 결합된 위치 계산들은 A-GPS 또는 U-TDOA 단독보다 실질적으로 더 높은 정확성으로 위치 추정들을 생성한다. "TDOA/GPS Hybrid Wireless Location System"라는 명칭의 미국 특허 제7,440,762호 및 2008년 8월 14일에 출원된 "Hybrid GNSS and TDOA Wireless Location System"라는 명칭의 미국 특허 출원 제12/192,057호를 참조하라. 각각의 이점들을 조정하기 위해 다수의 위치파악 기술들을 결합하여, TruePosition 하이브리드 위치파악 솔루션은 어떠한 다른 단일 위치파악 기술보다도 더 높은 정확성 및 지속성을 획득할 수 있다.
대안적인 실시예들
전술된 실시예들에 대한 대안으로서, 완전히 수동적인 위치파악 시스템이 사용될 수 있고, 무선 네트워크 모니터들에서 지리적으로 분포된 세트를 통해 암호화되지 않은 업링크 및 다운링크 제어 채널 전송들을 수신 및 업링크하고, TOA, UTDOA, AoA, CGI, CGI+TA, ECID 또는 이들의 임의의 조합을 통해 모바일 디바이스를 위치파악하고, 이 정보를 추가적인 분석을 위해 데이터베이스에 저장함으로써, 모바일 디바이스들의 식별이 추후시간에 달성될 수 있다. 상업용 GSM 네트워크 상에서 동작하는 모바일 디바이스들은 이들이 무선 네트워크로의 직접적인 접속 없이 무선 네트워크에 액세스하는 경우 위치파악될 수 있다. 무선 통신 커버리지를 제공하기 위해 지리적 영역 상에 분포된 다수의 GSM BTS를 가지는 로컬 GSM 네트워크를 고려하라. 이러한 GSM 무선 네트워크에 액세스하는 모바일들의 위치측정은 동일한 대략적인 커버리지 영역에 걸쳐 ( 2005년 6월 10일 출원된 "Advanced Triggers for Location Based Service Applications in a Wireless Location System"라는 명칭의 미국 특허 출원 제11/150,414호에서 소개된 바와 같은) 상호접속된 무선 네트워크 모니터들(RNM)의 네트워크를 배치함으로써 GSM 네트워크에 대한 직접적인 물리적 접속 없이 달성될 수 있다. 이들 RNM들은 네트워크에서 BTS들로부터의 다운링크 전송들을 모니터링함으로써 네트워크와 연관된 모든 액세스 허가 채널들(AGCH)을 발견한다. 모바일은 RACH 버스트를 근처 BTS에 전송함으로써 네트워크에 액세스하려 시도한다. 성공적인 경우, BTS는 AGCH 상의 즉시 할당 커맨드를 가지고 자신의 다운링크 상에서 모바일에 응답할 것이다. 이러한 다운링크 전송은 모바일 및 RNM들 중 하나 이상에 의해 수신 및 복조된다. 즉시 할당 커맨드에서의 정보는 위치파악 시스템이 독립형 전용 제어 채널(SDCCH) 상에서 모바일의 업링크 전송을 수신하고, 다양한 기술들을 사용하여 모바일을 위치파악하도록 허용한다.
TruePosition사(본 출원의 양수인)에 의해 소유된 다양한 특허들에서 이미 기술된 거의 실시간 위치파악 추정 기술들을 사용하여, AoA 또는 UTDOA 기술들을 사용하는 위치측정은 암호화에 의해 영향을 받지 않는다. 모바일 디바이스의 셀-ID 및 ECID와 같은 셀룰러 시스템 기술들을 통한 식별 및 위치파악은 모바일과 기지국들 사이의 업링크 및 다운링크 SDCCH 전송들을 레코딩함으로써, 그리고 다양한 RNM 사이트들이 수신됨에 따라 달성된다. 이러한 정보는 추가적인 분석 및 모바일 디바이스의 U-TDOA 또는 AoA 위치파악과의 연관을 위해 데이터베이스에 저장된다.
또다른 대안적인 실시예는, RNM이 데이터베이스 및 암호해독 설비들을 구비하여 모바일 디바이스 위치파악 및 암호해독된 신원 정보가 거의 실시간으로 연관될 수 있으며, 후속적인 트래픽 채널 위치파악들이 수행될 수 있는 것이다. 통상적인 GSM 네트워크에서, BTS 및 모바일들로부터의 전송들의 오직 일부분만이 암호화되지 않는다. 모바일이 BTS와의 암호화 프로시져를 거치면, 자신이 그후 전송하는 정보 모두가 암호화될 것이다. 구체적으로, 모바일의 고유식별자, IMSI 및 트래픽 채널 정보가 암호화될 것이다. 이러한 정보는 암호해독되지만, 암호해독 프로세스는 일반적으로 일부 레이턴시 및 시간 지연을 생성한다. 정보가 암호해독되면, 모바일은 트래픽 채널(TCH)에 후속할 수 있으며, 이는 다시 다양한 위치파악 기술들을 사용하여 위치파악될 수 있다. 다시, 이러한 정보는 추가적인 분석을 위해 데이터베이스에 저장될 수 있다.
동작하지 않는 무선 통신 네트워크에서의 네트워크 자율 위치파악
2001년 9월, TruePosition사의 기술은 2001년 9월 11일의 공격에 후속하여 뉴욕에서 최초의 재난 응답 응용예를 획득했다. 여기서의 노력은 Verizon AMPS 및 CDMA 네트워크상에서의 모바일 전화들 및 디바이스들을 위치파악하기 위해 TruePosition의 TDOA 장비를 사용하였다.
세계 무역 센터 사이트에서의 희생자들을 탐색하는 비상 요원들과 함께 작업한 TruePosition 담당자는 TruePosition사의 TDOA 시스템을 사용하여 1,600개의 셀 폰들을 위치파악하여 세계 무역 센터의 잔해 사이에 임시 수신 안테나들 및 수신기들을 설치하였다. 그때 이후로, TruePosition사는 휴대용, 모바일 또는 공중 수신기 스테이션들로부터 모바일 디바이스들을 위치파악하기 위한 시스템들 및 방법들을 개시하여 왔다. "Augmentation of commercial wireless location system (WLS) with moving and/or airborne sensors for enhanced location accuracy and use of realtime overhead imagery for identification of wireless device locations"라는 명칭의 TruePosition사의 미국 특허 제7,427,952호는 이러한 시스템들 및 방법들을 교시하며, 여기서 참조로 통합된다.
본 발명의 네트워크 자율 WLS에 의해 공급되는 향상된 능력들을 사용하여, 개선된 네트워크 자율 비상 위치파악 시스템은 기반 네트워크가 부분적으로 또는 전체적으로 동작하지 않는 경우(예를 들어, 2005년 허리케인 Katrina 또는 2008년 허리케인 Ike의 경우들에서) 공급될 수 있다. 기지국들이 FCC(연방 통신 위원회(FCC)의, 2007년 10월 2일 채택된 ORDER ON RECONSIDERATION, #FCC 07-177, "Recommendations of the Independent Panel Reviewing the Impact of Hurricane Katrina on Communications Networks"를 참조하라)에 의해 8시간의 백업 전력을 가지도록 요구될 수 있지만, 모바일 전화들은 스탠바이 시에 며칠 또는 심지어 수 주의 전력을 가질 수 있다. 이는 유휴 모바일들이 상기 모바일들을 폴링 및 위치파악하기 위해 네트워크 자율 무선 위치파악을 사용하는 위치파악에 사용가능하다는 것을 의미한다.
후속하는 예들은 본 명세서에서 이미 기술된 것으로서 LMU, RNM 및 NE 컴포넌트들의 공중 버전들을 사용하지만, 휴대용, 영구, 및 공중 LMU, RNM 및 NE 컴포넌트들이 또한 사용될 수 있다. 에뮬레이팅된 다운링크 비컨 최적화(캠페인 플래닝으로서 알려짐)의 일부분으로서, 협조적인 무선 네트워크 운용자의 데이터베이스들로부터 네트워크 에뮬레이터로의 무선 통신 네트워크 주파수 플랜의 준비가 수행되어 다운링크 비컨 내에서 네트워크 에뮬레이터에 의해 전송되는 주파수들, 셀 신원들 및 위치파악 영역 코드들의 동적 설정을 허용할 수 있다.
도 12에서, 공중 플랫폼(1201)은 동작하지 않는 무선 통신 네트워크(1203)에 의해 커버되는 그라운드를 향해 비컨(응답적인 업링크 신호를 유발하기 위해 최적화된 비컨 콘텐츠)을 브로드캐스팅하여, 커버리지 무선 수신범위(footprint)(1204)가 초래된다. 무선 수신범위 내의 모바일 디바이스(1205)는 에뮬레이팅된 네트워크에 등록하도록 시도할 것이다. 이러한 등록은 NE를 베어링하는 유닛(1201)뿐만 아니라 조정 유닛들(1202) 모두에 의해 검출될 것이다. 모든 유닛들 상에서 구비된, 그리고 레인지(1201, 1202) 내에 있는 LMU 수신기들은 이후 TDOA, AoA 또는 하이브리드 방법들을 사용하여 위치파악 추정을 수행할 것이다.
도 13에 도시된 대안적인 예에서, 빔형성 능력들을 가지는 공중 플랫폼(1301)이 사용된다. 빔형성 능력은 다운링크(비컨) 전송 서브시스템, 업링크 수신기, 또는 송신기 및 수신기 모두의 일부분일 수 있다. 비컨 전송을 위해 빔형성을 사용하여, 무선 수신범위(1303) 내의 각각의 빔에서 비컨이 달라질 수 있을 뿐만 아니라, 개별 빔 수신범위(1306)가 모바일 디바이스(1304)로부터의 무선 응답(1305)을 로컬화하기 위해 사용될 수 있다. 빔형성 수신범위 로컬화는, RNM 수신기의 위치 트리거링 기능 및 수신기 안테나의 위치, 속력, 베어링 및 고도와 커플링되는 경우, FDOA, TDOA 또는 AoA 기술들과 함께, 또는 이들 대신 사용될 수 있다. 이들 2개의 예들에서, 에뮬레이팅된 비컨 또는 비컨들은 기능해제(defunct) 무선 통신 네트워크(1302)에 의해 커버되는 지리적 영역 내의 모바일 디바이스들로부터의 응답, 예를 들어, 캐리어 제공 무선 네트워크 토폴로지 맵들 또는 설정 테이블들을 사용하는 캠페인 플래닝을 유발하기 위해 최적화되었다.
또다른 실시예에서, 무선 네트워크 브로드캐스트들에 의존하지 않는 온-보드 위치파악 시스템(예를 들어, GNSS 시스템들 중 하나 이상, 예컨대, GPS)과 모바일 디바이스들을 관련시켜서, 네트워크 에뮬레이터는 무선 데이터 통신들을 교체하기 위해 사용될 수 있고, SMLC는 랜드사이드 서버 컴포넌트들을 에뮬레이팅하기 위해 사용되어 위치파악을 위한 모바일의 온-보드 GNSS 수신기의 사용을 허용할 수 있다.
수동적 네트워크 자율 위치측정 시스템
도 14는 완전히 수동적인 네트워크 자율 위치측정 시스템의 예시적인 실시예를 도시한다. 안테나/RF 서브 시스템(1401)은 무선 네트워크의 다운링크 및 업링크 신호들의 수신 및 적절한 RF 대역들에서의 대역 통과 필터링 및 저잡음 증폭기들 및 무선 네트워크 모니터링 서브시스템(1403) 및 무선 위치파악 시스템(1404) 내의 수신기들에 대한 수신된 신호들의 분배(1402)를 위한 안테나들을 가진다.
무선 네트워크 모니터링(RNM) 서브시스템(1403)은 다운링크 주파수들에 대한 무선 네트워크의 RF 대역(들)을 스캐닝한다. 검출되면, 다운링크 주파수들은 무선 위치파악 시스템(1404)을 사용하여 모바일들을 위치파악하기 위해 정보를 트리거링하기 위해 모니터링된다. 언테더드 무선 위치파악 시스템(1404)은 무선 네트워크 모니터링 서브시스템 및/또는 위치파악 애플리케이션 서버(1410)에 의해 제공되는 트리거링 정보로부터 UTDOA 및 CGI+TA를 가지는 모바일들을 위치파악한다. 배치된 기술에 따라, AoA 또는 하이브리드 TDOA/AoA 위치파악 기술들이 무선 위치파악 시스템(1404)에 의해 이용될 수 있다.
도 14에서 독립적인 것으로서 도시된 무선 네트워크 모니터링 서브시스템(1403) 및 무선 위치파악 시스템(1404)은 공통 안테나 및 회로를 공유하여 배치될 수 있다. RNM(1403) 및 U-WLS(1404) 결합(1405)은 바람직한 배치 옵션이다.
백홀 서브시스템은 원격으로 위치파악된 네트워크 엘리먼트들로의 그리고 이들로부터의 데이터의 전송을 제공한다. 백홀은 유선 또는 무선 데이터 통신들 또는 이들의 조합으로 구성될 수 있다. 도 14에 도시된 바와 같이, RNM 백홀 링크(1406)는 WLS 백홀 링크(1407)와는 별도일 수 있지만, 단일의 공유된 백홀 통신 링크가 불가능한 것이 아니다.
데이터베이스(1409)는 무선 네트워크 모니터링 서브시스템에 의해 캡처되는 네트워크 이벤트들 및 무선 위치파악 시스템에 의해 계산되는 위치들에 대한 리포지토리로서 역할을 한다. 이는 다운링크 비컨 전송들로부터 전개되는 로컬 무선 통신 네트워크 내의 기지국들의 포지션들을 포함한다. 위치 정보를 이용하는 애플리케이션들은 위치파악 애플리케이션 서버(1410) 상에 상주한다. 예를 들어, 데이터베이스 내의 보관된(archived) 위치 정보의 분석이 특정 모바일들, 디스플레이 실시간 위치 정보 등을 찾기 위해 수행될 수 있다.
원격 액세스 게이트웨이(1411)는 원격 단말들로부터 시스템으로의 액세스를 허용한다. 배치에 따라, 액세스 제어들이 적용될 수 있다. OMA&P 서브시스템(1412)은 상이한 네트워크 엘리먼트들, 네트워크 엘리먼트들의 헬스 모니터링 및 경보 조건들의 디스플레이의 구성 및 준비를 허용한다.
패킷 데이터 네트워크(1408)는 수동적 네트워크 자율 위치측정 시스템의 배치에 따라 로컬 영역 네트워크 또는 광역 네트워크일 수 있다.
도 15
관심 있는 모바일(MOI)의 고유 위치는 MOI로부터 3개 이상의 U-BTS들까지의 거리가 결정될 수 있는 경우 LMU들의 사용 없이 도착 시간(TOA) 기술을 사용하여 획득될 수 있다. NAWLS의 RNM 컴포넌트는 바람직하게는 물리적 및 전자적 U-BTS 샤시에 통합되지만, 분리된, 매우 감쇠된 실내 환경의 경우, 또는 비-숨김 배치들에서, RNM은 NAWLS로부터 삭제될 수 있다. RNM의 삭제는 NE로 하여금 모든 위치파악 트리거링을 공급하게 할 것이다.
TOA 위치파악 추정은 분산된 U-BTS 트랜스시버들의 그룹을 가지는 네트워크 에뮬레이터(NE)의 사용을 통해 네트워크 자율 방식으로 수행될 수 있다. 샘플링, 획득 및/또는 캡처, 시분할 다중 액세스 기술(TDMA)을 이용하는 MOI, 예를 들어, GSM의 프로세스에서, NE는 MOI에게 자신의 타이밍을 U-BTS TDMA 프레이밍에 맞게 정렬하도록 명령한다. GSM에서, 이는 NE로부터 U-BTS를 통해 MOI로 즉시 할당 커맨드(IMM_ASS_CMD)를 가지는 타이밍 어드밴스(TA) 파라미터를 가지고 수행된다. U-BTS가 결정하여 MOI로 제공하는 TA 값은 본질적으로는 NE로부터 MOI로의 양자화된 거리 측정이다.
기술 규격 ETSI TS 05.10 및 3GPP TS 45.010 은 TA 값 조정 프로시져를 기술한다. TA 값은 정상적으로는 0과 63 사이이며, 각 단계는 하나의 심볼 기간(대략 3.69 마이크로초)의 어드밴스를 나타낸다. 초당 약 300,000,000미터(즉, 마이크로초 당 300 미터)를 이동하는 무선파들을 이용하여, 하나의 TA 단계는 이후 약 1,100 미터의 왕복 거리(두 배의 전파 레인지)에서의 변경을 나타낸다. 이는 TA 값이 모바일과 기지국 사이의 범위에서 각각 550 미터의 변경을 변경시킴을 의미한다.
UMTS 네트워크 상에서 동작하는 관심 있는 모바일(MOI)의 위치는, MOI로부터 3개 이상의 노드 B들까지의 거리가 결정될 수 있는 경우 도착 시간(TOA) 기술을 이용하여 획득될 수 있다. 이는 노드 B들을 에뮬레이팅할 수 있는 분산된 NE들의 그룹의 사용을 통해 네트워크 자율 방식으로 달성될 수 있다. 노드 B의 섹터로부터 모바일까지의 거리의 측정은 왕복 시간(RTT) 보고를 통한 UMTS 네트워크들에서의 표준 프로세스이다. RTT는 UMTS에서 전용 물리 채널(DPCH) 상에서 수행되는 표준 노드 B 측정이다. 노드 B는 다운링크(DL)(예를 들어, DPCH 또는 CPICH) 프레임 전송의 시작과 제1 검출된 경로로부터 대응하는 업링크(UL) 전용 물리 제어 채널(DPCCH)/전용 물리 데이터 채널(DPDCH) 프레임의 수신 사이의 시간 차를 측정한다. RTT 측정은 설명되어야 할 UE의 레이턴시를 가진다. 이는 UE에 의해 측정되어 SRNC로 보고되며, RTT 측정으로부터 차감되는 Rx-Tx 시간 차를 측정함으로써 설명된다.
MOI는 분산된 NE들의 그룹 내의 NE들 중 하나에 의해 상업용 네트워크로부터 캡처된다. NE는 제1 RTT 측정을 수행할 것이다. 제2 RTT 측정은 캡처된 MOI가 또다른 NE로 하드 핸드오버하도록 강제함으로써 달성될 수 있거나, 또는, MOI가 또다른 NE와 소프트 또는 소프터 핸드오버 중인 경우, 더 많은 RTT 측정들이 획득될 수 있다. 3개 이상의 RTT 측정들이 3개 이상의 NE로부터 이루어지는 경우, 분산된 NE들의 그룹 및 MOI의 위치가 결정될 수 있다.
기술 규격 3GPP 25.215 "Technical Specification Group Radio Access Network; Physical layer - Measurements (FDD)" 섹션 5.2.8은 왕복 시간(RTT)을 정의하는 반면, 기술 규격 3GPP TS 25.305 "3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Radio Access Network; Stage 2 functional specification of User Equipment (UE) positioning in UTRAN" 섹션 8은 UMTS 무선 통신 시스템에서의 모바일(UMTS 용어에서 UE)의 위치를 결정하기 위해 셀-ID(CI)를 가지고 RTT를 사용하기 위한 방법을 기술한다. UMTS (UTRAN) W-CDMA 에어 인터페이스 대역폭은 5 MHz이고, W-CDMA는 높은 칩 레이트인 3.84 Mcps/sec에서 동작하는데, 이는 GSM에 비해 타이밍 측정시 개선된 분해능(resolution)을 허용한다. 칩 당 하나의 샘플을 가지는 (3GPP TS 25.133, "Requirements for support of radio resource management (FDD)" 섹션 9.2.8에서 정의된 바와 같은) UMTS에서의 RTT 측정의 기본 타이밍 분해능은 ~78m의 무선 전파 거리 입도에 대응하는 260 나노초이다. 오버샘플링의 사용은 RTT 측정 단계들의 내재된 부정확성을 감소시키기 위해 사용될 수 있는데, 예를 들어, 2x 칩 레이트의 오버샘플링 레이트(2 x 3.84 Mcps/second)는 ~39m의 전파 거리 입도에 대응하는 130 나노초의 개선된 타이밍 분해능을 획득한다.
하나 이상의 NE들 하에서 분산된 U-BTS들의 그룹에서, 하나의 U-BTS가 MOI를 획득하면, 이는 상이하지만 알려져 있는 위치에 있는 또다른 U-BTS로 MOI를 핸드오버 할 수 있으며, 상기 U-BTS는 또한 적한 TA를 MOI에 제공할 것이다. 3개 이상의 U-BTS들을 가지고 이러한 프로세스를 반복하는 것은 최소 제곱 솔루션을 사용하여 MOI의 고유 위치를 결정하기에 충분한 횟수의 거리 측정들을 제공한다.
도 15에서, 단일 모드 GSM 무선 통신 네트워크에서 NE의 분산된 U-BTS 트랜스시버 스테이션들을 사용하는 TOA 위치 결정의 예시적인 예가 제공된다. 모바일 디바이스(MD)(1501)는 GSM 위치파악 업데이트 프로시져를 통해 NE에 의해 획득 및 캡처된다. 모바일 디바이스(1501)가 캡처되고 트래픽 채널이 서빙 U-BTS(1502)에 할당되면, NE는 핸드오버 프로시져를 사용한다. 각각의 핸드오버 과정에서, 각각의 U-BTS는 무선 비행 추정 시간(GSM에서 타이밍 어드밴스로서 알려짐)을 전개한다. 지리적 견지에서, TA는 U-BTS 주위에 환형(annulus)을 형성한다.
핸드오버 프로시져는 원래의 획득 U-BTS에 일반적으로 근접하게 배치되는 U-BTS들의 전체 수까지 적어도 3개의 U-BTS 사이트들에 대해 수행된다. 예를 들어, 도 5에서, 모바일 디바이스(1501)는 U-BTS(1502) 및 전개된 타이밍 어드밴스(1505)에 의해 획득된다. 캡처된 모바일은 이후 제2 U-BTS(1503) 및 전개된 제2 타이밍 어드밴스(1506)로 핸드오버된다. 이후 제3 U-BTS(1504) 및 전개된 제3 타이밍 어드밴스(1507)를 사용하여 핸드오프가 수행된다.
최소 제곱 방법을 사용하여, 확률 분포 함수는, 원형 에러 확률 영역(1508)으로서 도시된 이 예시적인 도면(도 15)에서 설정 확률 내에서 MOI(1501)에 대한 최소의 가능한 탐색 영역을 결정하도록 구성된다.
멀티-모드 네트워크(예를 들어, GSM 및 UMTS)에서, 멀티-모드 네트워크 에뮬레이터가 구비된 NAWLS는 공지된 위치파악 업데이트 프로시져를 통해 모바일을 캡처하고, 식별되거나 식별을 위해 GSM으로 핸드오버되고, 이후 모조 GSM 네트워크 상에서 또는 모조 UMTS 네트워크로 핸드오프되어 트래픽 채널을 할당받을 수 있다. LMU가 없는 NAWLS 배치에서, 예를 들어, 기술된 다중 핸드오버 및 핸드오프 프로시져를 사용하는 시스템이 멀티-모드 모바일 디바이스들을 로컬화하기 위해 사용될 수 있다.
결론
본 발명의 참 범위는 여기서 개시된 현재 바람직한 실시예들에 제한되지 않는다. 예를 들어, 무선 위치파악 시스템의 현재 바람직한 실시예의 전술된 개시물은 설명적인 용어들을 사용하는데, 이는 후속하는 청구항들의 보호 범위를 제한하거나, 그렇지 않은 경우, NAWLS의 발명 양상들이 개시된 특정 방법들 및 장치에 제한됨을 포함하는 것으로 해석되지 않아야 한다. 또한, 당업자가 이해할 바와 같이, 여기서 개시된 발명의 양상들은 U-TDOA, 셀-ID 및 A-GPS와 같이 현재 표준화된 기술들에 기초하지 않는 위치파악 시스템들에 적용될 수 있다. 예를 들어, 발명은 전술된 바와 같이 구성되는 수신기들을 사용하는 시스템들에 제한되지 않는다. 수신기들, 네트워크 에뮬레이터들, 네트워크 제어기들 및 무선 네트워크 모니터들은, 본질적으로, 여기서 개시된 발명의 개념들에서 벗어나지 않고 다양한 형태들 및 조합들을 취할 수 있는 프로그램가능한 데이터 수집 및 프로세싱 디바이스들이다. 디지털 신호 프로세싱 및 다른 프로세싱 기능들의 비용을 현저히 감소시키는 경우, 예를 들어, 시스템의 발명 동작을 변경하지 않고 여기서 개시된 기능 엘리먼트들 중 하나로부터 또다른 기능 엘리먼트로 특정 기능에 대한 프로세싱을 이전하는 것이 쉽게 가능하다. 특정 경우들에서, 여기서 기술된 기능 엘리먼트들의 특정 구현은 단지 설계자의 선호도이며, 하드 요건은 아니다. 따라서, 명시적으로 그러하게 제한될 수 있는 경우를 제외하고, 후속하는 청구항의 보호 범위는 전술된 특정 실시예들에 제한되는 것으로 의도되지 않는다.

Claims (62)

  1. 무선 통신 네트워크(WCN)와의 통신을 위한 무선 통신 트랜스시버를 가지는 모바일 디바이스를 위치파악(locate)하도록 구성되는 네트워크 자율 무선 위치파악 시스템(NAWLS)으로서,
    a) 둘 이상의 무선 에어 인터페이스(radio air interface)를 수동적으로 모니터링하도록 구성되는 무선 네트워크 모니터(RNM);
    b) 하나 이상의 무선 에어 인터페이스를 가지는 하나 이상의 WCN을 에뮬레이팅하도록 구성되는 네트워크 에뮬레이터(NE); 및
    c) 복수의 모바일 수신기 사이트를 포함하는 언테더드(untethered) 무선 위치파악 시스템(U-WLS) ― 각각의 모바일 수신기 사이트는 상기 모바일 디바이스로부터 업링크 무선 신호들을 수신하도록 구성되는 수신기, 및 상기 모바일 수신기 사이트의 정확한 위치 및 속도를 결정하기 위한 수단을 포함하고, 상기 U-WLS는 상기 복수의 모바일 수신기 사이트에 의해 수신되는 무선 신호 정보로부터 상기 모바일 디바이스의 정확한 위치 및 속도를 결정하도록 구성됨 ―
    을 포함하는 네트워크 자율 무선 위치파악 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 정확한 위치는 경도, 위도 및 고도를 포함하는 네트워크 자율 무선 위치파악 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 무선 에어 인터페이스들은 제1 및 제2 다운링크 비컨들을 포함하고, 상기 제1 및 제2 다운링크 비컨들은 브로드캐스트 제어 채널(BCCH) 비컨들을 포함하는 네트워크 자율 무선 위치파악 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 모바일 수신기 사이트의 정확한 위치 및 속도를 결정하기 위한 수단의 각각은 글로벌 네비게이션 위성 시스템(GNSS) 신호들을 수신하도록 구성되는 GNSS 수신기를 포함하는 네트워크 자율 무선 위치파악 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 모바일 수신기 사이트들은 시간 동기화의 목적으로 GNSS 신호들을 수신하도록 구성되는 수신기들 및 안테나들을 더 포함하는 네트워크 자율 무선 위치파악 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 모바일 수신기 사이트들은 주파수 동기화의 목적으로 GNSS 신호들을 수신하도록 구성되는 수신기들 및 안테나들을 더 포함하는 네트워크 자율 무선 위치파악 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 모바일 수신기 사이트들은 상기 모바일 수신기 사이트의 위치를 결정할 목적으로 GNSS 신호들을 수신하도록 구성되는 수신기들 및 안테나들을 더 포함하는 네트워크 자율 무선 위치파악 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 모바일 수신기 사이트의 정확한 위치 및 속도를 결정하기 위한 수단의 각각은 지상 무선 브로드캐스트 타이밍 신호들을 수신하도록 구성되는 무선 수신기를 포함하는 네트워크 자율 무선 위치파악 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 모바일 수신기 사이트들은 시간 동기화의 목적으로 무선 브로드캐스트 타이밍 신호들을 수신하도록 구성되는 수신기들 및 안테나들을 더 포함하는 네트워크 자율 무선 위치파악 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 모바일 수신기 사이트들은 주파수 동기화의 목적으로 무선 브로드캐스트 타이밍 신호들을 수신하도록 구성되는 수신기들 및 안테나들을 더 포함하는 네트워크 자율 무선 위치파악 시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 모바일 수신기 사이트들은 상기 모바일 수신기 사이트의 위치를 결정할 목적으로 무선 브로드캐스트 타이밍 신호들을 수신하도록 구성되는 수신기들 및 안테나들을 더 포함하는 네트워크 자율 무선 위치파악 시스템.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 무선 에어 인터페이스들은 제1 무선 액세스 네트워크(RAN) 기술 및 제2 RAN 기술을 포함하는 네트워크 자율 무선 위치파악 시스템.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 무선 에어 인터페이스들은 제1 무선 액세스 네트워크(RAN) 기술, 제2 RAN 기술 및 에뮬레이팅된 무선 에어 인터페이스를 포함하는 네트워크 자율 무선 위치파악 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 에뮬레이팅된 무선 에어 인터페이스는 제1 무선 액세스 네트워크(RAN) 기술 및 제2 RAN 기술을 포함하는 네트워크 자율 무선 위치파악 시스템.
  15. 제3항에 있어서,
    상기 제1 다운링크 비컨은 제1 무선 액세스 네트워크(RAN) 기술을 포함하고, 상기 제2 다운링크 비컨은 제2 RAN 기술을 포함하는 네트워크 자율 무선 위치파악 시스템.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제1 RAN 기술은 GSM을 포함하고, 상기 제2 RAN 기술은 UMTS, LTE, WiMAX, 및 CDMA 중 적어도 하나를 포함하는 네트워크 자율 무선 위치파악 시스템.
  17. 제1항에 있어서,
    독립적인 무선 통신 네트워크를 제공하여 상기 NE는 RAN 및 CN 네트워크들 모두를 에뮬레이팅하도록 구성되는 네트워크 자율 무선 위치파악 시스템.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 NE는 에뮬레이팅된 다운링크 비컨을 제공하도록 추가로 구성되는 네트워크 자율 무선 위치파악 시스템.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 에뮬레이팅된 다운링크 비컨은 상기 모바일 디바이스를 능동적으로 획득하도록 구성되는 네트워크 자율 무선 위치파악 시스템.
  20. 제1항에 있어서,
    상기 NE는 트래픽/데이터 채널 할당이 상기 모바일 디바이스를 식별하고, 위치파악하거나 사일런싱(silence)하는데 필요한 경우에 사용하기 위해, 개별 모바일 디바이스 기반으로, 상기 모바일 디바이스에 제2 모바일 업링크 및 다운링크 시그널링 경로들을 공급하도록 구성되는 네트워크 자율 무선 위치파악 시스템.
  21. 제1항에 있어서,
    상기 U-WLS는 상기 모바일 디바이스로부터의 업링크 전송들을 사용하여 상기 모바일 디바이스를 위치파악하기 위한 이하의 위치파악 기술들: 도착 시간(Time-of-Arrival : TOA), 업링크 도착 시간차(uplink time-difference-of-arrival : U-TDOA), 도착 각(angle-of-arrival : AoA), 및 하이브리드 TDOA/ AoA 위치파악 기술들 중 적어도 하나를 제공하는 네트워크 자율 무선 위치파악 시스템.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 U-WLS은 핸드셋-기반 위치파악 기술들에 대한 위치파악 서버 기능성을 제공하도록 추가로 구성되는 네트워크 자율 무선 위치파악 시스템.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 핸드셋-기반 위치파악 기술들은 이하의 그룹: 개선된 시간차 측위(Enhanced Observed Time Difference : E-OTD), 도착 시간차 측위(Observed Time Difference of Arrival : OTDOA), 보조 글로벌 네비게이션 위성 시스템(Assisted Global Navigation Satellite System : A-GNSS), 및 U-TDOA/ A-GNSS를 포함하는 하이브리드 기술 중 적어도 하나의 멤버를 포함하는 네트워크 자율 무선 위치파악 시스템.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 A-GNSS는 Navstar 글로벌 포지셔닝 시스템인 네트워크 자율 무선 위치파악 시스템.
  25. 제1항에 있어서,
    상기 U-WLS는 디지털 데이터 링크를 통해 NE에 접속되고, 상기 U-WLS는 위치 파악이 완료되고, 상기 모바일 디바이스를 위치파악하는데 추가 전력이 요구되고, 인터-RAT(무선 액세스 기술) 핸드오프가 요구되고, 그리고/또는 트래픽 채널에 대한 할당이 요구됨을 상기 NE에게 통지하기 위해 상기 데이터 링크를 사용하도록 구성되는 네트워크 자율 무선 위치파악 시스템.
  26. 제1항에 있어서,
    상기 네트워크 에뮬레이터는 디지털 데이터 링크를 통해 상기 U-WLS에 접속되고, 상기 NE는 상기 데이터 링크를 사용하여 네트워크 트랜잭션 트리거에 기초하여 위치파악을 수행하도록 상기 U-WLS를 트리거링 및 태스킹하도록(task) 구성되는 네트워크 자율 무선 위치파악 시스템.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 디지털 데이터 링크는 상기 모바일 디바이스에 상주하는 온-보드 위치파악 기술을 채택하는 상기 U-WLS 및 NE에 의한 사용을 위해 추가로 구성되는 네트워크 자율 무선 위치파악 시스템.
  28. 제1항에 있어서,
    상기 RNM은 상기 모바일 디바이스, 상기 RAN 및 상기 NE로부터의 업링크 전송 및 다운링크 전송을 수신하도록 구성되는 수동적 소프트웨어 정의된 무선 수신기를 포함하는 네트워크 자율 무선 위치파악 시스템.
  29. 제1항에 있어서,
    상기 RNM은 수신기들의 세트를 포함하고, 또한 디지털 데이터 링크를 통해 상기 U-WLS에 접속되어 상기 모바일 디바이스가 무선 트랜잭션에 관련된 경우 상기 RNM으로 하여금 상기 U-WLS가 상기 모바일 디바이스를 위치파악하도록 태스킹하게 하는 네트워크 자율 무선 위치파악 시스템.
  30. 제1항에 있어서,
    상기 NE는 트랜스시버들 및 서버들의 세트를 포함하고, 또한 디지털 데이터 링크를 통해 상기 U-WLS에 접속되어 상기 모바일 디바이스가 무선 트랜잭션에 관련된 경우 상기 NE로 하여금 상기 U-WLS가 상기 모바일을 위치파악하도록 태스킹하게 하는 네트워크 자율 무선 위치파악 시스템.
  31. 제30항에 있어서,
    상기 디지털 데이터 링크는 무선 접속을 포함하고, 상기 네트워크 트랜잭션은 이하의 그룹: 모바일 발신, 모바일 착신, 위치파악 업데이트, 셀 변경 커맨드, ATI(AnyTimeInterrogation), SMS 발신, SMS 착신, 주기적 등록, 및 신원 요청 중 적어도 하나의 멤버에 대한 메시징을 포함하는 네트워크 자율 무선 위치파악 시스템.
  32. 제1항에 있어서,
    상기 RNM은 디지털 데이터 링크를 통해 상기 NE에 접속되어 상기 RNM으로 하여금 상기 NE에 브로드캐스트 제어 채널(BCCH) 주파수, 전력 레벨들 및 정보 콘텐츠를 통지하게 하는 네트워크 자율 무선 위치파악 시스템.
  33. 제32항에 있어서,
    상기 RNM은 NE-에뮬레이팅된 다운링크 비컨 및 제2 모바일 업링크 및 다운링크 신호들을 모니터링하여 간섭을 검출하고, 또한 상기 NE로 하여금 브로드캐스트 무선 전력 레벨을 감소시키게 하고 에뮬레이팅된 업링크 및 다운링크 신호들의 전력 레벨들을 감소시키게 하도록 추가로 구성되는 네트워크 자율 무선 위치파악 시스템.
  34. 제1항에 있어서,
    모바일 셀 사이트들 사이에 무선 릴레이 서비스를 제공하는 공중(aerial) 컴포넌트를 포함하는 네트워크 자율 무선 위치파악 시스템.
  35. 제34항에 있어서,
    상기 공중 컴포넌트는 에어본(airborne) 이미징을 추가로 제공하는 네트워크 자율 무선 위치파악 시스템.
  36. 제34항에 있어서,
    상기 공중 컴포넌트는 확장된 커버리지, 및 위치 계산을 위한 3차원 수신기 다이버시티를 제공하는 모바일 셀 사이트 플랫폼으로서의 역할을 추가로 수행하는 네트워크 자율 무선 위치파악 시스템.
  37. 제34항에 있어서,
    상기 공중 컴포넌트는 확장된 커버리지, 및 위치 및 속도 계산을 위한 3차원 수신기 다이버시티를 제공하는 모바일 셀 사이트 플랫폼으로서의 역할을 추가로 수행하는 네트워크 자율 무선 위치파악 시스템.
  38. 제1항에 있어서,
    상기 NE의 전송 전력을 조정하여 간섭을 최소화하면서 브로드캐스트 전력을 최적화하기 위한 수단
    을 더 포함하는 네트워크 자율 무선 위치파악 시스템.
  39. 제38항에 있어서,
    상기 전송된 정보를 조정하기 위한 수단을 더 포함하는 네트워크 자율 무선 위치파악 시스템.
  40. 제39항에 있어서,
    상기 전송된 정보를 조정하기 위한 수단은 샘플링 네트워크 능력들을 밸런싱(balancing)하면서 통신 네트워크 영향들을 최소화함으로써 모바일 디바이스 신호 샘플링의 레이트의 최적화를 가능하게 하는 네트워크 자율 무선 위치파악 시스템.
  41. 무선 액세스 네트워크(RAN) 및 코어 네트워크(CN)를 포함하는 로컬 무선 통신 네트워크와 통신하기 위한 무선 통신 트랜스시버를 가지는 모바일 디바이스를 위치파악하기 위한 방법으로서,
    상기 로컬 무선 통신 네트워크에 대한 유선 접속을 사용하지 않고 무선 메시징을 통해, 임시 및 영구 식별자들을 포함하여 모바일-특정 정보를 수집하기 위해 네트워크 자율 무선 위치파악 시스템(NAWLS)을 사용하는 단계; 및
    상기 모바일 디바이스에 의해 전송되는 업링크 신호들을 사용하여 상기 모바일 디바이스를 위치파악하는 단계
    를 포함하는 모바일 디바이스를 위치파악하기 위한 방법.
  42. 제41항에 있어서,
    상기 NAWLS는, 상기 네트워크를 에뮬레이팅함으로써 동작중인 상업용 GSM 네트워크로부터 GSM 모바일을 캡처하고, 상기 캡처된 GSM 모바일이 타이밍 어드밴스(TA) 파라미터를 통해 제1 네트워크 에뮬레이터(NE)로부터 온 거리를 결정하고, 상기 캡처된 GSM 모바일을 제2 NE로 핸드오버하고, 상기 캡처된 GSM 모바일이 상기 TA 파라미터를 통해 상기 제2 NE로부터 온 거리를 결정하고, 상기 캡처된 GSM 모바일을 제3 NE로 핸드오버하고, 상기 캡처된 GSM 모바일이 상기 TA 파라미터를 통해 상기 3 NE로부터 온 거리를 결정하고, 그리고 도착 시간(TOA) 지리 위치파악(geolocation) 기술을 이용하여 상기 캡처된 모바일의 위치를 결정하도록 구성되는 상호접속된 네트워크 에뮬레이터(NE)들의 네트워크를 포함하는 모바일 디바이스를 위치파악하기 위한 방법.
  43. 제41항에 있어서,
    상기 NAWLS는, 상기 네트워크를 에뮬레이팅함으로써 동작중인 GSM 네트워크로부터 UMTS 모바일을 캡처하고, 상기 캡처된 UMTS 모바일로부터의 Rx-Tx 시간에 의해 수정되는 왕복 시간(Round Trip Time : RTT) 파라미터를 통해 상기 캡처된 UMTS 모바일이 제1 NE로부터 온 거리를 결정하고, 상기 캡처된 UMTS 모바일이 소프트 핸드오버 중이거나 제2 NE로 핸드오버되는 경우 상기 캡처된 UMTS 모바일이 또다른 RTT 파라미터로부터 제2 NE로부터 온 거리를 결정하고, 상기 캡처된 모바일이 소프트 핸드오버 중이거나 제3 NE로 핸드오버되는 경우 상기 캡처된 UMTS 모바일이 또다른 RTT 파라미터로부터 제3 NE로부터 온 거리를 결정하고, TOA 위치파악 기술을 사용하여 상기 캡처된 UMTS 모바일의 위치를 결정하도록 구성되는 상호접속된 네트워크 에뮬레이터(NE)들의 네트워크를 포함하는 모바일 디바이스를 위치파악하기 위한 방법.
  44. 제41항에 있어서,
    상기 NAWLS는 하나 이상의 네트워크 에뮬레이터(NE) 트랜스시버들과 결합된 모바일 위치파악 서버들 및 지리적으로 분포된 수신기들의 세트를 포함하는 언테더드 WLS(U-WLS)를 포함하고, 상기 U-WLS는 상기 로컬 무선 통신 네트워크에 대한 물리적 접속 없이 모바일 GSM 및 멀티-모드 모바일 디바이스들의 신원 및 위치를 결정하기 위해 채택되는 모바일 디바이스를 위치파악하기 위한 방법.
  45. 제41항에 있어서,
    상기 NAWLS는 상기 무선 통신 네트워크 및 NE를 모니터링하고 필요한 경우 NE 전송들 및 파라미터들을 조정함으로써 상기 로컬 무선 통신 네트워크의 중단(disruption)을 최소화하도록 동작되는 모바일 디바이스를 위치파악하기 위한 방법.
  46. 제41항에 있어서,
    상기 NAWLS는 애드혹 지오-펜싱된(geo-fenced) 영역들을 생성하기 위해 사용되는 모바일 디바이스를 위치파악하기 위한 방법.
  47. 제41항에 있어서,
    가입자 서비스가 제한되거나 거절되는 애드 혹 콰이어트 존들을 생성하는 단계를 더 포함하는 모바일 디바이스를 위치파악하기 위한 방법.
  48. 제41항에 있어서,
    동작중인 상업용 GSM 무선 네트워크를 에뮬레이팅함으로써 상기 동작중인 상업용 GSM 무선 네트워크로부터 GSM 모바일 전화를 캡처링하고, 성공적인 위치파악 업데이트를 야기하고, 오류 페이징 채널 및 이웃 셀 정보를 제공하면서 상기 모바일 전화의 위치파악 업데이트 제어 채널 전송에 대해 지리 위치파악함으로써 상기 GSM 모바일 전화의 위치를 결정하는 단계
    를 더 포함하는 모바일 디바이스를 위치파악하기 위한 방법.
  49. 제41항에 있어서,
    동작중인 상업용 GSM 무선 네트워크를 에뮬레이팅함으로써 상기 동작중인 상업용 GSM 무선 네트워크로부터 GSM 모바일 전화를 획득하고, 상기 모바일 전화의 위치파악 업데이트 제어 채널 전송에 대해 지리 위치파악함으로써 상기 GSM 모바일 전화의 위치, 속력 및 방향(heading)을 결정하는 단계
    를 더 포함하는 모바일 디바이스를 위치파악하기 위한 방법.
  50. 제41항에 있어서,
    동작중인 상업용 GSM 무선 네트워크를 에뮬레이팅하고 Iden_Req 메시지의 사용을 통해 GSM 모바일 전화의 신원, TMSI, IMSI 및 IMEI를 결정함으로써 상기 동작중인 상업용 GSM 무선 네트워크로부터 상기 GSM 모바일 전화를 획득하는 단계
    를 더 포함하는 모바일 디바이스를 위치파악하기 위한 방법.
  51. 제41항에 있어서,
    동작중인 상업용 GSM 무선 네트워크를 에뮬레이팅하고, GSM 모바일 전화를 캡처하고, 상기 GSM 모바일 전화의 신원을 결정하고, 상기 GSM 모바일 전화를 사일런트 트래픽 채널에 할당함으로써 상기 동작중인 상업용 GSM 무선 네트워크로부터 상기 GSM 모바일 전화로의 무선 서비스를 거절하는 단계
    를 더 포함하는 모바일 디바이스를 위치파악하기 위한 방법.
  52. 제41항에 있어서,
    동작중인 GSM 무선 네트워크를 에뮬레이팅하고, GSM 모바일 전화를 캡처하고, 상기 GSM 모바일 전화의 위치를 결정하고, 상기 GSM 모바일 전화가 정의된 콜드 존(cold zone) 지리적 영역 내에 있음을 결정하고, 상기 GSM 모바일 전화를 사일런트 트래픽 채널에 둠으로써 상기 동작중인 GSM 무선 네트워크로부터 상기 GSM 모바일 전화로의 무선 서비스를 거절하는 단계
    를 더 포함하는 모바일 디바이스를 위치파악하기 위한 방법.
  53. 제41항에 있어서,
    동작중인 GSM 무선 네트워크를 에뮬레이팅하고, GSM 모바일 전화를 캡처하고, 상기 GSM 모바일 전화의 위치를 결정하고, 상기 GSM 모바일 전화가 콜드 존에 위치되어 있음을 검증하고, 상기 GSM 모바일 전화의 신원을 결정하고, 상기 GSM 모바일 전화의 식별 정보가 허용된 리스트상에 있는지를 알기 위해 체크하고, 상기 GSM 모바일 전화의 식별 정보가 허용된 리스트상에 있지 않은 경우 상기 GSM 모바일 전화를 사일런트 트래픽 채널상에 둠으로써 상기 동작중인 GSM 무선 네트워크로부터 상기 GSM 모바일 전화로의 무선 서비스를 거절할 지의 여부를 결정하는 단계
    를 더 포함하는 모바일 디바이스를 위치파악하기 위한 방법.
  54. 제41항에 있어서,
    동작중인 상업용 GSM 무선 네트워크를 에뮬레이팅하고, 상기 GSM 모바일 전화를 캡처하고, 상기 GSM 모바일 전화를 사일런트 트래픽 채널에 할당하고, TOA, POA, U-TDOA, AoA, ECID, PDOA, CGI+TA 또는 이들의 임의의 조합을 이용하여 트래픽 채널상에서 상기 GSM 모바일 전화의 위치를 결정함으로써, 상기 동작중인 GSM 네트워크에 대한 직접적인 물리적 접속 없이, 상기 동작중인 상업용 GSM 무선 네트워크에 의해 서비스되는 상기 트래픽 채널(TCH)상에서의 상기 GSM 모바일 전화의 위치를 파악하는 단계
    를 더 포함하는 모바일 디바이스를 위치파악하기 위한 방법.
  55. 제41항에 있어서,
    GSM 네트워크를 에뮬레이팅하고, 상기 GSM 모바일 전화를 캡처하고, 상기 GSM 모바일 전화를 사일런트 트래픽 채널에 할당하고, 그 내부 GPS 수신기로부터 상기 GSM 모바일 전화의 위치를 요청함으로써, 자신의 내부에 GPS 또는 AGPS 수신기를 소유하는 상기 GSM 네트워크 상에서 동작하는 상기 GSM 모바일 전화를 위치파악하는 단계
    를 더 포함하는 모바일 디바이스를 위치파악하기 위한 방법.
  56. 제41항에 있어서,
    상업용 UMTS 네트워크를 에뮬레이팅하고, 모바일 전화의 위치파악 업데이트 제어 채널 전송에 대해 지리 위치파악함에 의해 상기 모바일 전화의 위치를 결정함으로써, 상기 상업용 UMTS 네트워크에 대한 직접적인 물리적 접속 없이 상기 상업용 UMTS 네트워크상에서 동작하는 상기 모바일 전화의 위치를 결정하는 단계
    를 더 포함하는 모바일 디바이스를 위치파악하기 위한 방법.
  57. 제41항에 있어서,
    UMTS 네트워크를 에뮬레이팅하고, UMTS/GSM 상기 모바일 전화를 캡처하고, 상기 UMTS/GSM 모바일 전화에 상기 에뮬레이팅된 GSM 네트워크로 이동하도록 명령하고, 신원 요청(Iden_Req) 커맨드를 이용하여 자신의 모바일 신원을 결정함으로써, 상기 UMTS 네트워크에 대한 물리적 접속 없이 상기 UMTS 네트워크상에서 동작하는 UMTS/GSM 모바일 전화의 신원을 결정하는 단계
    를 더 포함하는 모바일 디바이스를 위치파악하기 위한 방법.
  58. 제41항에 있어서,
    동작중인 상업용 UMTS 무선 네트워크를 에뮬레이팅하고, UMTS/GSM 모바일 전화를 캡처하고, 상기 모바일 전화에 상기 에뮬레이팅된 GSM 무선 네트워크로 이동하도록 명령하고, 상기 모바일 전화의 신원을 결정하고, 상기 모바일 전화를 사일런트 트래픽 채널에 할당함으로써, 임의의 무선 네트워크들로의 물리적 접속 없이도 상기 동작중인 상업용 UMTS 무선 네트워크로부터 상기 UMTS/GSM 모바일 전화로의 무선 서비스를 거절하는 단계
    를 더 포함하는 모바일 디바이스를 위치파악하기 위한 방법.
  59. 제41항에 있어서,
    상업용 UMTS 네트워크를 에뮬레이팅하고, 모바일 전화의 위치파악 업데이트 제어 채널 전송에 대해 지리 위치파악에 의해 상기 모바일 전화의 위치를 결정하고, 상기 모바일 전화에 상기 에뮬레이팅된 GSM 네트워크로 이동하도록 명령하고, 상기 모바일 전화를 GSM 트래픽 채널에 이동시키고, 상기 모바일 전화의 지리적 위치를 다시 파악함으로써, 상기 네트워크에 대한 직접적인 물리적 접속 없이 상기 상업용 UMTS 네트워크상에서 동작하는 상기 모바일 전화의 위치를 결정하는 단계
    를 더 포함하는 모바일 디바이스를 위치파악하기 위한 방법.
  60. 제41항에 있어서,
    UMTS 네트워크를 에뮬레이팅하고, UMTS/GSM 모바일 전화를 캡처하고, 상기 모바일 전화에 상기 에뮬레이팅된 GSM 네트워크로 이동하도록 명령하고, 상기 모바일 전화를 사일런트 트래픽 채널에 할당하고, 자신의 내부 GPS 수신기로부터 상기 모바일 전화의 위치를 요청함으로써, 자신의 내부에 GPS 또는 AGPS 수신기를 소유하는 상기 UMTS 네트워크상에서 동작하는 상기 UMTS/GSM 모바일 전화를 위치파악하는 단계
    를 더 포함하는 모바일 디바이스를 위치파악하기 위한 방법.
  61. 제41항에 있어서,
    암호화되지 않은 그리고 암호화된, GSM 네트워크들상에서 동작하는 무선 디바이스들로부터 업링크 전송들을 수신 및 복조하는 단계, 및 추가적인 분석을 위해 고속 데이터베이스에 상기 업링크 전송들을 저장하는 단계
    를 더 포함하는 모바일 디바이스를 위치파악하기 위한 방법.
  62. 제41항에 있어서,
    GSM 모바일 전화 및 GSM 네트워크로부터의 업링크 전송 및 다운링크 전송을 수신 및 복조하고, 데이터베이스에 저장하고, 적절한 복조된 전송을 암호해제하고, TOA, POA, U-TDOA, AoA, ECID, PDOA, CGI+TA, 또는 이들의 임의의 조합을 통해 암호해제된 정보를 이용하여 GSM 모바일 전화를 위치파악함으로써, 상기 네트워크에 대한 임의의 물리적 접속 없이 상기 GSM 네트워크에서의 트래픽 채널상에서 상기 GSM 모바일 전화를 위치파악하는 단계
    를 더 포함하는 모바일 디바이스를 위치파악하기 위한 방법.
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