KR20120123382A - Ｕｍｔｓ 무선 위치확인을 위한 협력 수신기 선택 - Google Patents

Abstract

소프트 핸드오버를 지원하는 무선 통신 네트워크(WCN)의 경우, TDOA, AOA, TDOA/AOA, 또는 하이브리드 네트워크-기반이나 네트워크-오버레이 무선 위치확인 시스템(WLS)은 서빙 셀로서의 하나 이상의 네트워크 기지국들과 경쟁해야 한다. 활성 세트가 하나보다 많은 멤버를 갖는 경우, 본 명세서에서는 위치 추정을 위한 신호 수집에 이용되는 한 세트의 협력 및 복조 수신기를 결정하기 위한 2개의 기술이 개시된다. 한 실시예에서, 활성 세트 멤버들은 프록시 서빙 셀로서 이용되는 단일의 멤버로 건설적으로 축소된다. 또 다른 실시예에서, 활성 세트 멤버쉽 내에 포함된 정보가 유지되고, 새로운 세트의 복조 및 협력기 수신기들이 활성 세트의 전체 멤버쉽에 기초하여 생성된다.

Description

ＵＭＴＳ 무선 위치확인을 위한 협력 수신기 선택{COOPERATING RECEIVER SELECTION FOR UMTS WIRELESS LOCATION}

상호 참조

본 출원은, 본 명세서에서 참조용으로 그 전체가 통합된 대리인 도켓 번호 TPI-1120, 2009년 12월 29일 출원된 미국 특허 출원번호 제12/648,753호의 우선권 혜택을 주장한다. 또한, 본 출원은, 동시계속출원(copending) 중인 명칭이 "Cooperating Receiver Selection for UMTS Wireless Location"인, 대리인 도켓 번호 TPI-1121, 2009년 12월 29일 출원된 미국 특허 출원 제12/648,783호에 관련된 주제이다.

기술 분야

본 명세서에서 기술되는 주제는 대체로 셀룰러 무선 네트워크나 기타 유형의 음성 또는 데이터 무선 통신 시스템을 이용하여 무선 장치의 위치를 확인하기 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다. 더 구체적으로는, 그러나 배타적이지는 않고, 본 명세서에서 기술되는 주제는 CDMA(Code Division Multiple Access) 확산 스펙트럼 기반의 무선 통신 시스템에서 모바일 통신 장치의 위치를 확인하기 위해 네트워크 기반의 위치확인 기술의 이용에 참여하는 수신기들의 선택을 용이하게 하도록 통상의 동작의 일부로서 모바일 장치에 의해 네트워크에 제공되는 측정치의 이용에 관한 것이다.

네트워크 기반의 무선 위치확인 시스템에 관한 초창기 연구는, 도달 시간차(TDOA) 기술을 이용하여 셀룰러 전화의 위치를 확인하기 위한 시스템을 개시하고 있는 일반 양도된(commonly assigned) 미국 특허 제5,327,144호 "Cellular Telephone Location System"에 기술되어 있다. '144 특허에 개시된 시스템의 추가적 향상은 일반 양도된 미국 특허 제5,608,410호 "System for Locating a Source of Bursty Transmissions"에 개시되어 있다. 네트워크 기반의 AoA와, AoA 및 TDOA의 하이브리드를 이용한 모바일 장치의 초창기 위치확인 기술에는, 일반-보유(commonly held) 미국 특허 제4,728,959호: "Direction finding localization system"; "Enhanced time difference localization system"이라는 명칭의 6,119,013호 및 6,108,555호가 포함된다.

일반 보유 미국 특허 7,340,259호 “Robust , efficient , localization system"; 6,546,256호 “Robust , efficient , location - related measurement"; 및 6,047,192호 “Robust , efficient , localization system"에서, CDMA 시스템을 위한 네트워크 기반의 무선 위치확인 시스템에 대한 향상을 발견할 수 있다.

모바일 장치와 네트워크 기지국(들) 사이에 복수의 레그(leg)를 유지하는 CDMA 기반의 시스템의 능력은 "소프트 핸드-오프"(IS-95/IS-2000) 또는 "소프트-핸드오버"(UMTS)라 불린다.

CDMA 기반의 시스템에서 소프트 핸드오프는, 모바일 장치(사용자 장비(UMTS) 또는 이동국((IS-95/IS-2000))에 의해 측정된 수개 세트의 기지국의 비컨(beacon) 또는 파일럿 신호 강도에 기초하여 발생한다.

이들 세트들은, IS-95/IS-2000에서, 활성 세트(active set), 이웃 세트(neighbor set), 후보 세트(candidate set), 및 잔여 세트(remaining set)로서 다양하게 알려져 있다. UMTS 시스템에서, 노드B에 대략 대응하는 세트는 활성 세트, 모니터링되는 세트, 및 검출된 세트로서 간주된다.

활성 세트는 활성 통신이 확립되는 기지국 또는 노트B 세트이다. 활성 세트의 이러한 정의는 앞서-언급된 CDMA 기반의 무선 통신 시스템(WCN)에 적용된다.

IS-95/IS_2000에서, 이웃 세트는 활성 기지국에 근접한 한 세트의 기지국으로서, 통신을 확립하기에 충분한 레벨의 파일럿 신호 강도를 가질 높은 확률을 갖지만 아직 활성 통신이 확립되지 않은 기지국을 포함한다. 잔여 세트는, 모바일 검출 가능한 파일럿을 갖지만 다른 3개 세트 중 임의의 것에 포함되는 충분한 품질이나 전력을 갖지 않은 한 세트의 기지국이다.

UMTS에서, 활성 세트 외에도, 다른 2개의 상호 배타적인 세트가 정의된다. "모니터링된 세트"는 비활성이지만 네트워크에 알려져 있는 비활성 세트 셀을 포함한다. UMTS에서, 이들 셀들은 브로드캐스트 "CELL_INFO_LIST"에서 UTRAN에 의해 포함된다. "검출된 세트 셀(Detected set cells)"이란, 네트워크에 알려지지 않은, 이동국(사용자 장비 또는 UE라고도 부름)에 의해 검출된 셀들을 말한다. UMTS에서, 이들 셀들은 CELL_INFO_LIST 또는 활성 세트에서 발견되지 않는다.

CDMA(IS-95 및 IS-2000)에서, 활성 세트 멤버들은 통상 이웃, 후보 세트, 및 잔여 세트에 비해 더 높은 측정된 파일럿 신호 강도를 가진다. 모바일 장치는 MAHO(Mobile-Assisted Handover)라 알려진 핸드오버/핸드오프 프로세스의 관리를 돕기 위해 이들 세트를 이용한다. 네트워크와 모바일 장치 사이의 통신이 초기에 확립되면, 모바일 장치는, 하나의 기지국과의 무선 시그널링을 통해, 통상적으로는 가장 높은 수신 파일럿 전력을 갖는 기지국, 그러나 항상 활성 세트 내에 포함되기 위한 임계치를 충족하는 기지국과 통신한다. 소프트 핸드오프 동안에, 활성 세트는 하나보다 많은 기지국을 포함한다. 모바일 장치는 활성 세트, 후보 세트, 이웃 세트, 및 잔여 세트 내의 기지국들의 파일럿 신호 강도를 모니터링한다. 핸드오프 동안에, 이웃 또는 잔여 세트 내의 기지국의 파일럿 신호 강도가 정의된 임계 레벨에 도달하면, 그 기지국은, 모바일 장치에 의해, 후보 세트에 추가되고 이웃 또는 잔여 세트로부터 제거된다. 모바일 장치가 비교적 강한 후보 파일럿을 검출하면, UE는, 그 파일럿 신호의 기지국을 UE의 활성 세트에 추가하라는 요청과 함께 "Pilot Strength Measurement Message"(PSMM)을 기지국 제어기/패킷 제어 유닛(BSC/PCU)에 전송한다. PSMM 보고는, 검출된 강한 파일럿 신호와 연관된 기지국과의 소프트 핸드오프의 처리를 조율하는 BSC에 의해 평가된다.

CDMA 기반의 시스템 무선 통신 시스템에서는, UMTS WCN을 예시 및 명명원(source of nomenclature)으로서 이용하여, '서빙 셀(serving cell)'의 개념은 1방향, 2방향, 3방향 등의 소프트 핸드오버(SHO)로 대체되어, 매크로다이버시티(macrodiversity)를 활용한다. 다운링크(노드B에서 UE로)에서, 매크로다이버시티는, 모바일 장치의 RAKE 수신기에서, 복수의 안테나로부터의 전송에 의해 야기되거나, 전송된 신호의 다중경로 변질(corruption)에 의해 야기된 다운링크 신호의 복수의 사본을 결합함으로써 달성된다.

업링크 방향에서, 매크로다이버시티는 UE 전송된 신호의 복수의 사본을 수집하는 복수의 수신 안테나의 이용을 통해 달성된다. UE 전송된 신호는 다중-경로 변질되기 때문에, 복수 레벨의 신호 결합이 발생할 수 있다.

모든 CDMA 기반의 무선(radio) 에어 인터페이스 무선(wireless) 통신 시스템에서, 에워싸는 셀 비컨의 검출은 근원 효과(Near-Far effects)를 최소화하는데 이용되는 전력 제어와 주파수 재사용에 의해 복잡해진다.

근원 문제(Near-Far problem)는, 셀룰러 주파수 재사용 무선(radio) 네트워크에서의 고전적인 동일 채널 간섭(co-channel interference)(크로스토크라고도 함) 문제이다. 근원 문제는, 관심대상의 수신기에 더 가까운 송신기들로부터의 무선 신호가 훨씬 멀리 위치한 송신기들로부터의 신호보다 더 작은 무선 경로-손실로 수신된다는 사실로부터 야기된다. 따라서, 근처의 송신기로부터의 강한 신호는 더 먼 송신기로부터의 약한 신호를 마스킹할 것이다.

CDMA 기반의 무선(radio) 네트워크에서, 근원 동일 채널 간섭은, 업링크(UE에서 노드 B로) 및 다운링크(노드 B에서 UE로) 방향 모두에서 송신기들의 동적 출력 전력 조정을 이용하여 능동적으로 최소화된다. 동적 출력 전력 조정에 의해, (무선 경로 손실이 더 적은) 더 가까운 송신기들은 더 적은 전력으로 브로드캐스트ㄷ되어서빙 수신기들에서의 모든 송신기들로부터의 SNR이 대략 동일하게 된다.

네트워크 무선 위치확인 서비스 시나리오는, UMTS(Universal Mobile Telephone System)와 같은 CDMA 기반의 무선 통신 네트워크(WCN)에 대해 다운링크 및 위성 위치확인 기술을 이용한 하이브리드를 포함할 수도 있다. UMTS WCN은, 1998년 12월 이래의 제3세대 파트너쉽 프로젝트(3GPP)에 의해 완전히 명시되어 있다.

UMTS에 대한 무선 메시지, 메시지 요소, 및 파라미터들의 상세한 설명은, 기술 명세 문서 3GPP TS 24.008 "Mobile radio interface Layer 3 specifiation ; Core network protocols; Stage 3"과; 3GPP TS 25.331 "Radio Resource Control (RRC); Protocol specification"에서 찾아볼 수 있다.

UMTS에 대한 무선 위치확인 시스템 표준화의 상세한 설명은 기술 명세 3GPP TS 25.305 "User Equipment ( UE ) positioning in Universal Terrestrial Radio Access Network ( UTRAN ); Stage 2"에 상세히 설명되어 있다. 예시적인 UMTS 네트워크에서 핸드오버에 관한 상세사항은 3GPP TS 23.009; "Handover Procedures", 3GPP TR 25.832; "Manifestations of Handover and SRNS Relocation"와 3GPP TR 25.936; "Handovers for real time services from PS domain"에서 찾아볼 수 있다.

ETSI 및 3GPP 정의된 용어 LMU(Location Mobile Unit)는 ANSI 정의된 용어 위치 결정 유닛(PDE; Position Determining Unit) 또는 인용된 TruePosition 특허에서 사용되는 신호 수집 시스템(SCS; Signal Collection System)과 기능적으로 동등하다. 중앙 서버(들)을 갖는 로컬 무선 통신 네트워크에 오버레이되거나 통합된 지리적으로 분산된 수신기들(LMUs)로 구성된 네트워크 기반의 WLS에서, 서빙-모바일 위치확인 센터(SMC)는 코어 통신 네트워크에 접속된다. 중앙 서버(들)은, 위치 트리거를 획득하고 이 경우에는 관심대상 모바일 장치의 활성 세트를 포함하는 위치 태스킹 정보를 수집하기 위한 목적으로 WCN과 통신한다.

이전의 U-TDOA 시스템은, 관심대상의 모바일 장치로부터의 신호의 적어도 일부를 성공적으로 복조하기 위해 기준 LMU 수신기로 간주되는 적어도 하나의 수신기를 요구했다.

소프트-핸드오버를 갖춘 CDMA 기반의 WCN에서, 하나보다 많은 LMU가 관심대상 모바일 장치로부터의 신호를 완전히 또는 부분적으로 복조할 수도 있을 것이다. 그 결과의 완전한 또는 부분적인 신호 복조는, 소프트-결합을 통해, 임의의 개개 복조로부터 얻어질 수 있는 최상의 복제판보다 덜 열화된 원본 전송의 복제판을 재구성하는데 이용될 수도 있다. 그 다음 이렇게 재구성된 기준 신호는 상관 처리를 위한 위치확인에 수반되는 모든 LMU에 이용가능하게 된다. 복조 처리에 참여하는 LMU들은 "복조 LMU" 또는 "디모드(demod) LMU"라 불린다. 복조 LMU 수신기 외에도, 지리적으로 인접하거나 근접한 LMU들("협력기" 또는 "코옵(coop) LMU")은 기준 신호와의 상관을 위해 관심대상의 모바일 장치로부터의 신호를 수집하도록 태스킹될 수도 있다. 이들 협력기들은 LMU, LMU 섹터, 또는 동일한 LMU을 서빙하는 복수의 안테나일 수도 있다. 잠재적 협력 LMU 세트는 또한 복조 LMU들을 포함한다. "디모드 섹터(demod sector)"는 복조를 위해 태스킹되는 하나의 LMU 섹터이다. "코옵 섹터(coop sector)"는 협력을 위해 태스킹되는 하나의 LMU 섹터이다. 복조를 위해 태스킹할 LMU 섹터가 어느 것인지를 식별하는 문제는, 협력을 위해 태스킹할 LMU 섹터가 어느 것인지를 식별하는 문제와 관련되어 있지만, 별개의 문제이다. 여기서 설명되는 기술들은 양쪽 문제 모두를 해결할 수도 있지만, 이들은 어느 한 문제를 다른 문제와 독립적으로 해결하는데 이용될 수도 있다. 따라서, 예를 들어, WCN에 의해 기준 신호가 WLS에 제공되기 때문에 WLS가 기준 신호를 수집할 것이 요구되지 않는 실시예에서, 여기서 설명되는 기술들은 협력을 위해 태스킹할 LMU가 어느 것인지를 식별하는데 이용될 수 있다. 이와 같은 경우 이들 기술들에 의해 디모드 LMU라고 식별된 LMU들은 복조가 아니라 협력을 위해서만 이용될 것이다. 모든 섹터나 셀이 LMU를 설치하는 것은 아니다(예를 들어, 발명의 명칭이 모두 "Sparsed U-TDOA Wireless Location Networks"인 TruePosition의 미국 특허 출원 11/736950, 11/736920, 11/736868 및 11/736902에 설명된 바와 같은, 듬성듬성한 네트워크 배치). 코옵 섹터 및 디모드 섹터는 연관된 LMU를 갖는 이들 섹터들 및 셀들로 한정된다.

따라서, "서빙 섹터"란 서빙 셀의 커버리지 영역을 말할 수도 있다. 용어 "LMU 섹터"는, 수신 다이버시티가 사용 중이지 않은 경우 하나의 수신 안테나, 또는 수신 다이버시티가 사용 중인 경우 서로 가까이 위치하고 동일한 영역의 다이버시티 커버리지를 제공하는 복수의 안테나로부터의 무선 신호를 수신하고 처리하는 책임을 지는 LMU의 부분에 대해 이용될 수도 있다.

CDMA 기반의 무선 통신 네트워크에서 동작하는 네트워크 기반의 무선 위치확인 시스템의 경우, 네트워크 기반의 무선 위치확인을 위한 업링크 수신기들의 가장 가까운 최적 그룹의 선택은 이러한 네트워크 고유의 전력-제어와 그 결과의 근원(near far) 문제 때문에 문제가 될 수 있다.

신뢰성 있는 TDOA 및/또는 AoA 기반의 위치 및 속도 계산을 위한 숫적으로 가장 작고, 지리적으로 가장 양호한 수신기 세트를 동적으로 태스킹하는 무선 위치확인 시스템의 경우, 모바일 장치의 활성 세트는, 무선 통신 네트워크로부터 얻어질 수도 있으며, 협력 수신기 및 복조 수신기의 미리결정된 리스트로부터 선택하거나 협력 수신기 및 복조 수신기의 새로운 리스트를 구성하는데 이용될 수도 있다.

소프트 핸드오버를 지원하는 무선 통신 네트워크(WCN)의 경우, TDOA, AOA, TDOA/AOA, 또는 하이브리드 네트워크-기반이나 네트워크-오버레이 무선 위치확인 시스템(WLS)은 서빙 셀로서의 하나 이상의 네트워크 기지국들과 경쟁해야 한다. FDD(Frequency Division Duplex) 또는 TDD(Time Division Duplex) 시스템일 수 있는 CDMA(Code Division Multiple Access) 기반의 시스템과 같은 소프트 핸드오프를 지원하는 WCN에서, 서빙 셀 또는 서빙 섹터의 개념은 더욱 복잡하다. 우선, 모바일 장치는 (활성 세트 멤버라고도 알려진) 복수의 서빙 섹터들을 가질 수도 있다. 두 번째, 각 섹터는 상이한 갯수의 송신 및 수신 안테나를 가지거나, TDD 기반의 시스템에서는, 송신 및 수신에 대해 동일한 안테나를 이용할 수도 있다. 활성 세트가 하나의 멤버를 포함하는 경우, 해결책은 직접적이며, 협력 수신기는 다수의 기준이나 방법을 이용하여 선택될 수도 있다. 활성 세트가 하나보다 많은 멤버를 갖는 경우, 본 명세서에서는 위치 추정을 위한 신호 수집에 이용되는 협력기 및 복조기 세트를 결정하기 위한 2개의 기술이 개시된다.

1. 일 실시예에서, 첫 번째 기술은 프록시 방법이라 불리는데, 이것은 활성 세트 멤버들이 프록시 서빙 셀로서 이용되는 하나의 멤버로 건설적으로 축소되기 때문이다.

2. 또 다른 실시예에서, 두 번째 기술은 총계 방법이라 불리는데, 이것은 활성 세트 멤버쉽 내에 포함된 정보가 유지되고, 새로운 세트의 복조 및 협력기 수신기들이 활성 세트의 전체 멤버쉽에 기초하여 생성되기 때문이다.

양쪽 기술에서, 선택된 협력 및 복조 수신기들은 양호한 TDOA 및 AoA 커버리지를 모바일 장치에 제공할 가능성이 큰 것들이다.

CDMA 이동국과 UMTS 사용자 장비는 광대역 에어 인터페이스에 기초하며, UTDOA 위치확인 시스템이 널리 배치되어 온 (GSM, TDMA 및 AMPS를 포함하는) 기타의 협대역 에어 인터페이스에 비해 매우 낮은 Eb/N0 레벨에서 전송한다. 지금까지, CDMA/UMTS에서의 UTDOA 배치는, 각각의 다른 LMU에 대해 모든 LMU 수신기를 협력기 및 복조기로서 이용하기에 실용적으로 되기에 충분히 작았다.

이용되는 낮은 Eb/N0 레벨로 인해, UMTS 사용자 장비의 위치확인시에 복조 수신기 및 협력 수신기에 대해 더 작은 에러 여유폭이 이용가능하다. 복조 및 협력 수신기의 선택을 위한 개시된 기술은, 다른 인터페이스에 대해 필적하는 UTDOA 시스템에 의해 달성되는 정확도에 비해 동일하거나 더 나은 위치 정확도를 달성하는 것을 CDMA 기반의 UTDOA 시스템에 허용하는 복조 및 협력 수신기의 선택을 위한 메커니즘을 제공한다. 개시된 기술은 더 적은 협력기를 이용하므로, 더 높은 시스템 처리량을 허용한다. 가능한 별개의 활성 세트의 수가 엄청나게 많기 때문에, 조우할 수도 있는 모든 경우에 대해 미리 이러한 선택을 수행하는 것이 가능하지 않을 수도 있다. 따라서, 임의의 실용적인 해결책이 개시된 기술의 혜택을 받을 수도 있다.

개시된 기술은, 모바일 기반의 OTDOA 및/또는 보조된 GPS(A-GPS)와 네트워크 기반의 업링크 도달 시간차(U-TDOA) 기술을 이용하는 하이브리드 해결책에도 적용가능하다. 이러한 기술들은, 최종적인 하이브리드 위치 계산에서 결합될 수 있는 범위 추정치를 얻기 위해 독립적으로 동작하거나, 하나 이상의 다른 방법이 실패할 경우 하나의 위치확인 방법이 이용되는 대비책 모드(fallback mode)에서 동작한다. 개시된 개념을 이용하는 하이브리드 무선 위치확인 시스템의 이용은, 향상된 정확도, 수율, 및 성능을 갖는 개선된 위치확인 해결책을 생성한다. 위성 기반의 다운링크 TDOA를 포함한, 모바일 기반의 기술과 함께 네트워크-기반 기술을 이용하는 방법이, TruePosition사의 미국 특허 7,440,762 "TDOA / GPS hybrid wireless location system" 및 TruePosition사의 미국 특허 출원 번호 제12/192,057호 "Hybrid GNSS and TDOA Wireless Location System"에 개시되어 있다.

본 명세서에서 개시되는 본 발명의 기술 및 개념들은, CDMAOne (IS-95A 및 IS-95B 개정판을 갖는 TIA/EIA IS-95 CDMA), (제3세대 파트너쉽 프로젝트2 (3GPP2)에 정의된) CDMA2000 무선 프로토콜 패밀리, 및 UMTS(Universal Mobile Telephone System)의 일부로서 제3세대 파트너쉽 프로젝트(3GPP)에 의해 정의된 광대역 코드-분할 다중-액세스(W-CDMA) 무선 시스템과 같은 코드-분할 무선 통신 시스템에 적용된다. 본 명세서에서 논의되는 UMTS 모델은 예시이지만, 본 발명이 이용될 수도 있는 배타적 환경은 아니다.

본 발명은, UMTS(Universal Mobile Telephone System)와 같은 CDMA 기반의 무선 통신 네트워크(WCN)에 대해 다운링크 및 위성 위치확인 기술을 이용한 하이브리드를 포함하는 네트워크 무선 위치확인 서비스 시나리오에서 이용될 수도 있다. UMTS WCN은, 1998년 12월 이후의 제3세대 파트너쉽 프로젝트(3GPP)에 의해 완전히 명시되었다. 3GPP에 또한 규정된 광대역 CDMA(W-CDMA) 무선 에어 인터페이스를 갖는 UMTS WCN은, 본 문서를 통틀어 예시적인 모델로서 이용될 것이다.

본 요약은 이하에서 더 설명되는 간략화된 형태의 선택 개념을 도입하기 위해 제공된다는 점에 유의해야 한다. 이 요약은 청구된 대상물의 핵심 특징이나 본질적 특징을 식별하기 위함도 아니고, 청구된 대상물의 범위 결정의 보조물로서 이용하고자 함도 아니다.

이하의 상세한 설명뿐만 아니라 전술된 요약은 첨부된 도면과 연계하여 판독시에 더욱 잘 이해될 것이다. 본 발명을 예시하기 위한 목적으로, 본 발명의 예시적 구성을 도면에 나타낸다; 그러나, 본 발명은 개시된 특정한 방법 및 수단으로 한정되지 않는다. 이하의 도면에서:
도 1은 네트워크-기반 무선 위치확인 시스템(WLS; wireless location system)을 나타낸다.
도 2a는 전방향 셀에서 대표 마커 포인트들의 예시적 선택을 도시한다.
도 2b는 섹터화된 셀 사이트의 셀에서 대표 마커 포인트들의 예시적 선택을 도시한다.
도 2c는 협력 및 복조 LMU 섹터 선택을 위한 방사상 세그먼트 및 나선형 알고리즘 패턴을 도시한다.
도 2d는 서비스 영역에서 각 서빙 셀과 그 타겟 협력 및 복조 LMU 섹터들 사이의 평균 신호 품질의 무선 전파 스터디 출력(radio propagation study output)을 도시한다.
도 2e는 방사상 세그먼트 및 예측된 신호 품질의 순서로 최상의 협력 및 복조 LMU 섹터들을 선택하는 프로세스의 나선형 알고리즘을 나타낸다.
도 2f는 초기 협력기 리스트의 표현을 나타낸다.
도 2g는 초기 복조 LMU 섹터 리스트의 표현을 나타낸다.
도 3은 네트워크 기반의 무선 위치확인 시스템에 대하여 협력 및 복조 LMU 섹터들의 선택을 위한 프록시 방법을 수행하는데 있어서의 일반적인 동작 단계들을 나타낸다.
도 4는 중심에 가장 가까운 활성 세트 멤버를 프록시로서 선택하는 프록시 방법 1의 구현예를 나타낸다.
도 5는 복조 LMU 리스트 상의 대부분의 활성 세트 멤버(Most Active Set Members)를 갖는 활성 세트 멤버를 프록시 셀로서 선택하는 프록시 방법 2의 구현예를 나타낸다.
도 6은 커버리지 경계 다각형에 기초하여 프록시 서빙 셀을 선택하는 프록시 방법 3의 구현예를 나타낸다.
도 7은 네트워크 기반의 무선 위치확인 시스템에 대하여 협력 및 복조 LMU 섹터들의 선택을 위한 총계 방법을 수행하는데 있어서의 일반적인 동작 단계들을 나타낸다.
도 8a는 활성 세트 멤버의 8분원에 기초하여 라운드-로빈 방식으로 새로운 협력기를 구성하는 총계 방법 1의 실시예를 나타낸다.
도 8b는 활성 세트 멤버의 8분원에 기초하여 라운드-로빈 방식으로 새로운 협력기를 구성하는 총계 방법 1을 위해 구현되는 나선형 알고리즘을 도시한다.
도 8c는 활성 세트 멤버의 8분원에 기초하여 라운드-로빈 방식으로 새로운 협력기를 구성하는 총계 방법 1을 위해 구현되는 나선형 알고리즘의 출력을 도시한다.
도 9a는 활성 세트 멤버의 마커 포인트들에 기초하여 새로운 협력기를 구성하는 총계 방법 2의 실시예를 나타낸다.
도 9b는 활성 세트 멤버의 마커 포인트들에 기초하여 새로운 협력기를 구성하는 총계 방법 2를 위해 구현되는 나선형 알고리즘을 도시한다.
도 10a는 모든 활성 세트 멤버들에 공통되는 커버리지 영역에 기초하여 새로운 코옵을 구성하는 총계 방법 3의 구현예를 나타낸다.
도 10b는 모든 활성 세트 멤버들에 공통되는 커버리지 영역에 기초하여 새로운 코옵을 구성하는 총계 방법 3을 위해 구현되는 나선형 알고리즘을 도시한다.

본 발명의 다양한 실시예의 철저한 이해를 제공하기 위해 이하의 상세한 설명과 도면에서 소정의 구체적인 세부사항이 제시된다. 종종 컴퓨팅 및 소프트웨어 기술과 연관된 소정의 잘 알려진 세부사항들은, 본 발명의 다양한 실시예들을 불필요하게 모호하게 하지 않기 위해 이하의 개시에서는 제시되지 않는다. 또한, 당업자라면, 이하에서 설명되는 하나 이상의 세부사항들 없이도 본 발명의 다른 실시예들을 실시할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 마지막으로, 이하의 개시에서 단계들과 시퀀스들을 참조하여 다양한 방법들이 설명되지만, 이러한 설명은 본 발명의 실시예들의 명료한 구현을 제공하기 위한 것이며, 단계들 및 단계들의 시퀀스는 본 발명을 실시하는데 요구되는 것으로 간주되어서는 안 된다.

이제 본 발명의 실시예들을 설명한다. 우선, 문제점의 상세한 개관을 설명한 다음, 우리의 해결책의 더 상세한 설명을 제공한다.

광대역, 확산 스펙트럼 CDMA 기반의 무선 통신 시스템의 주요 이점들 중 하나는, 상이한 시간 지연을 갖는 수신기들에 도달하는 복수의 신호들을 결합하는 능력이다. 협대역 시스템과는 달리, CDMA 기반의 무선 시스템은 다중경로의 부정적 효과를 완화하기 위해 등화(equalization)를 이용하지 않고, 오히려, RAKE 수신기를 이용하여 (레이(ray)라고 알려진) 다중경로 신호들을 결합한다.

RAKE 수신기는 "핑거(finger)"라고 부르는, 복수의 복조기들을 포함한다. 각각의 핑거는 레이를 탐색하고 그 정보를 RAKE 수신기의 다른 핑거들에 공급한다. 그러면, 각각의 핑거는 강한 레이에 대응하는 신호를 복조한다. 각 핑거로부터의 결과는 함께 결합되어 신호 품질을 개선한다.

CDMA 기반의 무선 통신 시스템에서, 무선 에어 인터페이스의 변화와 함께 전달되는 음성이나 데이터 품질의 개선을 허용하는 다중경로 결합에 의해 인에이블된 성능을 활용하기 위해 소프트 핸드오버(SHO; softhandover)와 소프터 핸드오버(softer-handover)(또한 SHO라고 함)의 기술이 이용된다. 매크로다이버시티(macrodiversity)를 이용하여, 로컬 기지국의 안테나로부터의 신호들이 결합되어 수신 신호를 향상시키고(소프터 핸드오버), 다른 로컬 기지국들로부터 신호들이 기지국 및 무선 네트워크 제어기에서 수집되고 병합된다(소프트 핸드오버).

기능적 광대역, 확산 스펙트럼 CDMA 기반의 무선 통신 네트워크의 예로서 3GPP 정의된 UMTS 시스템을 이용하여, 정확성, 레이턴시, 및 비용에 관하여 무선 위치확인 시스템의 성능을 향상시키기 위해 네트워크 및 신호 정보가 얻어질 수 있다는 것을 보일 수 있다.

네트워크 기반의 무선 위치확인 시스템은, 3각 측량(Triangulation)(AoA) 및 3변 측량(Trilateration)(TDOA)이라 알려진 알고리즘을 이용하여 위치 추정치를 계산하기 위해, 최소한 3개의 수신기(또는 AoA(Angle-of-Arival) 기반의 시스템의 경우에는 2개)를 요구한다. 사실상, 위치 정확도를 최대화하기 위해 통상 더 많은 수신기들이 필요하다.

네트워크 기반의 WLS는 다변측정(multilateration)(및 다각측정의 조합)은, (신호 품질, 예를 들어, SNR에 의해 결정되는) 최상의 수신을 갖는 수신 사이트만을 선택함으로써 위치 정확도를 개선할 수 있다. 각 쌍의 수신기 사이트들은, 위치 추정 및 속도 추정 계산이 수행되는 베이스라인 쌍을 형성한다. 수신된 타이밍과 예상된 타이밍 사이의 불일치는 또한, 추가적 또는 대안적 수신기 선택 기준으로서 SNR과 함께 이용될 수 있다.

네트워크 기반의 무선 위치확인 시스템에서 TDOA/FDOA 결정을 위한 베이스라인 방법은 기준 신호와 로컬 신호 사이의 신호 상관관계를 이용하며, 여기서, 기준 신호 및 로컬 신호는 동일한 구간에 걸쳐 수집되고, 동기화된 수신기들을 통한 상이한 안테나를 이용하여, 예상된 전파 지연에 대해 확장되고 조정된다.

도 1

도 1은 네트워크-기반 무선 위치확인 시스템(WLS; wireless location system)을 도시한다. WLS는 무선 통신 시스템(여기서는 가장 강한 셀(102), 이웃 셀(103), 및 인근 셀(104)로 도시됨)에 오버레이되거나 무선 통신 시스템 내에 통합된다. 무선 장치(105)는 무선 신호 경로(106 107 108)를 통해 로컬 셀(102 103 104)과 소프트 핸드오프 중인 것으로 도시되어 있다. 위치 측정 유닛(LMU, Location Measurement Unit)(109)들은 모바일 장치(105)에 의해 방출된 업링크 무선 신호를 수신하도록 지리적으로 분산되어 있다. LMU는 디지털 데이터 링크(110)를 통해 SMLC(111)에 접속된다. SMLC(111) 또는 서빙 모바일 위치확인 센터(Serving Mobile Location Center)는 WLS와 기타의 무선 통신 네트워크 노드 사이의 접속을 제공하는 것 외에도 LMU(109)의 동작, 유지보수, 및 프로비저닝(provisioning)을 관리한다. SMLC는, J-STD-036 정의된 E5 인터페이스, ETSI 정의된 Lb 인터페이스, 3GPP 정의된 Iupc 인터페이스 및/또는 ATIS 정의된 Lbis 인터페이스와 같은 디지털 데이터 링크(112)를 통해 WCN으로부터 트리거링 및 태스킹 정보를 수신한다. 만일 링크 모니터링 시스템(LMS; link monitoring system)과 연계하여 배치되면, SMLC는 LMS로부터의 트리거링 및 태스킹 정보에 대한 교대 트리거링 인터페이스(113)를 지원할 수도 있다. LMS는, 양쪽 모두 "Monitoring of call information in a wireless location system"이라는 명칭의 일반 양도된 미국 특허 제6,782,264호 및 제7,023,383호와, "Advanced triggers for location-based service applications in a wireless location system"이라는 명칭의 일반 양도된 미국 특허 출원번호 제11/150414호에 더욱 상세히 기술되어 있다.

네트워크 기반의 WLS에서, 수신된 신호들은 광대역 수신기(LMU, 109)를 이용하여, 바람직하게는 지리적으로 분산된 안테나 사이트를 이용하여 수집된다.

모바일 장치에 대해, 수신된 신호 특성, 신호 전파 모델링에 기초한 사전계획된 방법, 또는 서빙 셀이나 활성 세트 멤버를 포함할 수 있는 기타의 기준에 기초하여 기준 안테나(또는 사이트) 및 협력기들이 선택된다.

각각의 LMU(109) 수신기는 관심대상의 채널에서 수신된 무선 전송을 디지털화한다. SOI(signal of interest) 또는 SOI의 부분들이 기준 수신기에 의해 복조되고 협력 사이트에 배분된다. 이 기술의 세부내용에 관한 추가 정보는, 일반 보유 미국 특허 제5,327,144호 "Cellular telephone location system"과 제6,047,192호 "Robust, efficient , localization system"에서 찾아볼 수 있다.

그 다음, 기준 및 로컬 신호들, 샘플 지속기간에 걸쳐 수집된 한 세트의 디지털화된 샘플들은 한 세트의 가능(likely) 시간-오프셋(범위) 및 주파수-오프셋(도플러 및 드리프트)과 상관되어 (일반 양도된 특허 제6,876,859; "Method for estimating TDOA and FDOA in a wireless location system"에 따라) 상관 진폭, 범위, 및 도플러/드리프트의 3차원 탐색 공간을 생성한다.

상기 상관 절차는 각각의 협력 LMU(109) 수신기에 대해 반복된다. 상관 출력은 간섭을 제거하기 위해 편집될 수도 있다. 디지털 편집 기술의 세부내용에 대한 추가 정보는, 일반 양도된 미국 특허 제6,765,531호; "System and method for interference cancellation in a location calculation"에서 찾아볼 수 있다.

GDOP(Geometric dilution of precision)는 송신측 모바일 장치에 관한 TDOA 및/또는 AoA 시스템의 수신 안테나의 지오메트리에 대한 위치 정확성의 민감도를 측정한다. GDOP는 위치확인 시스템의 성능을 높이거나 열화시킬 수 있는 에러 승산기(error multiplier)로서 간주될 수 있다. 예를 들어, 만일 TDOA 다자 프로세스(multi-lateration process)가 X의 정확도로 위치 추정에서 모든 베이스라인을 측정한다면, 안테나의 지오메트리는 결과적으로 Y의 GDOP가 되고, 그러면, 최종 위치 추정의 예상 에러는 X*Y이다.

UTDOA 위치 정확도는, 제한된 수의 LMU에 의한 부분적 복조와 재구축을 통해 얻어진 기준 신호의 획득과 양호한 협력기 사이트의 선택에 상당히 의존한다. WLS 내의 모든 LMU들이 기준 신호를 얻도록 태스킹된다면, 이들 LMU들은 동일한 시구간 동안에 다른 위치확인을 수행하는데 이용할 수 없기 때문에, LMU의 갯수를 제한하는 것이 중요하다. 이것은 WLS의 서비스 가용성(용량 및 레이턴시)에 심각하게 영향을 줄 것이다.

가용성에 예기치 않은 충격을 주지 않고 기준 신호 검출을 향상시키기 위해, 몇 개의 LMU(복조 LMU)가 기준 신호나, 미드-앰블과 같은 기준 신호의 일부의 복조를 시도하도록 태스킹되고, 나중에 최상의 것이 선택된다(또는 이들이 결합된다). 복조 및 협력을 위해 태스킹될 LMU의 초기 선택은 고정적(static)이다. 이 선택은 무선 시스템 내의 각 셀에 대해 시스템 구성 동안에 한 번만 수행된다.

복조나 협력을 위해 태스킹할 LMU의 선택은 최상의 사이트 선택에 있어서 (베이스라인 쌍들 간의 거리 또는 GDOP와 같은) 많은 면들을 고려할 수 있지만, 각 시스템 재구성 이후에 광범위하고 값비싼 구동 시험이 실시되지 않는 한 다중-경로 전파 및 페이딩은 고려될 수 없다. 무선 전파 환경의 모델링은 구동 시험을 대체하기에는 불충분한 것으로 증명되었다. 일부 경우에, 기준 신호를 검출 및 복조하기 위한 최상의 셀은 관심대상의 모바일 장치에 가까운 셀이 아니다. WCN 변경이나 추가 구동 시험 및 측량 데이터가 이용가능하게 됨에 따라 초기의 '정적' 복조 또는 협력 리스트의 후속 개정이 가능하다. 정적 리스트의 생성시 이력 정보(historical information)를 이용한 리스트의 개정도 역시 가능하다(일반 양도된 특허 출원 미국 출원번호 제11/948244호, Automated Configuration of a Wireless Location System 참조).

예시적 UMTS WCN에서, "소프트 핸드오버(SHO)"란, 동일한 모바일 장치에 대하여 몇 개의 셀들이 데이터를 동시에 송수신하는 상태이다. UMTS에서 셀은 정의된 무선 커버리지 영역을 갖는 안테나 어레이에 대응한다. UMTS 셀은, 전방향 셀(omni-directional cell)이거나 커버리지 영역을 정의하고 서빙하기 위해 지향성 안테나를 이용하는 섹터화된 셀일 수도 있다. 하나 이상의 전방향 또는 섹터화된 셀이 하나의 셀 사이트에 위치할 수도 있다.

매크로다이버시트(macrodiversity)/소프트 핸드오버를 이용하여, UE는 수신 품질을 향상시키기 위해 로컬 노드 B(들)로부터의 하나보다 많은 무선 다운링크를 결합한다. UE가 동시에 지원할 수 있는 무선 링크의 최대 갯수는 8이지만, SHO에 대해 이용되는 갯수는, 무선 액세스 네트워크의 제어하에 1 내지 6의 범위에서 동적으로 변동할 수 있다.

일반적으로, RRC 접속이 확립될 때, 이것은 먼저 하나의 셀에서 확립되어야 한다. UMTS 네트워크는 임의의 다른 셀들이 적합한지를 판정하기 위해 UE에서의 인트라-주파수 측정(Intra-Frequency measurements)을 개시한다. 적합한 셀들은 deltaT 초 동안에 동적 임계치[Best_SS - AS_TH + AS_Th_Hyst] 위의 CPICH(공통 파일럿 채널) 강도(Ec/Io에 의해 측정)를 가진다. 만일 셀 CPICH가 이 임계치를 만족하고 활성 세트(Active Set)가 아직 풀(full)이 아니라면(또는 측정된 CPICH가 기존 활성 세트 멤버의 CPICH 강도 + As_Rep_Hyst보다 deltaT 초 동안 더 양호하다면), 그 셀은 적합하다.

적합한 셀이 발견되면, 활성 세트 업데이트 프로시져(3GPP TS 25.331 "Radio Resource Control Protocol Specification", section 8.3.4)이 개시된다. 활성 세트 업데이트 메시지를 이용하여, 네트워크는 하나(또는 그 이상)의 무선 링크(들)을 UE에 추가하거나 삭제한다. 유일한 요건은, 이 활성 세트 업데이트 프로시져의 시작시부터 종료시까지, 하나의 무선 링크가 공통으로 남아있어야 한다는 것이다.

모바일 장치/UE에서 생성된 RF 측정 보고에 기초하여 활성 세트로부터 셀들이 제거되거나 추가되므로, 활성 세트 내의 셀들은 네트워크 기반의 무선 위치확인 방법에 대한 복조 및 협력을 위한 매우 양호한 후보가 되기 쉽다.

TDMA / FDMA 무선 통신 네트워크에서의 위치 계산

현장 검증되고 현재 널리 이용 중인 고정밀 네트워크 기반의 무선 위치 기술에는, UTDOA(Uplink Time Difference of Arrival), AOA(Angle of Arrival), 및 U-TDOA/AoA 하이브리드가 포함된다.

UTDOA(Uplink Time Difference of Arrival)는, 셀 신호가 복수의 위치 측정 유닛(LMU)에 도달하는 시간들을 비교함으로써 모바일 전화의 위치를 판정한다.

AOA(Angle of Arrival)는, 각 안테나 요소의 정확한 위치가 정밀하게 알려져 있는 복수의 요소 안테나 어레이에 의해 전개된(developed) 각도와 또 다른 복수의 요소 안테나에 의해 전개된 각도를 비교함으로써 모바일 전화의 위치를 판정한다. 각각의 요소는 업링크 무선 신호를 별개로 수신할 수 있다. 어레이의 각 요소에서의 신호 강도, 도달 시간, 및 위상을 측정함으로써, 모바일 장치로부터 AoA 어레이로의 라인-오브-사이트(LOS; line-of-sight) 경로(베어링 라인)를 계산할 수 있다. 2개 이상의 AoA 탑재된 LMU의 이용은 복수의 베어링 라인을 생성한다. 위치 추정은 베어링 라인들의 교차부로부터 계산될 수 있다.

지리적 서비스 영역에서 위치 정확도와 수율을 증가시키기 위해, Cell ID(CID), 신호 전력 측정치, 강화형 Cell ID(E-CID), 도달 각도(AOA), 및 업링크 도달 시간차(U-TDOA)의 조합을 이용한 네트워크 기반의 하이브리드 위치확인 해결책이 이용될 수 있다.

TDMA (Time Division Multiple Access), FDMA (Frequency Division Multiple Access), GSM과 같은 FDD (Frequency Division Duplex) 시스템에서, 서빙 셀(일반적으로는 이동국에 의해 수신된 최상으로 측정된 무선 신호를 갖는 셀)은, LMU 수신기들에 접속된 지리적으로 분산된 안테나를 동조시키는데 필요한 무선 채널 정보와 함께 WCN이나 링크 모니터링 시스템(LMS)에 의해 WLS에게 식별된다. 서빙 셀은, 서빙 섹터(섹터화된 기지국의 경우) 또는 서빙 안테나 쌍(셀룰러 섹터는 공칭 적어도 송신 안테나 및 수신 안테나를 가짐)이라고도 알려져 있다. 수신기 다이버시티의 이용은 추가의 수신 안테나를 섹터에 추가한다. 본 출원에서, 용어, 섹터는, 셀 사이트의 성향(전방향형 또는 섹터형)에 관계없이 수신기 안테나 또는 다이버시티 수신기 안테나(들)의 무선 커버리지 영역에 대해 사용될 것이다. 따라서, "서빙 섹터"란 서빙 셀의 커버리지 영역을 말한다.

활성화 이전에, 네트워크 기반의 WLS에 관해 광범위한 설계 단계가 이루어졌고, LMU의 최적 위치설정 (일반 양도된 미국 특허 출원 번호 제11/736,950; "Sparsed U-TDOA Wireless Location Networks", 2007년 4월 18일 출원; 미국 특허 출원 번호 제11/736, 920; "Sparsed U-TDOA Wireless Location Networks"; 2007년 4월 18일 출원; 미국 특허 출원 번호 제11/736,902; "Sparsed U-TDOA Wireless Location Networks"; 2007년 4월 18일 출원; 및 미국 특허 출원 번호 제11/736,868 "Sparsed UTDOA Wireless Location Networks"; 2007년 4월 18일 출원을 참조) 및 지리적 서비스 영역에 관한 정확도 추정이 계산된다. 설계 단계의 일부로서, 미리결정된 협력 LMU 수신기들의 리스트(코옵 또는 협력기 리스트) 및 미리결정된 2차 복조 후보 LMU들의 리스트(디모드 리스트)가 WCN의 각 섹터에 대해 생성되었다.

초기 협력기 리스트 및 복조기 리스트 생성 프로세스는, LMU 섹터 수신기 안테나(들)와 이론적 지점(마커 포인트 또는 샘플 포인트) 사이의 무선 경로 손실을 모델링한다. 모델링된 무선 경로 손실은, 각 마커 포인트와 수신기 안테나 사이의 무선 경로에 대한 품질 메트릭(quality metric)의 값을 결정하는데 이용된다. 이 예에서는, 확장된 COST231-Hata 무선 전파 모델이 이용될 것이다.

각 셀의 커버리지 영역을 나타내기 위해 하나 이상의 마커 포인트가 이용된다. 마커 포인트 배치는, 균일한 지리적 분포, 무선 전파 맵핑에 기초한 선택적 배치, 및 몬테 칼로(Monte Carlo) 또는 기타의 스토케스틱 확률 기법(stochastic probability technique)을 이용한 랜덤 배치를 포함한 다수의 기술을 이용하여 수행될 수 있다. 여기서는 초기 마커 배치를 나타내기 위해 간이 지오메트릭 배치(simple geometric placement)가 이용될 것이다.

도 2a 및 도 2b는 간이 지오메트릭 모델로부터 계산된 대표 마커 포인트의 예를 나타낸다. 도 2a는, 전방향 안테나(단일 셀) 셀 사이트(201)의 커버리지 영역에 오버레이된 간이 지오메트릭 모델로부터 계산된 대표 마커 포인트의 예를 나타낸다. (n=4) 마커 포인트(202)는, (n=4) 개개의 균등 분포된 방사축(205)을 따른 일정한 반경(204)에서 안테나 사이트(206) 주변에 분포되어 있다.

도 2b는, 6개의 섹터화된 셀 사이트(203) 중 한 섹터에 오버레이된 간이 지오메트릭 모델로부터 계산된 대표 마커 포인트의 예를 도시한다. 현재의 섹터(205)는 간이 지오메트릭 모델로 오버레이된다. (n=4) 마커 포인트(204)는, 공칭 섹터 엣지의 중간점을 따라 1/3 공칭 섹터 깊이에 배치된다.

지리 및 무선 통신 시스템 규격 및/또는 측량 정보를 이용하여, 각 수신기 안테나의 위치가 판정된다. 셀 내의 복수의 수신기 안테나의 경우, 그 셀의 모든 수신 안테나에 대해 하나의 대표 지점이 선택되거나, 또는 각 수신 안테나가 고유의 셀과 연관된 것처럼 계산이 수행될 수 있다.

비-LMU 셀들에 대한 지리적 위치 및 기타의 셀 사이트 정보가 SMLC에서 알려지고, 이들 비-LMU 섹터들에 대한 협력기 및 디모드(demod) 섹터 리스트 생성에 이용된다. 비-LMU 섹터는 서빙 셀만 될 수 있고, 협력기 또는 디모드 섹터가 될 수는 없다.

서빙 영역 내의 임의의 셀에 대한 위치확인을 수행하는데 있어서 협력 및/또는 복조에 대해 어떤 LMU 섹터를 이용할 것인지를 결정하는 것이 필요하다. 하기 내용은 커버리지를 나타내는 상기 마커 포인트 배치 방법들 중 임의의 방법에 의해 결정된 셀에 대해 마커 포인트를 이용하여 그 셀에 대한 초기 협력기 및 디모드 섹터 리스트를 결정하기 위한 예시적 프로시져이다.

서비스 영역 내의 각 셀에 대해, 하기의 단계 1-4를 수행한다:

1. 정의된 범위(이 값은 네트워크 전파 모델링에 기초하여 변동할 수도 있으며, 각 셀에 대해 고유할 수 있다) 내의 다른 모든 LMU 섹터(타겟 섹터)를 선택한다.

2. n개의 대표 커버리지 포인트(마커 또는 샘플 포인트)를 정의한다. 도 2a 및 도 2b에서, 마커 포인트들은 현재 셀의 예상 커버리지 영역에 걸쳐 균일하게 분포한다. 실제로는, 통상 4개의 마커가 이용된다.

3. 무선 채널을 나타내는 선택된 무선 전파 모델을 이용하여 모든 마커로부터 각각의 선택된 타겟 섹터까지의 예상 경로 손실을 계산한다. 이 모델링은 모델을 개선하기 위해 구동 시험 데이터를 이용하여 개량될 수도 있다.

4. 경로 손실 모델링의 결과를, 현재 셀과 각 선택된 타겟 섹터 사이의 예측된 무선 링크 품질을 나타내는 단일 품질 메트릭으로 평균화하고, 이후의 사용을 위해 이들 값을 저장한다. 이용되는 평균화의 타입은, 단순 산술 평균, 기하학적 평균, 또는 전파 모델에 적절한 기타의 평균 계산일 수 있다. 평균화는, 직접적인 비율이나 그 비율의 로그 표현(예를 들어, 데시벨)을 포함한 임의의 적절한 경로 손실의 표현을 이용하여 실시될 수 있다.

도 2d는, 하나의 서빙 셀과 하나의 타겟 섹터로 구성된 모든 쌍에 대해, 단계 4에서 저장된 평균치를 나타내는 테이블의 예를 도시한다.

셀 C에 의해 서빙되는 콜(call)에 대한 협력 섹터 리스트 및 디모드 섹터 리스트를 생성하기 위해, 하기의 단계들 5-10에서 상세히 설명되는 "나선형 알고리즘(spiral algorithm)"을 수행한다.

5. C의 수신 안테나(들)을 둘러싸는 영역을 m개의 방사상 세그먼트로 세분한다. C의 커버리지 영역의 중심 또는 C를 호스팅하는 기지국의 위치와 같은 대표 지점이 방사상 패턴의 중심으로서 이용된다. 이 지점을 중심점이라고 한다. 실제로, m=8이 다양한 네트워크 토폴로지에서 유용한 결과를 제공하는 것으로 드러났다. 도 2c는, m=8, 즉, 현재의 섹터를 둘러싸는 영역을 8분원으로 세분하는 서빙 섹터에 대한 예를 나타낸다. 각 8분원은 시계방향으로 1 내지 8로 넘버링된다.

6. 각 8분원에 대해, 상기 단계 4에서 저장된 정보를 이용하여 현재 셀의 타겟 섹터들에 대한 품질 메트릭과 섹터 식별 정보를 포함하는 타겟 섹터 리스트라 불리는 리스트를 생성한다.

7. 임의의 8분원으로부터 시작하여, 그 8분원에서 최상의 품질 메트릭을 갖는 타겟 섹터를 선택하여 그 8분원의 타겟 섹터 리스트로부터의 협력기 리스팅으로 이동시킨다.

8. 현재 섹터의 대표 지점 주변의 초기 패스(pass) 동안에 공간적 대칭성(및 그에 따라 더 낮은 GDOP)을 증가시키기 위해, 다음 8분원의 선택시에 패턴 1-4-7-2-5-8-3-6(필요하다면 반복) 또는 유사한 비순차적 패턴이 이용될 수 있다. 차례차례의 각 8분원에 대해, 최상의 메트릭을 갖는 타겟 섹터를 선택하여 그 8분원의 타겟 섹터 리스트로부터의 협력기 리스팅으로 이동시킨다.

9. 목표한 협력기들의 수에 도달하거나 어떠한 8분원에도 더 이상의 타겟 섹터가 남아있지 않을 때까지 최상의 잔여 품질 메트릭에 기초하여 협력 수신기 리스트에 대한 아직-선택되지 않은 타겟 섹터의 선발과 8분원의 선택을 반복한다.

10. 추가된 마지막 타겟 섹터에 대한 경로 손실에 주목한다. 협력기 리스트에 이전에 추가된 모든 LMU 섹터를 조사하고, 이러한 각 섹터에 대해, 그 안테나에 지리적으로 매우 근접하게 위치한 안테나에 접속된 협력기 리스트에 이미 있지 않고 베이스라인 측정을 그럴싸하게 수행할 수 있기에 충분히 낮은 평균 경로 손실을 갖는 모든 LMU 섹터를 협력기 리스트에 추가한다.

11. 현재의 셀에 대해, 셀의 D개 최상 타겟 섹터(가장 높은 전력 또는 가장 낮은 경로 손실)를 이용하여 품질 메트릭 테이블로부터 디모드 섹터 리스트를 생성한다. (D의 값은 네트워크 특성에 따라 변동하지만, 일반적으로는 2와 10 사이에 해당한다). 이 리스트를, 첫 번째 리스트 엔트리가 가장 높은 품질을 갖고, (있다면) 두 번째 리스트 엔트리가 두 번째로 높은 품질 메트릭을 갖는 등의 방식으로, 품질 메트릭별로 정렬한다. 디모드 리스트에 이전에 추가된 모든 LMU 섹터들을 조사하고, 이러한 각각의 섹터에 대해, 추정된 경로 손실에 관계없이, 그 안테나에 지리적으로 매우 근접하게 안테나가 위치하고 있는 디모드 리스트에 이미 있지 않은 모든 LMU 섹터를 디모드 리스트에 추가한다.

단계 5-10은 데이터 수집을 위해 LMU들을 태스킹하기 이전의 어떠한 시간에도 실시될 수 있다.

만일 현재의 셀에 대해 AoA(Angle of Arrival) 기능이 설치되면, AoA 안테나 어레이의 빔의 풋프린트 내의 현재의 마커 포인트들 중 임의의 것을 포함하는 범위(AoA 범위는 셀을 기반으로 달라짐) 내의 모든 AoA 탑재된 LMU 섹터들을 추가함으로써, 별개의 AoA 협력기 리스트가 생성될 것이다.

도 2c는 현재의 셀(206)을 둘러싸는 영역의 분할을 나타낸다. 분할은 중심점(207)으로부터의 방사형으로 발생한다. 중심점은 셀 안테나의 위치이거나 (섹터 이등분선과 섹터 리치(reach)의 중간점의 교차점으로부터 계산되는) 섹터의 중심일 수 있다. 각 세그먼트(208 209 210 211 212 213 214 215)는 여기서는 1 내지 8로서 넘버링되어 있어서, 나선형 알고리즘의 분산 효과를 나타낼 수 있다.

도 2d는, 서빙 셀 내의 각각의 마커 포인트로부터의 평균 신호 품질 메트릭에 의해 결정되는 각 서빙 셀과 타겟 LMU 섹터 사이의 계산된 신호 메트릭의 리스트를 상세히 보여준다.

도 2e는, 각 서빙 셀에 관한 나선형 알고리즘의 진행을 나타내며, 불량 분포된 협력기로부터 야기되는 높은 GDOP를 피하기 위해 협력기들을 분산시키는데 이용되는 선택 1-4-7-2-5-8-3-6 순서로 방사상 세그먼트들(공칭 8분원)을 단계적으로 진행한다.

테이블 포멧의 예시적인 초기 협력기 리스트가 도 2f에 상세히 나타나 있다. 서비스 영역(서빙 셀)에 포함된 각 셀에 대해, 그 셀에 대한 협력기 리스트는, 나선형 알고리즘에 의해 선택된 순서의 협력 LMU 섹터들의 리스트로 구성된다.

테이블 포멧의 예시적인 초기 디모드 LMU 섹터 리스트가 도 2g에 상세히 나타나 있다. 서비스 영역(서빙 셀)에 포함된 각 셀에 대해, 그 셀에 대한 복조기 리스트는, 상기 단계 11에서 선택된 순서의 디모드 LMU 섹터들의 리스트로 구성된다.

전술된 프로시져는 신호 강도와 GDOP 사이의 우선순위를 밸런싱하는 순서로 초기 협력기들을 선택한다. 신호 강도는, 서빙 섹터에 관한 가장 강한 예측된 신호 강도의 순서로 각 세그먼트 내에 위치한 LMU 섹터들을 선택함으로써 우선순위화된다. GDOP는 협력 수신기들을 선택하면서 8분원을 전체를 순차처리(sequencing)함으로써 우선순위화되므로, 협력 수신기들이 서빙 섹터를 둘러싸는 것을 보장한다. 이들 우선순위들 간의 균형은, 각 8분원 내의 최상의 LMU 섹터의 선택과 그 다음 8분원으로 진행 사이에서 이런 방식으로 교대함으로써 달성된다. 각 셀은, 선호 LMU 섹터들에 대하여, 유익하게 최상위로부터 최하위까지의 자신의 순서를 가진다. 위치확인시, 신호 수집과 상관을 위해 어떤 LMU 수신기들 및 연관된 수신기 안테나가 고려될 것인지를 결정하기 위해 초기 코옵 리스트(Coop List)가 이용된다.

소프트 핸드오프/ 소프트 핸드오버를 이용하는 무선 통신 네트워크에서의 위치 계산에 대해

FDD(Frequency Division Duplex) 또는 TDD(Time Division Duplex) 시스템일 수 있는 CDMA(Code Division Multiple Access) 기반의 시스템과 같은 소프트 핸드오프/소프트 핸드오버를 지원하는 WCN에서, 서빙 셀 또는 서빙 섹터의 개념은 더욱 복잡하다. 무선 통신 네트워크(WCN; Wireless Communications Networks)에서 기능하는 네트워크 기반의 무선 위치확인 시스템(WLS)의 경우, TDOA, AOA, TDOA/AOA, 또는 하이브리드 네트워크-기반이나 네트워크-오버레이 무선 위치확인 시스템(WLS)에 대한 협력(및 디모드) 수신기 선택은 하나 이상의 서빙 셀에 대처해야 한다.

모바일 장치는 (활성 세트 멤버라고도 알려진) 복수의 서빙 셀을 가질 수도 있다. 또한, 각 셀은 상이한 갯수의 송신 및 수신 안테나를 가질 수도 있으며, 또는 TDD 기반의 시스템에서는, 송신 및 수신에 대해 동일한 안테나를 이용할 수도 있다.

활성 세트가 하나의 멤버를 포함하면, 전술된 초기 협력기 및 디모드 섹터 리스트를 이용한 협력 수신기 선택 프로시져가 이용될 수도 있다.

활성 세트가 하나보다 많은 멤버를 포함하면, 신호 수집에 이용할 협력기 및 디모드 LMU 섹터들을 선택하기 위해 여기서 개시된 방법들이 이용될 수도 있다. 2개 범주의 방법이 여기서 설명되며, 각 범주 내의 몇 가지 방법이 상세히 제시된다.

제1 범주의 방법은 프록시 방법(proxy method)이라 불리는데, 이것은 이들 방법들이 프록시 서빙 셀로서 이용할 한 개 멤버를 활성 세트 중에서 선택하기 때문이다. 제2 범주의 방법은 총계 방법(aggregate method)이라 불리는데, 이것은 디모드 및 코옵 섹터를 선택하기 위해 활성 세트의 구성요소(composition)가 그 전체로서(즉, 전체적으로) 이용되기 때문이다. 양쪽 범주에서, 선택된 협력 및 복조 수신기들은 양호한 TDOA 및 AoA 커버리지를 모바일 장치에 제공할 가능성이 크다.

소프트 핸드오프/ 소프트 핸드오버를 이용하는 무선 통신 네트워크에서의 위치 계산을 위한 프록시 방법

콜(call)의 위치확인시 모바일 장치의 활성 세트가 하나보다 많은 멤버를 포함하면, 설계자는 활성 세트의 구성요소에 의해 제공된 잠재적으로 유용한 정보를 폐기하고 활성 세트의 데이터를 추출하여 협력기 선택을 위한 단일 서빙 셀로 만들 수도 있다. 이러한 단일 대표 셀은 프록시 서빙 셀로 간주되며 이러한 프록시 서빙 셀을 이용하는 협력 수신기 선택 프로시져는 프록시 방법이라 부를 수도 있다. 일단 프록시가 선택되고 나면, 프록시에 기초한 협력 수신기 리스트가 결정된다. 프록시 방법은 디모드 섹터 리스트 생성을 위한 활성 세트에 관한 정보를 유지하는데, 이것은 최상의 알려진 디모드 섹터 후보들은 활성 세트 멤버들 자체와 연관되어 있기 때문이다. 따라서, 접속된 LMU를 갖는 모든 활성 세트 멤버들은 다른 디모드 섹터들 이전에(즉, 이들보다 더 높은 우선순위로) 디모드 섹터 리스트에 먼저 포함된다. 만일 접속된 LMU를 갖는 활성 세트 멤버들의 수가 상기 단계 11로부터의 한계 D보다 많다면, 활성 세트 멤버들의 수가 우선권을 얻는다. (D의 값은 네트워크 특성에 따라 변동하지만, 일반적으로 2와 10 사이에 해당한다). 다른 낮은 우선순위의 디모드 섹터들은, 단계 11에서 상세히 설명된 프로시져를 이용하여 한계 D를 넘지 않는 수준까지, 프록시 셀에만 기초하여 선택된다.

프록시 협력기 선택을 실시하는데 요구되는 작업의 대부분은 프록시로서 이용되는 셀에 대한 정적 리스트의 형태로 미리계산될 수 있다. 실시간 태스크로는, (1) 대표 (프록시) 서빙 섹터를 선택하고 그 미리계산된 코옵을 이용하는 것, (2) 리스트에 이미 존재하지 않는 모든 활성 세트 멤버들을 추가함으로써 프록시 셀의 디모드 섹터의 리스트를 확장하는 것이 포함된다. 이러한 부류의 기술은, 멀티모드 LMU가 TDMA/FDMA 및 CDMA 모바일 장치 양쪽 모두의 위치를 확인하는 혼합 모드 시스템(GSM/UMTS 등)에 대해 특히 적합하다.

도 3은 프록시 서빙 셀을 이용한 프록시 결정 및 위치확인을 위한 고수준 프로시져를 나타낸다.

배치 동안에 또는 배치 이전에, 지리적 지형, 건물 투영 모델, 및 구동 시험 수집된 신호 데이터의 추가에 의해 강화될 수도 있는 네트워크 토폴로지를 갖는 무선 전파 모델이 서비스 영역에 대해 생성된다(301). 이 무선 전파 모델은 WLS 서비스 영역 내의 임의의 셀에 대한 초기 협력기 리스트 및 디모드 섹터 리스트를 결정하는데 이용된다(302).

배치된 무선 위치확인 시스템은 초기 리스트로 채워진다(303). 이들 리스트는 일방향 핸드오프(단일 활성 세트 멤버)의 경우와 프록시 섹터 기술에서 이용될 것이다.

배치후 소정 시점에서, WCN 또는 LMS는 트리거링 이벤트를 검출한다(304); 예를 들어, 트리거링 이벤트의 예로는 9-1-1, 1-1-2 비상 통화가 포함된다. 추가적인 트리거링들이 일반 양도된 미국 특허 출원 제11/150414호 "Advanced triggers for location-based service applications in a wireless location system"에 상세히 설명되어 있다.

WCN 또는 LMS는 트리거링 정보와 태스킹 정보를 WLS에 건네준다(305). 태스킹 정보는 활성 세트 멤버쉽을 포함한다. 만일 WLS가 복수의 활성 세트 멤버를 검출한다면(모바일 장치는 소프트 핸드오프/소프트 핸드오버 중이다), WLS는 3개의 프록시 방법 중 하나를 설계자나 배치자의 선택에 기초하여 선택할 수도 있다(306).

일부 실시예에서, 무선 전파 모델링(301)은 수행되었으나, 초기 코옵 및 디모드 리스트의 생성(302)은 태스킹 정보가 수신될 때까지 수행되지 않을 수도 있다. WLS(302)를 미리 채울 무선 전파 모델링(301)과 초기 코옵 및 디모드의 생성(302)은, 태스킹 정보가 수신된 후로서 신호 수집이 개시될 수 있기 이전에 적은 계산 부하가 실행될 것을 요구할 수 있다. 마찬가지로, 일부 실시예에서, 무선 전파 모델링(301)과 초기 코옵 및 디모드 리스트의 생성 양쪽 모두는 태스킹 정보가 수신될 때까지 수행되지 않을 수도 있다. 이러한 모든 선택권은 설계자의 옵션이다.

일단 프록시 방법에서 WLS가 프록시 서빙 셀을 선택하고(306), 연관된 협력기 및 디모드 섹터 리스트를 검색(또는 계산)하고 나면, 활성 세트와 연관된 임의의 미포함 LMU 섹터들을 협력기 및 디모드 섹터 리스트에 추가한다. 태스킹 LMU의 경우, 활성 세트 내의 멤버쉽은 표시자로서 근접성을 이용하는 것보다 협력 수신기 또는 복조 수신기로서의 유용성의 더 나은 표시자일 수도 있다. WLS는 지정된 LMU를 통해 무선 신호를 수집한다(307). 그러면 WLS는, TDOA, AoA를 갖춘 TDOA를 이용하거나, 하이브리드 기술을 이용하여 위치 추정 및 속도 추정을 계산(308)하기 위해 수집된 무선 신호를 이용한다.

프록시 방법 1 - 중심에 가장 가까운 활성 세트 멤버를 프록시로서 선택

활성 세트가 2개 이상의 멤버를 포함할 때 프록시 서빙 셀을 선택하는 한 방법은, 활성 세트 멤버들의 중심에 가장 가까운 셀을 찾는 것이다. 중심은 개개 사이트들의 x 및 y 지리적 좌표를 (개별적으로) 평균화함으로써 구할 수도 있다. 대안으로서, 중심은 전력이나 신호 품질에 기초하여 계산될 수 있다.

중심은 UE 위치의 대략적 추정자로서, 그 커버리지가 이 지점을 둘러싸는 프록시 셀의 선택을 허용한다. 예를 들어, 전방향 안테나의 커버리지 영역은 그 지리적 위치에 중심을 두고 있어서, 중심에 가장 가까운 셀이 미리정의된 범위 내에 있고 전방향 안테나 패턴을 가질 때, 그 가장 가까운 셀은 프록시 서빙 셀로서 이용하기 위한 좋은 선택이 될 것으로 예상된다.

도 4에 도시된 바와 같이, 중심(413)에 가장 가까운 셀(401)이 활성 세트의 멤버가 아닌 것도 가능하다. 단순히 가장 가까운 셀을 고르는 것이 아니라, 가장 가까운 활성 세트 멤버가 선택되는데, 이것은 활성 세트 멤버들은 실제의 수신된 신호 품질에 기초하여 무선 네트워크에 의해 선택되기 때문이다. 활성 세트 내의 멤버쉽은 근접성보다 협력 수신기 또는 복조기로서 더 나은 유용성의 표시자일 수도 있다. 도 4에서, 모바일 장치(406)는 무선 링크(407 408 409)를 통해 섹터들(410 411 412)과 3-방향 소프트 핸드오프/소프트 핸드오버 중인 것으로 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 연루된 섹터들(410 411 412)은, 동일한 셀 사이트에 연관된 복수의 섹터들이 연루될 수 있지만, 기지국/셀 사이트(403 405 및 404)와 각각 연관된다. 셀 사이트들(401 402 403 404 및 405)에 연관된 비연루된 섹터들 섹터들은 모두 잠재적 협력기 또는 디모드 섹터가 될 수 있다.

프록시 방법 2 - 그 복조기 리스트 상의 대다수 활성 세트 멤버들을 갖는 활성 세트 멤버를 프록시 셀로 선택.

이 방법에서는, 각 활성 세트 멤버에 대한 디모드 LMU 섹터들의 리스트가 검사되어, 이들 디모드 섹터들 자체가 활성 세트의 멤버인지를 알아본다. 만일 주어진 셀의 디모드 리스트가 활성 세트의 모든 멤버를 포함한다면, 그 섹터는 프록시 서빙 섹터로서 선택된다.

어떠한 셀의 디모드 섹터 리스트도 모든 활성 멤버를 포함하지는 않지만, 하나 이상의 셀이 일부 멤버를 포함한다면, 그 디모드 리스트 내의 가장 많은 수의 활성 세트 멤버를 갖는 셀이 프록시 섹터로서 선택된다.

도 5는 기지국(501 502 503 504 505)으로 구성된 셀룰러 네트워크를 도시한다. 모바일 장치(506)는 무선 링크(507 508 509)를 이용하여 3개의 섹터들(510 511 512)과 소프트 핸드오프 중이다. 이 방법에서, 중심은 계산되지 않는다; 오히려, SMLC는 각 연루된 셀들(510 511 512)에 연관된 디모드 리스트를 검사하여 이들 디모드 리스트 중 임의의 것이 섹터(510 511 및 512)를 포함하는지를 판정한다. 만일 임의의 활성 세트 멤버 셀(510 511 및 512)에 대한 디모드 리스트가 다른 모든 활성 세트 멤버(510 511 및 512)를 포함한다면, 그 멤버 셀이 프록시로서 선택된다. 그렇지 않다면, 대부분의 다른 활성 세트 멤버(510 511 및 512)를 포함하는 디모드 리스트를 갖는 활성 세트 멤버 셀(510 511 및 512)이 프록시 서빙 셀로서 선택된다.

대다수 내포된 활성 세트 멤버들에 관하여 동점(tie)인 경우, 동점을 깨기 위해 다른 프록시 방법들 중 하나가 이용될 수도 있다. 대안으로서, 활성 세트로부터 프록시의 임의(결정론적 또는 무작위) 선택이 이루어질 수도 있다.

프록시 방법 3 - 커버리지 경계 다각형에 기초한 프록시 셀 선택

이 방법에서는, 모든 모바일 위치를 완전히 에워싸며 활성 세트 멤버로서 역할할 것으로 예상되는 각 섹터에 대해 경계 다각형이 정의된다.

프록시 선택 동안에, 모든 활성 세트 멤버의 경계 다각형의 교차부가 모바일 위치의 대략적 추정치로서 이용된다. 교차부의 영역에 가장 가깝게 정합하는 경계 다각형을 갖는 섹터가 프록시 섹터로서 선택된다. 사실상, 가장 작은 면적의 경계 다각형을 갖는 섹터가 프록시로서 선택될 수도 있다.

도 6에서, 프록시 방법의 경계 다각형 선택의 지리적 묘사가 도 6에 도시되어 있다. 무선 통신 네트워크는 5개의 섹터화된 셀(601 602 603 604 605)로 묘사된다. 이 예에서 이용되는 다각형 형상은 간략한 묘사를 위해 직사각형이다. 경계 직사각형(610 611 612)은 연루된 섹터(613 614 615)에 의해 제공되는 유용한 무선 커버리지의 전체 면적을 에워싸도록 크기 조정된다. 연루된 섹터들(613 614 615)과 무선 장치(606) 사이의 무선 링크(607 608 609)가 도시되어 있다. 경계 다각형 선택 방법을 이용하여, 섹터(614)가 프록시 섹터로서 선택된다.

소프트 핸드오버를 이용하는 무선 통신 네트워크에서의 위치 계산을 위한 총계 방법

프록시 방법은 하나의 셀을 프록시 서빙 셀로서 선택하기 위해 정보를 폐기하고 초기 협력기 및 디모드 리스트의 이용을 허용하지만, 협력기 및 디모드 섹터의 선택을 위한 총계 방법은 전체 활성 세트의 구성요소에 기초하여 새로운 협력기 리스트 및 디모드 리스트를 생성하기 위해 하나보다 많은 멤버에 연관된 활성 세트에 의해 제공된 정보를 이용한다. 총계 협력기 및 디모드 섹터 선택은, 가능한 조합의 수가 극히 커서 가장 작은 WLS를 제외한 모두에 대해 미리계산하는 것을 어렵게 하기 때문에, 보고된 활성 세트 멤버에 기초하여 실시간으로 협력기를 계산할 것을 요구한다. 이러한 실시간 계산은 프로세서 집약적이지만, 대부분의 경우 프록시 방법에 비해 더 나은 협력기 및 디모드 섹터의 선택을 제공한다.

도 7은 총계 방법들의 일반화된 동작을 나타낸다. 영역에 대해 무선 전파 모델이 생성되고(701), WLS 서비스 영역 내의 임의의 셀에 대해 초기 협력기 리스트 및 디모드 섹터 리스트를 결정(702)하기 위해 이 무선 전파 모델이 이용된다. 배치된 무선 위치확인 시스템은 초기 리스트로 채워진다(703). 때때로, WCN 또는 LMS가 위치 트리거링 이벤트가 발생했다는 것을 시그널링하고(704), 활성 세트 세부사항을 포함하는 콜-관련 정보가 WLS에 전달된다(705).

일부 설계에서, 무선 전파 모델링(701)은 수행되었으나, 초기 코옵 및 디모드 리스트의 생성(702)은 태스킹 정보가 수신될 때까지 수행되지 않을 수도 있다. WLS를 미리 채울(703) 무선 전파 모델링(701)과 초기 코옵 및 디모드의 생성(702)은, 태스킹 정보가 수신된 후로서 신호 수집이 개시될 수 있기 이전에 적은 계산 부하가 실행될 것을 요구할 수 있다. 마찬가지로, 일부 설계에서, 무선 전파 모델링(701)과 초기 코옵 및 디모드 리스트의 생성(702) 양쪽 모두는 태스킹 정보가 수신될 때까지 수행되지 않을 수도 있다. 이러한 모든 선택권은 설계자의 옵션이다.

WLS는, 새로이 획득된 활성 세트 세부사항을 이용하여, 새로운 협력기를 계산하고(706), 디모드 섹터 리스트를 계산한다(707). 그 다음 WLS는 신호 수집에 대해 LMU 네트워크를 태스킹하기 위해 새로이 계산된 리스트를 이용한다(708). 보고된 도달 시간차 및/또는 도달 각도차를 이용하여, WLS는 각각에 대해 에러 추정치와 함께 최종 위치, 속도 및 방향을 계산한다(709).

총계 방법 1 - 활성 세트 멤버의 8분원에 기초하여 새로운 협력기를 라운드-로빈( round - robin ) 방식으로 구성

이 방법은 전술된 바와 같이, 하나의 서빙 셀에 대한 코옵 생성 동안에 형성된 8분원 구조에 기초한다. 각각의 활성 세트 멤버는 하나의 서빙 셀인 것처럼 8분원 구조로 세그먼트화된다. 그 다음, 하나의 사이트 주변의 나선형 대신에, 이 방법은 8분원 번호를 증가시키면서 모든 활성 세트 멤버의 8분원 구조를 통해 반복한다. 순 효과(net effect)는 모든 활성 세트 멤버와 각각에 대한 상대적 방위각의 범위로부터 코옵을 취하는 것이다.

도 8a 및 도 8b는, 잠재적 협력기 및 디모드 수신기의 선택과, 모바일 장치에 TDOA 및 AoA 커버리지를 제공할 듯한 협력기와 디모드 수신기의 선택을 결정하는데 있어서 활성 세트 멤버쉽의 이용을 나타낸다.

도 8a는 기지국(801 802 803 804 805)을 포함하는 셀룰러 네트워크를 도시한다. 모바일 장치(806)는 무선 링크(807 808 809)를 이용하여 3개의 섹터들(810 811 812)과 소프트 핸드오프 중이다. 이 총계 방법에서, SMLC는 연루된 셀들(810 811 812)에 대한 하나 걸러 하나의 잠재적 협력기에게 마커 포인트 및 연관된 품질 메트릭을 리콜(recall)한다. 그 다음, 연루된 셀(810 811 812) 각각을 둘러싸는 영역은 도 2c에서 상세히 설명된 방사상 8분원 방법을 이용하여 세그먼트화된다. 그 다음 SMLC는, (이 예에서는 8개의 방사상 세그먼트를 이용하여, 각 세그먼트가 하나의 8분원임) 현재의 방사상 세그먼트 내의 섹터들에 연관된 품질 메트릭에 기초하여 최상의 후보 협력기를 선택함으로써 새로운 협력기 및 디모드 섹터 리스트를 재계산한다. 현재의 세그먼트의 선택은 섹터들과 8분원 양쪽 모두를 단계별 진행함으로써 라운드-로빈 방식으로 수행된다. 예를 들어, 현재의 연루된 섹터는 순차적 방식으로 단계별 진행될 수도 있고(도 8b에서는, 수용가능한 섹터 패턴은 810-811-812-810-811-812...이다), 8분원들은 다음과 같은 8분원 선택 패턴 1-4-7-2-5-8-3-6을 통해 단계별 진행될 수도 있다. 따라서, 선택된 처음 24개 협력기에 대해, 셀들 및 8분원들의 패턴은 도 8c의 테이블에 도시된 바와 같을 것이다. 8분원 선택 패턴 1-4-7-2-5-8-3-6은 예시적인 것이고, 기하학적 다이버시티 또는 공간적 대칭성을 제공하기 위해 다른 선택 패턴이 이용될 수도 있다.

목표한 협력기들의 수에 도달하거나 더 이상의 타겟 섹터가 남아있지 않을 때까지 최상의 잔여 품질 메트릭에 기초하여 새로운 협력 수신기 리스트에 대한 아직-선택되지 않은 타겟 섹터의 선발과 연루된 섹터들로부터의 세그먼트의 선택을 반복하면서, 새로운 협력기 세트의 선택이 계속될 수도 있다. 상기 단계 10에서와 같이, 일단 중단 포인트에 도달하면, 추가된 마지막 LMU 섹터의 전력이 결정된다. 협력기 리스트에 이전에 추가된 LMU 섹터들이 검사되고, 각각의 이러한 LMU 섹터에 대해, 안테나에 접속된 협력기 리스트에 이미 있지 않고 그 안테나에 지리적으로 매우 근접하게 위치하며 베이스라인 측정을 그럴싸하게 수행할 수 있기에 충분히 낮은 평균 경로 손실을 갖는 LMU 섹터들이 협력기 리스트에 추가된다.

그 다음, 새로운 디모드 섹터 리스트가 생성된다. 접속된 LMU를 갖는 모든 활성 세트 멤버들은 다른 디모드 섹터들 이전에(즉, 이들보다 더 높은 우선순위로) 디모드 섹터 리스트에 먼저 포함된다. 만일 접속된 LMU를 갖는 활성 세트 멤버들의 수가 상기 단계 11로부터의 한계 D보다 많다면, 활성 세트 멤버들의 수가 우선권을 얻는다. (D의 값은 네트워크 특성에 따라 변동하지만, 일반적으로 2와 10 사이에 해당한다). 그 다음, 디모드 리스트에 이전에 추가된 모든 LMU 섹터들이 조사되고, 이러한 각각의 섹터에 대해, 추정된 경로 손실에 관계없이, 그 안테나에 지리적으로 매우 근접하게 안테나가 위치하고 있는 디모드에 리스트에 이미 있지 않은 LMU 섹터가 디모드 리스트에 추가된다. 다른 더 낮은 우선순위의 디모드 섹터들은, 상기 단계 11에서 상세히 설명된 프로시져에서와 같이, 개개의 활성 세트 멤버들의 디모드 섹터 리스트로부터 라운드-로빈 방식으로, 그러나 도 8a, 도 8b 및 도 8c에 나타낸 코옵 선택에 이용된 것과 동일한 라운드-로빈 방식을 따르면서 (더 낮은 우선순위에서, 중복없이) 선택된다.

이 총계 방법은 비교적 직접적이지만, 활성 세트 멤버들의 커버리지 영역의 교차부가 아니라 이 영역들의 결합(union)을 간접적으로 이용하기 때문에, 최적이 아닐 수도 있다. 따라서, 이 총계 방법은, 일부 경우에는, 최적 후보가 아닌 협력 수신기를 선택할 수도 있다. 그러나, 그 단순한 접근법으로 인해, 이 방법은 많은 수의 협력 수신기들이 수용되어야만 하는 상황에서는 여전히 유용할 수 있다. 모든 총계 방법들처럼, 이 방법은 협력 수신기와 디모드 섹터의 선택시에 모든 활성 세트 멤버들의 커버리지 영역에 대한 정보를 병합한다는 이점을 가진다.

총계 방법 1은, 분산형 안테나 시스템(DAS; distributed antenna system)을 포함하는 무선 통신 시스템에서 모바일 유닛의 위치를 확인하기 위한 협력기 및 디모드 섹터 리스트의 구성에 동등하게 적용가능하다. 분산형 안테나 시스템은 단일 셀에 무선 커버리지를 제공하기 위해 통상 별개의 지리적 사이트들에 위치한 복수의 안테나를 이용한다. 분산형 안테나 시스템에 의해 제공되는 커버리지 영역은, 통상 그 컴포넌트 안테나들 중 하나에 의해 제공되는 커버리지 영역보다 상당히 크다.

하나의 서빙 셀이 있고 그 셀에 대한 수신(업링크) 안테나 시스템이 DAS인 경우에 이 방법을 적용하기 위해서, 그 셀의 DAS 컴포넌트 안테나는, 마치 활성 세트가 DAS 컴포넌트 안테나로 구성된 것처럼 총계 방법 1의 활성 세트 멤버로 대체될 수도 있다. 따라서, 마커 포인트가 이용되고 각 DAS 컴포넌트 안테나에 대해 연관된 전파 메트릭이 계산되며, DAS 컴포넌트 안테나 중 하나에 접속된 모든 LMU 섹터가 디모드 섹터로서 선발된다. 만일 설계자 또는 배치자가 서빙 셀의 DAS의 일부보다 많은 디모드 섹터를 요구한다면, 상기 단계 11에서 상세히 설명된 프로시져를 이용하여 DAS 컴포넌트 요소들의 디모드 섹터 리스트로부터 라운드-로빈 방식으로, 그러나 도 8a, 8b 및 8c에 나타낸 코옵 선택에 이용된 것과 동일한 라운드-로빈 방식을 따르면서 (낮은 우선 순위로, 중복없이) 다른 것들이 선택될 수도 있다.

하나보다 많은 셀로 구성된 활성 세트가 있고 적어도 하나의 활성 세트 멤버의 수신 (업링크) 안테나 시스템이 DAS인 경우에 이 방법을 적용하기 위해서, 모든 비-DAS 활성 세트 멤버들에 연관된 모든 LMU 섹터들과 모든 DAS 활성 세트 멤버들의 모든 DAS 컴포넌트 안테나들에 연관된 모든 LMU 섹터들의 결합은, 마치 활성 세트가 모든 비-DAS 활성 세트 멤버들과 모든 DAS 활성 세트 멤버들의 DAS 컴포넌트로 구성된 것처럼, 총계 방법 1의 활성 세트로 대체될 수도 있다. 따라서, 마커 포인트들이 이용되고 각 비-DAS 활성 세트 멤버에 대해 및 DAS인 임의의 활성 세트 멤버의 각 DAS 컴포넌트 안테나에 대해 연관된 전파 메트릭이 계산되고, 비-DAS 활성 세트 멤버에 접속되거나 임의의 활성 세트 멤버의 DAS 컴포넌트 안테나 중 하나에 접속된 모든 LMU 섹터가 디모드 섹터로서 선발된다. 만일 설계자 또는 배치자가 더 많은 디모드 섹터를 요구한다면, 상기 단계 11에서 상세히 설명된 프로시져에서와 같이, DAS 컴포넌트 요소들의 디모드 섹터 리스트로부터 라운드-로빈 방식으로, 그러나 도 8a, 8b, 및 8c에 나타낸 협력기 선택에 이용된 것과 동일한 라운드-로빈 방식을 따르면서 (낮은 우선 순위로, 중복없이) 다른 것들이 취해질 수도 있다.

총계 방법 2 - 활성 세트 멤버의 마커 포인트들에 기초하여 새로운 협력기를 구성

이 방법은 활성 세트 멤버에 연관된 마커 포인트들의 결합에 기초하여 새로운 코옵 및 디모드 섹터 리스트를 계산한다. 실시예에서, 전술된 총계 방법은, 활성 세트 멤버에 연관된 지리적 정보에 기초하여 선택된 대표 지점에 중심을 둔 방사상 세그먼트를 이용하여 활성 세트 멤버를 둘러싸는 영역을 세그먼트화함으로써 확장될 수도 있다. 한 실시예에서, 활성 세트 멤버의 지리적 위치의 중심이 이용된다. 활성 세트 멤버의 마커 포인트로부터 각각의 후보 섹터까지의 손실은 평균화될 수도 있다.

도 9a는 기지국(901 902 903 904 905)으로 구성된 셀룰러 네트워크를 나타낸다. 모바일 장치(906)는 무선 링크(907 908 909)를 이용하여 3개의 셀들(910 911 912)과 소프트 핸드오프 중이다. 이 총계 방법에서, 모든 연루된 셀들에 대해 마커 포인트들이 리콜(recall)되고, 모든 타겟 LMU 섹터들과 각각의 마커 포인트 사이의 품질 메트릭이 계산된다. 그 다음 각 연루된 셀에 대한 각 마커 포인트로부터의 품질 메트릭이 평균화되어 각 잠재적 협력기(타겟 섹터)는 하나의 연관된 전체 품질 메트릭을 가진다.

그 다음 활성 세트에 의해 커버되는 영역에 대한 대표 중심점이 선택된다. 한 실시예에서, 연루된 섹터의 중심이 이용된다. 도 9b는 중심(913)을 도시한다. 중심은 개개 섹터(910 911 912) 수신기 안테나의 x 및 y 지리적 좌표를 (별도로) 평균화함으로써 구한다. 대표 중심점을 선택하는 대안적 방법은, 전력이나 신호 품질의 모델에 기초한 가중치를 이용하여 가중 중심을 계산하는 단계를 포함한다.

일단 중심점(913)이 결정되고 나면, 중심(913)을 둘러싸는 영역이 방사상으로 세그먼트화된다(이 예에서는, 중심은 8분원으로 세그먼트화된다). 8분원 선택 패턴 1-4-7-2-5-8-3-6을 따르면서, 각 8분원에 대해 차례로, 최상의 개정판 품질 메트릭을 갖는 현재의 8분원 내의 타겟 섹터를 선택함으로써, 새로운 협력기 및 복조기 세트가 선택된다. 원하는 협력기들의 수에 도달하거나 8분원에 대해 더 이상의 타겟 섹터가 남아있지 않을 때까지 최상의 잔여 품질 메트릭에 기초하여 협력 수신기 리스트에 대한 아직-선택되지 않은 타겟 섹터의 선발과 연루된 셀들로부터의 세그먼트의 선택을 반복함으로써, 한 세트의 협력기의 선택이 계속된다. 일단 중단점에 도달하고 나면, 추가된 마지막 섹터의 전력이 결정된다. 협력기 리스트에 이전에 추가된 LMU 섹터들이 검사되고, 각각의 이러한 LMU 섹터에 대해, 그 안테나에 지리적으로 매우 근접하게 위치한 안테나에 접속된 협력기 리스트에 이미 있지 않고 베이스라인 측정을 그럴싸하게 수행할 수 있기에 충분히 낮은 평균 경로 손실을 갖는 LMU 섹터들이 협력기 리스트에 추가된다.

그 다음, 새로운 디모드 섹터 리스트가 생성된다. 접속된 LMU를 갖는 모든 활성 세트 멤버들은 다른 디모드 섹터들 이전에(즉, 이들보다 더 높은 우선순위로) 디모드 섹터 리스트에 먼저 포함된다. 만일 접속된 LMU를 갖는 활성 세트 멤버들의 수가 상기 단계 11로부터의 한계 D보다 많다면, 활성 세트 멤버들의 수가 우선권을 얻는다. (D의 값은 네트워크 특성에 따라 변동하지만, 일반적으로 2와 10 사이에 해당한다). 그 다음, 디모드 리스트에 이전에 추가된 모든 LMU 섹터들을 조사하고, 이러한 각각의 섹터에 대해, 추정된 경로 손실에 관계없이, 그 안테나에 지리적으로 매우 근접하게 안테나가 위치하고 있는 디모드 리스트에 이미 있지 않은 모든 LMU 섹터를 디모드 리스트에 추가한다. 다른 낮은 우선순위의 디모드 섹터들은, 한계 D를 넘지 않는 수준까지, 상기 단계 11에서 상세히 설명된 프로시져를 이용하여 선택된다.

이 방법은 모든 마커 포인트들과 후보 섹터들 사이의 경로 손실을 재계산할 것을 요구한다는 점에서 계산 집약적이지만, 실제의 활성 세트 멤버들에 기초하여 이들 새로운 매트릭을 갖는 것은 협력 섹터들에 대한 더 나은 선택 기준을 제공한다. 모든 활성 세트 멤버들의 커버리지 영역을 나타내는 마커 포인트들에서의 신호 품질의 추정치에 기초하여 각 LMU 섹터를 선택함으로써, 이 방법은 총계 방법 1보다 정확하게 되는 잠재력을 가진다. 모든 총계 방법처럼, 이 방법은 협력 수신기와 복조 수신기의 선택시에 모든 활성 세트 멤버들의 커버리지 영역에 대한 정보를 병합한다.

총계 방법 3 - 모든 활성 세트 멤버들에 공통되는 커버리지 영역에 기초하여 새로운 협력기를 구성

이 방법은 모든 활성 세트 멤버들의 공통 커버리지 영역의 예측에 기초하여 새로운 협력 및 디모드 수신기들을 구성한다. 새로운 세트의 마커 포인트들이 선택되어 교차 커버리지 영역을 나타낸다. 교차 커버리지 영역에 대한 대표 중심점이 선택되고, 그 중심점에 8분원 구조가 배치된다. 8분원 구조는, 이들 새로운 마커 포인트들로부터 각 후보 섹터까지의 신호 손실의 평균화에 기초하여 채워진다. 그 다음 전술된 나선형 알고리즘이 이용되어 협력 수신기들 및 디모드 섹터들을 선택한다.

도 10a에 도시된 바와 같이, 각 연루된 셀에 대한 섹터 커버리지 영역을 근사화하는 경계 다각형을 이용함으로써, 연루된 셀이 서비스하는 지리적 영역을 완전히 에워싸는 경계 다각형이 생성된다.

우선, 모든 연루된 섹터의 경계 다각형 내에 해당하는 지리적 영역이 결정된다. 도 10a에서는, 지리적 오버랩 영역(1016)이 경계 다각형에 의해 결정된다(도 10a에서는 도시의 용이성을 위해 직사각형으로 도시). 무선 통신 네트워크는 5개의 섹터화된 셀(1001 1002 1003 1004 1005)로 묘사된다. 경계 직사각형(1010 1011 1012)은 연루된 섹터(1013 1014 1015)에 의해 제공되는 유용한 무선 커버리지의 전체 면적을 에워싸도록 크기 조정된다. 연루된 섹터들(1013 1014 1015)과 무선 장치(1006) 사이의 무선 링크(1007 1008 1009)가 도시되어 있다.

일단 오버랩 영역(1016)이 결정되고 나면, 한 세트의 h개의 지리적으로 분산된 마커 포인트들이 생성된다. 각각의 새로운 마커 포인트(1 내지 h)에 대해, 무선 전파 모델이 이용되어 범위 내의 모든 타겟 섹터에 대한 품질 메트릭을 결정한다. 이 범위는 조정가능하며 네트워크 토폴로지에 의존한다. 이 범위는 거리로서 표현되거나 다수의 셀 반경으로서 표현될 수도 있다.

일단 각각의 새로운 마커 포인트에 대하여 범위 내의 모든 타겟 섹터에 대한 새로운 품질 메트릭이 생성되고 나면, 오버랩 영역(1016) 내의 각각의 새로운 마커 포인트로부터의 품질 메트릭이 평균화되어 각 타겟 섹터에 대한 하나의 품질 메트릭을 생성한다. 도 10b에 도시된 바와 같이, 오버랩 영역(1016)의 중심(1017)이 계산되고 중심(1017)을 둘러싸는 지리적 영역이 방사상으로 세그먼트화된다(이 예에서는, 세그먼트화는 다시 한번 8분원화이다). 방사상으로 세그먼트화된 섹션들(1 내지 8)이 도 10b에 도시되어 있으며, 연루된 섹터들(1013 1014 1015)의 유용한 무선 커버리지 영역으로부터 유도된 경계 다각형(1010 1011 1012)으로부터 계산되는 오버랩 영역(1016)의 중심(1017)에 중심을 두고 있다. 8분원 선택 패턴 1-4-7-2-5-8-3-6을 따르면서, 각 8분원에 대해 차례로, 최상의 새로운 품질 메트릭을 갖는 현재의 8분원 내의 타겟 섹터를 선택함으로써, 새로운 세트의 협력기 및 디모드 섹터들이 선택된다. 원하는 협력기들의 수에 도달하거나 더 이상의 타겟 섹터가 남아있지 않을 때까지 최상의 잔여 품질 메트릭에 기초하여 새로운 협력 수신기 리스트에 대한 아직-선택되지 않은 타겟 섹터의 선발 및 연루된 셀들로부터의 세그먼트의 선택을 반복함으로써, 업데이트된 세트의 협력기의 선택이 계속된다. 일단 중단점에 도달하고 나면, 추가된 마지막 섹터의 전력이 결정된다. 협력기 리스트에 이전에 추가된 LMU 섹터들이 검사되고, 각각의 이러한 LMU 섹터에 대해, 그 안테나에 지리적으로 매우 근접하게 위치하는 안테나에 접속된 협력기 리스트에 이미 있지 않고 베이스라인 측정을 그럴싸하게 수행할 수 있기에 충분히 낮은 평균 경로 손실을 갖는 LMU 섹터들이 협력기 리스트에 추가된다.

그 다음, 새로운 디모드 섹터 리스트가 생성된다. 접속된 LMU를 갖는 모든 활성 세트 멤버들은 다른 디모드 섹터들 이전에(즉, 이들보다 더 높은 우선순위로) 디모드 섹터 리스트에 먼저 포함된다. 만일 접속된 LMU를 갖는 활성 세트 멤버들의 수가 상기 단계 11로부터의 한계 D보다 많다면, 활성 세트 멤버들의 수가 우선권을 얻는다. (D의 값은 네트워크 특성에 따라 변동하지만, 일반적으로 2와 10 사이에 해당한다). 그 다음, 디모드 리스트에 이전에 추가된 모든 LMU 섹터들을 조사하고, 이러한 각각의 섹터에 대해, 추정된 경로 손실에 관계없이, 그 안테나에 지리적으로 매우 근접하게 안테나가 위치하고 있는 복조 리스트에 이미 있지 않은 모든 LMU 섹터를 디모드 리스트에 추가한다. 다른 낮은 우선순위의 디모드 섹터들은, 한계 D를 넘지 않는 수준까지, 상기 단계 11에서 상세히 설명된 프로시져를 이용하여 선택된다.

이 방법(및 프록시 방법 3)은 섹터 커버리지 영역에 대해 유용한 경계의 결정을 가정한다. 만일 경계가 너무 느슨하다면(다각형이 필요 이상으로 크다는 뜻), 코옵 및 디모드 섹터 선택은 어느 정도의 정확도 손실을 겪는다. 만일 경계가 너무 엄격하다면, 교차부의 결정이 가능하지 않을 수도 있다. 교차부/오버랩을 제공하는 경계 다각형을 결정하는 것과, 다각형을 너무 크게 해서 결과가 더 이상 유용하지 않게 되도록 하지 않는 것 사이에서 균형을 유지하기 위해 다수의 기술이 이용될 수 있다. 이러한 기술에는: 1) 더 복잡한 다각형 형상을 허용하는 것, 및/또는 2) 예를 들어, 50%, 70%, 또는 95% 커버리지 영역을 에워싸는 복수의 교차 윤곽선을 이용하고, 가능성 있는 모바일 위치를 포함하는 컴팩트한 교차 다각형을 얻기 위해 교차 영역을 분석하는 것이 포함된다. 대표 교차부를 발견할 수 없는 경우, 대비책(fallback)으로서 다른 방법이 이용될 수도 있다.

총계 방법 3은 각 셀의 커버리지 영역을 추정하는 단계와 이들 영역들의 교차부를 발견하는 추가 단계를 포함한다. 일단 그 단계가 취해지고 나면, 이 방법은, 모든 마커 포인트들의 결합보다 더 작은 세트의 마커 포인트로부터 이루어지기 때문에 더 적은 경로 손실 계산을 요구한다는 이점을 가진다. 결과적인 메트릭은 또한, 협력 수신기들에 대한 더 나은 선택 기준을 제공할 수도 있는데, 이것은 이들이 모바일 장치의 가능성 있는 위치의 더 나은 추정치(커버리지 영역의 결합이 아니라 교차부)로부터 계산되기 때문이다. 이 방법은 상기 총계 방법 2에 비해 더욱 복잡하지만, 활성 세트 커버리지에 최적 표현에 더 가까운 방법을 제공한다. 계산 복잡성과, 레이턴시 대 위치 정확도에 대한 잠재적 영향 사이에는 맞바꿈(trade-off)이 존재한다.

D. 결론

CDMA 기반의 무선 통신 시스템에 대한 활성 세트의 생성에 의해 표현되는 모바일 생성된 무선 품질 정보의 이용은 다른 방법들에 비해 분명한 개선을 나타낸다. 개시된 기술의 이용은 임의의 구동 시험 노력없이도 위치 정확도 개선을 허용한다. 참여하는 WLS 수신기 사이트들은 실제의 RF 채널 조건(페이딩, 일시 블록킹 등의 고려)에 기초하여 실시간으로 선택되며, 정확도 개선의 시도로서의 수신기 사이트의 과도한 선택에 의해 시스템 처리량이 영향받지 않는다.

본 발명의 진정한 범위는 여기서 개시된 양호한 실시예들로 한정되지 않는다. 예를 들어, 무선 위치확인 시스템의 양호한 실시예의 상기 개시에서는, 서빙 모바일 위치확인 센터(SMLC), 위치 측정 유닛(LMU) 등의 설명적 용어를 사용하고 있지만, 이것은 이하의 특허청구범위의 보호 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 되며, 무선 위치확인 시스템의 발명적 양태가 개시된 특정한 방법이나 장치로 제한됨을 암시하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 게다가, 당업자라면 이해하겠지만, 여기서 개시된 많은 발명적 양태는 TDOA 또는 AoA 기술에 기초하지 않는 위치확인 시스템에 적용될 수도 있다. LMU 등은, 본질적으로, 여기서 개시된 발명적 개념으로부터 벗어나지 않고 다양한 형태를 취할 수 있는 프로그램가능한 데이터 수집 및 처리 장치이다. 디지털 신호 처리 및 기타의 처리 기능의 비용이 급하게 떨어지고 있는 점을 고려해 볼 때, 예를 들어 시스템의 발명적 동작을 변경하지 않고 특정한 기능을 여기서 기술된 기능 요소들 중 (SMLC와 같은) 하나로부터 (LMU와 같은) 또 다른 기능 요소로 이전시키는 것이 용이하게 가능하다. 많은 경우에, 여기서 기술된 구현(즉, 기능 요소)의 배치는 단순히 설계자의 선호사항일 뿐이며 엄격한 요건인 것은 아니다. 따라서, 명시적으로 제한될 때를 제외하고는, 이하의 청구항의 보호 범위는 전술된 특정 실시예로 한정되지 않는다.

전술된 임의의 양태는 방법 시스템, 컴퓨터 판독가능한 매체, 또는 기타의 제조 타입으로 구현될 수 있다. 당업자라면, 여기서 설명된 다양한 기술들이 하드웨어나 소프트웨어, 또는 적절하다면, 이들의 조합으로 구현될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 예를 들어, 본 발명의 양태들은 프로그램된 컴퓨터에서 실행될 수도 있다. 따라서, 본 발명의 방법 및 장치, 또는 그 소정의 양태나 부분은, 플로피 디스켓, CD-ROM, 하드 드라이브, 기타 임의의 머신-판독가능한 스토리지 매체와 같은 유형의 매체로 구현된 프로그램 코드(즉, 명령어)의 형태를 취할 수도 있으며, 여기서 프로그램 코드는, 컴퓨터와 같은 머신 내에 로드되어 머신에 의해 실행되며, 머신은 본 발명을 실시하기 위한 장치가 된다. 프로그래머블 컴퓨터에서의 프로그램 코드 실행의 경우, 컴퓨팅 장치는 일반적으로 프로세서, 프로세서에 의해 판독가능한 스토리지 매체(휘발성 및 비휘발성 메모리 및/또는 스토리지 요소를 포함), 적어도 하나의 입력 장치, 및 적어도 하나의 출력 장치를 포함한다. 본 발명과 연계하여 설명된 프로세스들을 구현하거나 이용할 수 있는 하나 이상의 프로그램, 예를 들어, API의 이용을 통해, 재사용가능한 제어 등. 이러한 프로그램들은 컴퓨터 시스템과 통신하기 위해 고수준 절차 또는 객체 지향형 프로그래밍 언어로 구현되는 것이 바람직하다. 그러나, 프로그램(들)은, 원한다면 어셈블리 또는 기계어로 구현될 수 있다. 어느 경우에도, 언어는 컴파일되거나 인터프리팅된 언어일 수도 있으며, 하드웨어 구현과 결합될 수도 있다. 실시예에서, 컴퓨터 판독가능한 매체는, 예를 들어, 랜덤 액세스 메모리(RAM), 스토리지 장치, 예를 들어, 전기기계적 하드 드라이브, 솔리드 스테이트 하드 드라이브, 등, 펌웨어, 예를 들어, FLASH RAM이나 ROM, 및 예를 들어 CD-ROM, 플로피 디스크, DVD, FLASH 드라이브, 외장형 스토리지 장치와 같은 착탈가능한 스토리지 장치를 포함할 수 있다. 당업자라면, 자기 디스켓, 플래시 메모리 카드, 디지털 비디오 디스크, 베르누이 카트리지 등과 같은 기타 유형의 컴퓨터 판독가능한 스토리지 매체가 이용될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 컴퓨터 판독가능한 스토리지 매체는 프로세서 실행가능한 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈, 및 기타의 컴퓨터용 데이터의 비휘발성 스토리지를 제공할 수도 있다.

마지막으로, 본 개시가 다양한 도면들에 예시된 바와 같은 양호한 양태와 연계하여 설명되었지만, 기타의 유사한 양태들이 이용되거나 본 개시와 동일한 기능을 수행하기 위해 설명된 양태들로부터 벗어나지 않고 이들 양태들에 수정과 첨가가 이루어질 수도 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 본 개시의 다양한 양태들에서, 모바일 장치와 연관된 주체를 추적하기 위해 다양한 메커니즘이 개시되었다. 그러나, 본 명세서에서의 교시에 의해 이들 전술된 양태들과 등가의 다른 메커니즘도 역시 고려할 수 있다. 따라서, 본 개시는 임의의 단일의 양태로 한정되어서는 안 되고, 오히려 첨부된 특허청구범위에 따라 폭넓게 해석되어야 한다.

Claims (51)

1. CDMA(Code Division Multiple Access) 기반의 무선 통신 네트워크(WCN; wireless communications network)에서 모바일 장치의 위치확인에 이용하기 위한 한 세트의 협력기(cooperator) 및 복조기(demodulator) 신호 수집 수신기들을 식별하는 방법으로서,
   상기 모바일 장치와 상기 WCN 사이에서 활성 통신을 확립하기 위한 기지국들의 활성 세트를 식별하는 데이터를 획득하는 단계;
   상기 활성 세트에 기초하여, 프록시 서빙 셀(proxy serving cell)을 식별하는 단계;
   상기 프록시 서빙 셀에 기초하여, 적어도 하나의 협력기 수신기와 적어도 하나의 복조기 수신기를 식별하는 단계;
   상기 모바일 장치로부터 신호 데이터를 수집하기 위해 상기 적어도 하나의 협력기 수신기와 상기 적어도 하나의 복조기 수신기를 이용하는 단계; 및
   상기 모바일 장치의 위치를 확인하기 위해 상기 신호 데이터를 이용하는 단계
   를 포함하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 프록시 서빙 셀이 식별된 다음, 상기 프록시 서빙 셀에 대응하는 섹터에 대한 협력기 및 복조기 수신기들의 미리계산된 정적 리스트(static list)에 기초하여 협력기 및 복조기 수신기들이 식별되는 방법.
3. 제2항에 있어서, 서비스 영역에 대한 무선 전파 모델(radio propagation model)에 기초하여 상기 미리계산된 정적 리스트를 생성하는 단계를 더 포함하는 방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 방법은, TDMA/FDMA 및 CDMA 모바일 장치 양쪽 모두의 위치를 확인하기 위해 멀티모드 위치 측정 유닛(LMU; location measurement units)이 배치되는 (GSM/UMTS와 같은) 혼합 모드 시스템에서 이용되는 방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 모바일 장치의 위치확인을 개시하는 트리거링 이벤트를 검출하는 단계, 및 트리거링 정보 및 태스킹 정보를 무선 위치확인 시스템(WLS; wireless location system)에 전달하는 단계를 더 포함하고, 상기 태스킹 정보는 활성 세트 멤버쉽 정보(active set membership information)를 포함하는 방법.
6. 제5항에 있어서, 상기 WLS에 의한 복수의 활성 세트 멤버의 검출시에(상기 모바일 장치가 소프트 핸드오프 중), 상기 WLS는 한 세트의 미리정의된 프록시 방법들 중 하나를 선출하고; 일단 프록시 방법에서는, 상기 WLS는 프록시 서빙 셀을 식별하고, 초기 신호 품질 샘플링에 대해 LMU를 태스킹하기 위해 연관된 협력기 및 복조기 리스트들을 검색하는 방법.
7. 제6항에 있어서, 상기 협력기 및 복조기 리스트들로부터 신호 수집을 위한 최종 세트의 협력기 및 복조기 수신기들로의 축소선택(downselect)을 위해 수집된 신호 메트릭을 이용하는 단계를 더 포함하는 방법.
8. 제7항에 있어서, 지리적으로 분산된 LMU들을 통해 무선 신호들이 수집되는 방법.
9. 제1항에 있어서, 상기 프록시 서빙 셀을 식별하는 단계는 상기 활성 세트의 기지국들의 지리적 중심에 가장 가까운 프록시 서빙 셀을 결정하는 단계를 더 포함하는 방법.
10. 제9항에 있어서, 상기 지리적 중심은 상기 기지국들의 지리적 좌표들을 평균화함으로써 결정되는 방법.
11. 제9항에 있어서, 상기 지리적 중심은 상기 기지국들로부터 수신된 신호 전력 레벨들의 함수로서 결정되는 방법.
12. 제9항에 있어서, 상기 지리적 중심은 상기 기지국들과 연관된 신호 품질 메트릭의 함수로서 결정되는 방법.
13. 제1항에 있어서, 상기 프록시 서빙 셀을 식별하는 단계는, 상기 활성 세트의 기지국들 모두를 포함하는 복조기 수신기 리스트를 갖는 기지국을 선택하는 단계, 및 어떠한 기지국의 복조기 수신기 리스트도 상기 활성 세트의 기지국들 모두를 포함하지는 않는 경우, 그의 복조기 수신기 리스트의 상기 활성 세트 내에 가장 많은 수의 기지국을 갖고 있는 기지국을 선택하는 단계를 더 포함하는 방법.
14. 제13항에 있어서, 하나보다 많은 기지국이 상기 활성 세트 내에 상기 가장 많은 수를 포함하는 경우, 미리결정된 선택 방법을 이용하여 상기 활성 세트 내에 상기 가장 많은 수를 포함하는 기지국들로부터 상기 프록시 서빙 셀이 선택되는 방법.
15. 제1항에 있어서, 상기 기지국들 각각은 지리적 커버리지 영역과 연관되고, 상기 프록시 서빙 셀을 식별하는 단계는, 상기 활성 세트에 대한 공통 커버리지 영역을 판정하는 단계; 및 상기 공통 커버리지 영역에 가장 근접하게 정합하는 지리적 커버리지 영역을 갖는 기지국을 상기 프록시 서빙 셀로서 식별하는 단계를 더 포함하는 방법.
16. 제15항에 있어서, 상기 지리적 커버리지 영역은 미리결정된 경계 다각형(bounding polygon)인 방법.
17. 제1항에 있어서, 상기 기지국들 각각은 지리적 커버리지 영역과 연관되고, 상기 프록시를 식별하는 단계는, 가장 작은 지리적 커버리지 영역을 갖는 기지국을 상기 프록시 서빙 셀로서 식별하는 단계를 더 포함하는 방법.
18. CDMA 기반의 무선 통신 네트워크(WCN)에서 모바일 장치의 위치확인에 이용하기 위한 한 세트의 협력기 및 복조기 신호 수집 수신기들을 식별하도록 구성되고, 적어도 하나의 프로세서와 상기 적어도 하나의 프로세서에 통신가능하게 결합된 적어도 하나의 스토리지 매체를 포함하는 시스템으로서, 상기 스토리지 매체는 상기 프로세서로 하여금,
    상기 모바일 장치와 상기 WCN 사이에서 활성 통신을 확립하기 위한 기지국들의 활성 세트를 식별하는 데이터를 획득하는 단계;
    상기 활성 세트에 기초하여, 프록시 서빙 셀을 식별하는 단계;
    상기 프록시 서빙 셀에 기초하여, 적어도 하나의 협력기 수신기와 적어도 하나의 복조기 수신기를 식별하는 단계;
    상기 모바일 장치로부터 신호 데이터를 수집하기 위해 상기 적어도 하나의 협력기 수신기와 상기 적어도 하나의 복조기 수신기를 이용하는 단계; 및
    상기 모바일 장치의 위치를 확인하기 위해 상기 신호 데이터를 이용하는 단계
    를 수행하도록 명령하는 컴퓨터-실행가능한 명령어들을 저장하는 시스템.
19. 제18항에 있어서, 상기 프록시 서빙 셀이 식별된 다음, 상기 프록시 서빙 셀에 대응하는 섹터에 대한 협력기 및 복조기 수신기들의 미리계산된 정적 리스트에 기초하여 협력기 및 복조기 수신기들이 식별되는 시스템.
20. 제19항에 있어서, 상기 프로세서로 하여금 서비스 영역에 대한 무선 전파 모델에 기초하여 상기 미리계산된 정적 리스트를 생성하는 단계를 수행하도록 명령하기 위한 명령어들을 더 포함하는 시스템.
21. 제18항에 있어서, 상기 방법은, TDMA/FDMA 및 CDMA 모바일 장치들 양쪽 모두의 위치를 확인하기 위해 멀티모드 위치 측정 유닛(LMU)들이 배치되는 (GSM/UMTS와 같은) 혼합 모드 시스템에서 이용되는 시스템.
22. 제18항에 있어서, 상기 프로세서로 하여금 상기 모바일 장치의 위치확인을 개시하는 트리거링 이벤트를 검출하는 단계, 및 트리거링 정보 및 태스킹 정보를 무선 위치확인 시스템(WLS)에 전달하는 단계를 수행하도록 명령하기 위한 명령어들을 더 포함하고, 상기 태스킹 정보는 활성 세트 멤버쉽 정보를 포함하는 시스템.
23. 제22항에 있어서, 상기 WLS에 의한 복수의 활성 세트 멤버의 검출시에(상기 모바일 장치가 소프트 핸드오프 중), 상기 WLS는 한 세트의 미리정의된 프록시 방법들 중 하나를 선출하고; 일단 프록시 방법에서는, 상기 WLS는 프록시 서빙 셀을 식별하고, 초기 신호 품질 샘플링에 대해 LMU들을 태스킹하기 위해 연관된 협력기 및 복조기 리스트들을 검색하는 시스템.
24. 제23항에 있어서, 상기 프로세서로 하여금 상기 협력기 및 복조기 리스트들로부터 신호 수집을 위한 최종 세트의 협력기 및 복조기 수신기들로의 축소선택을 위해 수집된 신호 메트릭을 이용하는 단계를 수행하도록 명령하는 명령어들을 더 포함하는 시스템.
25. 제24항에 있어서, 지리적으로 분산된 LMU들을 통해 무선 신호들이 수집되는 시스템.
26. 제18항에 있어서, 상기 프록시 서빙 셀을 식별하는 단계는 상기 활성 세트의 기지국들의 지리적 중심에 가장 가까운 프록시 서빙 셀을 결정하는 단계를 더 포함하는 시스템.
27. 제26항에 있어서, 상기 지리적 중심은 상기 기지국들의 지리적 좌표들을 평균화함으로써 결정되는 시스템.
28. 제26항에 있어서, 상기 지리적 중심은 상기 기지국들로부터 수신된 신호 전력 레벨들의 함수로서 결정되는 시스템.
29. 제26항에 있어서, 상기 지리적 중심은 상기 기지국들과 연관된 신호 품질 메트릭의 함수로서 결정되는 시스템.
30. 제18항에 있어서, 상기 프록시 서빙 셀을 식별하는 단계는, 상기 활성 세트의 기지국들 모두를 포함하는 복조기 수신기 리스트를 갖는 기지국을 선택하는 단계, 및 어떠한 기지국의 복조기 수신기 리스트도 상기 활성 세트의 기지국들 모두를 포함하지는 않는 경우, 그의 복조기 수신기 리스트의 상기 활성 세트 내에 가장 많은 수의 기지국을 갖고 있는 기지국을 선택하는 단계를 더 포함하는 시스템.
31. 제30항에 있어서, 하나보다 많은 기지국이 상기 활성 세트 내에 상기 가장 많은 수를 포함하는 경우, 미리결정된 선택 방법을 이용하여 상기 활성 세트 내에 상기 가장 많은 수를 포함하는 기지국들로부터 상기 프록시 서빙 셀이 선택되는 시스템.
32. 제18항에 있어서, 상기 기지국들 각각은 지리적 커버리지 영역과 연관되고, 상기 프록시 서빙 셀을 식별하는 단계는, 상기 활성 세트에 대한 공통 커버리지 영역을 판정하는 단계; 및 상기 공통 커버리지 영역에 가장 근접하게 정합하는 지리적 커버리지 영역을 갖는 기지국을 상기 프록시 서빙 셀로서 식별하는 단계를 더 포함하는 시스템.
33. 제32항에 있어서, 상기 지리적 커버리지 영역은 미리결정된 경계 다각형인 시스템.
34. 제18항에 있어서, 상기 기지국들 각각은 지리적 커버리지 영역과 연관되고, 상기 프록시를 식별하는 단계는, 가장 작은 지리적 커버리지 영역을 갖는 기지국을 상기 프록시 서빙 셀로서 식별하는 단계를 더 포함하는 시스템.
35. CDMA 기반의 무선 통신 네트워크(WCN)에서 모바일 장치의 위치확인에 이용하기 위한 한 세트의 협력기 및 복조기 신호 수집 수신기들을 식별하기 위한 컴퓨터 실행가능한 명령어들을 저장하고 있는 컴퓨터 판독가능한 저장 매체로서, 상기 컴퓨터 실행가능한 명령어들은,
    상기 모바일 장치와 상기 WCN 사이에서 활성 통신을 확립하기 위한 기지국들의 활성 세트를 식별하는 데이터를 획득하는 단계;
    상기 활성 세트에 기초하여, 프록시 서빙 셀을 식별하는 단계;
    상기 프록시 서빙 셀에 기초하여, 적어도 하나의 협력기 수신기와 적어도 하나의 복조기 수신기를 식별하는 단계;
    상기 모바일 장치로부터 신호 데이터를 수집하기 위해 상기 적어도 하나의 협력기 수신기와 상기 적어도 하나의 복조기 수신기를 이용하는 단계; 및
    상기 모바일 장치의 위치를 확인하기 위해 상기 신호 데이터를 이용하는 단계
    를 위한 명령어들인 컴퓨터 판독가능한 저장 매체.
36. 제35항에 있어서, 상기 프록시 서빙 셀이 식별된 다음, 상기 프록시 서빙 셀에 대응하는 섹터에 대한 협력기 및 복조기 수신기들의 미리계산된 정적 리스트에 기초하여 협력기 및 복조기 수신기들이 식별되는 컴퓨터 판독가능한 저장 매체.
37. 제36항에 있어서, 서비스 영역에 대한 무선 전파 모델에 기초하여 상기 미리계산된 정적 리스트를 생성하기 위한 명령어들을 더 포함하는 컴퓨터 판독가능한 저장 매체.
38. 제35항에 있어서, 상기 한 세트의 협력기 및 복조기 신호 수집 수신기들은, TDMA/FDMA 및 CDMA 모바일 장치들 양쪽 모두의 위치를 확인하기 위해 멀티모드 위치 측정 유닛(LMU)들이 배치되는 (GSM/UMTS와 같은) 혼합 모드 시스템에서 식별되는 컴퓨터 판독가능한 저장 매체.
39. 제35항에 있어서, 상기 모바일 장치의 위치확인을 개시하는 트리거링 이벤트를 검출하는 단계, 및 트리거링 정보 및 태스킹 정보를 무선 위치확인 시스템(WLS)에 전달하는 단계를 위한 명령어들을 더 포함하고, 상기 태스킹 정보는 활성 세트 멤버쉽 정보를 포함하는 컴퓨터 판독가능한 저장 매체.
40. 제39항에 있어서, 상기 WLS에 의한 복수의 활성 세트 멤버의 검출시에(상기 모바일 장치가 소프트 핸드오프 중), 상기 WLS는 한 세트의 미리정의된 프록시 방법들 중 하나를 선출하고; 일단 프록시 방법에서는, 상기 WLS는 프록시 서빙 셀을 식별하고, 초기 신호 품질 샘플링에 대해 LMU들을 태스킹하기 위해 연관된 협력기 및 복조기 리스트들을 검색하는 컴퓨터 판독가능한 저장 매체.
41. 제40항에 있어서, 상기 협력기 및 복조기 리스트들로부터 신호 수집을 위한 최종 세트의 협력기 및 복조기 수신기들로의 축소선택을 위해 수집된 신호 메트릭을 이용하기 위한 명령어들을 더 포함하는 컴퓨터 판독가능한 저장 매체.
42. 제41항에 있어서, 지리적으로 분산된 LMU들을 통해 무선 신호들이 수집되는 컴퓨터 판독가능한 저장 매체.
43. 제35항에 있어서, 상기 프록시 서빙 셀을 식별하기 위한 명령어들은 상기 활성 세트의 기지국들의 지리적 중심에 가장 가까운 프록시 서빙 셀을 결정하기 위한 명령어들을 더 포함하는 컴퓨터 판독가능한 저장 매체.
44. 제43항에 있어서, 상기 지리적 중심은 상기 기지국들의 지리적 좌표들을 평균화함으로써 결정되는 컴퓨터 판독가능한 저장 매체.
45. 제43항에 있어서, 상기 지리적 중심은 상기 기지국들로부터 수신된 신호 전력 레벨들의 함수로서 결정되는 컴퓨터 판독가능한 저장 매체.
46. 제43항에 있어서, 상기 지리적 중심은 상기 기지국들과 연관된 신호 품질 메트릭의 함수로서 결정되는 컴퓨터 판독가능한 저장 매체.
47. 제35항에 있어서, 상기 프록시 서빙 셀을 식별하기 위한 명령어들은, 상기 활성 세트의 기지국들 모두를 포함하는 복조기 수신기 리스트를 갖는 기지국을 선택하는 단계, 및 어떠한 기지국의 복조기 수신기 리스트도 상기 활성 세트의 기지국들 모두를 포함하지는 않는 경우, 그의 복조기 수신기 리스트에 상기 활성 세트 내의 가장 많은 수의 기지국을 갖고 있는 기지국을 선택하는 단계를 더 포함하는 컴퓨터 판독가능한 저장 매체.
48. 제47항에 있어서, 하나보다 많은 기지국이 상기 활성 세트 내에 상기 가장 많은 수를 포함하는 경우, 미리결정된 선택 방법을 이용하여 상기 활성 세트 내에 상기 가장 많은 수를 포함하는 기지국들로부터 상기 프록시 서빙 셀이 선택되는 컴퓨터 판독가능한 저장 매체.
49. 제35항에 있어서, 상기 기지국들 각각은 지리적 커버리지 영역과 연관되고, 상기 프록시 서빙 셀을 식별하기 위한 명령어들은, 상기 활성 세트에 대한 공통 커버리지 영역을 판정하고, 상기 공통 커버리지 영역에 가장 근접하게 정합하는 지리적 커버리지 영역을 갖는 기지국을 상기 프록시 서빙 셀로서 식별하기 위한 명령어들을 더 포함하는 컴퓨터 판독가능한 저장 매체.
50. 제49항에 있어서, 상기 지리적 커버리지 영역은 미리결정된 경계 다각형인 컴퓨터 판독가능한 저장 매체.
51. 제35항에 있어서, 상기 기지국들 각각은 지리적 커버리지 영역과 연관되고, 상기 프록시를 식별하기 위한 명령어들은, 가장 작은 지리적 커버리지 영역을 갖는 기지국을 상기 프록시 서빙 셀로서 식별하기 위한 명령어들을 더 포함하는 컴퓨터 판독가능한 저장 매체.

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