KR20190065322A - 텔레그램 분할 기반 위치 파악 - Google Patents

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KR20190065322A
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마르쿠스 하르트만
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프라운호퍼 게젤샤프트 쭈르 푀르데룽 데어 안겐반텐 포르슝 에. 베.
프리드리히-알렉산더-우니베르지테트 에를랑겐-뉘른베르크
프리드리히-알렉산더-우니베르지테트 에를랑겐-뉘른베르크
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Abstract

실시예는 서브 데이터 패킷을 수신하는 장치, 위상차를 확인하는 장치, 및 거리 차이를 확인하는 장치를 갖는 데이터 수신기에 관한 것이다. 서브 데이터 패킷을 수신하는 장치는 분할된 상태에서 데이터 송신기에 의해 적어도 2개의 서브 데이터 패킷으로 송신되는 데이터 패킷을 획득하기 위해 데이터 송신기로부터 적어도 2개의 서브 데이터 패킷을 수신하고 적어도 2개의 서브 데이터 패킷을 결합하도록 설계된다. 적어도 2개의 서브 데이터 패킷 각각은 데이터 패킷보다 짧다. 서브 데이터 패킷을 수신하는 장치는 적어도 2개의 상이한 캐리어 주파수 상에서 적어도 2개의 서브 데이터 패킷을 수신하도록 설계된다. 위상차를 확인하는 장치는 적어도 2개의 서브 데이터 패킷 사이의 위상차를 확인하도록 설계되며, 상기 위상차는 적어도 2개의 상이한 캐리어 주파수 및 경로 지연에 의해 야기된다. 데이터 수신기와 데이터 송신기 사이의 거리 차이를 확인하는 장치는 적어도 2개의 서브 데이터 패킷 사이의 확인된 위상차에 기초하여 거리 차이를 확인하도록 설계된다.

Description

텔레그램 분할 기반 위치 파악
본 발명의 실시예는 데이터 수신기와 관련이 있다. 다른 실시예는 데이터 송신기 및 적어도 하나의 데이터 수신기를 갖는 통신 시스템과 관련이 있다. 일부 실시예는 텔레그램 분할에 기초한 위치 파악(localization)과 관련이 있다.
DE 10 2009 060 592 B4는 (예를 들어, IEEE802.15.4로부터) 주파수 호핑 방법을 사용하여 두 노드 사이의 거리를 측정하는 방법을 기술한다. 이 경우, 2개의 노드 A와 B는 동일한 거리 Δf에서 국부 발진기(local oscillator, LO) 주파수를 변경한다. 두 노드는 데이터 패킷(이상적으로 사인(sinus) 톤/파)을 상이한 주파수로 서로 송신한 다음 캐리어 위상과 관련된 제1 값을 내부적으로 결정한다. 그 다음에, 두 주파수는 Δf에 의해 스위칭되고 제2 값이 각각 결정된다. 거리는 두 위상 값의 차이로부터 결정된다. Quarz 공차는 송신의 시간적 거리가 동일하면 계산에서 서로 상쇄된다. 다중 경로 전파를 감소시키기 위해, 전체 대역에서 여러 번의 측정이 수행되고, 제1 수신 신호를 결정하기 위해 IFFT를 통해 채널 임펄스 응답이 계산된다.
DE 10 2011 082 098은 텔레그램 분할을 기술한다. 여기서, 텔레그램은 여러 개의 서브 패킷으로 분할된다. 이러한 서브 패킷은 홉(hop)이라 불린다. 여러 정보 심볼이 홉에서 전송된다. 홉은 주파수에서 소위 주파수 호핑 방법으로 송신되거나 여러 주파수에 걸쳐 분할된다. 홉 사이에는 송신이 이루어지지 않는 일시 중지(pause)가 있다. [G. Kilian, H. Petkov, R. Psiuk, H. Lieske, F. Beer, J. Robert, and A. Heuberger, “coverage for low-power telemetry systems using telegram splitting,”in Proceedings of 2013 European Conference on Smart Objects, Systems and Technologies(SmartSysTech), 2013]을 또한 참조한다.
또한, 메시지의 재송신이 알려져 있다. 알로하(Aloha) 방법 또는 슬롯 알로하(Slotted Aloha) 방법에서, 메시지는 센서 노드에서 기지국으로 무작위의 시점에 송신된다. 결과적으로, 네트워크의 여러 참가자와 충돌이 발생한다. 충돌 확률을 감소시키기 위해, 메시지는 반복적으로 송신될 수 있다. 이러한 메시지의 반복 송신은 상이한 주파수에서 발생할 수도 있다(주파수 호핑).
본 발명의 목적은 원격 측정 시스템에서 다수의 센서 노드의 보다 정확한 및/또는 강력한 위치 파악을 가능하게 하는 개념을 제공하는 것이다.
이 목적은 독립항에 의해 해결된다.
유리한 구현예는 종속 청구항에서 찾을 수 있다.
실시예는 서브 데이터 패킷을 수신하는 유닛, 위상차를 결정하는 유닛, 및 거리 차이를 결정하는 유닛을 갖는 데이터 수신기를 제공한다. 서브 데이터 패킷을 수신하는 유닛은 데이터 송신기로부터 적어도 2개의 서브 데이터 패킷을 수신하고, 데이터 송신기에 의해 적어도 2개의 서브 데이터 패킷으로 분할되어 송신되는 데이터 패킷을 획득하기 위해 적어도 서브 데이터 패킷을 결합하도록 구성되며, 여기서 적어도 2개의 서브 데이터 패킷 각각은 데이터 패킷보다 짧고, 여기서 서브 데이터 패킷을 수신하는 유닛은 적어도 2개의 상이한 캐리어 주파수 상에서 적어도 2개의 서브 데이터 패킷을 수신하도록 구성된다. 위상차를 결정하는 유닛은 적어도 2개의 상이한 캐리어 주파수 및 경로 지연에 의해 야기되는 적어도 2개의 서브 데이터 패킷 사이의 위상차를 결정하도록 구성된다. 데이터 수신기와 데이터 송신기 사이의 거리 차이를 결정하는 유닛은 적어도 2개의 서브 데이터 패킷 사이의 결정된 위상차에 기초하여 거리 차이를 결정하도록 구성된다.
다른 실시예는 데이터 송신기 및 데이터 수신기를 갖는 통신 시스템을 제공한다. 데이터 송신기는 데이터 패킷을 적어도 2개의 서브 데이터 패킷으로 분할하도록 구성된, 서브 데이터 패킷을 생성하는 유닛 - 여기서, 적어도 2개의 서브 데이터 패킷 각각은 데이터 패킷보다 짧음 -, 및 적어도 2개의 상이한 캐리어 주파수 상에서 적어도 2개의 서브 데이터 패킷을 송신하도록 구성된, 서브 데이터 패킷을 송신하는 유닛을 포함한다. 데이터 수신기는 서브 데이터 패킷을 수신하는 유닛, 위상차를 결정하는 유닛, 및 거리 차이를 결정하는 유닛을 포함한다. 서브 데이터 패킷을 수신하는 유닛은 데이터 송신기로부터 적어도 2개의 서브 데이터 패킷을 수신하고, 데이터 송신기에 의해 적어도 2개의 서브 데이터 패킷으로 분할되어 송신되는 데이터 패킷을 획득하기 위해 적어도 서브 데이터 패킷을 결합하도록 구성되며, 여기서 적어도 2개의 서브 데이터 패킷 각각은 데이터 패킷보다 짧고, 여기서 서브 데이터 패킷을 수신하는 유닛은 적어도 2개의 상이한 캐리어 주파수 상에서 적어도 2개의 서브 데이터 패킷을 수신하도록 구성된다. 위상차를 결정하는 유닛은 적어도 2개의 상이한 캐리어 주파수 및 경로 지연에 의해 야기되는 적어도 2개의 서브 데이터 패킷 사이의 위상차를 결정하도록 구성된다. 데이터 수신기와 데이터 송신기 사이의 거리 차이를 결정하는 유닛은 적어도 2개의 서브 데이터 패킷 사이의 결정된 위상차에 기초하여 거리 차이를 결정하도록 구성된다.
다른 실시예는 데이터 송신기와 데이터 수신기 사이의 거리 차이를 결정하는 방법을 제공한다. 방법은 적어도 2개의 상이한 캐리어 주파수 상에서 데이터 송신기에 의해 송신된 적어도 2개의 서브 데이터 패킷을 데이터 수신기로 수신하는 단계를 포함한다. 또한, 방법은 데이터 송신기에 의해 적어도 2개의 서브 데이터 패킷으로 분할되어 송신되는 데이터 패킷을 획득하기 위해 적어도 2개의 서브 데이터 패킷을 결합하는 단계를 포함하며, 여기서 적어도 2개의 서브 데이터 패킷 각각은 데이터 패킷보다 짧다. 또한, 방법은 상기 적어도 2개의 상이한 캐리어 주파수 및 경로 지연에 의해 야기되는 데이터 수신기에서의 적어도 2개의 서브 데이터 패킷 사이의 위상차를 결정하는 단계를 포함한다. 또한, 방법은 적어도 2개의 서브 데이터 패킷 사이의 결정된 위상차에 기초하여 데이터 수신기와 데이터 송신기 사이의 거리 차이를 결정하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예가 도면을 참조하여 보다 상세히 설명되며, 여기서:
도 1은 일 실시예에 따른 데이터 송신기 및 데이터 수신기를 갖는 시스템의 개략적인 블록 회로도를 도시한다;
도 2는 텔레그램 분할 방법을 사용하여 데이터 패킷의 송신 동안 송신 채널의 점유를 다이어그램으로 도시한다;
도 3은 일 실시예에 따른 하나의 데이터 송신기 및 2개의 데이터 수신기를 갖는 통신 시스템의 개략도를 도시한다;
도 4a는 선형 주파수 증가를 포함하는 신호를 다이어그램으로 도시한다;
도 4b는 도 1은 계단식 주파수 증가를 포함하는 신호를 다이어그램으로 도시한다;
도 5는 일 실시예에 따른, 시간에서 분산된(distributed) 주파수 홉을 갖는 신호를 다이어그램으로 도시한다;
도 6은 일 실시예에 따른 상이한 캐리어 주파수의 일부가 송신에 사용된 주파수 대역의 주파수 가장자리에 인접하는 방식으로 상이한 캐리어 주파수 상에서 복수의 서브 데이터 패킷의 분산을 다이어그램으로 도시한다;
도 7은 일 실시예에 따른, 모호한 위상차 측정에 의해 생성된 3개의 쌍곡선 그룹뿐만 아니라, 센서 노드의 위치, 2개의 기지국(110)의 위치를 다이어그램에 도시한다;
도 8은 일 실시예에 따른, 여러 개의 센서 노드 및 2개의 기지국을 갖는 통신 시스템의 개략도를 도시한다;
도 9는 일 실시예에 따른, 데이터 패킷 및 시간 및 주파수에서 분산된 복수의 서브 데이터 패킷으로의 분할의 개략도를 도시한다; 그리고
도 10은 일 실시예에 따른, 데이터 송신기와 데이터 수신기 사이의 거리 차이를 결정하는 방법의 흐름도를 도시한다.
본 발명의 실시예에 대한 후속하는 설명에서, 동일한 효과를 갖는 동일한 요소 또는 요소들은 동일한 참조 번호로 도면에 표시되어 설명이 호환 가능하다.
도 1은 일 실시예에 따른 데이터 송신기(100) 및 데이터 수신기(110)를 갖는 통신 시스템(180)의 개략적인 블록 회로도를 도시한다.
데이터 송신기(100)는 데이터 패킷을 적어도 2개의 서브 데이터 패킷142_1 내지 142_n, n≥2)으로 분할하도록 구성된, 서브 데이터 패킷을 생성하는 유닛(142_1 내지 142_n) - 여기서, 적어도 2개의 서브 데이터 패킷(142_1 내지 142_n) 각각은 데이터 패킷보다 짧음 -, 및 적어도 2개의 상이한 캐리어 주파수 상에서 적어도 2개의 서브 데이터 패킷(142_1 내지 142_n)을 데이터 수신기(110)에 송신하도록 구성된, 서브 데이터 패킷을 송신하는 유닛(송신 유닛, 102)을 포함한다.
데이터 수신기(110)는 서브 데이터 패킷을 수신하는 유닛(수신 유닛, 116), 위상차를 결정하는 유닛(117), 및 거리 차이를 결정하는 유닛(118)을 포함한다.
서브 데이터 패킷을 수신하는 유닛(116)은 데이터 송신기(100)로부터 적어도 2개의 서브 데이터 패킷(142_1 내지 142_n)을 수신하고, 데이터 송신기(100)에 의해 적어도 2개의 서브 데이터 패킷(142_1 내지 142_n)으로 분할되어 송신되는 데이터 패킷을 획득하기 위해 적어도 서브 데이터 패킷(142_1 내지 142_n)을 결합하도록 구성되며, 여기서 적어도 2개의 서브 데이터 패킷(142_1 내지 142_n) 각각은 데이터 패킷보다 짧고, 여기서 서브 데이터 패킷을 수신하는 유닛(116)은 적어도 2개의 상이한 캐리어 주파수 상에서 적어도 2개의 서브 데이터 패킷(142_1 내지 142_n)을 수신하도록 구성된다.
위상차를 결정하는 유닛(117)은 적어도 2개의 상이한 캐리어 주파수 및 경로 지연에 의해 야기되는 적어도 2개의 서브 데이터 패킷(142_1 내지 142_n) 사이의 위상차를 결정하도록 구성된다.
데이터 수신기(110)와 데이터 송신기(100) 사이의 거리 차이를 결정하는 유닛(118)은 적어도 2개의 서브 데이터 패킷(142_1 내지 142_n) 사이의 결정된 위상차에 기초하여 거리 차이를 결정하도록 구성된다.
도 1에 예시적으로 도시된 바와 같이, 데이터 송신기(100)는 복수의 서브 데이터 패킷(142_1 내지 142_n)을 송신하도록 구성된 송신 유닛(102)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 송신 유닛(102)는 송신 모듈 또는 송신기일 수 있다. 서브 데이터 패킷을 생성하는 유닛(101)은 송신 모듈 또는 송신기에서 구현될 수 있다. 송신 유닛(102)은 데이터 송신기(100)의 안테나(104)에 연결될 수 있다. 데이터 송신기(100)는 임의적으로 데이터(예를 들어, 데이터 패킷 또는 복수의 서브 데이트 패킷)를 수신하도록 구성된 수신 유닛(또는 수신 모듈 또는 수신기, 106)을 포함할 수 있다. 수신 유닛(106)은 안테나(104) 또는 데이터 송신기(100)의 다른 (별도의) 안테나에 연결될 수 있다. 데이터 송신기(100)는 또한 결합된 송신/수신 유닛(송수신기)을 포함할 수 있다.
데이터 수신기(110)는 데이터(120)를 수신하도록 구성된 수신 유닛(116)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 수신 유닛(116)은 수신 모듈 또는 수신기일 수 있다. 위상차를 결정하는 유닛(117) 및/또는 거리 차이를 결정하는 유닛(118)은 또한 수신 모듈 또는 수신기에서 구현될 수 있다. 수신 유닛(116)은 데이터 수신기(110)의 안테나(114)에 연결될 수 있다. 임의적으로, 데이터 수신기(110)는 데이터(예를 들어, 데이터 패킷 또는 복수의 서브 데이터 패킷)를 송신하도록 구성된 송신 유닛(또는 송신 모듈 또는 송신기)(112)을 포함할 수 있다. 송신 유닛(112)은 안테나(114) 또는 데이터 송신기(100)의 다른 (별도의) 안테나에 연결될 수 있다. 데이터 수신기(110)는 또한 결합된 송신/수신 유닛(송수신기)을 포함할 수 있다.
실시예에서, 데이터 송신기(100)는 센서 노드일 수 있는 반면, 데이터 수신기(110)는 기지국일 수 있다. 통상적으로, 통신 시스템(180)은 적어도 하나의 데이터 수신기(110)(기지국) 및 다수의 데이터 송신기(예를 들어, 가열 미터(heating meter)와 같은 센서 노드)를 포함한다. 당연히, 데이터 송신기(100)가 기지국이고, 한편 데이터 수신기(110)가 센서 노드인 것이 또한 가능할 수 있다. 또한, 데이터 송신기(100) 및 데이터 수신기(110)가 센서 노드일 수 있다. 또한, 데이터 송신기(100) 및 데이터 수신기(110)가 기지국일 수도 있다.
데이터 송신기(100) 및 데이터 수신기(110)는 텔레그램 분할 방법을 사용하여 각각 데이터(120)를 송수신하도록 구성될 수 있다. 여기서, 텔레그램 또는 데이터 패킷은 복수의 서브 데이터 패킷(또는 부분 데이터 패킷, 또는 부분 패킷, 142_1 내지 142_n)으로 분할되고, 서브 데이터 패킷(142_1 내지 142_n)은 데이터 송신기(100)에 의해 호핑 패턴(140)에 따라 시간 및/또는 주파수로 분산된 데이터 수신기(110)로 송신되며, 여기서 데이터 수신기(110)는 서브 데이터 패킷을 합쳐(또는 결합하여) 데이터 패킷을 획득한다. 서브 데이터 패킷(142_1 내지 142_n) 각각은 데이터 패킷의 일부만을 포함한다. 데이터 패킷은 데이터 패킷의 오류 없는 디코딩화를 위해 모든 서브 데이터 패킷(142_1 내지 142_n)이 필요하지 않고 서브 데이터 패킷(142_1 내지 142_n)의 일부만이 필요하도록 채널 코딩될 수 있다.
전술한 바와 같이, 다수의 서브 데이터 패킷(142)의 시간적 분산은 시간 및/또는 주파수 호핑 패턴에 따라 수행될 수 있다.
시간 호핑 패턴은 서브 데이터 패킷(142_1 내지 142_n)이 송신되는 송신 시간의 시퀀스 또는 송신 시간 간격을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 제1 서브 데이터 패킷(142_1)은 제1 송신 시간(또는 제1 송신 시간 슬롯)에서 송신될 수 있고, 제2 서브 데이터 패킷(142_2)은 제2 송신 시간(또는 제2 송신 시간 슬롯)에서 송신될 수 있으며, 여기서 제1 송신 시간과 제2 송신 시간은 상이하다. 시간 호핑 패턴은 제1 송신 시간 및 제2 송신 시간을 정의할(또는 지정할 또는 나타낼) 수 있다. 대안적으로, 시간 호핑 패턴은 제1 송신 시간 및 제1 송신 시간과 제2 송신 시간 간의 시간 간격을 나타낼 수 있다. 당연히, 시간 호핑 패턴은 단지 제1 시간 송신 시간과 제2 송신 시간 사이의 시간적 간격만을 나타낼 수 있다. 서브 데이터 패킷(142_1 내지 142_n) 사이에는 아무 것도 송신되지 않는 송신 일시 중지가 존재할 수 있다. 서브 데이터 패킷(142_1 내지 142_n)은 또한 시간적으로 중첩(교차)될 수 있다.
주파수 호핑 패턴은 서브 데이터 패킷(142_1 내지 142_n)이 송신되는 송신 주파수의 시퀀스 또는 송신 주파수 홉을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 제1 서브 데이터 패킷(142_1)은 제1 송신 주파수(또는 제1 주파수 채널)로 송신될 수 있고, 제2 서브 데이터 패킷(142_2)은 제2 송신 주파수(또는 제2 주파수 채널 )로 송신될 수 있으며, 제1 송신 주파수와 제2 송신 주파수는 상이하다. 주파수 호핑 패턴은 제1 송신 주파수 및 제2 송신 주파수를 정의할(또는 지정할, 또는 나타낼) 수 있다. 대안적으로, 주파수 호핑 패턴은 제1 송신 주파수 및 제1 송신 주파수와 제2 송신 주파수 사이의 주파수 간격(송신 주파수 홉)을 나타낼 수 있다. 당연히, 주파수 호핑 패턴은 또한 제1 송신 주파수와 제2 송신 주파수 사이의 주파수 간격(송신 주파수 홉)만을 나타낼 수도 있다.
당연히, 복수의 서브 데이터 패킷(142_1 내지 142_n)은 데이터 송신기(100)에 의해 시간 및 주파수로 분산된 데이터 수신기(110)로 송신될 수도 있다. 시간 및 주파수에서 복수의 데이터 패킷(142_1 내지 142_n)의 분산은 시간/주파수 호핑 패턴에 따라 수행될 수 있다. 시간/주파수 호핑 패턴은 시간 호핑 패턴과 주파수 호핑 패턴의 조합, 즉 서브 데이터 패킷(142_1 내지 142_n)이 송신되는 송신 시간 또는 송신 시간의 시퀀스일 수 있으며, 여기서 송신 주파수(또는 송신 주파수 홉)는 송신 시간(또는 송신 시간 간격)과 연관된다.
도 2는 텔레그램 분할 방법을 사용하여 데이터 패킷의 송신 동안 송신 채널의 점유를 다이어그램으로 도시한다. 세로 좌표는 주파수를 나타내고, 가로 좌표는 시간을 나타낸다.
도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 데이터 패킷은 복수의 서브 데이터 패킷(142_1 내지 142_n)으로 분산될 수 있고, 시간/주파수 호핑 패턴에 따라 시간(예를 들어 상이한 시간 슬롯) 및 주파수(예를 들어 상이한 주파수 채널)로 분산되어 데이터 수신기(110)로 데이터 송신기(100)에 의해 송신될 수 있다.
도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 복수의 서브 데이터 패킷(142_1 내지 142_n) 각각이 부분 동기화 시퀀스(또는 부분 파일럿 시퀀스)(144_1 내지 144_n)를 포함하도록, 복수의 서브 데이터 패킷(142_1 내지 142_n)에 동기화 시퀀스(또는 파일럿 시퀀스)가 분산될 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 하나의 데이터 송신기(100) 및 2개의 데이터 수신기(110_1 및 110_2)를 갖는 통신 시스템(180)의 개략도를 도시한다.
데이터 송신기(100)는 데이터 패킷을 적어도 2개의 서브 데이터 패킷(142_1 내지 142_n, n≥2)으로 분할하도록 구성된, 서브 데이터 패킷을 생성하는 유닛(142_1 내지 142_n) - 여기서, 적어도 2개의 서브 데이터 패킷(142_1 내지 142_n) 각각은 데이터 패킷보다 짧음 -, 및 적어도 2개의 상이한 캐리어 주파수 상에서 적어도 2개의 서브 데이터 패킷(142_1 내지 142_n)을 데이터 수신기(110)에 송신하도록 구성된, 서브 데이터 패킷을 송신하는 유닛(송신 유닛, 102)을 포함한다.
서브 데이터 패킷을 수신하는 유닛(116)은 데이터 송신기(100)에 의해 적어도 2개의 서브 데이터 패킷(142_1 내지 142_n)을 수신하고, 데이터 송신기(100)에 의해 적어도 2개의 서브 데이터 패킷(142_1 내지 142_n)으로 분할되어 송신되는 데이터 패킷을 획득하기 위해 적어도 서브 데이터 패킷(142_1 내지 142_n)을 결합하도록 구성되며, 여기서 적어도 2개의 서브 데이터 패킷(142_1 내지 142_n) 각각은 데이터 패킷보다 짧고, 여기서 서브 데이터 패킷을 수신하는 유닛(116)은 적어도 2개의 상이한 캐리어 주파수 상에서 적어도 2개의 서브 데이터 패킷(142_1 내지 142_n)을 수신하도록 구성된다.
또한, 통신 시스템(180)은 적어도 2개의 상이한 캐리어 주파수 및 경로 지연에 의해 야기되는 적어도 2개의 서브 데이터 패킷(142_1 내지 142_n) 사이의 위상차를 결정하도록 구성된, 위상차를 결정하는 유닛(117_1)을 포함한다.
또한, 통신 시스템(180)은 적어도 2개의 서브 데이터 패킷(142_1 내지 142_n) 사이의 결정된 위상차에 기초하여 거리 차이를 결정하도록 구성된, 데이터 수신기(110)와 데이터 송신기(100) 사이의 거리 차이를 결정하는 유닛(118_1)을 포함한다.
실시예에서, 제1 데이터 수신기(110_1)는 위상차를 결정하는 유닛(117_1) 및/또는 거리 차이를 결정하는 유닛(118_1)을 포함할 수 있다. 대안적으로, 통신 시스템(180)은 위상차를 결정하는 유닛(117_1) 및/또는 거리 차이를 결정하는 유닛(118_1)을 포함하는 중앙 처리 유닛(182)을 포함할 수 있다.
제2 데이터 수신기(110_2)는 데이터 송신기(100)로부터 적어도 2개의 서브 데이터 패킷(142_1 내지 142_n)을 수신하고, 데이터 송신기(100)에 의해 적어도 2개의 서브 데이터 패킷(142_1 내지 142_n)으로 분할되어 송신되는 데이터 패킷을 획득하기 위해 적어도 서브 데이터 패킷(142_1 내지 142_n)을 결합하도록 구성된, 서브 데이터 패킷을 수신하는 유닛(116_2)을 또한 포함할 수 있으며, 여기서 서브 데이터 패킷을 수신하는 유닛(116_2)은 적어도 2개의 상이한 캐리어 주파수 상에서 적어도 2개의 서브 데이터 패킷을 수신하도록 구성된다.
(예를 들어, 제1 데이터 수신기(110_1) 또는 중앙 처리 유닛(182)의) 위상차를 결정하는 유닛(117_1) 또는 (예를 들어, 제2 데이터 수신기(110_2)) 위상차를 결정하는 추가 유닛(117_2) 은 적어도 2개의 상이한 캐리어 주파수에 의해 야기되는 상기 적어도 2개의 서브 데이터 패킷 사이의 추가 위상차를 결정하도록 구성될 수 있다.
(예를 들어, 제1 데이터 수신기(110_1) 또는 중앙 처리 유닛(182)의) 거리 차이를 결정하는 유닛(118_1) 또는 (예를 들어, 제2 데이터 수신기(110_2)) 거리 차이를 결정하는 추가 유닛(118_2) 은 적어도 2개의 서브 데이터 패킷(142_1 내지 142_n) 사이의 결정된 추가 위상차에 기초하여 제2 데이터 수신기(110_2)와 데이터 송신기(100) 사이의 추가 거리 차이를 결정하도록 구성될 수 있다.
실시예에서, 통신 시스템(180)은 결정된 위상차 및 결정된 추가 위상차에 기초하여 데이터 송신기(100)의 위치를 결정하도록 구성된, 데이터 송신기(100)의 위치를 결정하는 유닛(119)을 포함할 수 있다.
데이터 송신기(100)의 위치를 결정하는 유닛(119)은 2개의 데이터 수신기(110_1 및 110_2) 중 하나에 통합되거나, 통신 시스템(180)의 중앙 처리 유닛(182)에 통합될 수 있다.
다음에서, 데이터 송신기(100) 및 데이터 수신기(110)(또는 2개의 데이터 수신기(110_1 및 110_2))의 상세한 실시예가 보다 상세히 설명된다.
일례로서, 도 1에 도시된 데이터 송신기(100) 및 데이터 수신기(110)를 갖는 통신 시스템(180)은 (바람직하게는 15ns 범위의 정확도를 갖는 GPS에 의해) 동기화된 기지국(110)을 갖는 LPWA(Low-Power Wide-Area, 저전력 광역) 네트워크라고 가정된다. 여러 기지국(110)은 단방향 또는 양방향 방식으로 구현될 수 있는 센서 노드(데이터 송신기, 예를 들어 센서를 갖는 태그)(100)의 송신 신호(120)를 수신한다. 센서 노드(100)는 여러 주파수 상에 분산된 데이터(120)를 송신할 수 있다.
그러나, 후속하는 설명은 LPWA 네트워크 이외의 다른 통신 시스템에도 적용될 수 있다. 또한, 후속하는 설명은 데이터 송신기(100) 및 데이터 수신기(110)의 다른 구현예에도 적용될 수 있다. 따라서, 데이터 수신기(110)는 (동기화된) 기지국으로서의 구현예에 제한되지 않고, 한편 데이터 송신기(100)는 센서 노드로서의 구현예에 제한되지 않는다.
스텝(step)을 갖는 주파수 스윕 (sweep)
일례로서 도 4a에 도시된 바와 같이, 선형 주파수 증가를 갖는 신호를 송신하는 대신에, 실시예에서는, 도 4b에 도시된 바와 같이, 센서 노드(100)가 계단식 주파수 증가 또는 급격한 주파수 증가(주파수 홉 142_1 내지 142_7)를 갖는 신호를 송신하도록 구성될 수 있다. 상세히, 도 4a는 선형 주파수 증가 (주파수 처프(chirp) 또는 FM 처프)를 갖는 신호를 다이어그램으로 도시하고, 한편 도 4b는 계단식 주파수 증가를 갖는 신호를 다이어그램으로 도시한다. 도 4a 및 도 4b에서, 세로 좌표는 주파수를 나타내고, 가로 좌표는 시간을 나타낸다.
도 4a에 도시된 선형 주파수 증가를 갖는 신호와 대조적으로, 도 4b에 도시된 계단식 주파수 증가를 갖는 신호는 많은 상업적으로 이용 가능한 원격 측정 칩에 의해 생성될 수 있다는 이점을 갖는다. 또한, 신호는 스텝 내에서 일관되게 동작하거나 송신할 수 있다는 이점을 갖는다. 또한, 이 신호는 많은 주파수를 사용함으로써 다중 경로 전파가 검출 및/또는 제거될 수 있다는 이점을 갖는다.
텔레그램 분할
실시예에서, 센서 노드(100)는 도 5에 도시된 바와 같이, 시간 및 주파수에서 도 4b에 도시된 계단식 주파수 증가를 갖는 신호의 스텝을 분산하도록 추가로 구성될 수 있다. 상세하게, 도 5는 주파수가 급격하게 변화하는 신호를 다이어그램으로 도시한다. 도 5에서, 세로 좌표는 주파수를 나타내고, 가로 좌표는 시간을 나타낸다.
센서 노드(100)는 또한 복수의 주파수 홉(142_1 ~ 142_6)을 포함하는 신호를 송신하도록 구성될 수 있으며, 여기서 데이터 송신기(100)가 송신하지 않는 송신 일시 중지가 주파수 홉(142_1 내지 142_6) 사이에 존재한다. 주파수 홉(142_1 내지 142_6) 각각은 상이한 주파수를 포함할 수도 있고, 상이한 주파수 채널로 송신될 수도 있다. 복수의 주파수 홉(142_1 내지 142_6)을 획득하기 위해, 데이터 송신기는 예를 들어 자신의 캐리어 주파수를 변경할 수 있다.
또한, 센서 노드(100)는 복수의 주파수 홉(142_1 내지 142_6) 각각에서 복수의 서브 데이터 패킷 중 하나를 송신하도록 구성될 수 있다.
실시예에서, 센서 노드(100)는 또한 상이한 캐리어 주파수 상에서 데이터 수신기(110)에 복수의 서브 데이터 패킷을 송신하도록 구성될 수 있다.
도 4b에 도시된 계단식 주파수 증가를 갖는 신호와 대조적으로, 도 5에 도시된 시간 및 주파수에 분산된 주파수 홉을 갖는 신호는 시간적 다양성으로 인해 강력하다는 이점을 갖는다. 또한, 이 신호는 송신 일시 중지로 인해 간단한 간섭 검출이 수행될 수 있다는 이점을 갖는다. 이에 따라, 원격 측정 노드의 조정된 송신은 가능하지 않으며, 위치 파악 시스템은 강력해지고, 또한 간섭의 높은 듀티 사이클을 갖는 조정되지 않은 대역에서 동작될 수 있다.
대역 가장자리에서의 여러 개의 홉
실시예에서, 센서 노드(100)는 또한 상이한 캐리어 주파수 상에서 복수의 서브 데이터 패킷(142_1 내지 142_6)을 송신하도록 추가로 구성될 수 있으며, 여기서 상이한 캐리어 주파수 중 적어도 일부는 도 7에 도시된 바와 같이, 전송에 사용되는 주파수 대역의 주파수 가장자리에 인접한다.
도 6은 상이한 캐리어 주파수의 일부가 전송에 사용된 주파수 대역의 주파수 가장자리에 인접하는 방식으로 상이한 캐리어 주파수 상에서 복수의 서브 데이터 패킷(142_1 내지 142_6)의 분산을 다이어그램으로 도시한다. 세로 좌표는 주파수를 나타내고, 가로 좌표는 시간을 나타낸다.
주파수 대역의 주파수 가장자리에 인접한 캐리어 주파수는 캐리어 주파수와 각각의 주파수 가장자리 사이의 주파수 거리가 캐리어 주파수와 대역 중심 사이의 거리보다 작다는 사실을 나타낼 수 있다.
대역 가장자리에 배열되는 더 많은 홉(서브 데이터 패킷)은 더 높은 위치 파악 정확도의 이점을 갖는다. Cram
Figure pct00001
r-Rao 경계에 따르면, 대역 가장자리에서 더 많은 신호 에너지는 위치 파악 정확도를 증가시킨다. 균등하게 분산된 에너지는 다중 경로 해상도(resolution)를 증가시킨다.
서브 데이터 패킷의 선택적 에너지 분산 배치
실시예에서, 센서 노드는 복수의 서브 데이터 패킷에 분산된 2개 이상의 데이터 패킷을 송신하도록 구성될 수 있으며, 여기서 2개 이상의 데이터 패킷의 서브 데이터 패킷은 시간 및/또는 주파수에서 상이하게 분산되어, 센서 노드(100)의 위치 파악 정확도를 증가시키기 위해 데이터 패킷 중 하나의 서브 데이터 패킷이 대역 가장자리에 더 가깝게 배열되고, 다중 경로 검출의 해상도를 증가시키기 위해 데이터 패킷 중 다른 하나의 서브 대역 패킷은 대역 중심에 더 가깝게 배열된다.
다시 말해, 요구 사항 또는 원리에 따르면, 송신기는 2개 이상의 상이하게 분산된 텔레그램을 송신할 수 있다. 대역 가장자리에서 에너지를 지닌 패킷은 위치 파악 정확도 향상에 도움이 된다; 스펙트럼에서 분산된 다른 텔레그램은 더 나은 다중 경로 분석을 제공한다. 이 분산을 (현재의 측정치뿐만 아니라 과거의 측정치에 기초하여) 적응적 방식을 수행하는 것으로 생각할 수 있는데, 즉 여러 분산된 서브 대역의 고려에 기초하여 몇몇 다중 경로를 갖지 않는 시나리오를 검출할 때, 대역 가장자리만이 또는 대부분 대역 가장자리가 미래의 전송을 점유하게 된다.
시간 및 주파수에서 홉의 불규칙한 분산
샘플 값의 불규칙한 분산이 부분적으로 더 나은 에너지 효율 및 대역폭 효율을 허용한다는 것이 이론으로부터 알려져 있다. 그 중에서도, 균일한 분산과 비교하여, 동일한 전체 애퍼처에서 안테나 소자의 선형 안테나 및 불규칙한 분산으로 안테나 요소로 추정 정확도(작은 평균 화살표 제곱)가 증가될 수 있다. 안테나 분산과 유사하게, 시간 및/또는 주파수 분산이 (시간 해상도를 향상시키기 위해) 여기서 고려될 수 있다.
선형 그룹 안테나를 사용하는 방향 추정에 대한 유추는 시간 슬롯 및 주파수 서브 대역의 불규칙한 분산이 또한 동일한 신호 에너지로 정확도 및 다중 경로 해상도의 절충(trade-off)을 가능하게 한다는 것을 나타낸다. 예를 들어, [Chaabane, M.; Biebl, E.M., "A tag complexity reduction approach for code-based cooperative ranging systems," Positioning Navigation and Communication(WPNC), 2013 10th Workshop on, vol., no., pp.1,7, 20-21 March 2013.] 및 [L. Schuchman, "Dither signals and their effect on quantization noise," IEEE Trans. Communications 12, pp.162-165, December 1964]에 샘플링의 인공 지터 도입에 관한 연구가 있다. 여기서, 예를 들어, 패킷 시작의 지터가 양자화를 평화화하는 데 사용될 수도 있다.
그러나, 이는 인공 지터를 사용하는 압축적인/압축된 감지 또는 압축적인/압축된 샘플링의 맥락에서 파라미터 재구성과 관련하여 작동하게 한다. 또 다른 관련 양태는 예를 들어 UWB 시스템의 펄스 위치 변조이다.
[Kalverkamp, Gerrit; Schaffer, Bernhard; Biebl, Erwin, "Nonuniform Stepped Frequency Radar Scheme Reducing Spectrum Occupancy and Data Acquisition Time," Microwave Conference(GeMIC), 2014 German , vol., no., pp.1,4, 10-12 March 2014.], [Kalverkamp, G.; Schaffer, B.; Biebl, E., "OFDM-Based Ranging Approach for Vehicular Safety Applications," Vehicular Technology Conference(VTC Fall), 2013 IEEE 78th, vol., no., pp.1,5, 2-5 Sept. 2013.]와 같은 연구는 전파 시간 추정을 위한 스펙트럼의 불규칙한 신호 분산의 이점을 나타낸다.
실시예에서, 기지국(데이터 수신기)(110)은 다음에서 설명되는 바와 같이 알려진 주파수 홉 Δf를 통해 차이 위상을 결정할 수 있다.
송신기(100)는 주파수 fk 및 알려지지 않은 임의의 위상
Figure pct00002
를 갖는 각각의 주파수 홉 k에서 캐리어 또는 협대역 변조 신호를 송신할 수 있다.
시간 t 동안, 다음이 캐리어에 적용된다:
Figure pct00003
여기서, tk는 k번째 주파수 홉 간격의 시작 시간일 수 있고, TG는 송신기(100)에서 (그리고 수신기(110)에서 부분적으로 아날로그 구현으로) 주파수 합성이 안정화되도록 하는 보호 간격일 수 있다(루프 안정화 시간). 텔레그램 분할 방법에서, 보호 간격 TG는 통상적으로 홉(서브 데이터 패킷)의 송신의 지속 시간보다 클 수 있다.
전체 신호는 그러면 다음을 통해 발생할 수 있다:
Figure pct00004
수신기(110)는 이제 수신 위상
Figure pct00005
Figure pct00006
을 갖는 (또한 모든 수신기의) 상호 중심 주파수
Figure pct00007
에 기초하여 모든 주파수 홉에 걸쳐 전체 신호를 기저 대역으로 혼합할 수 있다.
수신기(110m)에서, 잡음 신호
Figure pct00008
Figure pct00009
이 이제 존재할 수 있다. 여기서, wm(t)는 부가 잡음일 수 있고,
Figure pct00010
은 경로 손실일 수 있다.
홉 패턴을 아는 것에서 (또는 검출하는 것에서), 개별 버스트(서브 데이터 패킷)가 추출될 수 있다:
Figure pct00011
디지털 기저 대역에서, 잔여 주파수 편차는 시간 상수 위상 항만이 남도록 보상될 수 있다. 대안적으로, 위상은 알려진 주파수 편차에 기초하여 직접 추정될 수 있다. 여기서, 위상
Figure pct00012
대신에,
Figure pct00013
가 추정된다 (2개는 근본적으로 동일하다).
Figure pct00014
거리 정보 또는 지연 정보는 차이를 형성하는 것 또는 공액 복소 승산에 기초하여 결정될 수 있다:
Figure pct00015
이로써, 수신기의 상호 위상 영향
Figure pct00016
이 제거될 수 있다:
Figure pct00017
전파 경로를 이용하며, 임의로 분산된 위상
Figure pct00018
에 의해 위조된 위상 램프가 발생한다. 이들
Figure pct00019
는 수신기(110)에서 수집된다:
Figure pct00020
Figure pct00021
는
Figure pct00022
의 추정의 잡음 항을 모델링한다.
이들은 중앙 처리 유닛에 전달된다(캐리어 주파수의 다른 조합도 가능하지만, 이들은 상기의 것, 예를 들어
Figure pct00023
에 속하는 것으로 생각될 수 있어야 한다.).
그러나, 다음 수신기의 페이저(또는 위상)와 더 다른 차이를 형성함으로써, 이 위상은 제거될 수 있다:
Figure pct00024
이는 잔여 잡음 항
Figure pct00025
을 초래한다.
위상으로부터, 예를 들어 모호한 전파 시간 차이 또는 거리 차이가 도출될 수 있다. 이를 위한 방법은 (우세한 지연을 추정하기 위한) 주파수 추정기와 MUSIC 또는 ESPRIT와 같은 서브 공간 방법이 될 것이다.
적어도 하나의 추가 (제3) 수신기를 추가하고 가능한 모호성을 고려하여, 예를 들어 쌍곡선 위치 파악에 기초하여 하나 이상의 가능한 2D 위치가 결정될 수 있다. 3D 위치의 경우, 예를 들어 4개의 수신기가 필요하다.
(예를 들어, 수신기(110_1 및 110_'')에서 안테나 어레이의 측정 값에 기초한 방향성 추정에 의한) 진폭 또는 부가적인 방향 정보의 고려가 또한 모호성의 해상도를 지원할 수 있다.
페이저를 통한 계산은 래핑 효과를 통해 신호 처리 체인으로 모호성 또는 오류의 해상도를 이동시켜 한 번만 수행하면 되므로 이점을 갖는다. 그러나, 직접 위상 고려와 비교하여, 요구되는 곱셈 처리는 잡음 증가를 초래한다.
거리 차이의 모호성은 최소 주파수 차이로부터 정의된다:
Figure pct00026
후속하는 표는 최소 주파수 차이
Figure pct00027
에 따른 거리 모호성
Figure pct00028
를 예시적으로 열거한다:
Figure pct00029
Figure pct00030
중앙 처리 유닛은 수신기 중 하나에, 또는 적용 가능한 경우, 모바일 장치가 수신 유닛에 의해 확장되고 분산된 수신 장치가 송신 유닛에 의해 확장되는 경우 외부 서버 또는 모바일 송신기에 위치할 수 있다.
이 위상차는 송신 주파수 f_1 내지 f_2의 주파수 홉이 센서 노드(100)에서 일관되게 발생할 수 있는 경우, 전파 시간 또는 센서 노드(100)와 기지국(110) 사이의 거리에 비례한다. 송신은 동시에 발생하지 않기 때문에, 센서 노드(100)에서 PLL을 스위칭할 때의 과도적 프로세스로 인해 그리고 상이한 주파수의 2개의 송신 신호를 송신할 때 시간 오프셋으로 인해 위상 오프셋
Figure pct00031
이 발생한다. 이 위상 오프셋이 기지국(110)에서 알려지지 않으면, 신호 전파 시간은 차이 위상으로부터 계산될 수 없다.
적용 가능한 경우, 위상 위치의 오프셋은 각각의 주파수에 대해 칩에 대해 한 번 계산될 수 있으며, 적용 가능한 경우, 온도를 통해 계산될 수도 있다. 예를 들어, 교정은 센서 노드(100) 상의 부가적인 SDR 칩을 통해 수행된다.
이 위상 오프셋의 원점은 센서 노드(100)에 있기 때문에, 모든 기지국(110)에서 동일하게 발생한다. 따라서, 이 오프셋은 상이한 기지국(110)의 위상차의 감산에 의해 계산될 수 있고, 전파 시간 계산 동안 보상될 수 있다.
주파수에서 텔레그램 파트의 분산은 절충이 일어날 수 있는 주요 영역에서 발생한다. 스펙트럼에 균등하게(등거리로) 분산된 신호는 양호한 다중 경로 해상도를 가져오고 모호성의 발생을 최소화한다(등거리가 아니지만 평균적으로 균등하고 스펙트럼에 준 무작위적으로 분산된 신호는 더 나은 해상도를 가능하게 하지만 계산과 관련하여 다루기가 더 어렵다). 대역 갭에 집중된 신호는 강하게 우세한 경로의 지연을 보다 정확하게 추정할 수 있게 한다(예를 들어, 순수한 AWGN에서, 전체적으로 대역 가장자리의 전력 분산이 최적이다). 그러나, 원칙적으로, 송신 주파수의 임의의 분산이 사용될 수 있다.
도 7은 다이어그램에서 센서 노드(110)(TX)의 위치, 2개의 기지국(110)(RX)의 위치, 및 3개의 쌍곡선 그룹을 도시하는 곡선을 다이어램으로 도시한다. 이는 거리 차이와 관련하여 위상차 측정의 모호성으로 인해 야기된다. 3개의 상이한 기준 파장(5, 10, 15, 또는 대응하는 캐리어 주파수)을 가진 신호가 이를 위해 사용된다. 다이어그램에서의 상호 작용(또는 추상 해석)은 모호성을 해결하고 송신기(TX)가 위치한 (대략 몇 번 발생하는) 쌍곡선을 선택하도록 허용한다. x 및 y 축은 송신기 TX도 위치하는, 통신 시스템에 의해 커버되는 공간에 걸쳐 있다. 다시 말해, 도 7은 다중 주파수 신호에 기초한 모호성 해상도를 도시한다.
상술한 프로세스의 요구 사항은 기지국(110)의 채널 샘플링의 시작 시간에 대해 가능한 한 정확한 시간 동기화이며, 여기서 요구된 시간 동기화
Figure pct00032
의 (표준) 편차는 원하는 공간 해상도
Figure pct00033
에 기초한다.
후속하는 표는 시간 동기화
Figure pct00034
에 따른 공간 해상도
Figure pct00035
를 열거한다:
Figure pct00036
또한, 송신기(100)에서의 주파수 생성은 위상이 주파수 홉의 캐리어에 걸쳐 평균을 냄으로써 계산될 수 있는 정도까지 안정적이어야 한다 :
Figure pct00037
. 그러나, 일시적으로 불안정한 발진기의 모델을 통해 위상을 추정하는 것도 가능하다.
실시예에서, 송신 노드(데이터 송신기(100))의 발진기는 단시간 동안, 즉 주파수 홉의 송신 동안 준 정적이라고 가정된다.
차례로, (주파수에 걸친) 위상 램프의 계산이 그렇지 않으면 위조될 수 있기 때문에, 수신기(110)에서의 주파수 생성은 모든 고려된 주파수 홉에 걸쳐
Figure pct00038
가 유지되는 정도로 안정적이어야 한다. 대안적으로, 적용 가능하다면, 위상 변화의 모델링 및 보상이 수행될 수도 있다(US 8,363,768).
실시예에서, 수신기 노드(데이터 수신기)(110)의 발진기는 중/장기적으로 준 정적인 것으로 가정된다.
위치 파악과 관련한 원격 측정 시스템 개요
도 8은 일 실시예에 따른 여러 센서 노드(데이터 송신기)(100) 및 2개의 기지국(데이터 수신기)(110_1 및 110_2)을 갖는 통신 시스템(180)의 개략도를 도시한다.
도 8에 도시된 바와 같이, 2개의 기지국(110)은 센서 노드(100) 중 하나에 의해 송신된 신호(120)를 수신할 수 있다. 2개의 기지국(110_1 및 110_2)은 수신된 신호(120)의 상술한 위상 측정에 기초하여 2개의 기지국(110_1 및 110_2)에 대한 센서 노드(100)의 위치를 결정하도록 구성될 수 있다.
실시예에서, 2개의 기지국(110_1 및 110_2)은 임의적으로 시간적으로 동기화될 수 있다. 이 경우, 센서 노드(100)의 위치는 전파 시간 측정에 기초하여 추가로 또는 부가적으로 결정될 수 있다.
다시 말해, 도 8은 위치 파악과 관련된 원격 측정 시스템의 개요를 도시한다. 본 명세서에서 설명된 원격 측정 파형(= 시간 및/또는 주파수에서의 서브 데이터 패킷(142_1 내지 142_n)의 분산)은 센서 노드(예를 들어, 태그)(100)의 다중 경로의 저항이 정확한 각도 측정 및 전파 시간 측정을 지원한다. 센서 노드(100)는 센서 정보를 기지국(110_1 및 110_2)으로 전송하고, 및/또는 위치가 파악될 수 있다. 제1 기지국(BS1)(110_1)이 제2 기지국(BS2)(110_2)과 시간적으로 동기화되지 않으면, 위치 파악은 각도 측정 및 삼각 측량에 의해 이행될 수 있다. 제1 기지국(BS1)(110_1)이 제2 기지국(BS2)(110_2)과 시간적으로 동기화되면, (각도 측정에 추가하여) 위치 파악이 전파 시간 측정을 통해 이행될 수 있다.
원격 측정 시스템의 기본 설계
실시예에서, 예를 들어, 데이터 송신기(100)는 센서 노드(SK)일 수 있다. 예를 들어, 센서 노드는 에너지 수확을 위한 유닛, 배터리, 또는 임의의 다른 전력 공급부를 포함할 수 있다. 센서 노드(100)는 데이터를 데이터 수신기로 전송한다.
실시예에서, 데이터 수신기(110)는 기지국(BS)일 수 있다. 기지국은 다른 기지국, 및 적용 가능한 경우, 모니터링 및 서비스 노드(즉, 전체 코어 네트워크)에 유선(케이블 또는 유리 섬유) 또는 무선 방식으로 연결된다.
실시예에서, 원격 측정 시스템은 단방향(즉, 데이터가 센서 노드로부터 기지국으로 전송됨) 또는 양방향(즉, 데이터가 센서 노드에서 기지국으로 그리고 기지국에서 센서 노드로 전송됨)일 수 있다.
다음에서, 송신은 센서 노드(100)로부터 기지국으로만 전송된다.
위치 파악 시스템의 기본 설계
실시예에서, 원격 측정 송신기(센서 노드)(100)의 위치 파악은 송신된 신호에 적응될 수 있다. 공간적으로 분산된 수신기(110)는 안테나를 통해(예를 들어, 프리앰블 또는 다른 트레이닝 신호 패턴을 통해) 수신된 신호(120)를 인식할 수 있고, 그것을 디지털 방식으로 샘플링할 수 있다. 통상적으로 홉(서브 데이터 패킷)의 낮은 대역폭 때문에, 전파 시간 측정은 충분한 정확도 및 강력함이 가능하지 않다. 따라서, 신호는 여러 홉(서브 데이터 패킷)에서 전체적으로 고려된다. 이것은 사용될 수 있는 전체 신호 대역폭을 증가시킨다.
주파수 홉을 고려하면, 각각의 수신기(110)에서 (주파수) 플랫 채널이 추정될 수 있다. 예를 들어, 채널은 주파수 영역에서 시간적으로 연속적인 방식으로 샘플링될 수 있다. 캐리어 주파수와 비교하여 전체 신호의 협대역 특성 때문에, 협대역 근사가 적용되고 자유 공간 경로 손실
Figure pct00039
는 (거리 d에 걸쳐서가 아니라) 주파수에 걸쳐 일정하다고 가정될 수 있다.
다중 경로 채널의 각각의 수신 경로 I에 대해, 채널의 위상 램프는 신호의 지연(경로 지연)에 따라 주파수 영역(이산 주파수
Figure pct00040
)이 된다:
Figure pct00041
여기서
Figure pct00042
은 송신기와 n번째 수신기 사이의 초기 위상차를 나타낸다. 예를 들어, 기술된 위상 램프의 기울기로부터, 지연(경로 지연) τ가 도출될 수 있다. 다중 경로 전파에서, 중첩
Figure pct00043
이 결과로서 발생하여, 상이한 지연(경로 지연)의 신호가 중첩되고, 예를 들어 MUSIC 알고리즘 [Fock, G., Meyr, H., Schulz-Rittich, P., & Schenke, A. Low complexity high resolution subspace-based delay estimation for DS-CDMA." IEEE International Communications Conference, ICC 2002.]에 기초하여 추정될 수 있다. 그러면, 직접 경로(line of sight, 시선, LOS)의 관련 지연은 가장 작은 지연, 즉 제1 인입/검출 경로의 지연이다. 비시선(NLOS)의 경우에, 위치 추정에서 가로채어질 수 있는 체계적으로 위조된 추정이 결과로서 발생한다. 이것은 NLOS 검출 및 NLOS 신호 거부뿐만 아니라 폐색 전 그리고 폐색 중에(제1 및 가능하게는 제1) 우회 경로를 일시적으로 추적하여 행해질 수 있다.
시간 영역에서, 제1 경로를 검출하기 위해 전체 예상되는 신호에 걸쳐(즉, 모든 홉(서브 데이터 패킷)에 걸쳐) 모든 수신기(110)에서 상관이 수행되는 고전적인 접근법과 대조적으로, 일부 실시예에서는, 공간적으로 분산된 상이한 수신기(110)의 지연이 (데이터 송신기(100)의) 위치를 도출하기 위해 비교된다. 수신기(110)의 배열 및 동기화는 뒤따를 위치 파악 접근법을 결정한다.
제1 위치 파악 접근법에 따르면, 안테나는 공간적으로 분산되고 수신기는 시간적으로 동기적이라면, TDOA 방법(도착 시간차, 전파 시간차 측정, 여기서 타임 스탬프의 전파 시간차가 측정됨)이 사용될 수 있다.
제2 위치 파악 접근법에 따르면, 안테나가 서로 밀접하게 배열되고 수신기(110)가 시간/위상 동기화된다면, DOA 방법(도착 방향)이 사용될 수 있다.
제3 위치 파악 접근법에 따르면, 안테나가 분산되고 수신기(110)가 시간/위상 동기화된다면, 샘플링 데이터가 부가적으로 중앙 집중적으로 수집된 경우 위상 TDOA(모호성)가 사용될 수 있거나, 위상 측정 및 변조 측정(모호성)에 기초하여 직접 위치 결정 방법 [N. Hadaschik, B. Sackenreuter, M. Schafer and M. Faßtional Conference on Indoor Positioning and Indoor Navigation(IPIN), Banff, Canada, 2015.]이 사용될 수 있다.
당연히, 전술한 위치 파악 접근법의 조합이 사용될 수 있다, 예를 들어 위상 측정에서 발생하는 모호성은 DOA 및 TDOA 측정에 의해 해결될 수 있다.
잡음이 있는 (위상) 변조된 신호의 경우, 제1 단계에서, 서브 데이터 패킷은 그들의 알려진 동기화 심볼(동기 심볼)에 기초하여 검출되고 복조될 수 있다. 제2 단계에서, 데이터 심볼은 디코딩될 수 있다. 이를 통해, 원래의 (위상/주파수 변조에서) 무잡음 위상이 알려져 있다. 제3 단계에서, 도 9에 도시된 바와 같이, 이러한 위상 오프셋을 다시 위치 파악에 사용할 수 있다.
도 9는 데이터 패킷(141)의 개략도 및 시간과 주파수에서 분산된 복수의 서브 데이터 패킷(142_1 내지 142_n)으로의 분할을 도시한다. 데이터 패킷(141)은 데이터 심볼(143) 및 동기화 심볼(144)을 모두 포함할 수 있다.
도 9에서 알 수 있는 바와 같이, 데이터 패킷(141)은 복수의 서브 데이터 패킷(142_1 내지 142_n)이 데이터 심볼의 일부 및/또는 동기화 심볼의 일부를 각각 포함하도록 복수의 서브 데이터 패킷(142_1 내지 142_n)으로 분할될 수 있다.
예를 들어, 제1 서브 데이터 패킷(142_1)은 2개의 데이터 심볼 및 하나의 동기화 심볼을 포함할 수 있고, 한편 제2 서브 데이터 패킷(142_2)은 4개의 데이터 심볼을 포함할 수 있고, 한편 제3 서브 데이터 패킷(142_3)은 2개의 동기화 심볼을 포함할 수 있고, 그리고 한편 제4 서브 데이터 패킷(142_4)은 2개의 데이터 심볼 및 1 개의 동기화 심볼을 포함할 수 있다.
또한, 서브 데이터 패킷(142_1 내지 142_n)은 주파수에서 분산될 수 있다.
예를 들어, 제1 서브 데이터 패킷(142_1)은 제1 주파수(f1)로 송신될 수 있고, 한편 제2 서브 데이터 패킷(142_2) 및 제3 서브 데이터 패킷(142_3)은 제2 주파수(f2)로 송신될 수 있고, 한편 제4 서브 데이터 패킷(142_4)은 제4 주파수(f3)로 송신될 수 있다.
서브 데이터 패킷(142_1 내지 142_n)은 시간에서 더 분산되어, 아무 것도 송신되지 않는 서브 데이터 패킷(142_1 내지 142_n) 사이에 송신 일시 중지가 존재할 수 있다. 예를 들어, 제1 송신 일시 중지(t1)가 제1 및 제2 서브 데이터 패킷(142_1, 142_2) 사이에 존재할 수 있으며, 여기서 제2 송신 일시 중지가 제2 및 제3 서브 데이터 패킷(142_2 및 142_3) 사이에 존재할 수 있고, 여기서 제3 송신 일시 중지(t3)가 제3 및 제4 서브 데이터 패킷(142_3 및 142_4) 사이에 존재할 수 있다. 송신 일시 중지는 동일한 길이이거나 상이한 길이일 수 있다.
실시예에서, 직접 선택되고 알려진 신호 형태가 고려될 수 있다.
추가 실시예
실시예는 위치 파악에 적합한 대응하는 파형을 갖는 통신 시스템을 제공한다. 통신 시스템은 송신될 데이터 패킷이 캐리어 주파수 f1 상에 변조된 서브 패킷당 적어도 하나의 심볼을 갖는 서브 패킷에 분산되고, 적어도 하나의 심볼을 갖는 추가 서브 패킷이 추가 캐리어 주파수 f2, … fn 상에서 전송된다는 점을 특징으로 한다. 또한, 통신 시스템은 서브 패킷이 간섭에 대한 감도 및 다중 경로 저항을 감소시키기 위해 시간적으로 이격되어 전송될 수 있다는 것을 특징으로 한다. 또한, 통신 시스템은 주파수 간격 fn-fn-1이 가변적이지만 수신기에 알려져 있다는 것을 특징으로 한다. 또한, 통신 시스템은 시간 간격 tn-tn-1이 가변적이지만 수신기에 알려져 있다는 것을 특징으로 한다.
실시예에서, 서브 - 패킷(서브 데이터 패킷)의 분산은 다음의 규칙에 따라 이행될 수 있다. 위치 파악 정확도를 증가시키기 위해, 캐리어는 대역 가장자리에서 누적된 방식으로 송신될 수 있다. 다중 경로 해상도를 증가시키기 위해, 캐리어가 대역 내에서 보다 규칙적으로 분산될 수 있다. 대안적으로, 분산은 또한 채널 특성에 따라 적응적 방식으로 이행될 수도 있다.
실시예에서, 기지국과 센서 노드 사이의 거리의 결정은 동기화된 기지국 내의 상이한 서브 패킷(서브 데이터 패킷)의 위상차의 측정을 통해 이행될 수 있다.
실시예에서, 주파수 홉은 일관성이 있을 수 있다. 캐리어 주파수를 스위칭할 때 PLL의 위상 오프셋의 교정이 이행될 수 있으며, 송신기 또는 수신기에서의 보상이 이행될 수 있다. 또한, 센서 노드는 동시에 수신하고 주파수 상에 일관되게 남아있는 SDR 수신기에 의해 이전 홉(이전에 송신된 서브 데이터 패킷)과 대비하여 그 TX 홉(송신된 서브 데이터 패킷)의 위상 오프셋을 측정할 수 있다(예를 들어, 10kHz의 대역폭 내에서 주파수를 변경해야 함). FFT 계산이 이행될 수 있고, 측정된 위상 오프셋은 기지국으로 송신될 수 있다. 일관성이 주어지지 않는다면, 상이한 기지국의 위상차를 형성함으로써 위상 오류가 보상될 수 있다.
실시예에서, 위상 측정은 알려진 동기화 심볼에 기초하여 이행될 수 있다. 데이터 패킷을 디코딩하고 다시 코딩함으로써 위상 측정에 대한 데이터 심볼의 사용.
도 10은 일 실시예에 따른, 데이터 송신기와 데이터 수신기 사이의 거리 차이를 결정하는 방법(200)의 흐름도를 도시한다. 방법(200)은 적어도 2개의 상이한 캐리어 주파수 상에서 데이터 송신기에 의해 송신된 적어도 2개의 서브 데이터 패킷을 데이터 수신기로 수신하는 단계(202)를 포함한다. 또한, 방법(200)은 데이터 송신기에 의해 적어도 2개의 서브 데이터 패킷으로 분할되어 송신되는 데이터 패킷을 획득하기 위해 적어도 2개의 서브 데이터 패킷을 결합하는 단계(204)를 포함하며, 여기서 적어도 2개의 서브 데이터 패킷 각각은 데이터 패킷보다 짧다. 또한, 방법(200)은 상기 적어도 2개의 상이한 캐리어 주파수 및 경로 지연에 의해 야기되는 적어도 2개의 서브 데이터 패킷 사이의 위상차를 데이터 수신기에서 결정하는 단계(206)를 포함한다. 또한, 방법(200)은 적어도 2개의 서브 데이터 패킷 사이의 결정된 위상차에 기초하여 데이터 수신기와 데이터 송신기 사이의 거리 차이를 결정하는 단계(208)를 포함한다.
비록 몇몇 양태가 장치의 맥락 내에서 기술되었지만, 상기 양태는 또한 대응하는 방법의 설명을 나타내므로 장치의 블록 또는 구조적 구성 요소는 또한 대응하는 방법 단계 또는 방법 단계의 특징으로서 이해될 것으로 생각된다. 유사하게, 방법 단계의 문맥에서 설명된 양태는 또한 대응하는 블록의 설명 또는 대응하는 장치의 세부 사항 또는 특징을 나타낸다. 일부 또는 모든 방법 단계는 마이크로프로세서, 프로그래밍 가능한 컴퓨터, 또는 전자 회로와 같은 하드웨어 장치를 사용하면서 수행될 수 있다. 일부 실시예에서, 가장 중요한 방법 단계 중 일부 또는 몇몇은 그러한 장치에 의해 수행될 수 있다.
특정 구현 요건에 따라, 본 발명의 실시예는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현될 수 있다. 구현은 디지털 저장 매체, 예를 들어, 플로피 디스크, DVD, 블루 레이, CD, ROM, PROM, EPROM, EEPROM 또는 플래시 메모리, 하드 드라이브, 또는 각각의 방법이 수행되도록 프로그래밍 가능한 컴퓨터 시스템과 협력하는 또는 협력할 수 있는 전기적으로 판독 가능한 제어 신호가 저장된 다른 전자 혹은 광학 메모리를 사용하여 수행될 수 있다. 따라서, 디지털 저장 매체는 컴퓨터 판독 가능할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 일부 실시예는 본 명세서에서 설명된 방법 중 임의의 방법이 수행되도록 프로그래밍 가능한 컴퓨터 시스템과 협력할 수 있는 전자적으로 판독 가능한 제어 신호를 포함하는 데이터 캐리어를 포함한다.
일반적으로, 본 발명의 실시예는 컴퓨터 프로그램 제품이 컴퓨터 상에서 실행되는 경우 방법 중 임의의 방법을 수행하도록 동작하는 프로그램 코드를 갖는 컴퓨터 프로그램 제품으로서 구현될 수 있다.
프로그램 코드는 예를 들어 머신 판독 가능 캐리어에 저장될 수 있다.
다른 실시예는 본 명세서에 설명된 방법 중 임의의 방법을 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램을 포함하며, 상기 컴퓨터 프로그램은 머신 판독 가능 캐리어에 저장된다.
다시 말해, 본 발명의 방법의 실시예는, 따라서, 컴퓨터 프로그램이 컴퓨터 상에서 실행되는 경우, 본 명세서에서 설명된 방법 중 임의의 방법을 수행하기 위한 프로그램 코드를 갖는 컴퓨터 프로그램이다.
따라서, 본 발명의 방법의 추가 실시예는 본 명세서에 설명된 방법 중 하나를 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램이 기록된 데이터 캐리어(또는 디지털 저장 매체 또는 컴퓨터 판독 가능 매체)이다. 데이터 캐리어, 디지털 저장 매체, 또는 기록된 매체는 통상적으로 유형 또는 비휘발성이다.
따라서, 본 발명의 방법의 추가 실시예는 본 명세서에서 설명된 방법 중 임의의 방법을 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램을 나타내는 데이터 스트림 또는 신호의 시퀀스이다. 데이터 스트림 또는 신호의 시퀀스는 데이터 통신 링크를 통해, 예를 들어 인터넷을 통해 전송되도록 구성될 수 있다.
추가 실시예는 본 명세서에 설명된 방법 중 임의의 방법을 수행하도록 구성되거나 적응된 프로세싱 유닛, 예를 들어 컴퓨터 또는 프로그래밍 가능 논리 소자를 포함한다.
추가 실시예는 본 명세서에서 설명된 방법 중 임의의 방법을 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램이 설치되는 컴퓨터를 포함한다.
본 발명에 따른 추가 실시예는 본 명세서에서 설명된 방법 중 적어도 하나를 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램을 수신기에 송신하도록 구성된 장치 또는 시스템을 포함한다. 송신은 예를 들어 전자적으로 또는 광학적으로 수행될 수 있다. 수신기는 예를 들어 컴퓨터, 모바일 장치, 메모리 장치, 또는 유사한 장치일 수 있다. 장치 또는 시스템은 예를 들어 컴퓨터 프로그램을 수신기에 송신하기 위한 파일 서버를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 프로그래밍 가능한 논리 소자(예를 들어, 필드 프로그래밍 가능한 게이트 어레이, FPGA)가 본 명세서에 설명된 방법의 일부 또는 모든 기능을 수행하는 데 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 필드 프로그래밍 가능한 게이트 어레이는 본 명세서에 설명된 방법 중 임의의 방법을 수행하기 위해 마이크로프로세서와 협력할 수 있다. 일반적으로, 방법은 일부 실시예에서는 임의의 하드웨어 장치에 의해 수행된다. 상기 하드웨어 장치는 컴퓨터 프로세서 (CPU)와 같이 보편적으로 적용 가능한 임의의 하드웨어일 수 있거나, ASIC과 같은 상기 방법에 특정한 하드웨어일 수 있다.

Claims (27)

  1. 데이터 수신기(110)에 있어서,
    데이터 송신기(100)로부터 적어도 2개의 서브 데이터 패킷(142_1:142_n)을 수신하고, 상기 데이터 송신기(100)에 의해 적어도 2개의 서브 데이터 패킷(142_1:142_n)으로 분할되어 송신되는 데이터 패킷(141)을 획득하기 위해 상기 적어도 2개의 서브 데이터 패킷(142_1:142_n)을 결합하도록 구성된, 서브 데이터 패킷을 수신하는 유닛(116) - 상기 적어도 2개의 서브 데이터 패킷(142_1:142_n) 각각은 상기 데이터 패킷(141)보다 짧고, 상기 서브 데이터 패킷을 수신하는 유닛(116)은 적어도 2개의 상이한 캐리어 주파수 상에서 상기 적어도 2개의 서브 데이터 패킷(142_1:142_n)을 수신하도록 구성됨 -;
    상기 적어도 2개의 상이한 캐리어 주파수 및 경로 지연에 의해 야기되는 상기 적어도 2개의 서브 데이터 패킷(142_1:142_n) 사이의 위상차를 결정하도록 구성된, 위상차를 결정하는 유닛(117); 및
    상기 적어도 2개의 서브 데이터 패킷(142_1:142_n) 사이의 결정된 위상차에 기초하여 상기 데이터 수신기(110)와 상기 데이터 송신기(100) 사이의 거리 차이를 결정하는 유닛(118);을 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 수신기(110).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 데이터 수신기(110)는 적어도 2개의 상이한 캐리어 주파수 또는 상기 적어도 2개의 상이한 캐리어 주파수 사이의 주파수 간격을 알고 있는 것을 특징으로 하는 데이터 수신기(110).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 서브 데이터 패킷을 수신하는 유닛(116)은 적어도 2개의 상이한 수신 시간에 상기 적어도 2개의 서브 데이터 패킷(142_1:142_n)을 수신하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 데이터 수신기(110).
  4. 제3항에 있어서,
    상기 데이터 수신기(110)는 상기 적어도 2개의 상이한 수신 시간 또는 상기 적어도 2개의 상이한 수신 시간 사이의 시간 간격을 알고 있는 것을 특징으로 하는 데이터 수신기(110).
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 적어도 2개의 수신 시간 사이의 간격은 상기 적어도 2개의 서브 데이터 패킷(142_1:142_n)이 서로 시간적으로 이격되어 수신되도록 적어도 충분히 큰 것을 특징으로 하는 데이터 수신기(110).
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 2개의 상이한 캐리어 주파수는 전송에 사용되는 주파수 대역의 주파수 가장자리에 인접하는 것을 특징으로 하는 데이터 수신기(110).
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 2개의 상이한 캐리어 주파수는 전송에 사용되는 주파수 대역 내에서 균일하게 분산되는 것을 특징으로 하는 데이터 수신기(110).
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 2개의 상이한 캐리어 주파수 사이의 주파수 홉은 일관성이 있는 것을 특징으로 하는 데이터 수신기(110).
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 위상차를 결정하는 유닛(117)은 상기 적어도 2개의 캐리어 주파수 사이의 스위칭에 의해 야기되는 데이터 송신기 측 위상 오프셋을 보상하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 데이터 수신기(110).
  10. 제9항에 있어서,
    상기 적어도 2개의 서브 데이터 패킷(142_1:142_n) 중 적어도 하나 또는 추가 서브 데이터 패킷은 데이터 송신기 측 오프셋을 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 수신기(110).
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 위상차를 결정하는 유닛은 상기 서브 데이터 패킷(142_1:142_n)의 알려진 동기화 심볼(144)을 이용하여 각각의 서브 데이터 패킷(142_1:142_n)의 위상 또는 페이저를 측정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 데이터 수신기(110).
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 위상차를 결정하는 유닛(117)은 상기 서브 데이터 패킷(142_1:142_n)의 데이터 심볼을 디코딩하고 기록함으로써 각각의 서브 데이터 패킷(142_1:142_n)의 위상 또는 페이저를 측정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 데이터 수신기(110).
  13. 통신 시스템에 있어서,
    데이터 패킷(141)을 적어도 2개의 서브 데이터 패킷(142_1:142_n)으로 분할하도록 구성된 서브 데이터 패킷을 생성하는 유닛(101) - 상기 적어도 2개의 서브 데이터 패킷(142_1:142_n) 각각은 상기 데이터 패킷(141)보다 짧음 -, 및 적어도 2개의 상이한 캐리어 주파수 상에서 데이터 수신기(110)로 상기 적어도 2개의 서브 데이터 패킷(142_1:142_n)을 송신하도록 구성된 서브 데이터 패킷을 송신하는 유닛(102)을 갖는 데이터 송신기(100)-;
    상기 데이터 송신기(100)로부터 상기 적어도 2개의 서브 데이터 패킷(142_1:142_n)을 수신하고, 상기 데이터 송신기(100)에 의해 상기 적어도 2개의 서브 데이터 패킷(142_1:142_n)으로 분할되어 송신되는 상기 데이터 패킷(141)을 획득하기 위해 상기 적어도 서브 데이터 패킷(142_1:142_n)을 결합하도록 구성된, 서브 데이터 패킷을 수신하는 유닛(116)을 갖는 데이터 수신기(110) - 상기 서브 데이터 패킷을 수신하는 유닛(116)은 적어도 2개의 상이한 캐리어 주파수 상에서 상기 적어도 2개의 서브 데이터 패킷(142_1:142_n)을 수신하도록 구성됨 -;
    상기 적어도 2개의 상이한 캐리어 주파수 및 경로 지연에 의해 야기되는 상기 적어도 2개의 서브 데이터 패킷(142_1:142_n) 사이의 위상차를 결정하도록 구성된, 위상차를 결정하는 유닛(117); 및
    상기 적어도 2개의 서브 데이터 패킷(142_1:142_n) 사이의 결정된 위상차에 기초하여 상기 데이터 수신기(110)와 상기 데이터 송신기(100) 사이의 거리 차이를 결정하는 유닛(118);을 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 데이터 수신기(110)는 상기 위상차를 결정하는 유닛(117)을 포함하거나, 또는 상기 통신 시스템은 상기 위상차를 결정하는 유닛을 포함하는 중앙 처리 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
  15. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    상기 데이터 수신기(110)는 상기 거리 차이를 결정하는 유닛(117)을 포함하거나, 또는 상기 통신 시스템은 상기 거리 차이를 결정하는 유닛을 포함하는 중앙 처리 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
  16. 제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 데이터 패킷을 송신하는 유닛은 상기 적어도 2개의 서브 데이터 패킷(142_1:142_n)이 서로 시간적으로 이격되도록 적어도 2개의 서로 상이한 송신 시간에 상기 적어도 2개의 서브 데이터 패킷(142_1:142_n)을 송신하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
  17. 제13항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 데이터 패킷을 송신하는 유닛(102)은 전송에 사용된 주파수 대역의 주파수 가장자리에 인접한 상기 적어도 2개의 상이한 캐리어 주파수 상에서 상기 적어도 2개의 서브 데이터 패킷(142_1:142_n)을 송신하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
  18. 제13항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 데이터 패킷을 송신하는 유닛(102)은 전송에 사용되는 주파수 대역 내에서 균일하게 분산되는 상기 적어도 2개의 상이한 캐리어 주파수 상에서 상기 적어도 2개의 서브 데이터 패킷(142_1:142_n)을 송신하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
  19. 제13항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 데이터 패킷을 송신하는 유닛(102)은 통신 채널의 특성에 적응되는 상기 적어도 2개의 상이한 캐리어 주파수 상에서 상기 적어도 2개의 서브 데이터 패킷(142_1:142_n)을 송신하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
  20. 제13항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 데이터 송신기(100)는 상기 데이터 송신기(100) 자체에 의해 송신되는 상기 적어도 2개의 서브 데이터 패킷을 수신하고, 상기 적어도 2개의 서브 데이터 패킷(142_1:142_n) 사이의 위상 오프셋을 측정하도록 구성된, 서브 데이터 패킷을 수신하는 유닛(106)을 포함하고;
    상기 서브 데이터 패킷을 송신하는 유닛(102)은 측정된 위상 오프셋을 포함하는 부가적인 데이터 패킷을 상기 데이터 수신기(110)에 송신하도록 구성되고;
    상기 데이터 수신기(110) 내의 상기 위상차를 결정하는 유닛(117)은 상기 적어도 2개의 서브 데이터 패킷(142_1:142_n) 사이의 위상차를 결정할 때 수신된 데이터 송신기 측 위상 오프셋을 보상하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
  21. 제13항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 데이터 송신기의 상기 서브 데이터 패킷을 송신하는 유닛(102)은 상기 서브 데이터 패킷(142_1:142_n)을 시간 및/또는 주파수에서 불규칙적으로 분산시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
  22. 제13항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 통신 시스템은 상기 데이터 송신기(100)로부터 상기 적어도 2개의 서브 데이터 패킷(142_1:142_n)을 수신하고, 상기 데이터 송신기(100)에 의해 상기 적어도 2개의 서브 데이터 패킷으로 분할되어 송신되는 데이터 패킷을 획득하기 위해 상기 적어도 2개의 서브 데이터 패킷(142_1:142_n)을 결합하도록 구성된, 서브 데이터 패킷을 수신하는 추가 유닛을 갖는 추가 데이터 수신기(110)를 더 포함하고, 상기 서브 데이터 패킷을 수신하는 추가 유닛은 적어도 2개의 상이한 캐리어 주파수 상에서 상기 적어도 2개의 서브 데이터 패킷을 수신하도록 구성되고;
    상기 위상차를 결정하는 유닛(117) 또는 위상차를 결정하는 추가 유닛은 상기 적어도 2개의 상이한 캐리어 주파수에 의해 야기되는 상기 적어도 2개의 서브 데이터 패킷(142_1:142_n) 사이의 추가 위상차를 결정하도록 구성되고;
    상기 적어도 2개의 서브 데이터 패킷(142_1:142_n) 사이의 결정된 추가 위상차에 기초하여 상기 추가 데이터 수신기(110)와 상기 데이터 송신기(100) 사이의 추가 거리 차이를 결정하는 유닛;
    상기 통신 시스템은 결정된 위상차 및 상기 결정된 추가의 위상차에 기초하여 또는 결정된 거리 차이 및 상기 결정된 추가 거리 차이에 기초하여 상기 데이터 송신기(100)의 위치를 결정하도록 구성된 상기 데이터 송신기(100)의 위치를 결정하는 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 데이터 수신기(110) 및 상기 추가 데이터 수신기(110)는 시간적으로 동기화되는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
  24. 통신 시스템에 있어서,
    데이터 패킷(141)을 적어도 2개의 서브 데이터 패킷(142_1:142_n)으로 분할하도록 구성된 서브 데이터 패킷을 생성하는 유닛(101) - 상기 적어도 2개의 서브 데이터 패킷(142_1:142_n) 각각은 상기 데이터 패킷(141)보다 짧음 -, 및 적어도 2개의 상이한 캐리어 주파수 상에서 데이터 수신기(110)로 상기 적어도 2개의 서브 데이터 패킷(142_1:142_n)을 송신하도록 구성된 서브 데이터 패킷을 송신하는 유닛(102)을 포함하는 데이터 송신기(100);
    상기 데이터 송신기(100)로부터 상기 적어도 2개의 서브 데이터 패킷(142_1:142_n)을 수신하고, 상기 데이터 송신기(100)에 의해 상기 적어도 2개의 서브 데이터 패킷(142_1:142_n)으로 분할되어 송신되는 상기 데이터 패킷(141)을 획득하기 위해 상기 적어도 2개의 서브 데이터 패킷(142_1:142_n)을 결합하도록 구성된, 서브 데이터 패킷을 수신하는 유닛(116)을 갖는 데이터 수신기(110) - 상기 서브 데이터 패킷을 수신하는 유닛(116)은 적어도 2개의 상이한 캐리어 주파수 상에서 상기 적어도 2개의 서브 데이터 패킷(142_1:142_n)을 수신하도록 구성됨 -;
    상기 데이터 송신기(100)로부터 상기 적어도 2개의 서브 데이터 패킷(142_1:142_n)을 수신하고, 상기 데이터 송신기(100)에 의해 상기 적어도 2개의 서브 데이터 패킷으로 분할되어 송신되는 데이터 패킷을 획득하기 위해 상기 적어도 2개의 서브 데이터 패킷(142_1:142_n)을 결합하도록 구성된, 서브 데이터 패킷을 수신하는 추가 유닛을 갖는 추가 데이터 수신기(110) - 상기 서브 데이터 패킷을 수신하는 추가 유닛은 적어도 2개의 상이한 캐리어 주파수 상에서 상기 적어도 2개의 서브 데이터 패킷을 수신하도록 구성됨 -;
    상기 적어도 2개의 상이한 캐리어 주파수 및 경로 지연에 의해 야기되는 상기 적어도 2개의 서브 데이터 패킷(142_1:142_n) 사이의 위상차를 결정하도록 구성된, 위상차를 결정하는 유닛(117) - 상기 위상차를 결정하는 유닛(117) 또는 위상차를 결정하는 유닛은 상기 적어도 2개의 상이한 캐리어 주파수에 의해 야기되는 상기 적어도 2개의 서브 데이터 패킷(142_1:142_n) 사이의 추가 위상차를 결정하도록 구성됨 -;
    상기 통신 시스템은 결정된 위상차 및 결정된 추가 위상차에 기초하여 상기 데이터 송신기(100)의 위치를 결정하도록 구성된, 상기 데이터 송신기(100)의 위치를 결정하는 유닛(119)을 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
  25. 방법(200)에 있어서,
    적어도 2개의 상이한 캐리어 주파수 상에서 데이터 송신기에 의해 송신되는 적어도 2개의 서브 데이터 패킷을 데이터 수신기(110)로 수신하는 단계(202);
    상기 데이터 송신기에 의해 상기 적어도 2개의 서브 데이터 패킷으로 분할되어 송신되는 데이터 패킷을 획득하기 위해 상기 적어도 2개의 서브 데이터 패킷을 결합하는 단계(204) - 상기 적어도 2개의 서브 데이터 패킷 각각은 상기 데이터 패킷보다 짧음 -;
    상기 적어도 2개의 상이한 캐리어 주파수 및 경로 지연에 의해 야기되는 상기 적어도 2개의 서브 데이터 패킷 사이의 위상차를 상기 데이터 수신기(110)에서 결정하는 단계(206); 및
    상기 적어도 2개의 서브 데이터 패킷 사이의 결정된 위상차에 기초하여 상기 데이터 수신기(110)와 상기 데이터 송신기 사이의 거리 차이를 결정하는 단계(208);를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법(200).
  26. 제25항에 있어서,
    추가 데이터 수신기(110)로 상기 적어도 2개의 서브 데이터 패킷을 수신하는 단계;
    상기 적어도 2개의 상이한 캐리어 주파수에 의해 야기되는 상기 적어도 2개의 서브 데이터 패킷 사이의 추가 위상차를 상기 추가 데이터 수신기(110)에서 결정하는 단계;
    상기 적어도 2개의 서브 데이터 패킷 사이의 결정된 추가 위상차에 기초하여 상기 추가 데이터 수신기(110)와 상기 데이터 송신기 사이의 거리 차이를 결정하는 단계; 및
    상기 결정된 위상차와 추가 위상차에 기초하여 상기 데이터 수신기(110) 및 상기 추가 데이터 수신기(110)에 대한 상기 데이터 송신기의 위치를 결정하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법(200).
  27. 제25항 내지 제26항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램.
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