KR20220130693A - 간섭 측정 위치 감지 - Google Patents

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KR20220130693A KR1020227024794A KR20227024794A KR20220130693A KR 20220130693 A KR20220130693 A KR 20220130693A KR 1020227024794 A KR1020227024794 A KR 1020227024794A KR 20227024794 A KR20227024794 A KR 20227024794A KR 20220130693 A KR20220130693 A KR 20220130693A
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에란 쉬팍
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디육 로케이션 테크놀로지즈 리미티드
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Abstract

신호 처리를 위한 방법은 무선 송신기(27, 28, 30)로부터 전송되고 심볼들의 미리 정의된 시퀀스를 인코딩하는 출력 신호에 응답하여 각각의 제1 및 제2 입력 신호를 제1 및 제2 안테나(34)를 통해 수신하는 단계를 포함한다. 시간 상관 함수는, 각각의 제1 및 제2 상관 피크를 식별하고 상기 제1 및 제2 상관 피크에서 상기 제1 및 제2 입력 신호의 각각의 제1 및 제2 반송파 위상을 추출하기 위해 미리 정의된 시퀀스의 하나 이상의 심볼에 대해 제1 및 제2 입력 신호에 대해 계산된다. 상기 제1 및 제2 신호 사이의 위상차는 상기 제1 및 제2 상관 피크에서 추출된 상기 제1 및 제2 반송파 위상 사이의 차이에 기초하여 측정된다. 측정된 위상차에 기초하여, 무선 송신기로부터의 출력 신호의 도착각이 추정된다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상이한 각각의 제1 위치에서 다중 안테나를 가지는 복수의 고정 트랜시버와 제2 위치에서의 이동 트랜시버 사이에 전송되는 무선 신호를 수신하는 단계를 포함하는 위치 찾기 방법이 추가적으로 제공된다. 각각의 위상차는 고정 트랜시버의 각각의 다중 안테나 각각과 연관되는 수신된 상기 무선 신호 사이에서 검출된다. 각각의 위상차에 기초하여 고정 트랜시버 각각과 이동 트랜시버 사이의 각각의 각도들에 각각 대응하는 다중 궤적이 계산된다. 이동 트랜시버의 위치 좌표는 상기 이동 트랜시버의 제2 위치로서 상기 궤적의 교차점을 식별함으로써 상기 각도들 및 상기 송신기의 전송 위치에 기초하여 발견된다.

Description

간섭 측정 위치 감지
본 발명은 일반적으로 무선 통신 시스템에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 무선 네트워크 신호에 기초한 위치 파악 방법에 관한 것이다.
셀룰러 전화와 같은 모바일 무선 트랜시버의 위치를 찾기 위한 다양한 기술이 당업계에 공지되어 있다. 예를 들어, 거의 모든 셀룰러 전화는 현재 정지 위성으로부터 수신된 신호로부터 위치 좌표를 도출하는 GPS(Global Positioning System) 수신기를 갖는다. 그러나, 약한 위성 신호에 의존함으로 인해, GPS는 적어도 실내 및 혼잡한 도시 환경에서는 잘 작동하지 않는다. 셀룰러 네트워크는 또한 셀룰러 전화와 복수의 셀룰러 안테나 사이에서 수신되거나 전송되는 신호에 기초하여 전화 위치를 삼각 측량할 수 있으나, 이 기술은 부정확하며 신뢰할 수 없다.
기존의 무선 근거리 통신망(WLAN) 인프라구조 기반의 실내 위치 파악을 위한 많은 방법들이 제안되었다. 그러한 일 접근법은, 예컨대, SIGCOMM '15(영국 런던, 2015년 8월 17~21일)에서 공개된, 코타루 등의, "스폿파이(SpotFi): 와이파이(WiFi)를 이용한 데시미터 레벨 로컬라이제이션(localization)"에 서술되어 있다. 저자들에 따르면, 스폿파이는 액세스 포인트로부터 수신된 다중 경로 성분들의 도착각(AoA: angle of arrival)를 계산하고 필터링 및 추정 기술을 사용하여 로컬라이제이션 타겟과 액세스 포인트 간의 직접 경로의 AoA를 식별한다.
다른 예로서, 미국 특허 출원 공개 제 2009/0243932호는 모바일 장치의 위치를 판정하는 방법을 설명한다. 이 방법은 복수의 기지의(known) 위치들 사이에서 신호를 송신하는 단계 및 모바일 장치와 같이 미지의 위치의 장치에서 신호를 수신하는 단계를 포함한다. 이 신호는 상이한 주파수를 갖는 복수의 톤(tone)을 포함할 수 있고 잔류 위상차의 세트를 야기할 수 있다. 모바일 장치의 위치는 기지의 위치들 및 전송된 톤들 사이의 주파수 및 위상차를 이용하여 판정될 수 있다. 일 실시예에서, 모바일 장치의 위치를 판정하기 위해 액세스 포인트와 모바일 장치 간에 OFDM 신호가 사용될 수 있다.
다른 예로서, 미국 특허 출원 공개 제 2016/0033614호는 무선 통신 네트워크에서 메인 로브(main lobe) 및 그레이팅 로브(grating lobe) 식별을 포함하는 방향 찾기(DF: direction finding) 포지셔닝 방법을 설명한다. 수신기는 제1 채널 주파수를 통해 다중 안테나와 연관된 무선 신호에 대해 DF 알고리즘을 수행하고 제1 세트의 DF 솔루션을 추정한다. 수신기는 제2 채널 주파수를 통해 다중 안테나와 연관된 무선 신호에 대해 DF 알고리즘을 수행하고 제2 세트의 DF 솔루션을 추정한다. 그 다음, 수신기는 제1 세트의 DF 솔루션과 제2 세트의 DF 솔루션을 비교함으로써 올바른 DF 솔루션(예를 들어, 메인 로브 방향)을 식별한다.
그 개시 내용이 참조에 의해 본원에 통합되는 PCT 국제 공개 WO 2018/055482는 무선 송신기의 적어도 제1 및 제2 안테나로부터 각각 전송된 적어도 제1 및 제2 신호를 주어진 위치에서 수신하는 단계를 포함하는 신호 처리 방법을 기술한다. 적어도 제1 및 제2 신호는 전송된 신호들 사이에 미리 정해진 순환 지연을 갖는 다중 반송파 인코딩 방식을 사용하여 아이덴티컬 데이터(identical data)를 인코딩한다. 수신된 제1 및 제2 신호는 순환 지연을 사용하여 제1 및 제2 신호 사이의 위상 지연의 측정값을 도출하도록 처리된다. 위상 지연의 측정값에 기초하여, 무선 액세스 포인트로부터 주어진 위치로의 제1 및 제2 신호의 출발각(angle of departure)이 추정된다.
아래에서 설명되는 본 발명의 실시예는 무선 전송의 위치 및 각도를 찾기 위한 개선된 방법 및 시스템을 제공한다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따르면, 제1 위치에서 이격된 제1 및 제2 안테나를 통해 제2 위치에서 무선 송신기로부터 전송되고 미리 정의된 심볼 시퀀스를 인코딩한 출력 신호에 응답하여 각각의 제1 및 제2 입력 신호를 수신하는 단계를 포함하는 신호 처리 방법이 제공된다. 시간 상관 함수는 각각의 제1 및 제2 상관 피크를 식별하고 상기 제1 및 제2 상관 피크에서 상기 제1 및 제2 입력 신호의 각각의 제1 및 제2 반송파 위상을 추출하기 위해 미리 정의된 시퀀스의 하나 이상의 심볼에 대해 상기 제1 및 제2 입력 신호에 대해 연산된다. 상기 제1 및 제2 상관 피크에서 추출된 상기 제1 및 제2 반송파 위상 사이의 차이에 기초하여 상기 제1 및 제2 신호 사이의 위상차가 측정된다. 측정된 상기 위상차를 기반으로 무선 송신기에서 상기 제1 위치까지의 출력 신호의 도착각이 추정된다.
개시된 실시예에서, 상기 출력 신호는 무선 네트워크에서 이동국의 단일 송신 안테나로부터 전송된다.
대안적으로, 상기 출력 신호가 송신 안테나들 사이에 미리 정의된 순환 지연을 갖는 다중 송신 안테나로부터 송신될 때, 상기 시간 상관 함수를 연산하는 단계는 상기 순환 지연에 응답하여 다중 상관 피크를 식별하는 단계를 포함하고, 상기 위상차를 측정하는 단계는 상기 상관 피크 사이의 상기 위상차의 측정치를 계산하는 단계를 포함한다.
전형적으로, 상기 시간 상관 함수는 자기상관(autocorrelation) 함수 및 미리 정의된 기준 신호와의 상호 상관으로 구성된 함수 그룹에서 선택된다.
일부 실시예에서, 상기 출력 신호는 상기 심볼의 미리 정의된 시퀀스를 포함하는 미리 정의된 프리앰블을 포함하는 프레임 구조를 지정하는 무선 통신 표준에 따라 전송되고, 상관은 상기 입력 신호에서의 주어진 프레임의 상기 프리앰블의 적어도 일부에 대해 계산된다. 그러한 일 실시예에서, 상기 상관은 상기 무선 통신 표준에 의해 정의된 상기 프리앰블에서의 하나 이상의 동기화 심볼에 대해 계산된다.
개시된 실시예에서, 상기 제1 및 제2 입력 신호를 수신하고 처리하는 단계는 상기 무선 송신기와 상기 액세스 포인트 사이의 연관을 구축하지 않고 무선 네트워크의 액세스 포인트에서 적어도 상기 제1 및 제2 입력 신호를 수신 및 처리하는 단계를 포함한다. 추가적으로 또는 대안적으로, 본 방법은 상기 제1 위치 및 추정된 도착각에 기초하여 상기 제2 위치의 좌표를 계산하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 제1 위치에 배치하기 위한 무선 장치가 제공된다. 상기 장치는 제1 및 제2 안테나를 포함하며, 이 안테나는 이격되고 제2 위치에서 무선 송신기로부터 전송되고 미리 정의된 심볼 시퀀스를 인코딩한 출력 신호에 응답하여 각각의 제1 및 제2 입력 신호를 수신하도록 구성된다. 처리 회로는 각각의 제1 및 제2 상관 피크를 식별하고 상기 제1 및 제2 상관 피크에서 상기 제1 및 제2 입력 신호의 각각의 제1 및 제2 반송파 위상을 추출하기 위해 상기 미리 정의된 시퀀스에서의 하나 이상의 상기 심볼에 대해 상기 제1 및 제2 입력 신호에 대한 시간 상관 함수를 계산하고; 상기 제1 및 제2 상관 피크에서 추출된 상기 제1 및 제2 반송파 위상 사이의 차이를 기반으로 상기 제1 및 제2 신호 간의 위상차를 측정하고; 측정된 상기 위상차에 기초하여 상기 무선 송신기로부터 상기 제1 위치까지의 상기 출력 신호의 도착각을 추정;하도록 구성된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상이한 각각의 제1 위치에서의 다중 안테나를 갖는 복수의 고정 트랜시버와 제2 위치에서의 이동 트랜시버 사이에서 전송된 무선 신호를 수신하는 단계를 포함하는 위치 찾기 방법이 추가로 제공된다. 각각의 상기 고정 트랜시버의 상기 다중 안테나 각각과 연관된 수신된 상기 무선 신호 사이에서 각각의 위상차가 검출된다. 상기 각각의 위상차에 기초하여 상기 고정 트랜시버 각각과 상기 이동 트랜시버 사이의 각 각도에 각각 대응하는 다중 궤적이 계산된다. 상기 이동 트랜시버의 위치 좌표는 상기 이동 트랜시버의 상기 제2 위치에서의 상기 궤적의 교차점을 식별하여 상기 송신기의 상기 각도 및 송신 위치를 기반으로 찾는다.
개시된 실시예에서, 상기 무선 신호를 수신하는 단계는 상기 이동 트랜시버에 의해 상기 복수의 고정 트랜시버로부터 전송된 상기 무선 신호를 수신하는 단계를 포함하고, 상기 다중 궤적을 계산하는 단계는 상기 고정 트랜시버로부터 상기 이동 트랜시버로의 상기 무선 신호의 출발각을 계산하는 단계를 포함한다.
추가적으로 또는 대안적으로, 상기 무선 신호를 수신하는 단계는 상기 고정 트랜시버에 의해 상기 이동 트랜시버로부터 전송된 상기 무선 신호를 수신하는 단계를 포함하고, 상기 다중 궤적을 계산하는 단계는 상기 고정 트랜시버로부터 상기 이동 트랜시버로의 상기 무선 신호의 도착각을 계산하는 단계를 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 고정 트랜시버는 공통 평면에 근접하게 배치되고, 상기 위치 좌표를 찾는 단계는 상기 공통 평면에서 상기 이동 트랜시버의 상기 위치 좌표를 계산하는 단계를 포함한다. 일 실시예에서, 상기 공통 평면은 인공 구조물의 바닥이다.
전형적으로, 상기 다중 궤적은 상기 제1 위치 중 적어도 하나로부터 상기 평면을 통해 연장되는 적어도 2개의 광선을 포함한다. 개시된 실시예에서, 상기 고정 트랜시버 각각의 상기 다중 안테나는 안테나간 거리만큼 분리되고, 상기 다중 궤적을 정의하는 단계는 상기 안테나간 거리와 상기 무선 신호들의 파장 사이의 비율의 함수로서 상기 적어도 2개의 광선 사이의 각도 분리를 계산하는 단계를 포함한다. 일 실시예에서, 상기 다중 궤적을 정의하는 단계는, 주어진 고정 트랜시버에 대한 상기 안테나간 거리와 상기 무선 신호의 파장 사이의 상기 비율이 1보다 클 때, 상기 적어도 2개의 광선 사이의 각도 간격이 180° 미만이 되도록 상기 주어진 고정 트랜시버로부터 방출되는 상기 광선 중 적어도 2개를 정의하는 단계를 포함한다.
일부 실시예에서, 주어진 고정 트랜시버와 상기 이동 트랜시버 사이에서 무선으로 전송된 상기 무선 신호는 적어도 제1 및 제2 무선 신호를 포함하며, 이는 상기 다중 안테나 중 제1 및 제2 안테나와 각각 연관되고 둘 다 주어진 심볼의 시퀀스로 변조되고, 상기 각각의 위상차를 검출하는 단계는 상기 무선을 통해 수신되는 상기 제1 및 제2 무선 신호 각각의 시퀀스에서 주어진 심볼을 식별하는 단계, 및 상기 제1 및 제2 무선 신호 사이의 상기 주어진 심볼의 도착 지연을 측정하는 단계를 포함한다. 일 실시예에서, 상기 제1 및 제2 무선 신호는 상기 제1 및 제2 무선 신호 사이에 미리 정의된 순환 지연을 갖는 다중 반송파 인코딩 방식을 사용하여 동일한 데이터를 인코딩하고, 상기 지연을 측정하는 단계는 상기 각각의 위상차를 검출할 때 상기 순환 지연을 적용하는 단계를 포함한다. 추가적으로 또는 대안적으로, 상기 주어진 심볼 시퀀스는 미리 정의된 트레이닝 시퀀스를 포함하고, 상기 주어진 심볼을 식별하는 단계는 상기 트레이닝 시퀀스에서 상기 심볼들 중 특정 심볼을 찾는 단계를 포함한다.
다른 실시예에서, 상기 각각의 위상차를 검출하는 단계는 상기 수신된 무선 신호들에 기초하여 상기 다중 안테나들 각각과 상기 이동 트랜시버 사이의 채널 상태 정보를 추정하는 단계를 포함하고, 상기 다수의 궤적을 계산하는 단계는 상기 채널 상태 정보로부터 각도들을 도출하는 단계를 포함한다.
일부 실시예에서, 본 방법은 상기 고정 트랜시버의 상기 제1 위치의 맵을 저장하는 단계를 포함하고, 상기 위치 좌표를 찾는 단계는 상기 맵에 대한 상기 위치 좌표를 찾기 위해 계산된 상기 각도를 상기 맵에 참조하는 단계를 포함한다. 일 실시예에서, 상기 맵은 서버에 저장되고, 계산된 출발각을 상기 맵에 참조하는 단계는 상기 수신된 무선 신호에 대한 정보를 상기 서버로 전송하는 단계, 및 전송된 상기 정보를 사용하여 상기 서버에서 상기 위치 좌표를 계산하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 주어진 제2 위치에서, 각각 상이한 각각의 제1 위치에서 다중 안테나를 갖는 복수의 고정 트랜시버로부터 전송된 무선 신호를 수신하도록 구성된 적어도 하나의 수신 안테나를 포함하는 이동 트랜시버를 포함하는 위치 찾기용 장치가 추가로 제공된다. 프로세서는 상기 수신된 무선 신호를 처리하여, 각각의 상기 고정 트랜시버의 상기 다중 안테나로부터 수신된 상기 무선 신호 사이의 각각의 위상차를 검출하고, 상기 각각의 위상차에 기초하여 상기 각각의 고정 트랜시버로부터 상기 이동 트랜시버로의 각각의 출발각에 각각 대응하는 다중 궤적을 계산하고, 상기 이동 트랜시버의 상기 제2 위치로서 상기 궤적의 교차점을 식별함으로써 상기 고정 트랜시버의 제1 위치 및 상기 출발각에 기초하여 상기 이동 트랜시버의 위치 좌표를 찾도록 구성된다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 각각이 상이한 각각의 제1 위치에서 다중 안테나를 갖는 복수의 고정 트랜시버를 포함하는 위치 찾기 시스템이 제공되며, 여기서 상기 고정 트랜시버는 상기 다중 안테나를 통해 주어진 제2 위치에서 이동 트랜시버로부터 전송된 무선 신호를 수신하도록 구성된다. 프로세서는 상기 수신된 무선 신호를 처리하여, 상기 고정 트랜시버 각각의 상기 다중 안테나에 의해 수신된 상기 무선 신호 사이의 각각의 위상차를 검출하고, 상기 각각의 위상차에 기초하여 상기 이동 트랜시버로부터 상기 고정 트랜시버의 각각으로의 각각의 도착각에 각각 대응하는 다중 궤적을 계산하고, 상기 이동 트랜시버의 상기 제2 위치로서 상기 궤적의 교차점을 식별함으로써 상기 고정 트랜시버의 상기 제1 위치 및 상기 도착각에 기초하여 상기 이동 트랜시버의 위치 좌표를 찾도록 구성된다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 상이한 각각의 제1 위치에서 다중 안테나를 갖는 복수의 고정 트랜시버와 제2 위치에 있는 이동 트랜시버 사이에서 송수신되는 무선 신호와 함께 사용하기 위한 컴퓨터 소프트웨어 제품이 더 제공된다. 상기 제품은 프로그램 명령이 저장되어 있는 유형의 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체를 포함하며, 이 명령은 프로세서에 의해 판독될 때 상기 프로세서로 하여금 상기 고정 트랜시버의 상기 각각의 다중 안테나의 각각과 연관된 상기 수신된 무선 신호 사이에서 상기 적어도 하나의 트랜시버에 의해 검출된 각각의 위상차를 수신하도록 한다. 상기 명령들은 상기 프로세서가 상기 각각의 위상차에 기초하여 각각의 상기 고정 트랜시버와 상기 이동 트랜시버 사이의 각각의 각도에 각각 대응하는 다중 궤적을 계산하고, 상기 이동 트랜시버의 상기 제2 위치로서 상기 궤적의 교차점을 식별함으로써 상기 고정 트랜시버의 상기 제1 위치 및 상기 각도에 기초하여 상기 이동 트랜시버의 위치 좌표를 찾도록 한다.
본 발명은 본 발명의 실시예에 대한 아래의 상세한 설명을 아래의 도면과 함께 읽을 때 더 잘 이해될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 무선 위치 찾기 시스템의 개략적인 도면이고;
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 송신기로부터 수신기로의 무선 신호들의 출발 또는 도착각을 도출하는데 사용된 좌표 프레임을 개략적으로 도시하는 도면이고;
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른, 이동 통신 장치의 위치를 찾는 방법을 도시하는, 도 1의 시스템의 구성요소의 개략적인 도면이고;
도 3b는 본 발명의 대안적인 실시예에 따른, 이동 통신 장치의 위치를 찾기 위한 방법을 개략적으로 예시하는 도면이고;
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른, 다수의 송신기 또는 수신기에 기초하는 위치 찾기 프로세스를 개략적으로 예시하는 도면이고;
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 찾기 방법을 개략적으로 도시하는 흐름도이고; 및
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른, 무선 송신기에 대한 좌표 정보를 유도하는데 사용되는 다중 안테나 수신기의 구성요소를 개략적으로 도시하는 블록도이다.
개요
도시 환경은 일반적으로 Wi-Fi® 액세스 포인트, 셀룰러 마이크로셀 및 피코셀 기지국 트랜시버와 같은 무선 통신용 고정 트랜시버의 밀집된 인프라로 커버된다. 이러한 트랜시버는 가입자 장치와의 통신을 지원하기 위해 무선 서비스 공급자에 의해 배포된다. 그러나, 본 발명의 실시예는 이동 무선 트랜시버의 위치 좌표와 고정 트랜시버의 서로에 대한 위치 좌표를 찾는 데 있어 이 인프라를 다른 새로운 용도로 사용한다. 이러한 위치 좌표는 예를 들어 내비게이션 애플리케이션(특히 실내 내비게이션)과 사람 및 기타 자산의 위치를 추적하는 데 사용될 수 있다.
아래에 설명되는 본 발명의 실시예는 현대의 통신 액세스 포인트 및 기타 고정 트랜시버가 공통으로 일정한 거리만큼 이격된 안테나 어레이를 가지며, 이를 통해 그것들이 동일한 무선 신호의 다중 인스턴스를 전송하고 모바일 트랜시버로부터 무선 신호를 수신한다는 사실의 이점을 취한다. 모바일 트랜시버가 주어진 위치에서 고정 다중 안테나 트랜시버로부터 신호를 수신할 때, 신호는 특히 어레이의 각 안테나에서 모바일 트랜시버까지의 거리의 작은 차이로 인해 위상이 오프셋된다. 유사한 방식으로 고정 트랜시버가 이동 트랜시버에 의해 전송된 신호를 수신할 때 어레이의 안테나에서 수신된 신호가 위상이 오프셋된다.
이 거리의 차이, 그리고 그에 따른 어레이의 다중 안테나 각각(에 의해 송신 또는 수신되는)에 연관된 수신된 무선 신호 간의 위상 차이는 고정 트랜시버와 이동 트랜시버 사이의 각도의 함수로서 달라진다. 일부 실시예에서, 이동 트랜시버는 고정 트랜시버로부터 이동 트랜시버로 전송된 신호의 출발각을 검출한다. 다른 실시예에서, 고정 트랜시버는 그것들이 이동 트랜시버로부터 수신하는 신호의 도착 각도를 검출한다. 어느 경우든 수신기에서 위상차를 검출하고 처리함으로써 고정 트랜시버에 대한 이동 트랜시버의 각도 위치를 추정하는 것이 가능하다. 앞서 언급한 바와 같이, 이러한 기술은 또한 하나의 고정 트랜시버의 하나 이상의 안테나를 통해 전송되고 다른 고정 트랜시버의 하나 이상의 안테나에 의해 수신되는 무선 신호의 출발 또는 도착각을 찾는 데 필요한 수정을 가하여 이용될 수 있다.
이동 트랜시버와 액세스 포인트와 같은 고정 트랜시버 사이에 양방향 통신 링크를 설정하려면 일반적으로 양방향 연결 및 인증 프로세스가 필요하지만, 본 발명의 실시예에서 트랜시버는 무선 신호를 검출하고 처리할 수 있으며 어떤 종류의 연결도 설정하지 않고 트랜시버 사이의 각도를 찾을 수 있다.
위의 원리에 기초하여, 본 발명의 일부 실시예는 각각 상이한 각각의 위치에서 다중 안테나를 갖는 복수의 고정 트랜시버와 또 다른 위치에서의 이동 트랜시버 사이에서 무선 신호가 전송되는 위치 찾기 방법을 제공한다. 신호의 출발각을 검출하기 위해 신호를 수신하는 트랜시버는 각 송신기의 다중 안테나 각각에서 수신된 무선 신호 간의 위상차를 검출한다. 대안적으로 또는 추가적으로, 신호의 도착각을 검출하기 위해, 신호를 수신하는 트랜시버 또는 트랜시버들은 각각의 송신 트랜시버로부터 수신기의 다중 안테나 각각에서 수신된 무선 신호 사이의 위상차를 검출한다. 두 경우 모두에서, 이러한 위상차를 기반으로 수신기가 각 송신기와 수신기 사이의 하나 이상의 각도(출발 또는 도착)를 계산한다. (아래에서 설명되는 바와 같이, 주어진 위상차는 일반적으로 둘 이상의 상이한 각도에 대응할 수 있다.) 그런 다음, 수신기의 위치 좌표는 고정 트랜시버의 각도 및 위치에 기초하여 계산된다.
아래에서 설명되는 실시예 중 일부는 고정 트랜시버가 공통 평면에 근접하게, 예를 들어 인공 구조물의 바닥에 근접하게 배치되는 것으로 가정한다. "근접"이라는 용어는 이러한 맥락에서, 본 명세서 및 청구범위에서 평면으로부터 각각의 고정 트랜시버의 거리가 고정 트랜시버와 이동 트랜시버 사이의 평균 거리의 10% 이하임을 의미하는 데 사용된다. 이동 트랜시버의 위치 좌표는 이 공통 평면에서 계산된다. 이 평면 가정은 많은 도시 환경에서 적용되며 고정 및 이동 트랜시버를 공통 평면으로 제한하면 위치 좌표 계산이 간단해진다. 그러나 대안적인 실시예에서는 이러한 가정이 완화되고 수신기의 위치를 찾는 데 3차원(3D) 각도 좌표가 사용된다.
본 발명의 일부 실시예에서, 이동 트랜시버의 위치 좌표는 각각의 고정 트랜시버와 이동 트랜시버 사이의 가능한 각도에 대응하는 공통 평면에서 다중 궤적(loci)을 정의함으로써 발견된다. 궤적은 위에서 설명한 바와 같이 측정된 위상차에 의해 정의되며, 이러한 궤적의 교차점은 이동 트랜시버의 수신 위치를 제공한다. 이러한 방식으로 유도된 위치 좌표의 모호성을 해결하기 위해 충분한 수의 고정 트랜시버로부터의 신호가 검출되고 처리된다.
위에서 설명된 실시예는 이동 트랜시버와 신호를 교환하는 고정 트랜시버(예를 들어, 무선 액세스 포인트)의 기준 프레임에 대한 이동 트랜시버의 위치 좌표를 찾는다. 일부 실시예에서, 서버는 고정 트랜시버의 전송 위치의 맵을 저장하고, 계산된 각도는 맵에 대한 이동 트랜시버의 위치 좌표를 찾기 위해 맵을 참조한다. 서버는 예를 들어 위에서 언급한 PCT 국제 공개 WO 2018/055482에 설명된 바와 같이 고정 트랜시버로부터 이동 트랜시버에 의해 수신된 무선 신호의 각각의 추정된 출발각의 보고서를 상이한 위치에 있는 수신기들로부터 수신하여 맵을 구성할 수 있다. 전송된 신호는 또한 각각의 식별자, 특히 매체 액세스 제어(MAC) 식별자를 포함할 수 있다(예를 들어, 주어진 신호를 송신하는 액세스 포인트의 기본 서비스 세트 식별자(BSSID)를 발표함으로써). 수신기는 이러한 식별자를 출발각과 함께 보고할 수 있으므로 각 고정 트랜시버의 ID가 맵에서의 위치와 연관될 수 있다.
특정 영역 내의 고정 트랜시버의 위치들이 매핑되면, 휴대 전화와 같은 이동 트랜시버의 위치들을 (상술한 바와 같이, 송신기가 속한 네트워크와 연관시키거나 또는 다른 방식으로 다시 통신하지 않고도) 그것들이 고정 트랜시버로부터 수신한 신호들, 또는 고정 트랜시버가 이동 트랜시버로부터 수신한 신호들에 기초하여 그 영역 내에서 정확하게 찾을 수 있다. 따라서, 이러한 종류의 고정 트랜시버의 맵은 실내 및 도시 위치와 같이 GPS에 의존하지 않고 정확하고 편리한 지리적 위치 파악을 위해 사용될 수 있다.
이하에서 설명되는 일부 실시예들은 구체성 및 명확성을 위해, 구체적으로 IEEE 802.11 패밀리의 표준에 따라서 동작하는 무선 액세스 포인트 및 이동국에 관한 것이다. 그러나, 본 발명의 원리는 다른 종류의 다중 안테나 송신기 및 수신기에 필요한 부분만 약간 수정하여 유사하게 적용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 다른 실시예에서, 적용 가능한 표준에 따라 데이터 인코딩 및 변조 방안을 이용하여 신호를 송신 및 수신하는 다중 안테나 셀룰러 기지국에 대한 출발각 및 도착각을 측정할 수 있다. 본 원리의 이러한 모든 다른 구현예는 본 발명의 범위 내에 있는 것으로 간주된다.
아래에서 설명되는 실시예 중 일부는 복수의 고정 트랜시버로부터 이동 트랜시버에 의해 수신된 무선 신호의 출발각의 검출에 기초한다. 이러한 목적을 위해 상술한 PCT 국제 공개 WO 2018/055482에 기술된 기술뿐만 아니라 아래에 기술된 바와 같은 채널 상태 정보의 추정에 기반한 기술을 포함하는(그러나 이에 제한되는 것은 아닌) 다양한 기술이 사용될 수 있다. 이들 실시예의 원리는 또한 이동 트랜시버로부터 고정 트랜시버에 의해 수신된 무선 신호의 도착각을 검출하는데 필요한 수정을 가하여 적용될 수 있다. 두 경우 모두의 각도(출발각 또는 도착각)는 이동 트랜시버의 위치 좌표를 찾기 위해 유사한 방식으로 사용될 수 있다. 따라서, 본 명세서 및 청구범위에서 각도에 대한 언급은 달리 명시되지 않는 한 출발각 및 도착각 모두를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
시스템 설명
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 무선 통신 및 위치 파악을 위한 시스템(20)의 개략적인 도면이다. 예를 들어, 도 1은 복수의 액세스 포인트(22, 24, 26, ...)가 종종 서로 독립적인 상이한 WLAN 소유주에 의해 배치되는 쇼핑몰 또는 거리와 같은 전형적인 환경을 도시한다. (줄임표 표기법 "..."은 주어진 유형의 항목의 그림 인스턴스가 그러한 항목의 더 큰 그룹의 일부일 수 있음을 나타내기 위해 본 설명에서 주어진 유형의 항목을 열거하는 데 사용된다.) 액세스 포인트에 의해 전송된 신호는 시스템(20)에 의해 커버되는 영역 내에서 자유롭게 이동하는 사용자(32)에 의해 조작되는 이동국(28, 30, ...)의 형태의 수신기에 의해 수신된다. 도시된 실시예에서, 이동국(28, 30, ...)은 스마트 폰으로 도시되어 있으나, 전용 라디오 태그뿐 만이 아니라, 랩탑 및 태블릿 컴퓨터와 같은 다른 종류의 모바일 트랜시버가 유사한 방식으로 사용될 수 있으며, 이하에서 설명되는 바와 같이 액세스 포인트(22, 24, 26, ...)의 출발각을 유사하게 찾을 수 있다.
대안적으로 또는 추가적으로, 액세스 포인트(22, 24, 26, ...)는 추가 액세스 포인트(27)와 같은 기타 고정 송신기로부터 수신된 신호의 출발 및 도착 각뿐만 아니라 이동국(28, 30,...)에 의해 전송된 신호들의 도착각을 찾을 수 있다.
시스템(20) 내의 액세스 포인트(22, 24, 26, ...)들 각각은 도 1에 도시된 바와 같이 2 개 또는 3 개의 안테나(34)를 갖는다고 가정된다. 본 발명의 원리는 훨씬 더 많은 수의 안테나를 가질 수 있는 고정 트랜시버에 유사하게 적용될 수 있다. 이동국(28, 30, ...)은 단일 각도 무지향성 안테나(36)를 각각 갖는 것으로 가정되지만, 각도를 검출하기 위해 본 명세서에 기술된 기술들은 유사하게 다중 안테나 기지국에 의해 구현될 수도 있다.
일부 실시예에서, 이동국(28, 30, ...)은 각각의 액세스 포인트(22, 24, 26, ...)로부터의 신호의 출발각을 추정하고 각 액세스 포인트에 대한 식별자(BSSID 등)를 추출하도록 안테나들(34)로부터 수신된 신호들을 처리한다. 액세스 포인트의 좌표 프레임의 출발각(도 1에서 α로 표시)은 액세스 포인트와 이동국이 공통 평면에 근접하거나 3차원 좌표계에 있다고 가정할 때 2차원으로 계산될 수 있다. 이동국은 액세스 포인트들과 반드시 어소시에이팅할 필요없이, 후술되는 바와 같이, 이러한 기능들을 수행할 수 있다.
한편, 이동국(28, 30, ...)은 인터넷 통신의 목적을 위해 하나 이상의 액세스 포인트(22, 24, 26, ...)와 어소시에이팅할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 이동국은 셀룰러 네트워크 또는 다른 접속을 통해 인터넷에 액세스할 수 있다. 어떤 경우든, 이동국(28, 30, ...)은 네트워크(38)를 통해 맵핑 서버(40)로 모아지는 출발각 데이터 및 액세스 포인트 식별정보를 통신한다. 이 정보는 이동국에서 백그라운드로 실행되는 적절한 애플리케이션 프로그램("앱")에 의해 자율적으로 자동으로 수집 및 보고될 수 있다.
대안적으로 또는 추가적으로, 액세스 포인트(22, 24, 26, …)는 이동국의 위치 찾기의 목적으로 도착 각도 데이터를 계산하고 서버(40)에 전달할 수 있다.
서버(40)는 일반적으로 프로그래밍 가능한 프로세서(42) 및 메모리(44)를 포함하는 범용 컴퓨터를 포함한다. 본 명세서에 설명된 서버(40)의 기능은 전형적으로 광, 자기 또는 전자 메모리 매체와 같은, 유형의(tangible) 비 일시적인 컴퓨터 판독 가능 매체 상에 저장될 수 있는, 프로세서(42)상에서 실행되는 소프트웨어로 구현된다.
다른 실시예에서, 여기에 설명된 원리에 기초한 위치 추적 장치는 자산에 내장되거나 자산에 부착되고 이러한 자산의 위치를 자동으로 추적하는 데 서버(40)에 의해 사용된다. 이러한 자산의 비제한적 예에는 휴대전화, 로봇, 병원 침대, 의료 장비 및 재고 품목이 포함된다. 이러한 유형의 정확한 실시간 실내 및 실외 위치 추적은 의료 종사자의 웰빙 보장; 작업 환경에서 안전하게 작동하는 로봇과 드론; 예를 들어 보험 적용 목적을 위한 전 세계적으로의 자산 추적; 예를 들어 쇼핑몰 및 스포츠 경기장과 같은 공공 장소에서 사람들에 대한 마케팅 캠페인의 효과 개선; 및 도시 환경 및 주차장에서 안전한 운전 촉진;과 같은 많은 시나리오에서 매우 중요하다.
출발 및 도착각을 추정하는 간섭(Interferometric) 방법
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 액세스 포인트(24)와 이동국(28) 사이에 전송된 무선 신호들의 각도를 도출하는데 사용되는 좌표 프레임을 개략적으로 도시하는 도면이다. 액세스 포인트와 이동국의 이러한 특정 쌍은 순전히 편의를 위해 선택된 것이고, 유사한 원리는 임의의 주어진 쌍에 적용될 것이다. 액세스 포인트(24)는 2개의 안테나(34)(Tx1 및 Tx2로 표기됨)를 갖는 것으로 도시되어 있지만, 동일한 기하학적 원리가 선형 어레이로 배열된 3개 이상의 안테나를 갖는 액세스 포인트에도 적용된다. 하기의 설명은 구체적으로 액세스 포인트(24)의 안테나(34)로부터 이동국(28)으로 전송되는 다운링크 신호(46)의 출발각에 연관되지만; 본 실시예 및 후속 실시예의 원리는 유사하게 안테나(34)에 의해 수신되는 이동국(28)으로부터의 업링크 신호(48)의 도착각을 발견하는 데에 적용될 수 있다.
안테나(34)는 어레이 축을 안테나의 베이스를 통과하는 선으로 정의한다. 안테나는 공지된 안테나 간 거리 d만큼 어레이 축을 따라 분리되어 있다. (어레이 축은 도 2에서 수직 점선으로 도시된 안테나(34)를 통해 이어져 있는 선이다) 무선 액세스 포인트에서, 예를 들어 거리 d는 2.4 GHz의 표준 WLAN 송신 주파수에서 반 파장, 예를 들어, λ/2 = 6.25 cm이 되도록 설계되고, 여기서 λ는 무선 신호의 파장이다. 대안적으로, 본 발명의 실시예에서 송신기는 d보다 더 크거나 작은 값(그리고, 대응하여, 안테나간 거리와 파장 사이에 더 크거나 작은 비율)을 가질 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 이동국(28)의 안테나들(34)로부터 안테나(36)로의 신호들의 출발각(θ)은 어레이 축에 대한 법선에 대해 취해진다. 액세스 포인트(24)로부터 이동국(28)까지의 거리가 d보다 현저하게 크다고 가정하면, Tx2에서의 경로 길이에 비해 Tx1에서 안테나(36)까지의 경로 길이(Rx라고도 함)에서 d*sinθ의 차이가 존재할 것이다.
일례로서, Tx2에서 Rx까지의 경로 길이를 6.0000 m, θ = 30 °라고 가정하면, Tx1에서 Rx까지의 약간 더 긴 경로는 6.03125 m이 될 것이다. 이 경로 차는
Figure pct00001
이다. 위상차는 전송 각도 뿐만이 아니라 전송 파장(또는 주파수)에 따라 변한다.
일반적으로, 본 발명의 일부 실시예에서, 이동국(28)과 같은 수신기는 출발각을 측정하기 위해 상이한 위치에 있는 다수의 상이한 송신기 각각의 상이한 안테나(34)로부터 수신된 무선 신호 사이의 반송파 위상차(CPD)를 측정한다. 대안적으로 또는 추가적으로, 상이한 위치에 있는 액세스 포인트(22, 24, 26, …)는 도착각을 측정하기 위해 이동국(28)으로부터 안테나(34)에 의해 수신된 각각의 무선 신호 사이의 CPD를 측정할 수 있다.
CPD 측정에는 다양한 방법이 적용될 수 있다. 예를 들어, 안테나(34) 모두에서 방출된 무선 신호가 둘 다 주어진 심볼 시퀀스로 변조된다고 가정하면, 이동국(28)은 그것이 수신하는 무선 신호 각각의 시퀀스에서 주어진 심볼을 식별하고 무선 신호 사이의 주어진 심볼의 도착시 지연을 측정함으로써 CPD를 계산할 수 있다. 두 안테나로부터의 무선 신호가 신호 사이의 미리 정의된 순환 지연을 가진 다중 반송파 인코딩 방식(예를 들어, OFDM 방식)을 사용하여 동일한 데이터를 인코딩하는 경우, 위상차를 검출할 때 알려진 순환 지연을 쉽게 적용할 수 있다. CPD 및 이에 따른 출발각을 측정하기 위한 이러한 종류의 기술은 상술한 PCT 국제 공개 WO 2018/055482에 상세히 설명되어 있다.
다른 예로서, 수신기는 안테나(34)로부터 전송된 무선 신호에서 미리 정의된 트레이닝 시퀀스를 검출할 수 있고, 트레이닝 시퀀스의 특정 심볼이 각각의 송신기로부터 수신기에 도달하는 시간을 측정할 수 있다.
보다 구체적으로, 현대의 무선 표준은 액세스 포인트와 같은 무선 트랜시버에서 전송되는 데이터 프레임의 프리앰블에서 전송될 특정 트레이닝 필드를 지정하고, 이동국이 수신된 무선 신호의 트레이닝 필드에 기초하여 안테나(34) 및 안테나(36) 각각의 사이의 채널 상태 정보를 추정할 수 있는 절차를 정의한다. 예를 들어 IEEE 802.11n 표준(뿐만 아니라 802.11 패밀리의 이후 표준)에 따라 전송되는 프레임의 프리앰블에는 각 안테나에 하나씩 HTLTF(고처리량 롱 트레이닝 필드)의 여러 인스턴스가 포함된다. 수신기는 각 주파수 빈 j에서 각 안테나 i에 대한 채널 응답의 진폭과 위상을 나타내는, 채널 상태 정보 {CSIi,j}의 복소수 값 행렬을 계산하기 위해 이러한 필드를 처리한다. 선택된 빈에서 상이한 안테나에 대한 CSI의 위상 성분 간의 차이는 CPD를 제공한다. 예를 들어, 액세스 포인트(24)가 2개의 안테나(34)를 갖는다고 가정하면(i = 0,1이 되도록):
Figure pct00002
.
또 다른 예로서, 수신기 자체에 다중 안테나가 있는 경우, 송신기의 각 안테나(34)로부터 수신된 신호를 구별하는 데에 위상 검출을 적용하여 신호 간의 CPD를 측정할 수 있다.
CPD를 측정하는 방법에 관계없이, 그것은 간섭계 모델을 나타내는 다음 공식에 의해 출발각 θ(도 2)과 관련된다:
Figure pct00003
.
출발각과 CPD 모두의 범위는 [0,2π)이지만, 함수 관계는 일대일 관계가 아니다. θ의 적어도 2개의 값이 동일한 CPD로 변환되고: θ이 해이므로 π-θ도 마찬가지이다. 2d/λ≤1일 때, 어레이 축을 가로지르는 선을 따라서 서로를 미러링하는 정확하게 2개의 가능한 해(θ, π-θ)가 있다. (비록 도 2는 액세스 포인트(24)로부터 이동국(28)으로 확장되는 광선으로 단일 해만 보여주지만, 추가로 어레이 축을 가로지르는 선에 의해 미러링된 제2 해가 있다.) 2d/λ>1일 때, 송신기로부터 방출되는 광선들을 정의하는 4개 이상의 해가 가능하다(사인이 (-1,1]에 걸쳐 있을 때, 모듈로의 인수가 2π를 초과하므로). 해의 수는 항상 짝수이다.
CPD를 이용한 위치 찾기
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른, 이동국(30)의 위치를 찾기 위한 방법을 도시하는, 도 1의 시스템의 구성요소의 개략도이다. 이 방법은 액세스 포인트(22, 24 및 26)의 각 위치 좌표(xi,yi로 표시됨) 및 BSSID가 도면에서 (X,Y) 축으로 표시된 기준 프레임으로 서버(40)에 의해 이미 매핑되었다고 가정한다. 맵은 또한 각 액세스 포인트에 대한 각 배향 각도(φi), 이 경우 각 액세스 포인트의 안테나 어레이 축에 대한 법선 방향을 나타낸다. 도 3a의 방법은 2차원 기준 프레임에서의 출발각을 사용한다(위에서 설명된 바와 같이 액세스 포인트 및 이동국이 공통 평면에 근접한다고 가정). 또는 이 방법은 액세스 포인트에서 측정한 도착각을 사용할 수 있고; 그리고 아래에 설명된 것처럼 일부 추가적인 기하학적 복잡성을 희생시키면서 3차원으로 확장될 수 있다.
일부 실시예에서, 맵은 다른 이동국 및/또는 기타 입력 데이터에 의해 이전에 이루어진 출발각의 측정에 기초하여 구성된다. 이 경우 이동국은 액세스 포인트의 각 식별자와 함께 자신의 위치 및 추정 출발각을 서버(40)에 보고하고, 서버는 그에 따라 맵을 구축한다. 서버(40)는 액세스 포인트 운영자의 협력 없이 이 액세스 포인트 맵을 구축할 수 있다. 대안으로 또는 추가로, 맵은 네트워크 운영자가 제공한 정보 및/또는 전용 장비를 사용하여 이루어진 물리적 측정을 통합할 수 있다.
도 3a의 실시예에서, 이동국(30)은 각각의 액세스 포인트(22, 24, 26)로부터 다중 안테나 신호를 수신한다. 각각의 BSSID와 함께 위에서 설명된 기술을 사용하여 도면의 θ1, θ2, θ3으로 표시된(그리고 대안적으로 출발 방향 또는 DoD로 지칭됨) 각각의 액세스 포인트에 대해 각각의 출발각을 추출한다. 이동국(30)은 네트워크(38)(도 1)를 통해 이러한 발견을 서버(40)에 보고하고, 이는 대응하는 위치 좌표를 반환한다. 서버는 액세스 포인트의 위치 좌표 및 방향 각도(xi,yi,φi)를 반환할 수 있으며, 이 경우 이동국(30)은 이러한 좌표 및 측정된 출발각에 기초하여 자신의 위치(xs,ys)를 삼각측량할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 이동국(30)은 서버(40)에 추정한 출발각의 값을 전달하고, 이는 위치 좌표를 계산하여 이동국(30)에 반환한다.
추가로 대안적으로 또는 추가로, 액세스 포인트(22, 24, 26)는 각각의 안테나에서 이동국(30)으로부터 신호를 수신하고, MAC 주소와 같은 이동국의 식별자와 함께, 신호의 각각의 도착각(대안적으로 도착 방향, 또는 DoA로 지칭됨)을 추출하기 위해 이들 신호들을 비교한다. 액세스 포인트는 이러한 발견을 서버(40)에 보고하고, 이는 도착각 및 액세스 포인트의 알려진 위치에 기초하여 이동국의 위치 좌표를 계산하고 반환한다.
어느 경우든, 이동국(30)의 위치 좌표는 CPD 기반 삼각 측량 프로세스에 의해 계산될 수 있고: 각 CPD 측정은 액세스 포인트(22, 24, 26, …) 및 이동국(30)이 근접한 공통 평면에서 2개(이상)의 궤적을 정의한다. 궤적은 φi = θi + αi로 정의되는 각도 αi로 맵의 고정 기준 프레임에서, 복수의 송신기 각각으로부터 각각의 배향각(φi) 및 측정된 출발각(θi)에 의해 주어진 바와 같이, 액세스 포인트의 각 위치 좌표(xi,yi)로부터 평면을 통해 연장되는 광선의 형태를 가진다. 이동국(30)의 위치 좌표(xs, ys)는 도 3a에 도시된 바와 같이 이들 광선의 교차점에 대응한다. 도 2의 경우와 같이, CPD 측정을 출발각으로 변환하는 모호성은 단순화를 위해 도 3a에서 생략된다.
도 3b는 본 발명의 대안적인 실시예에 따른, 이동 통신 장치(30)의 위치를 찾기 위한 방법을 개략적으로 도시하는 도면이다. 이 경우 각 αi, φi 및 θi은 3차원으로 확장된다. 예를 들어, 도 3b에 도시된 바와 같이, 구면 좌표계에서, 각도 αi는 공식 cos(αi)=sin(βi)cos(γi)에 의해 연관되는 경사각 성분(βi) 및 방위각 성분(γi) 모두를 가질 것이다. 이 경우, CPD 값에 의해 정의된 궤적은 선형 광선이 아닌 곡선의 형태를 갖게 되며 이러한 곡선의 교차점은 이동국(30)의 위치를 제공한다.
이제 도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른, 복수의 고정 트랜시버에 기초한 위치 찾기 방법을 개략적으로 도시한다. 도 4는 영역(AP1, AP2, AP3, AP4로 표시됨) 내의 고정 트랜시버(52)의 위치를 보여주는 영역(50)의 기하학적 다이어그램인 반면, 도 5는 방법의 단계를 보여주는 흐름도이다. 설명의 단순화를 위해, 도 4는 2차원 모델을 가정하고 이동 트랜시버에 의해 수신되거나 전송되는 송신기(52)로부터 또는 송신기(52)로의 신호의 출발 또는 도착각에 대응하는 선형 광선으로서 CPD 값에 대응하는 궤적을 보여준다. 이 방법은 위에서 설명한 원리를 이용하여 대안적으로 3차원으로 확장될 수 있다.
이 방법의 계산 단계는 서버(40)(도 1)의 프로세서(42)와 같은 중앙 프로세서 또는 이동국 또는 액세스 포인트에서, 또는 다수의 프로세서 간의 분산 방식으로와 같이 수신기에 내장된 마이크로프로세서에 의해 수행될 수 있다. 본 설명 및 청구범위에서 사용된 용어 "프로세서"는 소프트웨어의 제어 하에 실행되는 로컬 및 분산 프로세서와 전용 및 프로그래밍 가능한 하드웨어 기반 처리 논리를 모두 포함한다.
이동국(30)과 같은 수신기는 신호 수신 단계(60)에서 다중 안테나 송신기(예를 들어, AP1)로부터 신호를 수신한다. 대안적으로, 이 단계에서는, 다시 예를 들어 AP1과 같은 다중 안테나 수신기가 이동국(28)과 같은 송신기의 하나 이상의 안테나로부터 신호를 수신한다. 수신기는 CPD 측정 단계(62)에서 위에 설명된 방식으로 수신된 신호의 CPD를 측정한다. 상기 공식에 기초하여, 수신기는 각도 계산 단계(64)에서 송신기에 대한 2개 이상의 가능한 출발 또는 도착각을 유도한다. 도 4에 도시된 예시에서, AP1은 AP1, 2d/λ>1에 의해 송신 또는 수신된 무선 신호의 파장보다 큰 안테나 간 거리(d)를 가진다고 가정된다. 따라서 AP1에 대해 측정된 CPD는 4개의 후보 출발 또는 도착각을 발생시키며, 이는 도면의 평면에서 AP1에서 방출되는 4개의 광선으로 표시된다(각 쌍에서 2개의 광선이 반대 방향, 180° 떨어진 방향을 가리키는 2쌍의 광선).
공식의 항에서, 각 광선은 도 3a에 도시된 바와 같이, 맵의 기준 프레임에서 기울기 ai=tanαi를 가지며, 여기서 φi = θi + αi이다. AP1이 공지된 좌표(xi, yi)에 있고 수신기가 알려지지 않은 좌표(xs, ys)에 있다고 가정하면, 각 광선은 대응하는 선형 방정식: yi= ai(xi - xs)+ ys를 정의한다. 이동국(30) 또는 서버(40)(위치 찾기 프로세스가 수행되는 위치에 따라 다름)는 측정 평가 단계(66)에서 지금까지 조합된 측정 및 대응 수식이 이동국(30)의 위치를 명확하게 풀이하는데에 충분한지 여부를 확인한다. 그렇지 않은 경우, 프로세스는 단계(60)로 반환하고 추가 송신기에 대해 측정 및 계산이 반복된다.
도 4는 다수의 연속적인 반복 후에 단계(66)에서의 상황을 도시한다. 신호를 수신하고 AP1, AP2 및 AP3으로부터 또는 AP1, AP2 및 AP3으로의 출발 또는 도착 후보 각도를 찾은 후에, S1 및 S2로 라벨링된 이동국(30)의 2개의 가능한 위치(54 및 56)가 여전히 존재한다. 따라서 프로세서는 단계(66)에서 추가 측정이 필요하다는 결론을 내리고 단계(60)에서 또 다른 송신기 또는 수신기, 이 경우에는 AP4로부터 신호를 수신하려고 할 것이다. 이러한 신호는 이동국이 S1에 있다는 것을 명확하게 나타낸다. 그런 다음, 프로세서는 위치 출력 단계(68)에서 이동국의 위치 좌표를 계산하고 출력할 것이다. 대안적으로, 신호는 가능한 경우 더 많은 수의 송신기 또는 수신기를 통해 수집 및 처리될 수 있으며, 이는 과결정(overdetermined) 세트의 방정식을 가져오지만, 측정 정확도를 높이는 데 사용할 수 있다.
도착각 추정을 위한 상관 기반 방법
도 6은 본 발명의 실시예에 따른, 이동국 및 다른 무선 액세스 포인트에 대한 좌표 정보를 유도하는데 사용되는 액세스 포인트(24)와 같은 다중 안테나 수신기의 구성요소를 개략적으로 예시하는 블록도이다. 다음 설명에서는 이동국이 단일 안테나를 가지고 있으며, 이 안테나는 액세스 포인트(24)의 안테나(34)에 의해 수신된 출력 신호를 전송한다고 가정한다. 액세스 포인트(24)에 의해 수행된 분석은 상이한 안테나에 의해 수신된 입력 신호가 802.11n, 802.11ac 또는 미래에 공표되었거나 공표될 수 있는 기타 표준과 같은 적용 가능한 표준에서 정의한 바와 같이 프레임 프리앰블에서 동일한 데이터를 인코딩한다는 사실에 따른다.
본 실시예는 출력 신호에 존재하는 미리 정의된 심볼 시퀀스를 사용한다. 이러한 미리 정의된 시퀀스는 예를 들어 적용 가능한 표준에 따라 이동국(28)(도 2)과 같은 송신기에 의해 전송된 각 프레임의 프리앰블에 포함된 동기화 심볼을 포함할 수 있다. 이러한 동기화 심볼은 프레임에 대해 계산된 상관 함수가 선명하고 잘 정의된 피크를 가진다는 것을 의미하는 좋은 상관 품질을 가지고 있다.
802.11 표준 제품군의 멤버에 의해 지정된 동기화 심볼 중에서, 레거시 STF(Short Training Field)가 먼저 전송된다. 이 필드의 정확한 타이밍은 쇼트 상관기를 사용하여 검출될 수 있으며 대략적인 주파수 오프셋을 추정하는 데 효과적이다. 후속 레거시 LTF(Long Training Field)에는 5배 더 길고 심볼 정렬 및 채널 추정에도 사용되는 상관기가 필요하다. 다음 설명에서는 상관 기반 도착각 추정에 사용할 수 있는 동기화 심볼의 예로서 LTF를 사용한다.
대안적인 실시예에서, 다른 미리 정의된 심볼이 사용될 수 있다. 예를 들어 IEEE 802.11 표준은 섹션 17.2.2에서 PLCP(물리 계층 적합성 절차) 프로토콜 데이터 단위(PPDU)에서 사용하기 위한 PLCP 프리앰블을 기술한다. PLCP 프리앰블의 상관 관계는 도착각을 추정할 때 LTF와 유사한 방식으로 계산되고 적용될 수 있다. 액세스 포인트(24)의 상이한 안테나(34)에 의해 수신된 입력 신호는 시간적으로 거의 완전히 중첩된다. 일반적인 패킷 지속 시간은 약 200㎲인 반면, LTF의 역상관 시간은 시간상 50ns에 해당하는 적어도 20MHz인 채널 대역폭에 의해 물리적으로 제한된다. 레거시 LTF는 20MHz에서 총 160개의 시간 샘플을 포함하는 64개 요소로 구성된 복소수 벡터의 2.5회 반복으로 구성된다. 따라서 각각의 안테나(34)에 의해 수신된 신호와 LTF 기준 신호 사이의 상호 상관은 2개의 강한 피크, 이격된 64개의 샘플, 더 멀리 떨어진 더 약한 피크를 나타낼 것이다. 상이한 안테나(34)에 대한 (시간 도메인에서) 상관 피크의 위치는 거의 동일할 것이다. 레거시 STF는 16개 요소로 구성된 복소수 벡터의 10회 반복으로 구성되어, 20MHz에서 총 160개의 시간 샘플을 생성하고 많은 상호 상관 피크를 발생시킨다.
도 6의 실시예에서 디지털 처리 회로(72)는 안테나(34)에 의해 수신된 신호 및 그에 따른 도착각(θ) 사이의 위상차를 추출하기 위해 이러한 상관 특성을 이용한다(도 2에 도시된 바와 같이). 프론트 엔드(FE) 회로(70)는 당업계에 공지된 바와 같이 먼저 각 안테나(34)에 의해 수신된 신호를 증폭, 필터링 및 디지털화하고, 결과적인 디지털 샘플을 디지털 처리 회로(72)로 전달한다. 각각의 상관기(74)는 상관 함수를 각 프론트 엔드 회로(70)에 의해 출력된 디지털화된 신호에 적용한다. 예를 들어, 상관기(74)는 디지털화된 신호의 시간 시프트된 자기상관을 계산할 수 있거나, 디지털화된 신호와 기준 사이의 상호상관을 계산할 수 있다. 후자의 경우에, 상관기(74)는 프론트 엔드(70)로부터 수신된 복소수 입력에 공지된 신호의 켤레를 곱하고 수십 개의 샘플에 걸쳐 적분한다. 피크 분석기(76)는 상관 함수의 엔벨로프를 계산하고 엔벨로프에서 최대가 발생하는 시간을 발견함으로써 상관의 피크를 식별한다. 이러한 목적을 위해, 피크 분석기(76)는 상관기 출력에서 주어진 시간 윈도우에서 N개의 가장 강한 피크의 에포크를 측정한 다음, 에포크의 예상 패턴, 예를 들어 레거시 LTF에 대한 64개 샘플의 에포크를 로케이팅할 수 있다. 이러한 방식으로, 피크 분석기는 심볼 정렬을 수행할 수 있는데, 즉, 어떤 입력 샘플이 패킷의 제1 심볼에서의 제1 샘플인지 결정할 수 있다. (처리 회로(72)가 도 6에 도시되어 있지만, 개념적 명확성을 위해 각 안테나 채널에 대해 별도의 피크 분석기(76)를 포함하므로 단일 피크 분석기가 대안적으로 다중 채널을 통해 다중화될 수 있다.)
피크 분석기(76)는 엔벨로프 피크, 즉 최대 상관 엔벨로프 시간에서 상관 값을 샘플링하는 샘플러(75)에 트리거를 출력한다. 이 때 위상 분석기(77)는 샘플러(75)로부터 상관 샘플을 수신하고 안테나(34)에 의해 수신된 신호의 반송파 위상에 대응하는 샘플의 위상을 계산한다. 이 위상 계산은 두 안테나 채널 모두에 대해 수행되고, 가산기(78)는 위상들 간의 차이를 계산한다.
위상/각도 추출 회로(79)는 이 위상차를 사용하여 2개의 신호 사이에서 라디안으로 측정된 반송파 위상차를 측정한다. 도 2에서 도시된 바와 같이, 두 입력 신호 사이의 위상은 경로 차 dsinθ로 인한 시프트만큼 오프셋되며, 여기서 파장 λ는 2π 라디안에 대응한다. 반송파 위상차는 작은 경로 차이 dsinθ를 나타내며 따라서 도착각 θ를 추출할 때 회로(79)에 의해 사용될 수 있다. 대안적으로, 전송된 신호에 있는 것으로 알려진 임의의 다른 적절한 심볼이 이러한 방식으로 신호 간의 위상차를 추정하고 이에 따라 도착각을 추출하는 데 사용될 수 있다.
전술한 디지털 처리 회로(72)의 구성요소는 액세스 포인트(24)가 미리 정의된 표준을 따르는 신호의 도착각을 찾을 수 있게 한다. 복수의 송신기가 작동하는 환경(예를 들어, 무선 네트워크의 다수의 이동국)에서 위치 찾기를 위해, 디지털 처리 회로(72)는 액세스 포인트에 의해 수신된 각 신호를 담당하는 송신기도 또한 식별해야 한다. 이를 위해 복조기(80)는 수신된 신호에서 인코딩된 디지털 데이터를 디코딩한다. MAC 처리 회로(82)는 프레임을 전송한 이동국을 식별하는 MAC 주소를 포함하는 데이터를 프레임 헤더로부터 추출한다. 복조기(80) 및 회로(82), 뿐만 아니라 디지털 처리 회로(72)의 다른 구성요소는 데이터 수신 및 전송을 위해 당업계에 공지된 Wi-Fi 액세스 포인트에 설치된 것과 같은 802.11 수신기의 통상적인 요소이다. 본 발명의 이해를 위해 필수적이지 않은 액세스 포인트의 다른 요소는 간결함을 위해 생략된다.
앞서 언급한 바와 같이, 위의 예는 주로 단일 안테나를 갖는 이동국의 위치를 찾는 것에 관한 것이지만, 상술한 기술은 다른 액세스 포인트와 같은 고정 송신기로부터 신호의 도착각을 찾는 데 유사하게 적용될 수 있다. 이 후자의 경우, 예를 들어, 다른 액세스 포인트에 의해 전송된 비콘 신호의 알려진 포맷이 상관 및 위상 추출에 사용될 수 있다. 대안적으로, 충분히 강한 상관 특성을 갖는 실질적으로 임의의 공지된 신호 포맷이 유사한 방식으로 사용될 수 있다.
액세스 포인트 또는 기타 송신기가 예를 들어 IEEE 802.11n 표준에 따라 복수의 안테나로부터의 출력 신호를 동시에 전송할 때, 송신기는 출력 신호 사이에 미리 정의된 순환 지연을 적용한다. 신호의 순환 지연 다이버시티(CDD)라고 하는 이 기술은 상관기(74)에서 다중 상관 피크를 발생시킨다. 다른 송신 안테나로부터 수신된 각각의 신호는 상기 언급된 PCT 국제 공개 WO 2018/055482, 19-22페이지에 상세히 설명된 바와 같이 상관 피크 사이의 간격을 이용하여 피크 분석기(76)에 의해 서로 구별될 수 있다. 그런 다음 분리된 신호 중 하나 또는 둘 다를 도착각을 추출하는 데 사용할 수 있다.
액세스 포인트와 같은 고정 송신기의 위치가 알려지면, 수신기는 다양한 신호의 각각의 도착각을 찾기 위해 상술한 바와 같이 이 고정 송신기와 주변의 이동국으로부터의 신호를 모두 처리할 수 있다. 그 위치가 알려진 고정 송신기에서 오는 신호의 도착각은 이동국으로부터의 신호의 도착각을 교정할 때 참조로 사용할 수 있으므로 이동국의 위치 좌표 계산의 정확도를 높일 수 있다.
상술한 실시예들은 예시로서 인용되었고, 본 발명은 상기에 구체적으로 도시되고 설명된 것에 한정되지 않음을 이해할 것이다. 오히려, 본 발명의 범위는 상술한 다양한 특징의 조합 및 하위 조합 뿐만 아니라 상술한 설명을 읽을 때 당업자에게 발생할 수 있고 종래 기술에 개시되지 않은 변형 및 수정을 포함한다.

Claims (46)

  1. 신호 처리 방법에 있어서,
    제1 위치에서 이격된 제1 및 제2 안테나를 통해, 제2 위치에서 무선 송신기로부터 전송되고 심볼들의 미리 정의된 시퀀스를 인코딩한 출력 신호에 응답하여 각각의 제1 및 제2 입력 신호를 수신하는 단계;
    각각의 제1 및 제2 상관 피크를 식별하고 상기 제1 및 제2 상관 피크에서 상기 제1 및 제2 입력 신호의 각각의 제1 및 제2 반송파 위상을 추출하기 위해 상기 미리 정의된 시퀀스의 하나 이상의 상기 심볼에 대해 상기 제1 및 제2 입력 신호에 대한 시간 상관 함수를 계산하는 단계;
    상기 제1 및 제2 상관 피크에서 추출된 상기 제1 및 제2 반송파 위상 사이의 차이에 기초하여 상기 제1 및 제2 신호 사이의 위상차를 측정하는 단계; 및
    측정된 상기 위상차에 기초하여, 상기 무선 송신기로부터 상기 제1 위치로의 상기 출력 신호의 도착각을 추정하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 처리 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 출력 신호는 무선 네트워크에서 이동국의 단일 송신 안테나로부터 전송되는 것을 특징으로 하는 신호 처리 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 출력 신호는 송신 안테나들 사이에서 미리 정의된 순환 지연을 갖는 다중 송신 안테나로부터 전송되고,
    상기 시간 상관 함수를 계산하는 단계는 상기 순환 지연에 응답하여 다중 상관 피크를 식별하는 단계를 포함하고, 상기 위상차를 측정하는 단계는 상기 상관 피크들 사이의 상기 위상차의 측정치를 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 처리 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 시간 상관 함수는 자기상관 함수 및 미리 정의된 기준 신호와의 상호 상관으로 구성된 함수 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 신호 처리 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 출력 신호는 상기 심볼들의 상기 미리 정의된 시퀀스를 포함하는 미리 정의된 프리앰블을 포함하는 프레임 구조를 지정하는 무선 통신 표준에 따라 전송되고, 상기 상관은 상기 입력 신호에서 주어진 프레임의 상기 프리앰블의 적어도 일부에 대해 계산되는 것을 특징으로 하는 신호 처리 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 상관은 상기 무선 통신 표준에 의해 정의된 상기 프리앰블에서의 하나 이상의 동기화 심볼에 대해 계산되는 것을 특징으로 하는 신호 처리 방법.
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 입력 신호를 수신 및 처리하는 단계는 상기 무선 송신기와 상기 액세스 포인트 사이의 연관을 구축하지 않고 무선 네트워크의 액세스 포인트에서 적어도 상기 제1 및 제2 입력 신호를 수신 및 처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 처리 방법.
  8. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 위치 및 추정된 상기 도착각에 기초하여 상기 제2 위치의 좌표를 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 처리 방법.
  9. 제1 위치에 배치하기 위한 무선 장치로서,
    이격되고 제2 위치에서 무선 송신기로부터 전송되고 심볼들의 미리 정의된 시퀀스를 인코딩하는 출력 신호에 응답하여 각각의 제1 및 제2 입력 신호를 수신하도록 구성된 제1 및 제2 안테나; 및
    각각의 제1 및 제2 상관 피크를 식별하고 상기 제1 및 제2 상관 피크에서 상기 제1 및 제2 입력 신호의 각각의 제1 및 제2 반송파 위상을 추출하기 위해 상기 미리 정의된 시퀀스에서의 상기 심볼들 중 하나 이상에 대해 상기 제1 및 제2 입력 신호에 대한 시간 상관 함수를 계산하고, 상기 제1 및 제2 상관 피크에서 추출된 상기 제1 및 제2 반송파 위상 사이의 차이에 기초하여 상기 제1 및 제2 입력 신호 사이의 위상차를 측정하고, 측정된 상기 위상차에 기초하여 상기 무선 송신기로부터 상기 제1 위치로의 상기 출력 신호의 도착각을 추정하도록 구성된 처리 회로;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 제1 위치에 배치하기 위한 무선 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 출력 신호는 무선 네트워크에서 이동국의 단일 송신 안테나로부터 전송되는 것을 특징으로 하는 제1 위치에 배치하기 위한 무선 장치.
  11. 제9항에 있어서, 상기 출력 신호는 송신 안테나들 사이에 미리 정의된 순환 지연을 갖는 다중 송신 안테나들로부터 전송되고,
    상기 처리 회로는 상기 순환 지연에 응답하여 상기 시간 상관 함수에서 다중 상관 피크를 식별하고, 상기 상관 피크 사이의 상기 위상차를 측정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 제1 위치에 배치하기 위한 무선 장치.
  12. 제9항에 있어서, 상기 시간 상관 함수는 자기상관 함수 및 미리 정의된 기준 신호와의 상호 상관으로 구성된 함수 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 제1 위치에 배치하기 위한 무선 장치.
  13. 제8항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 출력 신호는 상기 심볼들의 상기 미리 정의된 시퀀스를 포함하는 미리 정의된 프리앰블을 포함하는 프레임 구조를 지정하는 무선 통신 표준에 따라 전송되고, 상기 상관은 상기 입력 신호에서 주어진 프레임의 상기 프리앰블의 적어도 일부에 대해 계산되는 것을 특징으로 하는 제1 위치에 배치하기 위한 무선 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 상관은 상기 무선 통신 표준에 의해 정의된 상기 프리앰블의 하나 이상의 동기화 심볼에 대해 계산되는 것을 특징으로 하는 제1 위치에 배치하기 위한 무선 장치.
  15. 제8항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 무선 장치는 무선 네트워크의 액세스 포인트를 포함하고, 상기 처리 회로는, 상기 무선 송신기와의 연관을 구축하지 않고 적어도 상기 제1 및 제2 입력 신호를 수신 및 처리하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 제1 위치에 배치하기 위한 무선 장치.
  16. 제8항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 처리 회로는 상기 제1 위치 및 추정된 상기 도착각에 기초하여 상기 제2 위치의 좌표를 계산하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 제1 위치에 배치하기 위한 무선 장치.
  17. 위치 찾기 방법으로서,
    상이한 각각의 제1 위치에서 다중 안테나를 갖는 복수의 고정 트랜시버와 제2 위치에서의 이동 트랜시버 사이에서 전송된 무선 신호를 수신하는 단계;
    상기 고정 트랜시버들 각각의 상기 다중 안테나들 각각과 연관된 수신된 상기 무선 신호들 사이의 각각의 위상차를 검출하는 단계;
    상기 각각의 위상차에 기초하여 상기 고정 트랜시버 각각과 상기 이동 트랜시버 사이의 각각의 각도에 각각 대응하는 다중 궤적을 계산하는 단계; 및
    상기 이동 트랜시버의 상기 제2 위치로서 상기 궤적의 교차점을 식별함으로써 상기 송신기의 각도들 및 전송 위치에 기초하여 상기 이동 트랜시버의 위치 좌표를 찾는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 찾기 방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기 무선 신호를 수신하는 단계는 상기 이동 트랜시버에 의해 상기 복수의 고정 트랜시버로부터 전송된 상기 무선 신호를 수신하는 단계를 포함하고, 상기 다중 궤적을 계산하는 단계는 상기 고정 트랜시버로부터 상기 이동 트랜시버로의 상기 무선 신호의 출발각을 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 찾기 방법.
  19. 제17항에 있어서, 상기 무선 신호를 수신하는 단계는 상기 고정 트랜시버에 의해 상기 이동 트랜시버로부터 전송된 상기 무선 신호를 수신하는 단계를 포함하고, 상기 다중 궤적을 계산하는 단계는 상기 고정 트랜시버로부터 상기 이동 트랜시버로의 상기 무선 신호의 도착각을 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 찾기 방법.
  20. 제17항에 있어서, 상기 고정 트랜시버는 공통 평면에 근접하게 배치되고, 상기 위치 좌표를 찾는 단계는 상기 공통 평면에서 상기 이동 트랜시버의 상기 위치 좌표를 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 찾기 방법.
  21. 제20항에 있어서, 상기 공통 평면은 인공 구조물의 바닥인 것을 특징으로 하는 위치 찾기 방법.
  22. 제17항에 있어서, 상기 다중 궤적은 상기 제1 위치 중 적어도 하나로부터 상기 평면을 통해 연장되는 적어도 2개의 광선을 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 찾기 방법.
  23. 제22항에 있어서, 상기 고정 트랜시버 각각의 상기 다중 안테나는 안테나간 거리만큼 분리되고, 상기 다중 궤적을 정의하는 단계는 상기 안테나간 거리와 상기 무선 신호의 파장 사이의 비율의 함수로서 상기 적어도 2개의 광선 사이의 각도 간격을 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 찾기 방법.
  24. 제23항에 있어서, 상기 다중 궤적을 정의하는 단계는, 주어진 고정 트랜시버에 대한 상기 안테나간 거리와 상기 무선 신호의 파장 사이의 비율이 1보다 클 때, 상기 광선 중 적어도 2개 사이의 상기 각도 간격이 180°이하가 되도록 상기 주어진 고정 트랜시버로부터 방출하는 상기 광선 중 상기 적어도 2개를 정의하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 찾기 방법.
  25. 제17 항 내지 제24 항 중 어느 한 항에 있어서, 주어진 고정 트랜시버와 상기 이동 트랜시버 사이에서 무선으로 전송된 상기 무선 신호는 적어도 제1 및 제2 무선 신호를 포함하며, 이것들은 상기 다중 안테나 중 제1 및 제2 안테나에 대해 각각 연관되고, 둘다 심볼들의 주어진 시퀀스로 변조되고,
    상기 각각의 위상차를 검출하는 단계는 상기 무선을 통해 수신되는 상기 제1 및 제2 무선 신호 각각의 상기 시퀀스에서 주어진 심볼을 식별하는 단계, 및 상기 제1 및 제2 무선 신호 사이에서 상기 주어진 심볼의 도착 지연을 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 찾기 방법.
  26. 제25항에 있어서, 상기 제1 및 제2 무선 신호는 상기 제1 및 제2 무선 신호 사이에 미리 정의된 순환 지연을 갖는 다중 반송파 인코딩 방식을 사용하여 동일한 데이터를 인코딩하고, 상기 지연을 측정하는 단계는 상기 각각의 위상차를 검출할 때 상기 순환 지연을 적용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 찾기 방법.
  27. 제25항에 있어서, 상기 심볼들의 상기 주어진 시퀀스는 미리 정의된 트레이닝 시퀀스를 포함하고, 상기 주어진 심볼을 식별하는 단계는 상기 트레이닝 시퀀스에서 상기 심볼들 중 특정 심볼을 찾는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 찾기 방법.
  28. 제17항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 각각의 위상차를 검출하는 단계는 상기 수신된 무선 신호에 기초하여 상기 다중 안테나 각각과 상기 이동 트랜시버 사이의 채널 상태 정보를 추정하는 단계를 포함하고, 상기 다중 궤적을 계산하는 단계는 상기 채널 상태 정보로부터 각도들을 도출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 찾기 방법.
  29. 제17항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 고정 트랜시버는 적어도 하나의 무선 액세스 포인트를 포함하고, 상기 무선 신호를 수신하는 단계는 상기 이동 트랜시버와 상기 적어도 하나의 무선 액세스 포인트 사이의 연관을 구축하지 않고 상기 적어도 하나의 무선 액세스 포인트로부터 상기 이동 트랜시버에 의해 수신된 상기 무선 신호를 수신 및 처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 찾기 방법.
  30. 제17항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 고정 트랜시버의 상기 제1 위치의 맵을 저장하는 단계를 포함하고, 상기 위치 좌표를 찾는 단계는 상기 맵에 대해 상기 위치 좌표를 찾기 위해 상기 맵에 대한 계산된 각도들을 참조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 찾기 방법.
  31. 제30항에 있어서, 상기 맵은 서버에 저장되고, 계산된 상기 출발각을 상기 맵에 대해 참조하는 단계는 상기 수신된 무선 신호에 대한 정보를 상기 서버로 전송하는 단계, 및 전송된 상기 정보를 이용하여 상기 서버에서의 상기 위치 좌표를 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 찾기 방법.
  32. 주어진 제2 위치에서, 각각이 상이한 각각의 제1 위치에서 다중 안테나를 갖는 복수의 고정 트랜시버로부터 전송된 무선 신호를 수신하도록 구성된 적어도 하나의 수신 안테나를 구비하는 이동 트랜시버; 및
    상기 고정 트랜시버 각각의 상기 다중 안테나로부터 수신된 상기 무선 신호 사이의 각각의 위상차를 검출하고, 각각의 상기 위상차에 기초하여 각각의 상기 고정 트랜시버로부터 상기 이동 트랜시버로의 각각의 츨발각에 각각 대응하는 다중 궤적을 계산하고, 상기 이동 트랜시버의 상기 제2 위치로서 상기 궤적의 교차점을 식별함으로써 상기 고정 트랜시버의 상기 제1 위치와 상기 출발각에 기초하여 상기 이동 트랜시버의 위치 좌표를 찾기 위해 상기 수신된 무선 신호를 처리하도록 구성된 프로세서;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 찾기용 장치.
  33. 제32항에 있어서, 상기 고정 트랜시버는 공통 평면에 근접하게 배치되고, 상기 프로세서는 상기 공통 평면에서 상기 이동 트랜시버의 상기 위치 좌표를 계산하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 위치 찾기용 장치.
  34. 제33항에 있어서, 상기 공통 평면은 인공 구조물의 바닥인 것을 특징으로 하는 위치 찾기용 장치.
  35. 제32항에 있어서, 상기 다중 궤적은 상기 제1 위치 중 적어도 하나로부터 상기 평면을 통해 연장되는 적어도 2개의 광선을 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 찾기용 장치.
  36. 제35항에 있어서, 상기 고정 트랜시버들 각각의 상기 다중 안테나는 안테나간 거리만큼 분리되고, 상기 프로세서는 상기 안테나간 거리와 상기 무선 신호의 파장 사이의 비율의 함수로서 상기 적어도 2개의 광선 사이의 각도 간격을 계산하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 위치 찾기용 장치.
  37. 제36항에 있어서, 상기 프로세서는, 주어진 고정 트랜시버에 대한 상기 무선 신호의 파장과 상기 안테나간 거리 사이의 상기 비율이 1보다 클 때, 상기 광선 중 적어도 2개 사이의 각도 간격이 180° 이하가 되도록 상기 주어진 고정 트랜시버로부터 방출하는 상기 광선 중 상기 적어도 2개를 정의하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 위치 찾기용 장치.
  38. 제32항 내지 제37항 중 어느 한 항에 있어서, 주어진 고정 트랜시버로부터 방출된 상기 무선 신호는 적어도 제1 및 제2 무선 신호를 포함하고, 이것들은 상기 다중 안테나 중 제1 및 제2 안테나로부터 각각 방출되고 둘 다 심볼들의 주어진 시퀀스로 변조되고,
    상기 프로세서는 상기 이동 트랜시버에서 수신된 제1 및 제2 무선 신호 각각에서의 상기 시퀀스에서 주어진 심볼을 식별하고, 및 상기 제1 및 제2 무선 신호 사이의 상기 주어진 심볼의 상기 이동 트랜시버에서의 도착시 지연을 측정함으로써 상기 각각의 위상차를 검출하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 위치 찾기용 장치.
  39. 제38항에 있어서, 상기 제1 및 제2 무선 신호는 상기 제1 및 제2 무선 신호 사이에 미리 정의된 순환 지연을 갖는 다중 반송파 인코딩 방식을 이용하여 동일한 데이터를 인코딩하고, 상기 지연을 측정하는 단계는 상기 각각의 위상차를 검출할 때 상기 순환 지연을 적용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 찾기용 장치.
  40. 제38항에 있어서, 상기 심볼들의 상기 주어진 시퀀스는 미리 정의된 트레이닝 시퀀스를 포함하고, 상기 주어진 심볼을 식별하는 단계는 상기 트레이닝 시퀀스에서 상기 심볼들 중 지정된 하나를 찾는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 찾기용 장치.
  41. 제32항 내지 제37항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 프로세서는 수신된 상기 무선 신호에 기초하여 상기 다중 안테나 각각과 상기 이동 트랜시버 사이의 채널 상태 정보를 추정하고, 상기 채널 상태로부터 상기 다중 궤적을 도출하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 위치 찾기용 장치.
  42. 제32항 내지 제37항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 고정 트랜시버는 적어도 하나의 무선 액세스 포인트를 포함하고, 상기 이동 트랜시버는 상기 이동 트랜시버와 상기 적어도 하나의 무선 액세스 포인트 사이의 연관을 구축하지 않고 상기 적어도 하나의 무선 액세스 포인트로부터 상기 무선 신호를 수신 및 처리하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 위치 찾기용 장치.
  43. 제32항 내지 제37항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 프로세서는 상기 고정 트랜시버의 상기 제1 위치의 맵을 저장하고, 상기 맵에 대해 상대적인 상기 위치 좌표를 찾기 위해 상기 맵에 대해 계산된 출발각을 참조하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 위치 찾기용 장치.
  44. 제43항에 있어서, 상기 맵은 서버에 저장되고, 상기 이동 트랜시버는 상기 수신된 무선 신호에 대한 정보를 상기 서버로 전송하도록 구성되고, 상기 프로세서는 전송된 상기 정보를 이용하여 상기 서버에서의 상기 위치 좌표를 계산하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 위치 찾기용 장치.
  45. 위치 찾기용 시스템으로서,
    각각 상이한 각각의 제1 위치에서 다중 안테나를 갖는 복수의 고정 트랜시버로서, 상기 고정 트랜시버는 상기 다중 안테나를 통해 주어진 제2 위치에서 이동 트랜시버로부터 전송된 무선 신호를 수신하도록 구성되는 상기 복수의 고정 트랜시버; 및
    상기 고정 트랜시버의 각각의 상기 다중 안테나에 의해 수신된 상기 무선 신호 사이의 각각의 위상차를 검출하고, 상기 각각의 위상차에 기초하여 상기 이동 트랜시버로부터 상기 고정 트랜시버의 각각으로의 각각의 도착각에 각각 대응하는 다중 궤적을 계산하고, 상기 이동 트랜시버의 상기 제2 위치로서 상기 궤적의 교차점을 식별함으로써 상기 고정 트랜시버의 상기 제1 위치들과 상기 도착각에 기초하여 상기 이동 트랜시버의 위치 좌표들을 찾기 위해 상기 수신된 무선 신호를 처리하도록 구성되는 프로세서;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 찾기용 시스템.
  46. 상이한 각각의 제1 위치에서 다중 안테나를 가지는 복수의 고정 트랜시버와 제2 위치에서의 이동 트랜시버 사이에서 송수신되는 무선 신호와 함께 사용하기 위한 컴퓨터 소프트웨어 제품으로서, 상기 제품은, 프로세서에 의해 판독될 때, 상기 프로세서로 하여금 상기 트랜시버들 중 적어도 하나로부터 상기 고정 트랜시버의 각각의 상기 다중 안테나의 각각과 연관된 수신된 상기 무선 신호들 사이에서 상기 트랜시버들 중 적어도 하나에 의해 검출된 각각의 위상차를 수신하도록 하는 프로그램 명령이 저장되는 유형의 비일시적인 판독 가능한 매체를 구비하고,
    상기 명령은 상기 프로세서로 하여금 상기 각각의 위상차에 기초하여 각각의 상기 고정 트랜시버와 상기 이동 트랜시버 사이의 각각의 각도에 각각 대응하는 다중 궤적을 계산하게 하고, 상기 이동 트랜시버의 상기 제2 위치로서 상기 궤적의 교차점을 식별함으로써 상기 고정 트랜시버의 상기 제1 위치와 상기 각도들에 기초하여 상기 이동 트랜시버의 상기 위치 좌표들을 찾도록 하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 소프트웨어 제품.
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