KR102501977B1 - 방향성 송신의 익명 수집 - Google Patents

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Abstract

통신 방법은 무선 네트워크 내의 제1 스테이션(28)에서, 복수의 안테나(34)를 갖는 제2 스테이션(24)에 의해 무선 네트워크를 통해 송신된 비콘을 검출하는 단계를 포함한다. 이 비콘에 응답하여, RTS(Request-to-Send) 프레임이 제1 스테이션에서 제2 스테이션으로 다중 반송파 변조 스킴을 사용하여 무선 네트워크를 통해 송신된다. 제1 스테이션은 다중 반송파 변조 스킴을 사용하는 복중 안테나를 통해 제2 스테이션에 의해, RTS 프레임에 응답하여, 무선 네트워크를 통해 송신된 CTS(clear-to-send) 프레임을 수신하고, 수신된 CTS 프레임에 기초하여 제2 스테이션에서 제1 스테이션으로의 송신 각도를 추정한다.

Description

방향성 송신의 익명 수집
본 발명은 일반적으로 무선 통신 시스템에 관한 것이며, 더 구체적으로 무선 네트워크 신호에 기초한 위치 파악 방법에 관한 것이다.
셀룰러 전화와 같은 모바일 무선 트랜시버의 위치를 찾기 위한 다양한 기술이 당업계에 알려져 있다. 예를 들어, 거의 모든 휴대 전화는 현재 정지 위성으로부터 수신된 신호로부터 위치 좌표를 도출하는 글로벌 측위 시스템(GPS: Global Positioning System) 수신기를 가진다. 그러나, GPS는 약한 위성 신호에 의존하기 때문에 실내 및 복잡한 도시 환경에서 적어도 제대로 작동하지 않는다. 또한, 셀룰러 네트워크는 셀룰러 전화와 복수의 셀룰러 안테나 사이에서 수신 또는 송신되는 신호에 기초하여 전화기 위치를 삼각측량할 수도 있지만, 이 기술은 부정확하고 신뢰할 수 없다.
기존의 무선 근거리 통신망(WLAN) 인프라구조를 기반으로 한 실내 측위를 위한 여러 가지 방법이 제안되었다. 이러한 접근 방식 중 하나는 예를 들어 "SIGCOMM '15"(영국 런던, 2015년 8월 17-21일)에 게시된 "SpotFi: WiFi를 사용한 데시미터 수준의 측위"에서 코타루 등에 의해 설명된다. 이 저자에 따르면, SpotFi는 액세스 포인트로부터 수신한 다중경로 구성요소의 도달 각도(AoA)를 계산하고 필터링 및 추정 기술을 사용하여 측위 대상과 액세스 포인트 간의 직접 경로의 AoA를 식별한다.
다른 예로서, 미국 특허 출원 공개 2009/0243932는 모바일 장치의 위치를 판정하는 방법을 설명한다. 이 방법은 복수의 기지의 위치 사이에서 신호를 송신하는 단계 및 모바일 장치와 같은 미지의 위치의 장치에서 그 신호를 수신하는 단계를 포함한다. 이 신호는 서로 다른 주파수를 갖는 복수의 톤(tone)을 포함할 수 있고 결과적으로 잔류 위상차 세트를 생성할 수 있다. 모바일 장치의 위치는 기지의 위치 및 송신된 톤들 간의 주파수 및 위상차를 사용하여 판정될 수 있다. 일 실시예에서, 직교 주파수 분할 다중(OFDM: orthogonal frequency-division multiplexing) 신호는 모바일 장치의 위치를 판정하기 위해 액세스 포인트와 모바일 장치 사이에서 사용될 수 있다.
본 명세서에 참조로 포함된 미국 특허 제9,814,051호는 무선 송신기의 적어도 제1 및 제2 안테나로부터 각각 송신된 적어도 제1 및 제2 신호를 주어진 위치에서 수신하는 단계를 포함하는 신호 처리 방법을 설명한다. 적어도 제1 및 제2 신호는 송신된 신호 사이에 미리 정의된 순환 지연을 갖는 다중 반송파 인코딩 스킴을 사용하여 동일한 데이터를 인코딩한다. 수신된 제1 및 제2 신호는 제1 및 제2 신호 사이의 위상 지연의 측정치를 도출하기 위해 순환 지연을 사용하여 처리된다. 위상 지연의 측정치에 기초하여, 무선 액세스 포인트로부터 지정된 위치까지의 제1 및 제2 신호의 출발 각도(angle of departure)가 추정된다.
RTS/CTS(request to send/clear to send) 메커니즘은 IEEE 802.11 매체 접근 제어(MAC: Medium Access Control) 표준에 따라, 반송파 감지 및 충돌 방지의 목적으로 WLAN에서 사용된다. WLAN 내의 스테이션은 무선 매체가 사용 중인 것으로 간주되는 시간을 나타내기 위해 네트워크 할당 벡터(NAV: network allocation vector)를 유지하고, 예를 들어 IEEE 802.11-2012 표준의 섹션 9.3.2.4에 설명된 대로 RTS/CTS 메커니즘을 사용하여 NAV를 업데이트한다. 발신 스테이션은 프레임이 향하는 스테이션의 MAC 주소를 나타내는 수신기 주소(RA) 및 프레임을 송신하는 스테이션의 MAC 주소를 나타내는 송신기 주소(TA)와 함께 WLAN을 통해 RTS 프레임을 송신한다. RTS 프레임을 수신하면, 수신 스테이션은 RTS 프레임의 TA 값으로 RA를 설정한 CTS 프레임을 송신한다. RTS 또는 CTS 프레임을 수신하는 스테이션은 그들의 NAV 설정을 업데이트하고 NAV 값으로 표시된 기간 동안 송신을 자제한다. 이 기간 동안, 발신 스테이션은 경합 없이 WLAN을 통해 하나 이상의 데이터 프레임을 송신할 수 있다.
미국 특허 제8,504,063호는 제1 장치가 복수의 안테나에 대한 빔포밍 동작을 이용하여 신호를 제2 장치로 방향성으로 송신할 수 있는 방법 및 시스템을 설명한다. 제1 장치는 제2 장치와의 익명 방향성 피어-투-피어 무선 통신 링크를 형성하기 위해 제2 장치로부터 신호들을 수신할 수 있다. 송신된 신호는 RTS(Request-to-Send) 신호를 포함할 수 있고 수신된 신호는 CTS(clear-to-send) 신호를 포함할 수 있다. 송신된 신호는 프레임 구조의 프리앰블 또는 다른 부분에 내장될 수 있는 제1 장치에 대응하는 연관 식별정보(ID)를 포함할 수 있다. 링크가 형성되면, 프로필 정보와 같은 사용자 정보 및/또는 메시지가 한 장치에서 다른 장치로 송신될 수 있다.
이하에서 설명되는 본 발명의 실시예들은 위치 찾기를 위한 개선된 방법 및 시스템을 제공한다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 무선 네트워크 내의 제1 스테이션에서, 복수의 안테나를 갖는 제2 스테이션에 의해 무선 네트워크를 통해 송신된 비콘(beacon)을 검출하는 단계를 포함하는 통신 방법이 제공된다. 비콘에 응답하여, RTS(Request-to-Send) 프레임이 제1 스테이션에서 제2 스테이션으로 다중 반송파 변조 스킴(multi-carrier modulation scheme)을 사용하여 무선 네트워크를 통해 송신된다. 제1 스테이션은 다중 반송파 변조 스킴을 사용하여 복수의 안테나를 통해 제2 스테이션에 의해, RTS 프레임에 응답하여, 무선 네트워크를 통해 송신된 CTS(clear-to-send) 프레임을 수신한다. 제2 스테이션으로부터 제1 스테이션으로의 송신 각도는 수신된 CTS 프레임에 기초하여 추정된다.
개시된 실시예에서, 비콘을 검출하는 단계는 비콘으로서 단일 반송파 변조 스킴을 사용하여 제2 스테이션에 의해 송신된 신호를 제1 스테이션에서 식별하는 단계를 포함한다. 일 실시예에서, 단일 반송파 변조 스킴은 CCK(complementary code keying) 스킴인 반면, 다중 반송파 변조 스킴은 직교 주파수 분할 다중(OFDM) 스킴이다.
일부 실시예들에서, 비콘을 검출하는 단계는 비콘으로부터 제2 스테이션의 매체 접근 제어(MAC) 주소를 추출하는 단계를 포함하고, RTS 프레임을 송신하는 단계는 MAC 주소를 RTS 프레임에 수신기 주소(RA)로서 삽입하는 단계를 포함한다. 개시된 실시예에서, RTS 프레임을 송신하는 단계는 제2 스테이션의 MAC 주소를 인코딩하는 스푸핑된 주소를 생성하는 단계, 및 스푸핑된 주소를 RTS 프레임에 송신기 주소(TA)로서 삽입하여 제2 스테이션으로 하여금 스푸핑된 주소를 CTS 프레임에 RA로서 삽입하는 단계를 포함한다. CTS 프레임을 수신하는 단계는 CTS 프레임을 송신하는 제2 스테이션을 식별하기 위해 CTS 프레임의 RA를 디코딩하는 단계를 포함한다. 일 실시예에서, 제2 스테이션은 무선 네트워크 내의 액세스 포인트(AP)를 포함하고, 제2 스테이션의 MAC 주소는 AP의 베이식 서비스 세트 식별자(BSSID: basic service set identifier)를 포함한다.
일반적으로, CTS 프레임을 수신한 후, 제1 스테이션은 적어도 100ms 동안 제2 스테이션에 추가 프레임을 송신하지 않는다.
개시된 실시예에서, CTS 프레임을 수신하는 단계는 복수의 신호들 사이에 미리 정의된 순환 지연을 갖는 제2 스테이션의 복수의 안테나로부터 각각 송신된 복수의 신호를 수신하는 단계를 포함하고, 출발 각도를 추정하는 단계는 순환 지연을 이용하여 복수의 신호들 간의 위상 지연을 측정하는 단계 및 측정된 위상 지연을 이용하여 출발 각도를 찾는 단계를 포함한다.
일부 실시예에서, 제1 스테이션은 무선 근거리 통신망(WLAN) 내의 이동 스테이션이고, 제2 스테이션은 WLAN 내의 고정 액세스 포인트(AP)이다. 일 실시예에서, 이 방법은 복수의 AP로부터 이동 스테이션으로의 각각의 출박 각도를 추정함으로써 이동 스테이션의 위치 좌표를 찾는 단계를 포함한다. 추가적으로 또는 대안으로서, RTS 프레임을 송신하는 단계 및 CTS 프레임을 수신하는 단계는 이동 스테이션과 AP 사이의 연관(association)을 설정하지 않고 RTS 및 CTS 프레임을 AP로 송신하는 단계 및 AP로부터 수신하는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 이 방법은 RTS 프레임을 송신하지 않은 제3 스테이션에서 제2 스테이션으로부터 CTS 프레임을 수신하는 단계, 및 수신된 CTS 프레임에 기초하여 제2 스테이션으로부터 제3 스테이션으로의 송신 각도를 추정하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 복중 안테나를 갖는 스테이션에 의해 무선 네트워크를 통해 송신된 비콘을 검출하도록 구성된 트랜시버를 포함하는 통신 장치가 제공된다. 프로세서는 비콘에 응답하여 다중 반송파 변조 스킴을 사용하여 무선 네트워크를 통해 RTS(Request-to-Send) 프레임을 스테이션으로 송신하고, 다중 반송파 변조 스킴을 사용하여 복수의 안테나를 통해 스테이션에 의해, RTS 프레임에 응답하여, 무선 네트워크 상으로 송신되고 트랜시버에 의해 수신된 CTS(clear-to-send) 프레임을 처리하여 스테이션으로부터 장치로의 출박 각도를 추정하도록 트랜시버를 구동하도록 구성된다.
추가적으로, 본 발명의 일 실시예에 따라, 프로그램 명령이 저장된 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체를 포함하는 컴퓨터 소프트웨어 제품이 제공되는데, 상기 명령은 프로세서에 의해 판독될 때 프로세서로 하여금, 복수 안테나를 갖는 스테이션에 의해 무선 네트워크를 통해 송신되는 비콘을 검출하고, 그리고 상기 비콘에 응답하여, 다중 반송파 변조 스킴을 사용하여 무선 네트워크를 통해 RTS(request-to-send) 프레임을 스테이션으로 송신하고, 그리고 다중 반송파 변조 스킴을 사용하여 복수의 안테나를 통해, RTS 프레임에 응답하여, 무선 네트워크를 통해 송신되는 CTS(clear-to-send) 프레임을 수신 및 처리하여 스테이션으로부터의 출발 각도를 추정하게 만든다.
본 발명은 아래의 도면과 함께 읽을 때 본 발명의 실시예에 대한 아래의 상세한 설명으로부터 더 완전하게 이해될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 무선 위치 찾기 시스템의 개략적인 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 송신기로부터 수신기로의 무선 신호의 출발 각도를 도출하는데 사용되는 좌표 프레임을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 이동 통신 장치의 위치를 찾는 방법을 보여주는, 도 1의 시스템의 구성요소의 개략적인 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른, 위치 찾기를 위한 방향성 송신의 익명 수집을 위한 방법을 개략적으로 도시하는 흐름도이다.
(개요)
IEEE 802.11 표준에 따라 작동하는 WLAN에서, 액세스 포인트(AP)는 자신의 존재를 알리고 그들의 서비스 세트의 멤버들을 동기화시키기 위해 주기적으로 비콘 프레임(일반적으로 단순히 "비콘"이라고도 함)을 송신한다. 비콘은 송신 AP의 베이식 서비스 세트 식별자(BSSID)를 포함하고 AP의 기능에 관한 정보를 포함한다. IEEE 802.11n과 같은 IEEE 802.11 패밀리 표준의 진보한 멤버에서, AP는 다중 반송파 변조 스킴(특히 OFDM)을 사용하여 복수 안테나를 통해 비콘을 포함하는 다운링크 신호를 송신한다. AP는 서로 다른 안테나에 의해 송신되는 각각의 신호 사이에 미리 정의된 순환 지연을 도입한다. 위에서 언급한 미국 특허 제9,814,051호는 서로 다른 안테나로부터의 신호들 사이의 위상 지연을 추정함에 있어서 순환 지연이 수신기에 의해 어떻게 사용할 수 있는지, 그리고 AP로부터 수신기로의 신호의 출발 각도를 찾는데 있어서 수신기가 이러한 위상 지연을 어떻게 사용할 수 있는지를 설명한다(예컨대, 칼럼 13, 라인 11 내지 칼럼 18, 라인 45). 이러한 추정 기술은 다중 안테나 OFDM 비콘에도 적용될 수 있다(칼럼 15, 라인 1-18 참조). 이 접근 방식의 한 가지 이점은 오직 하나의 안테나만 가진 이동 스테이션이라 하더라도 이동 스테이션이 임의의 AP의 BSSID와 연관을 설정할 필요 없이 AP로부터 이동 스테이션으로의 출발 각도를 찾을 수 있다는 것이다.
그러나, IEEE 802.11b와 같은 IEEE 802.11 패밀리의 초기 멤버들은 OFDM 또는 다중 안테나 송신을 지원하지 않았다. IEEE 802.11b에 따르면, AP는 단일 반송파 변조 스킴인 CCK(Complementary Code Keying)를 사용하여 약 2.4GHz 대역에서 비콘을 송신한다. 레거시 스테이션과의 역호환성을 유지하기 위해, IEEE 802.11g 및 IEEE 802.11n과 같은 더 진보된 기능을 가진 많은 AP는 여전히 이러한 방식으로 비콘을 송신한니다. 비콘은 일반적으로 AP의 복수의 안테나 중 단일 안테나로부터 무방향성으로 송신된다. 따라서, 이러한 비콘은 AP로부터 이동 스테이션으로의 출발 각도를 찾는데 필요한 위상 정보를 이동 스테이션에 제공하지 않는다.
802.11g 또는 802.11n 기능을 갖춘 이동 스테이션이 AP와 연결된 후, AP는 그것의 복수의 안테나를 통해 OFDM 신호를 이동 스테이션으로 송신한다. (IEEE 802.11n에 따라 작동하는 AP는 2.4GHz 대역 또는 약 5GHz 대역에서 복수의 안테나 신호를 송신할 수 있고, 2.4GHz 대역에서 작동하는 802.11n AP는 때때로 "802.11ng" AP라고도 한다.) 그러나, 이 연관 프로세스는 시간 소모적이며, 이동 스테이션이 가지고 있지 않을 수도 있는 자격 증명을 제시할 것을 이동 스테이션에 요구한다. 이동 스테이션이 복수의 서로 다른 AP로부터의 출발 각도를 추정함으로써 자신의 위치를 찾는, 위에서 언급한 미국 특허 제9,814,051호에 설명된 것과 같은 애플리케이션은 다중 안테나 OFDM 신호의 송신을 시작하도록 802.11ng AP와 같은, AP를 프롬프팅하기 위해 더 빠른 방법을 필요로 한다. 이러한 필요성은 이동 스테이션이 예컨대, 이동 하는 자동차 내에 있는 것과 같이 이동할 때 특히 절실하다.
본 명세서에 설명된 본 발명의 실시예는 이동 스테이션과 AP 사이의 어떠한 종류의 연관도 필요 없이 AP가 그들의 복수의 안테나를 통해 다중 반송파 신호를 송신하도록 유도할 때 이동 스테이션에 의해 사용될 수 있는 기술을 제공함으로써 이러한 필요성을 해소한다. 이러한 기술은 위에서 설명한 RTS/CTS 메커니즘을 활용한다. 이 메커니즘은 일반적으로 AP의 하드웨어 로직으로 구현되며 WLAN 내의 스테이션 간의 모든 종류의 연관과 무관하다. 따라서, 이것은 이동 스테이션과 복수의 서로 다른 액세스 포인트 사이에서 차례로 신속하게 수행될 수 있다.
실제로, 802.11 표준은 RTS 프레임의 수신자가 촉박한 시간 제한 내에 응답할 것을 요구한다. 이러한 이유로, RTS/CTS 메커니즘은 일반적으로 하드웨어 로직으로 AP에 의해 구현되며 RTS 프레임의 TA에 대한 어떤 종류의 인증도 포함하지 않는다. 본 발명의 일부 실시예는 후술하는 바와 같이, RTS 프레임이 지향되는 AP의 MAC 주소를 인코딩하기 위해 TA를 스푸핑함에 있어서도 이 특징을 이용한다.
RTS/CTS는 일반적으로 충돌 회피 목적으로 사용되며 RTS 프레임을 송신했던 스테이션이 하나 이상의 데이터 프레임을 송신한 직후에 이어진다. 그러나, 본 실시예에서, RTS 프레임을 송신하는 스테이션은 방향 정보의 소스로서 그것이 수신한 CTS 프레임을 사용하고, 그리고 일반적으로 더 길지는 않더라도 적어도 100ms 기간 동안 RTS 프레임이 송신되었던 스테이션으로 임의의 추가 프레임을 송신하지 않는다. RTS/CTS 메커니즘의 이 새로운 적용은 AP로부터 주어진 이동 스테이션으로의 출발 각도를 찾는데 특히 유용하지만, 이것은 802.11 WLAN 내의 스테이션들 간 뿐만 아니라 무선 네트워크 내의 다른 종류에서도 다른 다중 안테나 방향 찾기 기술을 사용하여 스테이션 간의 각도 및 방향을 찾는데 대안으로서 적용될 수 있다.
아래에 설명되는 특정 실시예에서, WLAN 내의 이동 스테이션과 같은 무선 네트워크 내의 제1 스테이션은 AP와 같은 복수의 안테나를 갖는 제2 스테이션에 의해 무선 네트워크를 통해 송신된 비콘을 검출한다. 비콘은 앞서 설명한 바와 같이 CCK와 같은 단일 반송파 변조 스킴을 사용하여 송신된다. 이 비콘에 응답하여, 제1 스테이션은 OFDM과 같은 다중 반송파 변조 스킴을 사용하여 RTS 프레임을 제2 스테이션으로 송신한다. RTS 프레임에 응답하여, 제2 스테이션은 다중 반송파 변조 스킴을 사용하여 복수의 안테나를 통해 CTS 프레임을 송신한다. 제2 스테이션으로부터 제1 스테이션으로의 송신 각도, 예를 들어 출발 각도는 수신된 CTS 프레임에 기초하여 추정될 수 있다.
이 접근 방식은 AP 근처에 있는 복수의 위치 찾기 모바일 스테이션에 동시에 서비스를 제공할 수 있다는 추가적인 이점을 갖는다. 이러한 종류의 상황에서, 한 이동 스테이션은 RTS 프레임을 송신할 것이고, 이는 나머지 이동 스테이션으로 하여금 자신의 RTS 프레임 송신을 자제하게 만든다. 대부분의 이러한 이동 스테이션은 AP로부터 CTS 프레임을 수신할 것이고 그러므로 AP로부터의 자신의 출발 각도를 찾을 수 있다.
(시스템 설명)
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 무선 통신 및 위치 찾기 시스템(20)의 개략적인 도면이다. 예를 들어, 도 1은 쇼핑몰 또는 거리와 같은 일반적인 환경을 보여주는데, 이 환경에서는 복수의 액세스 포인트(22, 24, 26, …)가 종종 서로 독립적으로 서로 다른 WLAN 소유자에 의해 배치된다. ("…" 표기는 주어진 유형의 항목의 도시된 예가 그러한 항목의 더 큰 그룹의 일부일 수 있음을 나타내기 위해 본 설명에서 주어진 유형의 항목을 열거하는데 사용된다.) 액세스 포인트에 의해 송신된 신호는 시스템(20)에 의해 커버되는 영역 내에서 자유롭게 이동할 수 있는 사용자(32)에 의해 작동되는 이동 스테이션(28, 30, …) 형태의 수신기에 의해 수신된다. 도시된 실시예에서, 스테이션(28, 30, …)은 스마트폰으로 도시되어 있다. 그러나, 랩톱 및 태블릿 컴퓨터와 같은 다른 종류의 모바일 트랜시버 뿐만 아니라 전용 라디오 태그가 유사한 방식으로 사용될 수 있으며 아래에 설명된 바와 같이 액세스 포인트(22, 24, 26, …)의 출발로부터 유사하게 각도를 찾을 수 있다.
시스템(20) 내의 액세스 포인트(22, 24, 26, …) 각각은 도 1에 도시된 바와 같이 2개 또는 3개의 안테나(34)를 갖는 것으로 가정된다. 본 발명의 원리는 훨씬 더 많은 수의 안테나를 갖는 고정 트랜시버에도 유사하게 적용될 수 있다. 이동 스테이션(28, 30, …)은 각각 무선 트랜시버(37)에 연결된 단일 무방향성 안테나(36)를 갖는 것으로 가정되고; 그러나 각도를 검출하기 위해 본 명세서에 설명된 기술은 복수의 안테나 스테이션에 의해 유사하게 구현될 수 있다. 트랜시버(37)는 일반적으로 물리 계층(PHY) 및 MAC 인터페이스를 포함하는 당업계에 알려진 적절한 아날로그 및 디지털 인터페이스 회로를 포함한다.
각각의 이동 스테이션(28, 30, ...)은 각각의 액세스 포인트(22, 24, 26, ...)로부터 신호의 출발 각도를 추정하기 위해 뿐만 아니라 각각의 액세스 포인트와 관련된 식별자(BSSID와 같은)를 추출하기 위해 안테나(34)로부터 안테나(36)에 의해 수신된 신호를 처리하는 각각의 프로세서(39)를 포함한다. 출발 각도는 액세스 포인트와 모바일 스테이션이 공통 평면에 근접해 있다고 가정하여 2차원으로, 또는 3차원 좌표계로 계산될 수 있다. 이러한 출발 각도는 액세스 포인트의 좌표 프레임에서 액세스 포인트와 이동 스테이션 사이의 방향 각도(도 1에서는 α로 표시됨)를 찾는데 사용된다. 이동 스테이션은 액세스 포인트와 반드시 연관될 필요 없이 아래에서 추가로 설명되는 바와 같이 이러한 기능들을 수행할 수 있다.
프로세서(39)는 일반적으로 트랜시버(37)의 적절한 하드웨어 기반 기능을 호출하면서, 적절한 소프트웨어의 제어하에 본 명세서에 설명된 기능들을 수행하는 내장형 다목적 마이크로프로세서 또는 마이크로컨트롤러를 포함한다. 이 소프트웨어는 광학, 자기 또는 전자 메모리 매체와 같은 유형의 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체에 저장될 수 있다. 대안으로서 또는 추가적으로, 프로세서(39)의 기능들 중 적어도 일부는 프로그래밍 가능하거나 배선된 로직으로 구현될 수 있다. 일반적으로, 프로세서(39)는 또한 이동 스테이션(28, 30, …) 내에서 다른 컴퓨팅 및 제어 기능을 수행하지만, 이러한 기능은 본 발명의 범위를 벗어난다.
본 실시예에서, 액세스 포인트(22, 24, 26, …) 중 하나 이상은 레거시 프로토콜에 따라 비콘을 송신한다. 예를 들어, 앞서 언급한 바와 같이, 802.11g 또는 802.11ng 액세스 포인트는 IEEE 802.11b와 호환 가능한 비콘을 송신할 수 있으며, 이는 비콘이 2.4GHz 대역의 단일 반송파를 통해 CCK를 사용하여 송신되도록 지시한다. 비콘은 송신하는 액세스 포인트의 BSSID를 제공한다. 이러한 비콘을 수신하면, 이동 스테이션(28)과 같은 이동 스테이션은 액세스 포인트와의 RTS/CTS 교환을 개시할 것이다. 이동 스테이션은 OFDM 신호를 이용하여 교환에서 RTS 프레임을 송신한다. 이 교환은 액세스 포인트가 RTS 프레임과 동일한 대역에서 OFDM 신호를 송신하도록 유도하며, 이것으로부터 이동 스테이션과 액세스 포인트 간의 연관을 반드시 생성하지 않고도 출발 각도가 찾아질 수 있다. 이 기능은 도 4를 참조하여 아래에서 추가로 설명된다.
동시에, 이동 스테이션(28, 30, …)은 인터넷 통신을 위해 액세스 포인트(22, 24, 26, …) 중 하나 이상과 연관될 수 있다. 대안으로서 또는 추가적으로, 이동 스테이션은 셀룰러 네트워크 또는 다른 연결을 통해 인터넷에 액세스할 수 있다. 어떤 경우든, 이동 스테이션(28, 30, …)은 그들이 네트워크(38)를 통해 수집한 출발 각도 데이터 및 액세스 포인트 식별정보를 매핑 서버(40)에 전달한다. 이 정보는 이동 스테이션 내의 프로세서(39) 상에서 백그라운드에서 실행되는 적절한 애플리케이션("앱")에 의해 자율적으로 및 자동으로 수집 및 보고될 수 있다. 서버(40)는 위에서 언급한 미국 특허 제9,814,051호에 기술된 바와 같이, 예를 들어 삼각측량에 의해 이동 스테이션의 각각의 위치 좌표를 찾기 위해 이동 스테이션에 의해 제공된 데이터를 처리할 수 있다.
서버(40)는 일반적으로 프로그래ALD 가능한 프로세서(42) 및 메모리(44)를 포함하는 범용 컴퓨터를 포함한다. 본 명세서에 설명된 서버(40)의 기능들은 일반적으로 프로세서(42) 상에서 실행되는 소프트웨어로 구현되며, 이는 광학, 자기 또는 전자 메모리 매체와 같은 유형의(tangible) 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체에 저장될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라, 액세스 포인트(24)와 이동 스테이션(28) 사이에서 송신되는 무선 신호의 각도를 도출하는데 사용되는 좌표 프레임을 개략적으로 도시하는 도면이다. 액세스 포인트와 이동 스테이션의 이러한 특정 쌍은 순전히 편의를 위해 선택된 것이며, 유사한 원칙은 임의의 주어진 쌍에 적용될 것이다. 액세스 포인트(24)가 2개의 안테나(34)(Tx1 및 Tx2로 표시됨)를 갖는 것으로 도시되어 있지만, 동일한 기하학적 원리가 선형 어레이로 배열된 3개 이상의 안테나를 갖는 액세스 포인트에 적용된다.
안테나(34)는 안테나의 베이스를 통과하는 라인인 어레이 축을 형성한다. 안테나는 기지의 안테나 간 거리(d)만큼 어레이 축을 따라 떨어져 있다. (어레이 축은 도 2에서 수직 파선으로 도시된 안테나(34)를 통과하는 라인이다.) 무선 액세스 포인트에서, 예를 들어, 거리(d)는 2.4GHz의 표준 WLAN 송신 주파수에서 반파장, 예를 들어 λ/2 = 6.25cm이 되도록 설계되며, 여기서 λ는 무선 신호의 파장이다. 안테나(34)로부터 이동 스테이션(28)의 안테나(36)으로의 신호의 출발 각도(θ)는 도 2에 도시된 바와 같이 어레이 축에 대한 법선에 대해 취해진다. 액세스 포인트(24)로부터 이동 스테이션(28)까지의 거리가 d보다 상당히 크다고 가정하면, Tx2로부터의 경로 길이에 상대적인, Tx1으로부터 안테나(36)(Rx라고 함)까지의 경로 길이에 d*sinθ의 차이가 존재할 것이다.
예를 들어, Tx2에서 Rx까지의 경로 길이가 6.0000m 및 θ = 30°라고 가정하면, Tx1에서 Rx까지의 약간 더 긴 경로는 6.03125m이다. 이 경로 차이는 90°위상차(Δφ=dsin(π/6)=λ/2*1/2=λ/4)로 변환된다. 이 위상차는 송신의 파장(또는 주파수) 뿐만 아니라 각도에 따라 달라진다. 액세스 포인트(24)가 IEEE 802.11n 표준에 따라 OFDM 신호를 송신할 때, 예를 들어, 이동 스테이션(28) 내의 프로세서(39)는 전술한 미국 특허 제9,814,051호에 기술된 바와 같이, 안테나(34)에 의해 송신된 신호들 사이의 순환 지연에 기초하여 위상차(Δφ)를 측정할 수 있다. 대안으로서, 프로세서(39)는 위상차를 찾을 때 안테나(34)로부터 수신된 신호들의 다른 특징을 검출하고 이용할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 이동 스테이션(30)의 위치를 찾는 방법을 도시하는, 도 1의 시스템의 구성요소의 개략적인 도면이다. 이 방법은 액세스 포인트(22, 24, 26)의 각각의 위치 좌표(xi,yi로 표시됨) 및 BSSID가 도면에서 (X,Y) 축으로 표시된 기준 프레임에서 서버(40)에 의해 이미 매핑되었다고 가정한다. 또한, 지도는 각각의 액세스 포인트에 대한 각각의 방향 각도(φi)를 나타내며, 이는 이 경우에 각각의 액세스 포인트의 안테나 어레이 축에 대한 법선의 방향이다. 도 3의 방법은 (위에서 설명한 바와 같이 액세스 포인트와 이동 스테이션이 공통 평면에 근접한 것으로 가정하여) 2차원 기준 프레임에서의 출발 각도를 사용한다. 대안으로서, 이 방법은 필요한 수정을 가하여 3차원으로 확장될 수 있다.
일부 실시예에서, 지도는 다른 이동 스테이션 및/또는 다른 입력 데이터에 의해 이전에 이루어진 출발 각도의 측정에 기초하여 구성된다. 이 경우, 이동 스테이션은 액세스 포인트의 각 식별자와 함께 자신의 위치 및 예상 출발 각도를 서버(40)에 보고하고, 서버는 그에 따라 지도를 구성한다. 서버(40)는 액세스 포인트 운영자의 임의의 협력 없이 이러한 액세스 포인트 지도를 구축할 수 있다. 대안으로서 또는 추가적으로, 지도는 네트워크 운영자가 제공한 정보 및/또는 전용 장비를 사용하여 이루어진 물리적 측정치를 통합할 수 있다.
도 3의 실시예에서, 이동 스테이션(30)은 액세스 포인트(22, 24, 및 26) 각각으로부터 복수의 안테나 신호를 수신한다. 앞서 언급한 바와 같이, 이동 스테이션(30)은 액세스 포인트가 그러한 신호를 송신하도록 유도하기 위해 하나 이상의 액세스 포인트와 RTS/CTS 교환을 개시할 수 있다. 이동 스테이션은 각각의 BSSID와 함께 본 명세서에 설명된 기술을 사용하여 도면에서 θ1, θ2 및 θ3으로 라벨링된, 각 액세스 포인트에 대한 각각의 출발 각도(AoD)를 추출한다. 이동 스테이션(30)은 네트워크(38)(도 1)를 통해 이러한 발견을 서버(40)에 보고하고, 서버(40)는 대응하는 위치 좌표를 반환한다. 서버는 액세스 포인트의 위치 좌표 및 방향 각도(xi,yi,θi)를 반환할 수 있으며, 이 경우 이동 스테이션(30)은 이러한 좌표 및 측정된 출발 각도에 기초하여 자신의 위치(xs,ys)를 삼각측량할 수 있다. 대안으로서 또는 추가적으로, 이동 스테이션(30)은 자신이 추정한 출발 각도의 값을 서버(40)에 전달하고, 서버(40)는 위치 좌표를 계산하여 이동 스테이션(30)에 반환한다.
이동 스테이션(30)의 위치 좌표는 삼각 측량 프로세스에 의해 계산된다. 출발 각도의 측정은 각(αi)에서 지도의 고정된 기준 프레임에서 액세스 포인트의 각각의 위치 좌표(xi,yi)로부터 연장하는 선을 정의한다. 이러한 각도는 각각의 액세스 포인트로부터 측정된 출발 각도(θi) 및 각각의 방향 각도(θi)에 의해 제공된 바와 같이, 식 θi = θi + αi로 정의된다. 이동 스테이션(30)의 위치 좌표(xs,ys)는 도 3에 도시된 바와 같이 이들 선의 교점에 대응한다.
액세스 포인트에 의한 다중 안테나 송신 유도
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른, 위치 찾기를 위한 방향성 송신의 익명 수집을 위한 방법을 개략적으로 도시하는 흐름도이다. 이 방법은 이전 도면에 도시되고 위에서 설명된 바와 같이 시스템(20)의 요소를 참조하여 구체적이고 명료하게 아래에 설명된다.
대안으로서, 이 방법의 원리는, 필요한 수정을 가하여, RTS/CTS 기능을 지원하는 다른 종류의 네트워크 내의 스테이션들 사이의 송신 각도를 추정할 때 적용될 수 있다. 네트워크는 IEEE 802.11 패밀리 내의 프로토콜에 따라, 또는 RTS/CTS를 지원하는 다른 무선 프로토콜 또는 명확한 채널 평가를 위한 동등한 방법에 따라 작동할 수 있다. 이 방법을 구현하는 스테이션은 이동식 또는 고정식일 수 있다. 예를 들어, 고정 스테이션은 이동 스테이션의 위치를 찾는데 본 방법을 적용할 수 있다.
본 예에서, 이동 스테이션(28)은 비콘 수신 단계(50)에서 액세스 포인트(22, 24, 26, …)로부터 비콘을 수신한다. 각각의 비콘은 비콘을 송신하는 액세스 포인트의 BSSID 형식의 MAC 주소를 포함한다. 비콘 중 일부는 다중 안테나 OFDM 신호로서 송신될 수 있다. 그리고 이러한 경우에 이동 스테이션(28)은 RTS/CTS 교환에 의존하지 않고 출발 각도를 도출할 수 있을 것이다. 그러나, 본 예에서는 IEEE 802.11b와의 호환성을 위해 2.4GHz 대역의 CCK 신호와 같은, 전방향성 단일 반송파 신호로서 하나 이상의 비콘이 송신되는 것으로 가정한다.
이동 스테이션(28)은 무방향성 비콘을 송신했던 액세스 포인트, 예를 들어 액세스 포인트(22)를 선택하고, RTS 송신 단계(52)에서 선택된 액세스 포인트로 RTS 프레임을 송신한다. 이동 스테이션은 적절한 OFDM 스킴을 사용하여 RTS 프레임을 송신한다. 이동 스테이션은 RTS 프레임의 RA를 그 액세스 포인트로부터 수신된 비콘에 의해 지시되는 바와 같이, 액세스 포인트(22)의 BSSID가 되도록 설정한다. 이동 스테이션은 RTS 프레임에 자신의 MAC 주소를 TA로서 삽입할 수 있다. 그러나 본 실시예에서, 이동 스테이션은 액세스 포인트(22)의 BSSID를 고유하게 인코딩하는 스푸핑된 값으로 TA를 설정한다. 예를 들어, 이동 스테이션(28)은 BSSID와 BSSID와 동일한 표준 길이의 미리 정의된 시드 사이의 XOR을 계산할 수 있다. 그 결과는 유효한 TA의 길이(비트)를 갖는 액세스 포인트(22)에 고유한 값일 것이다.
이러한 RTS 프레임을 수신하면, 액세스 포인트(22)는 CTS 프레임의 RA로서 삽입된 RTS 프레임의 TA와 함께, CTS 프레임을 송신함으로써 응답할 것이다. 액세스 포인트(22)는 CTS 프레임을 다중 안테나 신호로서 동일한 대역에서, 그리고 RTS 프레임과 동일한 변조 스킴을 사용하여, 즉 OFDM을 사용하여 송신할 것이다. 이동 스테이션(28)은 CTS 수신 단계(54)에서 CTS 프레임을 수신한다. RTS 프레임의 TA가 액세스 포인트(22)의 BSSID를 인코딩하기 위해 스푸핑되었다고 가정하면, 이동 스테이션은 이제 액세스 포인트의 BSSID를 복원하기 위해 CTS 프레임의 RA를 (예를 들어, 인코딩을 위해 이전에 사용된 것과 동일한 시드로 RA의 XOR를 계산함으로써) 디코딩할 수 있다. 이동 스테이션(28)은 각도 추출 단계(56)에서 액세스 포인트(22)로부터의 CTS 프레임 내의 안테나(34)로부터 송신된 각각의 신호들 사이의 위상 지연을 측정하고, 그에 따라 액세스 포인트로부터의 출발 각도를 추정한다.
단계(52 및 54)에서 스푸핑된 TA를 사용하는 것은 특히 액세스 포인트의 주소가 CTS 프레임에 명시적으로 포함되지 않더라도 CTS 프레임을 송신하는 액세스 포인트를 논리적으로 식별한다는 점에서 유리하다. 이 접근법은 이동 스테이션(28)이 개시한 각각의 RTS/CTS 교환의 상태를 추적할 필요 없이, 무상태 프로세스로서 본 방법을 구현할 수 있게 해준다. 또한, 이동 스테이션이 복수의 액세스 포인트의 출발 각도를 빠르게 연속적으로 신속하게 수집할 수 있도록 하여 전력 소비를 줄이고 다른 통신 작업을 위해 트랜시버(37)(도 1)의 리소스를 확보할 수 있다. 또한, 이동 스테이션(30)과 같은 다른 이동 스테이션이 동일한 시드를 가진 동일한 위치 찾기 애플리케이션을 사용한다고 가정하면, 이들 다른 이동 스테이션은 또한 액세스 포인트(22)에 의해 송신된 CTS 프레임을 수신 및 디코딩할 수 있을 것이며, 따라서 액세스 포인트에 대한 자신의 출발 각도를 찾을 수 있을 것이다. (앞서 언급했듯이, 단계(52)에서 송신된 RTS 프레임을 검출하면, 이러한 다른 이동 스테이션은 채널 막힘을 피하기 위해 자신의 RTS 프레임 송신을 자제한다.) CTS 프레임을 수신한 후, 이동 스테이션(28)은 일반적으로 적어도 100ms 동안 액세스 포인트(22)에 추가 데이터 프레임을 송신하지 않을 것이지만, 비송신 단계(58)에서 그 자원을 위치 찾기 및 기타 작업에 할애할 것이다. 이동 스테이션(28)은 충분성 확인 단계(60)에서 이동 스테이션의 위치를 찾기 위해 충분한 수의 출발 각도의 측정값을 수집했는지 여부를 확인(또는 확인하도록 서버(40)에 요청)한다. (이동 스테이션(28)은 2.4GHz 및 5GHz 대역 모두에서 다양한 액세스 포인트로부터 OFDM 신호를 수신할 수 있고, 두 대역에서 신호의 출발 각도를 측정할 수 있다.) 측정 횟수가 아직 충분하지 않은 경우, 도 4의 프로세스는 단계(50)로 돌아가서 비콘을 수신하고 다른 액세스 포인트와 RTS/CTS 교환을 시작한다. 충분한 수의 측정값이 수집되면, 이동 스테이션(28)(또는 서버(40))은 위치 계산 단계(62)에서 이동 스테이션의 위치 좌표를 계산할 때 고정 액세스 포인트의 기지의 위치와 함께 각도 측정값을 결합한다.
위에서 설명된 실시예는 예로서 인용되고, 본 발명은 여기서 특별히 도시되고 설명된 것에 제한되지 않는다는 것이 이해될 것이다. 오히려, 본 발명의 범위는 전술한 다양한 특징의 조합 및 하위 조합, 뿐만 아니라 전술한 설명을 읽을 때 당업자에게 발생하고 선행 기술에 개시되지 않은 변형 및 수정을 모두 포함한다.

Claims (26)

  1. 통신 방법으로서,
    무선 네트워크 내의 제1 스테이션에서, 복수의 안테나를 갖는 제2 스테이션에 의해 상기 무선 네트워크를 통해 단일 반송파 변조 스킴을 사용하여 송신된 비콘을 검출하는 단계;
    상기 비콘에 응답하여, 다중 반송파 변조 스킴을 사용하여 상기 무선 네트워크를 통해 상기 제1 스테이션으로부터 상기 제2 스테이션으로 RTS(Request-to-Send) 프레임을 송신하는 단계;
    상기 RTS 프레임에 응답하여, 상기 제1 스테이션에서, 상기 다중 반송파 변조 스킴을 사용하여 상기 복수의 안테나를 통해 상기 제2 스테이션에 의해 상기 무선 네트워크를 통해 송신된 CTS(clear-to-send) 프레임을 수신하는 단계;
    수신된 CTS 프레임에 기초하여 상기 제2 스테이션으로부터 상기 제1 스테이션으로의 송신 각도를 추정하는 단계; 및
    상기 제2 스테이션으로부터의 추정된 송신 각도에 기초하여 상기 제1 스테이션의 위치 좌표를 찾는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 단일 반송파 변조 스킴은 CCK(complementary code keying) 스킴이고 상기 다중 반송파 변조 스킴은 직교 주파수 분할 다중(OFDM) 스킴인 것을 특징으로 하는 통신 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 비콘을 검출하는 단계는 상기 비콘으로부터 상기 제2 스테이션의 매체 접근 제어(MAC) 주소를 추출하는 단계를 포함하고, 상기 RTS 프레임을 송신하는 단계는 상기 MAC 주소를 상기 RTS 프레임에 수신기 주소(RA)로서 삽입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 제2 스테이션은 상기 무선 네트워크 내의 액세스 포인트(AP)를 포함하고, 상기 제2 스테이션의 상기 MAC 주소는 상기 AP의 베이식 서비스 세트 식별자(BSSID)를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 CTS 프레임을 수신한 후, 상기 제1 스테이션은 적어도 100ms 동안 상기 제2 스테이션으로 추가 프레임을 송신하지 않는 것을 특징으로 하는 통신 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 CTS 프레임을 수신하는 단계는 복수의 신호들 사이에 미리 정의된 순환 지연을 갖는 상기 제2 스테이션의 상기 복수의 안테나로부터 각각 송신된 상기 복수의 신호를 수신하는 단계를 포함하고, 그리고 상기 송신 각도를 추정하는 단계는 상기 순환 지연을 이용하여 상기 복수의 신호들 사이의 위상 지연을 측정하는 단계, 및 측정된 위상 지연을 이용하여 상기 송신 각도를 찾는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 스테이션은 무선 근거리 통신망(WLAN) 내의 이동 스테이션이고 상기 제2 스테이션은 상기 WLAN 내의 고정 액세스 포인트(AP)인 것을 특징으로 하는 통신 방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 위치 좌표를 찾는 단계는 복수의 AP로부터 상기 이동 스테이션으로의 각각의 송신 각도를 추정함으로써 상기 이동 스테이션의 상기 위치 좌표를 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 방법.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 RTS 프레임을 송신하는 단계 및 상기 CTS 프레임을 수신하는 단계는 상기 이동 스테이션과 상기 AP 사이의 연관을 설정하지 않고 상기 RTS 및 CTS 프레임을 상기 AP와 송수신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 방법.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 방법은 상기 RTS 프레임을 송신하지 않은 제3 스테이션에서 상기 제2 스테이션으로부터 상기 CTS 프레임을 수신하는 단계, 및 수신된 CTS 프레임에 기초하여 상기 제2 스테이션으로부터 상기 제3 스테이션으로의 송신 각도를 추정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 방법.
  11. 통신 방법으로서,
    무선 네트워크 내의 제1 스테이션에서, 복수의 안테나를 갖는 제2 스테이션에 의해 상기 무선 네트워크를 통해 송신된 비콘을 검출하는 단계;
    상기 비콘에 응답하여, 다중 반송파 변조 스킴을 사용하여 상기 무선 네트워크를 통해 상기 제1 스테이션으로부터 상기 제2 스테이션으로 RTS(Request-to-Send) 프레임을 송신하는 단계;
    상기 RTS 프레임에 응답하여, 상기 제1 스테이션에서, 상기 다중 반송파 변조 스킴을 사용하여 상기 복수의 안테나를 통해 상기 제2 스테이션에 의해 상기 무선 네트워크를 통해 송신된 CTS(clear-to-send) 프레임을 수신하는 단계; 및
    수신된 CTS 프레임에 기초하여 상기 제2 스테이션으로부터 상기 제1 스테이션으로의 송신 각도를 추정하는 단계를 포함하고,
    상기 비콘을 검출하는 단계는 상기 비콘으로부터 상기 제2 스테이션의 매체 접근 제어(MAC) 주소를 추출하는 단계를 포함하고, 그리고 상기 RTS 프레임을 송신하는 단계는 상기 MAC 주소를 상기 RTS 프레임에 수신기 주소(RA)로서 삽입하는 단계를 포함하고, 그리고
    상기 RTS 프레임을 송신하는 단계는 상기 제2 스테이션의 상기 MAC 주소를 인코딩하는 스푸핑된 주소를 생성하는 단계, 및 상기 스푸핑된 주소를 상기 RTS 프레임에 송신기 주소(TA)로서 삽입하여 상기 제2 스테이션으로 하여금 상기 스푸핑된 주소를 상기 CTS 프레임에 상기 RA로서 삽입하게 만드는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 CTS 프레임을 수신하는 단계는 상기 제2 스테이션을 상기 CTS 프레임을 송신했던 것으로 식별하기 위해 상기 CTS 프레임의 상기 RA를 디코딩하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 방법.
  13. 통신 장치로서,
    복수의 안테나를 갖는 스테이션에 의해 무선 네트워크를 통해 단일 반송파 변조 스킴을 사용하여 송신되는 비콘을 검출하도록 구성된 트랜시버; 및
    상기 비콘에 응답하여, RTS(Request-to-Send) 프레임을 다중 반송파 변조 스킴을 사용하여 상기 무선 네트워크를 통해 상기 스테이션으로 송신하고 그리고 상기 RTS 프레임에 응답하여 상기 다중 반송파 변조 스킴을 사용하여 상기 복수의 안테나를 통해 상기 스테이션에 의해 상기 무선 네트워크를 통해 송신되고 상기 트랜시버에 의해 수신된 CTS(clear-to-send) 프레임을 처리하여 상기 스테이션으로부터 상기 장치로의 송신 각도를 추정하고 그리고 상기 스테이션으로부터 추정된 송신 각도에 기초하여 상기 장치의 위치 좌표를 찾도록 상기 트랜시버를 구동하도록 구성된 프로세서를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 장치.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 단일 반송파 변조 스킴은 CCK(complementary code keying) 스킴이고 상기 다중 반송파 변조 스킴은 직교 주파수 분할 다중(OFDM) 스킴인 것을 특징으로 하는 통신 장치.
  15. 제 13 항에 있어서, 상기 프로세서는 상기 비콘으로부터 상기 스테이션의 매체 접근 제어(MAC) 주소를 추출하고 상기 MAC 주소를 상기 RTS 프레임에 수신기 주소(RA)로서 삽입하도록 구성된 것을 특징으로 하는 통신 장치.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 스테이션은 상기 무선 네트워크 내의 액세스 포인트(AP)를 포함하고, 상기 스테이션의 상기 MAC 주소는 상기 AP의 베이식 서비스 세트 식별자(BSSID)를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 장치.
  17. 제 13 항에 있어서, 상기 CTS 프레임을 수신한 후, 상기 프로세서는 적어도 100ms 동안 상기 스테이션에 추가 프레임을 송신하지 않는 것을 특징으로 하는 통신 장치.
  18. 제 13 항에 있어서, 상기 CTS 프레임은 상기 복수의 신호들 사이에 미리 정의된 순환 지연을 갖는 상기 스테이션의 상기 복수의 안테나로부터 각각 송신된 복수의 신호를 포함하고, 상기 프로세서는 상기 순환 지연을 이용하여 상기 복수의 신호들 사이의 위상 지연을 측정하고 그리고 측정된 위상 지연을 이용하여 상기 송신 각도를 찾도록 구성된 것을 특징으로 하는 통신 장치.
  19. 제 13 항에 있어서, 상기 트랜시버는 무선 근거리 통신망(WLAN) 내의 이동 스테이션에서 작동하도록 구성되고, 상기 스테이션은 상기 WLAN 내의 고정 액세스 포인트(AP)인 것을 특징으로 하는 통신 장치.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 프로세서는 복수의 AP로부터 상기 이동 스테이션으로의 각각의 송신 각도를 추정함으로써 상기 이동 스테이션의 위치 좌표를 찾도록 구성된 것을 특징으로 하는 통신 장치.
  21. 제 19 항에 있어서, 상기 이동 스테이션은 상기 이동 스테이션과 상기 AP 사이의 연관을 설정하지 않고 상기 RTS 및 CTS 프레임을 상기 AP와 송수신하도록 구성된 것을 특징으로 하는 통신 장치.
  22. 컴퓨터 소프트웨어 제품으로서,
    프로그램 명령이 저장되어 있는 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체를 포함하고, 상기 프로그램 명령은 프로세서에 의해 판독된 때, 상기 프로세서로 하여금 복수의 안테나를 갖는 스테이션에 의해 무선 네트워크를 통해 단일 반송파 변조 스킴을 사용하여 송신된 비콘을 검출하고, 그리고 상기 비콘에 응답하여 RTS(Request-to-Send) 프레임을 다중 반송파 변조 스킴을 사용하여 상기 무선 네트워크를 통해 상기 스테이션으로 송신하고, 그리고 상기 RTS 프레임에 응답하여 상기 다중 반송파 변조 스킴을 사용하여 상기 복수의 안테나를 통해 상기 무선 네트워크를 통해 송신된 CTS(clear-to-send) 프레임을 수신하고 처리하여 상기 스테이션으로부터의 송신 각도를 추정하고 그리고 상기 스테이션으로부터의 추정된 송신 각도에 기초하여 위치 좌표를 찾게 만드는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 소프트웨어 제품.
  23. 통신 장치로서,
    복수의 안테나를 갖는 스테이션에 의해 무선 네트워크를 통해 송신되는 비콘을 검출하도록 구성된 트랜시버; 및
    상기 비콘에 응답하여, RTS(Request-to-Send) 프레임을 다중 반송파 변조 스킴을 사용하여 상기 무선 네트워크를 통해 상기 스테이션으로 송신하고 그리고 상기 RTS 프레임에 응답하여 상기 다중 반송파 변조 스킴을 사용하여 상기 복수의 안테나를 통해 상기 스테이션에 의해 상기 무선 네트워크를 통해 송신되고 상기 트랜시버에 의해 수신된 CTS(clear-to-send) 프레임을 처리하여 상기 스테이션으로부터 상기 장치로의 송신 각도를 추정하도록 상기 트랜시버를 구동하도록 구성된 프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는 상기 비콘으로부터 상기 스테이션의 매체 접근 제어(MAC) 주소를 추출하고 그리고 상기 MAC 주소를 상기 RTS 프레임에 수신기 주소(RA)로서 삽입하도록 구성되고, 그리고
    상기 프로세서는 상기 스테이션의 상기 MAC 주소를 인코딩하는 스푸핑된 주소를 생성하고 그리고 상기 스푸핑된 주소를 상기 RTS 프레임에 송신기 주소(TA)로서 삽입하여 상기 스테이션으로 하여금 상기 스푸핑된 주소를 상기 CTS 프레임에 상기 RA로서 삽입하도록 구성된 것을 특징으로 하는 통신 장치.
  24. 제 23 항에 있어서, 상기 프로세서는 상기 스테이션을 상기 CTS 프레임을 송신했던 것으로 식별하기 위해 상기 CTS 프레임의 상기 RA를 디코딩하도록 구성된 것을 특징으로 하는 통신 장치.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11910276B2 (en) 2021-10-05 2024-02-20 Deeyook Location Technologies Ltd. Rapid detection of mobile station locations using Wi-Fi
US20240147525A1 (en) * 2022-10-31 2024-05-02 Deeyook Location Technologies Ltd. Anonymous collection of broadband directional transmissions

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050207381A1 (en) 2002-10-18 2005-09-22 Aeroscout, Ltd. Wireless local area network (WLAN) method and system for presence detection and location finding
US20180084386A1 (en) 2016-09-20 2018-03-22 Eran Shpak Identifying angle of departure of multi-antenna transmitters

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7224685B2 (en) * 2001-09-13 2007-05-29 Ipr Licensing, Inc. Method of detection of signals using an adaptive antenna in a peer-to-peer network
US20030128659A1 (en) * 2002-01-09 2003-07-10 Koninklijke Philips Electronics N.V. Coexistence of OFDM and DSSS/CCK stations in a WLAN
TW200307141A (en) * 2002-04-09 2003-12-01 Cognio Inc System and method for locating wireless device in an unsynchronized wireless environment
US8259688B2 (en) 2006-09-01 2012-09-04 Wi-Lan Inc. Pre-allocated random access identifiers
US7800541B2 (en) 2008-03-31 2010-09-21 Golba Llc Methods and systems for determining the location of an electronic device
JP2010093489A (ja) * 2008-10-07 2010-04-22 Toshiba Corp 無線通信装置及び無線通信方法
US8723729B2 (en) 2009-05-26 2014-05-13 Broadcom Corporation Angle of arrival and/or range estimation within a wireless communication device
US8924155B2 (en) 2010-09-13 2014-12-30 Texas Instruments Incorporated System and method for access point based positioning
US20120099664A1 (en) * 2010-10-26 2012-04-26 Electronics And Telecommunications Research Institute Method of multiple frame transmission in wireless communication system and transmitter
US8504063B2 (en) 2011-06-21 2013-08-06 Broadcom Corporation Anonymous directional peer-to-peer wireless communication
US8797966B2 (en) 2011-09-23 2014-08-05 Ofinno Technologies, Llc Channel state information transmission
US20140334387A1 (en) * 2013-05-08 2014-11-13 Nokia Corporation Method, apparatus, and computer program product for protecting shared transmission opportunity
US9681299B2 (en) * 2013-07-08 2017-06-13 Fortinet, Inc. Deauthenticating and disassociating unauthorized access points with spoofed management frames
US9838536B2 (en) 2013-09-30 2017-12-05 Elwha, Llc Mobile device sharing facilitation methods and systems
WO2015061949A1 (zh) 2013-10-28 2015-05-07 华为技术有限公司 一种联合调度的方法和装置
EP3100543B1 (en) 2014-02-25 2018-11-21 MediaTek Inc. Direction finding and ftm positioning in wireless local area networks
US20150312278A1 (en) * 2014-04-29 2015-10-29 Qualcomm Incorporated Remote station protection
WO2017105310A1 (en) * 2015-12-18 2017-06-22 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) An access point, a station and methods therein for beamforming transmissions in a wireless local area network
US9998856B2 (en) 2016-05-13 2018-06-12 Qualcomm Incorporated Method and/or system for positioning of a mobile device
CN106101047B (zh) 2016-07-22 2019-05-17 刘方正 一种基于ofdm的隐匿通信波形生成方法
US9814051B1 (en) 2016-09-20 2017-11-07 Deeyook Location Technologies Ltd. Identifying angle of departure of multi-antenna transmitters
CN110301143B (zh) * 2016-12-30 2022-04-22 英特尔公司 用于无线电通信的方法和设备
US11057926B2 (en) * 2017-02-04 2021-07-06 Qualcomm Incorporated Physical uplink shared channel coverage enhancements
US10588151B2 (en) * 2017-07-12 2020-03-10 Qualcomm Incorporated Spatial listen before talk by precoded request to send and clear to send via whitening
US11477821B2 (en) * 2017-12-20 2022-10-18 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Uplink transmissions in a wireless communications network

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050207381A1 (en) 2002-10-18 2005-09-22 Aeroscout, Ltd. Wireless local area network (WLAN) method and system for presence detection and location finding
US20180084386A1 (en) 2016-09-20 2018-03-22 Eran Shpak Identifying angle of departure of multi-antenna transmitters

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