KR20060096096A - 하나 이상의 기지국에 대한 무선 이동 장치의 위치 추정 - Google Patents

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Abstract

복수의 BTS 를 갖는 통신 네트워크에서 MS 의 위치를 추정하는 제 1 방법은, MS 가 BTS 들 중 오직 하나와 통신할 수 있는 구역을 결정하는 단계를 포함한다. 그 구역 내의 평균 위치가 계산되어 추정치로서 이용된다. 제 2 방법은, MS 가 BTS 들 중 2 개의 BTS 의 오버래핑 커버리지 구역내에 있는 구역을 결정하는 단계를 포함한다. BTS 들 각각으로부터 MS 에 의해 수신된 신호의 상대적인 도달 시간 차가 일정한, 거리 포인트들의 궤적이 결정된다. BTS 들 중 하나의 BTS 의 제 1 및 제 2 섹터 사이의 MS 에서의 상대적인 신호 전력에 기초한 각도 (θ) 를 갖는 선이 그 궤적과 교차하는 포인트가 결정되며 MS 위치의 추정치로서 이용된다.
대수 평균, 기하 평균, 평균 위치

Description

하나 이상의 기지국에 대한 무선 이동 장치의 위치 추정{ESTIMATING A POSITION OF A WIRELESS MOBILE DEVICE WITH RESPECT TO ONE OR MORE BASE STATION}
배경
분야
본 출원은 무선 통신 시스템에 관한 것으로, 더 상세하게는, 이러한 시스템에서의 무선 이동 장치의 위치 추정에 관한 것이다.
관련 정보
셀룰러 전화, PDA, 랩톱 컴퓨터 등과 같은 무선 이동 장치 (이하, MS) 의 위치 결정 요구가 증가하고 있다. 한가지 방법은, 셀룰러 전화 기지국 (이하, BTS) 에 의해 송수신된 신호를 이용하는 것이다. 그라운드 BTS 를 이용하여 MS 의 위치 검출을 위해 개발된 하나의 공지된 알고리즘을 AFLT (Advanced Forward Link Trilateration) 로 지칭한다. AFLT 를 이용하여 MS 의 위치를 검출하기 위해, 무선 네트워크에서의 BTS 의 위치, BTS 로부터의 신호의 전송 시간, 및 MS 로의 신호의 도달 시간이 요구된다. 종래의 AFLT 알고리즘은, MS 가 자신의 위치를 검출하기 위하여 적어도 3 개의 BTS 와 통신할 것을 요구한다.
MS 가 3 개 미만의 BTS 의 커버리지 구역내에 있을 경우, MS 의 위치가 종종 추정된다. 한가지 추정 방법은, MS 가 통신할 수 있는 하나 이상의 BTS 의 커 버리지 구역의 "센터" 에 있는 것으로 MS 의 위치를 추정하는 것이다. 예를 들어, MS 가 오직 하나의 BTS 와 통신할 수 있다면, 그 위치는 커버리지 구역의 센터인 것으로 추정된다. 일반적으로, 커버리지 구역의 "센터" 는, MS 가 자신과 통신하는 BTS 에 대하여 효율적으로 동작할 수 있는 모든 가능한 위치들의 평균 위치를 지정하는 것으로 이해된다. MS 가 2 개의 BTS 와 통신할 수 있다면, MS 의 위치는, 2 개의 BTS 중 가장 강한 BTS 에 의해 커버링된 영역의 센터이도록 추정될 수도 있고, 또는 2 개의 BTS 에 의해 커버링된 구역의 가중 평균을 획득함으로써 결정된 위치에 있을 수도 있다.
여러 가지 이유로, 통상의 BTS 커버리지 구역은, 형상에 있어서 완전히 원형일 수는 없다. 산, 언덕, 건물, 수괴 (water masses) 등과 같은 지형의 특징이 BTS 로부터 방사된 무선파의 전송 특성에 영향을 미치므로, 불규칙한 커버리지 구역을 초래한다. 또한, 대기 및 다른 요인 (factor) 이 BTS 에 의해 송수신된 무선 신호의 방사 패턴에 영향을 미칠 수도 있다.
또한, 통상적으로, 각각의 BTS 는, BTS 를 둘러싸는 섹터화된 영역으로 브로드캐스트하는 다수의 송신기를 갖는다. 예를 들어, 3 개의 섹터를 갖는 BTS 는, BTS 를 에워싸는 각각 120°영역으로 브로드캐스트할 수도 있다. 또한, 그들 섹터내의 무선 신호는 다양한 지형, 대기, 및 각각의 섹터의 지리학적 커버리지 구역에 영향을 미치도록 상술된 다른 요인에 의해 영향을 받게 될 수도 있다. 또한, 섹터 안테나는 일반적으로 그들 자체가 지향성 안테나이다. 따라서, 통상, 섹터 안테나의 후방의 신호 강도는 섹터 안테나의 전방의 신호 강도보다 상당 히 작다.
특정한 BTS 의 커버리지 구역, 또는 그것의 섹터가 통상 비대칭이기 때문에, 커버리지 구역의 "센터" 는, (우연일 수도 있지만) 보통, BTS 의 위치와 일치하지 않는다. BTS 섹터의 커버리지 구역의 "센터" 가 BTS 의 위치로부터 상당한 거리만큼 떨어져 놓일 수도 있음을 알 수 있다.
요약
복수의 BTS 를 갖는 통신 네트워크에서 MS 의 위치를 추정하는 제 1 방법은, MS 가 BTS 들 중 오직 하나와 통신할 수 있는 구역을 결정하는 단계를 포함한다. 그 구역내의 평균 위치가 계산되며 추정치로서 이용된다. 제 2 방법은, MS 가 BTS 들 중 2 개의 BTS 의 오버래핑 커버리지 구역내에 존재하는 구역을 결정하는 단계를 포함한다. BTS 들 각각으로부터 MS 에 의해 수신된 신호들의 상대적인 도달 시간 차가 일정한, 거리 포인트들의 궤적 (locus) 이 결정된다. BTS 들 중 하나 BTS 의 제 1 섹터와 제 2 섹터 사이의 MS 에서의 상대적인 신호 전력에 기초한 각도 (θ) 를 갖는 선 (line) 이 그 궤적과 교차하는 포인트가 결정되며 MS 위치의 추정치로서 이용된다.
도면의 간단한 설명
도 1 은, 오버래핑 커버리지 구역을 갖는 무선 네트워크에서의 한 쌍의 BTS 의 간략한 평면도이다.
도 2 는, 도 1 의 무선 네트워크의 BTS 들 중 하나의 BTS 를 더 상세히 도시한 평면도이다.
도 3 은, 가장 강한 수신 전력을 송신하는 BTS 로부터의 거리의 함수로서, 1 개, 2 개, 3 개 또는 4 개 이상의 BTS 와 통신하는 MS 로부터 기인한 확률 분포 함수의 그래프이다.
도 4 는, 도 1 의 무선 네트워크의 2 개의 BTS 에 대하여 MS 의 위치를 일부분 도시한 도면이다.
도면의 다양한 도형 (figures) 에 있어서, 비슷한 참조 부호는 비슷하거나 유사한 부분을 나타내기 위해 이용된다.
상세한 설명
통상적으로, 통신 시스템은 BTS 의 네트워크 및 MS 를 포함한다. "BTS" 는, 전송 시간에 위치를 알 수 있는 임의의 송/수신기를 지칭한다. 예를 들어, BTS 는, 무선 네트워크 또는 다른 무선 송신기 또는 하부구조의 셀 타워 (cell tower) 를 포함할 수도 있다.
일 실시형태에서, MS 가 오직 하나의 BTS 의 커버리지 구역내에 있고, 그로 인해, 오직 그 BTS 와 통신할 수 있다면, 그 BTS 와 통신할 수 있는 BTS 의 커버리지 구역의 일부의 "센터" 에 위치 결정되도록 MS 의 위치가 추정될 수 있다. MS 가 오직 그 BTS 와 통신할 수 있는 BTS 의 커버리지 구역의 일부의 "센터" 는, MS 가 통신하고 있는 오직 그 BTS 와 효율적으로 통신할 수 있고 다른 것과는 통신하지 않는 모든 가능한 위치들 중 특정 위치를 지정하기 위해 이용된다. 더 상세하게는, MS 가 오직 하나의 BTS 와 통신할 수 있다면, MS 는, 그 BTS 의 커버리지 구역내에 위치결정되지만, 그 BTS 와 임의의 다른 BTS 의 임의의 오버래핑 커버 리지 구역 외부에도 위치결정된다. 도 1 을 참조하면, 예를 들어, MS 가 오직 무선 네트워크 (10) 의 BTS (20) 와 통신할 수 있다면, MS 는, 커버리지 영역 (25) 내에 위치결정되지만, 오버랩 구역 (40) 외부에도 위치결정된다.
"센터" 에 대해 특정된 특정 위치는, 예를 들어, 평균 위치일 수도 있다. "평균" 위치는, 산술 평균, 기하 평균, 또는 MS 가 오직 그 BTS 와 통신할 수 있는 BTS 의 커버리지 구역의 일부에 의하여 특정된 다른 적절한 평균 계산일 수도 있다. 한편, 그 특정 위치는, MS 가 오직 그 BTS 와 통신할 수 있는 BTS 의 커버리지 구역의 일부에 의하여 임의로 특정될 수도 있다. 이것은, 예를 들어, 1/2, 1/3, 1/4 의 거리에 있도록 특정될 수도 있고, 또는 오직 하나의 BTS 가 그 BTS 의 풀 커버리지 영역의 경계에서 검출될 수 있는 커버리지 영역의 경계의 비율로서 측정된 다른 거리에 있도록 특정될 수도 있다. 어떤 메트릭이 선택되든지 그에 따라 결정된 거리는 포인트들의 궤적을 정의한다. 예를 들어, 오직 그 BTS 와 통신할 수 있는 BTS 의 커버리지 구역의 일부가 (일반적으로는 가능성이 없지만) 원형인 경우에, 그 궤적은, 총 커버리지 구역의 반경보다 더 작은 반경의 원을 정의할 것이다. 그 후, MS 의 위치는 그 원의 주연 (perimeter) 에 있는 것으로 추정될 수도 있다.
통상적으로, BTS 가 복수의 섹터를 갖는 경우라면, 기준 각도에 대한 MS 의 각도 (θ) 가 결정될 수 있다. 그 후, 그 각도에서 그려진 선은 포인트의 궤적과 교차한다. 그 후, 그 포인트는 MS 의 위치 추정치로서 이용될 수 있다. 이하 상세히 후술된 방식으로, BTS 의 각각의 섹터로부터 MS 에 의해 수신된 신호 전력의 상대적인 측정치를 이용하여, MS 의 위치와 관련된 각도 (θ) 가 연산될 수도 있다.
다음에, 도 2 를 추가로 참조하면, z 로 표시된 장치는, 오직 BTS (20) 와 통신할 수 있다. 간략화를 위해, 오버랩 영역 (40) 을 제외하고는, 근접한 BTS (30) 의 나머지 커버리지 구역을 도시하지는 않는다. BTS (20) 의 커버리지 구역 (25) 은 반경 (R1) 을 갖는 원으로 간략화된다. 센터 구역 (28) 은, MS 가 오직 BTS (20) 와 통신할 수 있는 BTS (20) 커버리지 구역인 것으로 정의되며, 반경 (R2) 을 갖는 원으로 도시된다. 센터 구역 (28) 의 반경 (R2) 은, 예를 들어, 원 (25) 의 반경 (R1) 의 절반일 수도 있지만, BTS (20) 의 특성 및 오버랩 영역 (40) 의 범위에 의해 결정된다.
이 실시예에서, MS 는, BTS (20) 둘레에 센터링되며, R2 의 절반인 반경 (R3) 을 갖는 점원 (dotted circle; 27) 상에 위치결정되도록 추정되며, 그 주연은, MS 가 오직 BST (20) 와 통신할 수 있는 커버리지 구역 (28) 의 산술 및 기하 평균이다. 후술되는 바와 같이, MS 가 오직 BST (20) 와 통신할 수 있다면, MS 는 원 (27) 의 주연에 위치결정될 가능성이 더 많다. 이 위치는 후술되는 바와 같은, 확률 예측 기술, 수학적 평균 계산, 또는 또 다른 적절한 기술에 의해 결정될 수도 있다.
또 다른 실시형태에서, BTS (20) 는 그것과 관련된 다수의 섹터를 가질 수도 있으며, 여기에는, 3 개의 섹터 (22, 24 및 26) 가 도시된다. 3 개의 섹터가 도시되었지만, BTS 는 임의의 수의 섹터를 가질 수도 있다. 3 개의 섹터의 실시형태에서, 섹터 (22) 와 섹터 (26) 는 공통 반경 (29a) 을 공유한다. 유사하게, 섹터 (22) 와 섹터 (24) 는 공통 반경 (29b) 을 공유하며, 섹터 (24) 와 섹터 (26) 는 공통 반경 (29c) 을 공유한다. x-축은 섹터 (22) 를 2 개의 동일한 구역으로 분할한다. 따라서, 각각의 반경들 (29a 및 29b) 은 x-축과 60°각도를 이룬다.
MS 의 각 위치 (angular position) 는, 2 개의 근접한 BTS 섹터로부터 MS 에 의해 관측되는 신호 전력 또는 신호 강도로부터 추정될 수 있다. 따라서, 예를 들어, MS 가 반경 (29b) 에 가깝게 위치된다면, MS 는, 유사하거나 실질적으로 유사한 전력 또는 신호 강도를 갖는 섹터들 (22 및 24) 로부터 신호를 수신하는 것으로 기대될 것이다. MS 가 섹터 (22) 로 더 이동함에 따라, MS 가 섹터 (22) 로부터 수신하도록 기대된 신호의 강도 또는 전력은, MS 가 섹터 (24) 로부터 수신하도록 기대된 전력보다 더 크게 된다. MS 가 섹터 (22) 의 x-축에 더 가깝게 이동함에 따라, MS 는 섹터들 (24 및 26) 로부터 신호를 거의 수신하지 않는 것으로 기대될 것이다. 따라서, 섹터들 (22, 24 및 26) 각각으로부터 MS 에 의해 수신된 신호 전력의 상대적인 측정치는, x-축에 대하여 X-Y 평면에서의 포인트 z 의 각도 (θ) 를 추정하도록 이용될 수도 있다.
통상적으로, 도시된 특정 실시형태에서 x-축과 같은 섹터의 범위를 양분하는 선의 각도가 BTS 의 알마낙 (almanac) 데이터에서 "GPS North" 에 대하여 특정됨을 알 수 있다. 따라서, 여기 실시예에서의 각도 (θ) 는 임의로 참조되고, 임의의 원하는 기준 각의 관점에서 정의되도록 용이하게 전환될 수도 있다. 또한, 도 2 의 도면의 암시 (implication) 에 대조적으로, 이러한 정렬이 계산을 용이하게 하지만, 실제의 BTS 의 섹터의 양분 선이 반드시 특정 컴퍼스 (compass) 방향과 정렬될 필요는 없다.
각도 (θ) 의 추정치를 연산하는 방법의 일 실시예로서, 다음의 의사-코드 메트릭, 즉,
Figure 112006043041372-PCT00001
이 이용될 수도 있으며, 여기서, P1 은 dB 단위의 가장 강한 수신 신호의 전력이고, A1 은 기준 반경에 대하여 수신 전력 (P1) 을 갖는 신호를 송신하는 BTS 의 섹터의 각도를 나타내며, P2 는 dB 단위의 2 번째로 강한 수신 신호의 전력이며, A2 는 기준 반경에 대하여 수신 전력 (P2) 을 갖는 신호를 송신하는 섹터의 각도를 나타낸다. 예를 들어, 섹터 (22) 가 가장 강한 수신 전력을 갖는다고 가정하면, A1 은 섹터 (22) 의 센터의 각도, 즉, x-축에 대하여 0°를 나타내며, A2 는 섹터 (26) 의 센터의 각도, 즉, x-축에 대하여, 또는 반경들 (29a 와 29b) 사이의 각도를 동일하게 분할하는 선에 대하여 240°를 나타낸다. 메트릭의 상수는, 후술되는 바와 같이, 예를 들어, MS 의 계산 확률에 기초하여 발견적으로 (heuristically) 도출될 수도 있다.
뿐만 아니라, 각도 (θ) 는 다른 선형 또는 비-선형 수식을 이용하여 연산될 수도 있다. 그러나, 이러한 수식에서는, MS 가 자신과 통신할 수 있는 BTS 의 다양한 섹터로부터 수신한 신호의 전력의 상대적인 측정치를 이용하여, 각도 (θ) 가 연산된다. 상술된 바와 같이, BTS 로부터 장치의 거리뿐만 아니라 BTS 에 대한 장치의 각도 모두가 추정되기 때문에, 장치에 대한 고유한 위치 추정치가 결정된다.
일부 실시형태에서, 거리와 각도 (θ) 모두는, MS 에 의해 결정될 수도 있고, 그 후에, 위치가 연산되며, 옵션으로 BTS 에 송신된다. 이러한 실시형태에서, MS 는, 무선 네트워크내의 BTS 의 위치, BTS 의 커버리지 구역, BTS 의 센터 등과 같은 각각의 BTS 와 관련된 다양한 파라미터에 대한 정보를 갖는 데이터베이스를 포함할 수도 있다. 또 다른 실시형태에서, MS 는, 그 BTS 에 대한 각각의 섹터로부터 수신한 신호의 전력에 관한 정보를 송신할 수도 있다. 그 후에, 위치 결정 엔티티 (PDE), 또는 무선 네트워크와 통신하는 또 다른 장치는, 상술된 바와 같이, MS 에 의해 송신된 정보를 수신할 수도 있고 MS 의 위치를 결정할 수도 있다. 그러나, 이러한 실시형태에서, MS 의 위치의 결정은, 프로그램을 형성하고, 예를 들어, 중앙 프로세싱 유닛에 의한 명령어/데이터로서 실행되는 하나 이상 의 소프트웨어 모듈의 다양한 코드를 이용하거나, 특별히, MS 의 위치를 결정하도록 구성되고 전용된 하드웨어 모듈을 이용하여 수행될 수도 있다. 또 다른 방법으로 양자의 실시형태에서, MS 의 위치의 결정은, 소프트웨어와 하드웨어 모듈의 조합을 이용하여 수행될 수도 있다.
또 다른 실시형태에서, MS 가 2 개의 BTS 의 오버래핑 커버리지 구역내에 있다면, 하나 또는 양자의 BTS 의 관련 섹터로부터 MS 에 의해 수신된 신호 전력의 상대적인 측정치와 함께, 2 개의 BTS 로부터 MS 에 의해 수신된 신호의 도달 시간차 (TDOA) 는 MS 의 위치를 추정하도록 이용될 수도 있다.
다시, 도 1 을 참조하면, 예시적인 무선 네트워크 (10) 의 한 부분은, MS (미도시됨) 와 통신하도록 구성된 BTS 들 (20 및 30) 을 일부분 포함한다. BTS 들 (20 및 30) 은 각각의 셀 또는 커버리지 구역 (25 및 35) 을 갖는다. 커버리지 구역 (25) 은 BTS (20) 에 센터링된 원의 구역이다. 유사하게, 커버리지 구역 (35) 은 BTS (30) 에 센터링된 원의 구역이다.
이 실시예에서, 또한, BTS 들 (20 및 30) 은 각각, 3 개의 섹터 (22, 24 와 26, 및 32, 34, 와 36) 를 가지며, 이들은, 코드 분할 다중 접속 (CDMA) 또는 다른 적절한 표준과 부합하여 존재할 수도 있다. BTS 들 (20 및 30) 은 3 개 미만 또는 이상의 섹터를 가질 수도 있다. BTS 들 (20 및 30) 은 오버랩 구역 (40) 을 갖는다. 2 개의 BTS (20 및 30) 가 이 실시예에 도시되었지만, 무선 네트워크 (10) 는, BTS 들 (20 및 30) 의 커버리지 구역 (25 및 35) 과 오버랩할 수도, 또는, 오버랩하지 않을 수도 있는 커버리지 구역을 갖는 더 많은 BTS 를 가질 수도 있다.
BTS (20) 는, 원형의 영역 (25) 과 동심 (同心) 인 대시 원형의 영역 (28) 에 의해 도시된 센터 커버리지 구역을 갖는다. 유사하게, BTS (30) 는, 원형의 영역 (35) 과 동심인 대시 원형의 영역 (38) 에 의해 도시된 센터 커버리지 영역을 갖는다. 게다가, 커버리지 구역은, 실제로 불규칙한 형상일 수도 있지만, 명료함을 위해, 형상에 있어서 원형인 것으로 도시된다. 원형 영역들 (28, 38) 각각의 반경은, 각각, BTS 들의 특정한 신호 특성에 기초하여, 대응하는 원형의 영역 (25, 35) 의 반경의 절반일 수도 있다. 그러나, 특정 반경은 BTS 커버리지 구역의 일부의 관점에서, 임의로 특정될 수도 있다. 이것은, 예를 들어, 1/2, 1/3, 1/4 의 거리에 있도록 특정될 수도 있고, 또는 오직 하나의 BTS 가 그 BTS 의 풀 커버리지 영역의 경계에서 검출될 수 있는 커버리지 영역의 경계의 비율로서 측정되는 다른 거리에 있도록 특정될 수도 있다.
커버리지 구역 (25) 외부에 위치결정된 MS 는, BTS (20) 의 임의의 섹터들 (22, 24, 26) 로부터 신호를 수신하지 않을 수도 있다. 유사하게, 커버리지 구역 (35) 외부에 위치결정된 MS 는, BTS (30) 의 임의의 섹터들 (32, 34, 36) 로부터 신호를 수신하지 않을 수도 있다. 한편, BTS (20) 의 임의의 섹터에 위치결정된 MS 는, 그 섹터뿐만 아니라 BTS (20) 의 다른 섹터들로부터 신호를 수신할 수도 있다. 예를 들어, 섹터 (22) 에 위치결정된 MS 는, 섹터 (22) 뿐만 아니라 섹터들 (24 및 26) 로부터 신호를 수신할 수도 있다. 또는, 섹터 (24) 에 위치결정된 MS 는, 섹터 (24) 뿐만 아니라 섹터 (22 및 26) 로부터 신호를 수신할 수도 있다. 유사하게, BTS (30) 의 임의의 섹터에 위치결정된 이동 장치는, 그 섹터뿐만 아니라 BTS (30) 의 다른 섹터들로부터 신호를 수신할 수도 있다. 오버랩 구역 (40) 에 위치결정된 장치는, BTS (20) 와 BTS (30) 모두로부터 신호를 수신할 수도 있다.
또 다른 실시형태에서, MS 의 위치는, MS 의 위치의 발견적으로 결정된 확률을 이용하여 추정될 수 있다. 다양한 BTS 개수에 대한 곡선들의 패밀리 (family of curves) 가 도 3 에 도시되어 있다. y-축은, MS 가 발견되는 확률을 표시하는 확률 밀도 함수 값을 나타내며, x-축은, BTS 로부터 MS 로의 미터 단위의 거리를 나타낸다. 도 3 에 도시된 데이터는, 하나의 특정한 셀룰러 네트워크 위치에 기초하여 발견적으로 결정되었다. 다른 셀룰러 네트워크 위치는, 상이한 곡선 패밀리를 가질 수도 있다. 또한, 도 3 에 도시된 특정한 데이터는, 500 미터 증분으로 그룹화되는 것으로 고려된다. 즉, 선상의 다양한 형상의 도형 (figure) 에 의해 관측되는 값들은, 형상이 나타나는 500 미터 세그먼트에서의 모든 MS 들에 대한 PDF 값을 나타낸다. 또한, 도시된 특정한 데이터에 대해서, 각각의 BTS 조합, 즉, 1 개의 BTS, 2 개의 BTS, 3 개의 BTS 및 4 개 이상의 BTS 의 조합에 대해 최대 확률 값이 발생할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 2 개의 BTS 가 관측가능할 때, MS 는, 가장 강한 BTS 의 1 킬로미터내에서, 그 시간의 대략 90%, 또는 가장 강한 BTS 의 1.5 킬로미터 내에서, 그 시간의 95% 인 가장 높은 가능도를 갖는다 (각각의 곡선에 따른 확률은 합계 1.0 이 됨을 알 수 있다).
이 데이터는, MS 의 위치를 추정하기 위해 이용될 수도 있다. 따라서, 예를 들어, MS 가 오직 하나의 BTS 와 통신할 수 있다면 (즉, 오직 하나의 BTS 가 관측가능할 때), MS 는, 그 BTS 의 1 킬로미터 내에서, 그 시간의 95% 이다. 따라서, 반경 (R2; 도 2 참조) 은 1 킬로미터 이하인 것으로 선택될 수도 있다. 또는, 예를 들어, 그 데이터에 기초하여, 사용자 위치가 500 미터인 것으로 추정될 수도 있으며, 그 시간의 확률이 95% 이면, MS 는 500 미터 또는 그 추정된 위치에 더 근접하게 존재할 것이다.
MS 가 2 개의 BTS 와 통신할 수 있다면, 도 1 에서 알 수 있는 바와 같이, MS 는, 2 개의 BTS 들 (20 및 30) 의 오버래핑 커버리지 구역 (40) 내에 위치결정된다. 이러한 조건에 따라, 그 BTS 들의 다양한 섹터로부터 MS 에 의해 수신된 신호 전력의 상대적인 측정치와 함께, 2 개의 BTS 들로부터 MS 에 의해 수신된 신호의 TDOA 가, 추가로 후술되는 바와 같이, MS 의 위치를 검출하도록 이용될 수도 있다.
도 4 는, 예를 들어, 지정된 x-y 축의 원점에 도시된 BTS (20) 와 관련하여, 2 개의 BTS 들의 오버래핑 커버리지 구역내에 위치결정되는 것으로 가정된 MS 의 좌표 (xd, yd) 뿐만 아니라, 예를 들어, BTS (30) 의 좌표 (x30, y30) 를 도시한 것이다. t20 및 t30 각각은, MS 에 도달하도록, BTS 들 (20 및 30) 로부터 송신된 신호에 대해 경과된 시간을 나타내는 것으로 가정한다. 한편, TDOA 에 따라, 균일한 신호 전송을 가정하면, MS 의 가능한 위치는, 다음의 수식 (2),
Figure 112006043041372-PCT00002
를 이용하여 형성된 포인트들의 궤적 (50) 을 따라서 포인트들에 의해 정의되며, 여기서, C 는 광속이다. 도시된 실시형태에서, 포인트들의 궤적 (50) 은 포물선 (parabola) 을 이룬다.
또한, MS 의 위치를 정의하기 위해, 도 4 에서 알 수 있는 바와 같이, BTS (20) 로부터 장치로 그려진 선과 x-축 사이의 각도 (θ) 가 연산된다. 포물선 (50) 과 그 선의 교차점은, MS 의 위치를 고유하게 검출한다. 이전처럼, BTS 들의 다양한 섹터로부터 MS 에 의해 수신된 신호의 전력의 상대적인 측정치는 각도 (θ) 를 결정하도록 이용될 수도 있다.
각도 (θ) 를 연산하는데 있어서 상술된 의사-코드 (1) 는, 장치가 2 개의 BTS 와 통신할 수 있는 상황에 동일하게 적용할 수 있다. 따라서, 의사-코드 (1) 는 x (또는 y) 축에 대하여 MS 의 각 위치를 결정하도록 이용될 수도 있다. 의사-코드 (1) 에 따라서, 장치가 x-축에 대하여 각도 (θ) 인 선 (52) 을 따라 위치결정됨을 가정하자. 따라서, 선 (52) 이 포인트들의 궤적 (50) 에 교차하는 것으로서 도시된 포인트 (z) 에 MS 가 위치결정되는 것으로 추정된다. 의사-코드 (1) 는, 각도 (θ) 를 연산하는 오직 하나의 예시적인 방법을 나타냄을 알 수 있다. 다수의 다른 선형 또는 비-선형 수식이 이런 각도를 연산하는데 이용될 수도 있다. 모든 이러한 수식에서, 각도 (θ) 는, 하나 또는 양자의 BTS 의 다 양한 섹터로부터 MS 에 의해 수신된 신호의 전력의 상대적인 측정치를 이용하여 연산된다.
일부 실시형태에서, 포물선 곡선뿐만 아니라 각도 (θ) 는 장치에 의해 결정될 수도 있고, 그 후에, 위치가 연산되어, 옵션으로 BTS 로 송신된다. 이러한 실시형태에서, MS 는, 무선 네트워크내의 BTS 의 위치, BTS 의 커버리지 구역, BTS 의 센터 등과 같은 각각의 BTS 와 관련된 다양한 파라미터에 대한 정보를 갖는 데이터베이스를 포함할 수도 있다. 다른 실시형태에서, MS 는, 각각의 섹터로부터 BTS 로 수신하는 신호의 전력과 도달 시간, 또는 또 다른 도달 시간 차에 대한 정보를 송신할 수도 있다. 그 후에, 위치 결정 엔티티 (PDE), 또는 무선 네트워크와 통신하는 또 다른 장치는, 상술된 바와 같이, MS 에 의해 송신된 정보를 수신할 수 있고 있고, MS 의 위치를 결정할 수도 있다.
MS 의 위치의 결정은, 프로그램을 형성하고, 예를 들어, 중앙 프로세싱 유닛에 의한 명령어/데이터로서 실행되는 하나 이상의 소프트웨어 모듈의 다양한 코드를 이용하여 수행될 수도 있고, 또는 MS 의 위치를 결정하기 위해 특별히 구성되고 전용되는 하드웨어 모듈을 이용하여 수행될 수도 있다. 또 다른 방법으로, MS 의 위치의 결정은, 소프트웨어와 하드웨어 모듈의 조합을 이용하여 수행될 수도 있다.
본 개시물이, 무선 네트워크의 임의의 특정 개수의 BTS, 임의의 BTS 의 커버리지 구역의 사이즈, 또는 한 쌍의 BTS 들 간의 오버랩 영역의 사이즈에 제한되도록 의도하지는 않는다. 또한, 본 개시물을, BTS 가, MS 가 통신할 수 있는 오 직 그 BTS 일 때, MS 가 검출되는 BTS 로부터의 소정의 거리의 사이즈에 의해 제한되도록 의도하지는 않는다. 본 개시물을, 무선 네트워크, BTS, 또는, MS 의 유형에 의해 제한되도록 의도하지는 않는다. 첨부된 청구항에서 설명된 바와 같이 본 개시물의 범위로부터 벗어나지 않고, 다른 부가, 삭감, 삭제, 및 변형이 실시될 수도 있다.

Claims (20)

  1. 복수의 BTS 를 갖는 통신 네트워크에서 MS 의 위치를 추정하는 방법으로서,
    상기 MS 가 상기 복수의 BTS 중 오직 하나와 통신할 수 있는 구역을 결정하는 단계;
    상기 구역내의 평균 위치를 결정하는 단계; 및
    상기 MS 의 위치의 추정치로서, 계산된 평균 위치를 이용하는 단계를 포함하는, MS 의 위치 추정 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 구역은 발견적으로 (heuristically) 결정되는, MS 의 위치 추정 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 평균은 대수 (algebraric) 평균인, MS 의 위치 추정 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 평균은 기하 평균인, MS 의 위치 추정 방법.
  5. 각각이 복수의 섹터를 구비하는 복수의 BTS 를 갖는 통신 네트워크에서 MS 의 위치를 추정하는 방법으로서,
    상기 MS 가 상기 복수의 BTS 중 하나의 BTS 의 오직 하나의 섹터와 통신할 수 있는 구역을 결정하는 단계;
    상기 구역내의 평균 위치를 계산하는 단계; 및
    상기 MS 의 위치의 추정치로서, 상기 계산된 평균 위치를 이용하는 단계를 포함하는, MS 의 위치 추정 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 평균은 대수 평균인, MS 의 위치 추정 방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 평균은 기하 평균인, MS 의 위치 추정 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 구역은 발견적으로 결정되는, MS 의 위치 추정 방법.
  9. 각각이 복수의 섹터를 구비하는 복수의 BTS 를 갖는 통신 네트워크에서 MS 의 위치를 추정하는 방법으로서,
    상기 MS 가 상기 복수의 BTS 중 오직 하나와 통신할 수 있는 구역을 결정하는 단계;
    상기 구역내의 평균 위치에 대한 거리를 계산하는 단계;
    상기 복수의 BTS 중 하나의 BTS 의 하나의 섹터 및 근접한 섹터의 상대적인 전력에 기초하여, 상기 MS 의 각도 (θ) 를 계산하는 단계; 및
    상기 MS 의 위치의 추정치로서, 상기 거리 및 상기 각도를 이용하는 단계를 포함하는, MS 의 위치 추정 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 평균은 대수 평균인, MS 의 위치 추정 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 평균은 기하 평균인, MS 의 위치 추정 방법.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 구역은 발견적으로 결정되는, MS 의 위치 추정 방법.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 각도 (θ) 는 선형 수식을 이용하여 계산되는, MS 의 위치 추정 방법.
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 각도 (θ) 는,
    Figure 112006043041372-PCT00003
    에 따라서 연산되며,
    여기서, P1 은, 상기 MS 에 의해 수신된 dB 단위의 가장 강한 신호의 전력이며, A1 은, 기준 각도에 대하여 수신 전력 (P1) 을 갖는 신호를 송신하는 상기 복수의 BTS 중 제 1 BTS 의 섹터의 각도를 나타내며, P2 는, 상기 MS 에 의해 수신된 dB 단위의 2 번째로 가장 강한 신호의 전력이며, A2 는, 상기 기준 각도에 대하여 수신 전력 (P2) 을 갖는 상기 신호를 송신하는 상기 복수의 BTS 중 상기 제 1 BTS 의 제 2 섹터의 각도를 나타내는, MS 의 위치 추정 방법.
  15. 복수의 BTS 를 갖는 통신 네트워크에서 MS 의 위치를 추정하는데 있어서,
    상기 MS 가 통신할 수 있는 BTS 로부터 MS 가 다양한 거리에 위치결정되는 확률을 결정하는 단계;
    상기 확률이 최대 값을 갖는 거리를 결정하는 단계; 및
    상기 확률이, 상기 MS 의 위치의 추정치의 일부로서, 최대 값을 갖는 상기 거리를 이용하는 단계를 포함하는, MS 의 위치 추정 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 확률은 발견적으로 결정되는, MS 의 위치 추정 방법.
  17. 복수의 BTS 를 갖는 통신 네트워크에서 MS 의 위치를 추정하는 방법으로서,
    상기 MS 가 상기 BTS 들 중 2 개의 BTS 의 오버래핑 커버리지 구역내에 있는 구역을 결정하는 단계;
    상기 BTS 들의 상기 2 개의 BTS 각각으로부터 상기 MS 에 의해 수신된 신호의 상대적인 도달 시간 차가 일정한, 거리 포인트들의 궤적을 결정하는 단계;
    상기 MS 에서의, 상기 BTS 들의 상기 2 개의 BTS 중 하나의 BTS 의 제 1 섹터와 제 2 섹터 사이의 상대적인 신호 전력에 기초한 각도 (θ) 를 갖는 선이 상기 궤적과 교차하는 포인트를 결정하는 단계; 및
    상기 MS 의 위치 추정치로서 상기 포인트를 이용하는 단계를 포함하는, MS 의 위치 추정 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    측정된 신호의 도달 시간 차와 광속 상수를 곱함으로써 상기 거리 포인트들을 결정하는 단계를 더 포함하는, MS 의 위치 추정 방법.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 각도 (θ) 는 선형 수식을 이용하여 연산되는, MS 의 위치 추정 방법.
  20. 제 17 항에 있어서,
    상기 각도 (θ) 는,
    Figure 112006043041372-PCT00004
    에 따라 연산되며,
    여기서, P1 은, 상기 MS 에 의해 수신된 dB 단위의 가장 강한 섹터 신호의 전력이며, A1 은, 기준 각도에 대하여 수신 전력 (P1) 을 갖는 상기 신호를 송신하는 상기 제 1 섹터의 각도를 나타내며, P2 는, 상기 MS 에 의해 수신된 dB 단위의 2 번째로 가장 강한 섹터 신호의 전력이며, A2 는, 상기 기준 각도에 대하여 수신 전력 (P2) 을 갖는 상기 신호를 송신하는 상기 제 2 섹터의 각도를 나타내는, MS 의 위치 추정 방법.
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