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KR100757886B1 - 통신 네트워크 내에서 애셋의 위치를 식별하기 위한 방법및 장치 - Google Patents

통신 네트워크 내에서 애셋의 위치를 식별하기 위한 방법및 장치 Download PDF

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KR100757886B1
KR100757886B1 KR1020037004812A KR20037004812A KR100757886B1 KR 100757886 B1 KR100757886 B1 KR 100757886B1 KR 1020037004812 A KR1020037004812 A KR 1020037004812A KR 20037004812 A KR20037004812 A KR 20037004812A KR 100757886 B1 KR100757886 B1 KR 100757886B1
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KR
South Korea
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toa
channel
asset
signal
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Prior art date
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KR1020037004812A
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English (en)
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KR20030066636A (ko
Inventor
데이비드 고렌
크리스토퍼 디 훅
Original Assignee
심볼테크놀로지스,인코포레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Publication of KR20030066636A publication Critical patent/KR20030066636A/ko
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    • H04M7/1205—Arrangements for interconnection between switching centres for working between exchanges having different types of switching equipment, e.g. power-driven and step by step or decimal and non-decimal where the types of switching equipement comprises PSTN/ISDN equipment and switching equipment of networks other than PSTN/ISDN, e.g. Internet Protocol networks
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    • H04N1/32106—Display, printing, storage or transmission of additional information, e.g. ID code, date and time or title separate from the image data, e.g. in a different computer file
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    • H04N19/10—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding
    • H04N19/102—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding characterised by the element, parameter or selection affected or controlled by the adaptive coding
    • H04N19/103—Selection of coding mode or of prediction mode
    • H04N19/109—Selection of coding mode or of prediction mode among a plurality of temporal predictive coding modes
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    • H04N19/134—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding characterised by the element, parameter or criterion affecting or controlling the adaptive coding
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    • H04N19/50—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using predictive coding
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    • H04N19/00—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/70—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals characterised by syntax aspects related to video coding, e.g. related to compression standards
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    • H04N19/90—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using coding techniques not provided for in groups H04N19/10-H04N19/85, e.g. fractals
    • H04N19/91—Entropy coding, e.g. variable length coding [VLC] or arithmetic coding
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    • H04N21/20—Servers specifically adapted for the distribution of content, e.g. VOD servers; Operations thereof
    • H04N21/25—Management operations performed by the server for facilitating the content distribution or administrating data related to end-users or client devices, e.g. end-user or client device authentication, learning user preferences for recommending movies
    • H04N21/254—Management at additional data server, e.g. shopping server, rights management server
    • H04N21/2543—Billing, e.g. for subscription services
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    • H04N21/41—Structure of client; Structure of client peripherals
    • H04N21/418—External card to be used in combination with the client device, e.g. for conditional access
    • H04N21/4181—External card to be used in combination with the client device, e.g. for conditional access for conditional access
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    • H04N21/00—Selective content distribution, e.g. interactive television or video on demand [VOD]
    • H04N21/40—Client devices specifically adapted for the reception of or interaction with content, e.g. set-top-box [STB]; Operations thereof
    • H04N21/41—Structure of client; Structure of client peripherals
    • H04N21/426—Internal components of the client ; Characteristics thereof
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    • H04N21/40—Client devices specifically adapted for the reception of or interaction with content, e.g. set-top-box [STB]; Operations thereof
    • H04N21/43—Processing of content or additional data, e.g. demultiplexing additional data from a digital video stream; Elementary client operations, e.g. monitoring of home network or synchronising decoder's clock; Client middleware
    • H04N21/433—Content storage operation, e.g. storage operation in response to a pause request, caching operations
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    • H04N21/00—Selective content distribution, e.g. interactive television or video on demand [VOD]
    • H04N21/40—Client devices specifically adapted for the reception of or interaction with content, e.g. set-top-box [STB]; Operations thereof
    • H04N21/45—Management operations performed by the client for facilitating the reception of or the interaction with the content or administrating data related to the end-user or to the client device itself, e.g. learning user preferences for recommending movies, resolving scheduling conflicts
    • H04N21/462—Content or additional data management, e.g. creating a master electronic program guide from data received from the Internet and a Head-end, controlling the complexity of a video stream by scaling the resolution or bit-rate based on the client capabilities
    • H04N21/4623—Processing of entitlement messages, e.g. ECM [Entitlement Control Message] or EMM [Entitlement Management Message]
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    • H04N21/40—Client devices specifically adapted for the reception of or interaction with content, e.g. set-top-box [STB]; Operations thereof
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    • H04N21/472—End-user interface for requesting content, additional data or services; End-user interface for interacting with content, e.g. for content reservation or setting reminders, for requesting event notification, for manipulating displayed content
    • H04N21/47211—End-user interface for requesting content, additional data or services; End-user interface for interacting with content, e.g. for content reservation or setting reminders, for requesting event notification, for manipulating displayed content for requesting pay-per-view content
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    • H04N21/61—Network physical structure; Signal processing
    • H04N21/6156—Network physical structure; Signal processing specially adapted to the upstream path of the transmission network
    • H04N21/6175—Network physical structure; Signal processing specially adapted to the upstream path of the transmission network involving transmission via Internet
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    • H04N21/60—Network structure or processes for video distribution between server and client or between remote clients; Control signalling between clients, server and network components; Transmission of management data between server and client, e.g. sending from server to client commands for recording incoming content stream; Communication details between server and client 
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Abstract

무선 통신 네트워크 내에서 개조되지 않은 무선 애셋의 위치를 다른 네트워크 수신기들에서의 통신 시퀀스의 도착 시간 편차를 이용하여 식별할 수 있다. 타임스탬핑 장치는 통신 시퀀스를 타임스탬핑 하도록 신호 디코더와 병행하여 상관기 회로를 포함할 수 있다. 셀룰라 무선 네트워크는 공간 타임스탬핑 밀도를 증가시키도록 주파수-멀티플렉싱될 수 있다. 전자추적장치는 위치 식별 정보를 네트워크 장치에 제공하도록 수동적인 애셋에 부착될 수 있다. 표준 802.11 무선 주파수 구조를 브로드캐스팅하는 애셋의 위치가 식별될 수 있다. 통신 시퀀스를 상관하는데 있어서 기인하는 노이즈는 선택된 상관함수를 이용함으로써 감소시킬 수 있다.

Description

통신 네트워크 내에서 애셋의 위치를 식별하기 위한 방법 및 장치{METHODS AND APPARATUS FOR IDENTIFYING ASSET LOCATION IN COMMUNICATION NETWORKS}
[본 출원과 관련된 상호 참조문헌]
본 출원은 함께 계류중인 2001년 2월 20일에 출원된 미국 임시특허출원(Provisional Patent Application) 제60/270,254호 및 2000년 11월 14일에 출원된 미국 임시특허출원 제60/248,357호의 이익을 주장하며, 상기 출원들은 참조문헌으로서 전적으로 본 명세서에 포함된다.
본 발명은 무선 또는 부분적으로 무선인 통신 네트워크 내에서 애셋(asset)의 위치를 추적하는 장치 및 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 애셋의 위치를 식별하는 것과 관련되며, 이동할 수 있는 송신기에 의해 브로드캐스팅된 통신 시퀀스 또는 시퀀스들의 수신기에 도착시간(이하, TOA)을 이용한다. TOA 산출은 통신 시퀀스의 "타임스탬핑(time-stamping)"으로 호칭될 수도 있다.
통신 네트워크 내에 있는 수신기들과 연결하여 거리측정(ranging) 또는 삼각 측량기술(triangulation techniques)을 이용하여 이동애셋(mobile asset)의 위치를 판정할 때, 통신 시퀀스 도착 시간을 정확히 산출하는 것이 바람직할 것이다. 네트워크 내에서 애셋의 수, 통신 트래픽의 양 또는, 타임스탬핑 이벤트의 속도가 증가 함에 따라, 타임스탬핑 성능과 전체적인 네트워크 성능은 감소할 수 있다. 일반적으로, 모든 브로드캐스트(broadcast) 패킷(packet)과 연결된 네트워크 내에서 존재하는 모든 무선애셋의 위치를 식별하는 것은 바람직하지 않다. 그러나, 수신되는 모든 패킷을 타임스탬핑(time-stamping)하지 않으면, 원하는 패킷들을 타임스탬핑(time-stamping)하는 것이 불가능할 수도 있기 때문에, 네트워크들이 종종 비효율적으로 동작한다.
일부 무선 네트워크 내에서, 액세스 포인트 아키텍쳐(access point architecture)는 네트워크 성능을 제한할 수도 있다. 종종, 액세스 포인트는 무선 애셋 위치의 정확한 산출을 발생시키는데 충분하도록, 타임스탬핑 처리가 빠르게 수행되는 것을 허용하지 않는다.
무선 통신 네트워크는 인접 셀들이 다른 채널 상에서 작동하는 셀룰라 아키텍쳐(cellular architecture)를 종종 가진다. 통신 신호들 사이에 간섭을 최소화하기 위해서, 채널들 사이의 물리적 거리가 최대로 되도록 셀들을 배열한다. 이 배열은 네트워크 사용자들에게 이용가능한 공간적 대역폭을 최대화하지만, 주어진 채널 상에서 타임스탬핑(time-stamping)을 위해 사용될 수 있는 수신기들의 밀도를 감소시킴으로써, 위치 산출 정확도를 종종 떨어뜨린다.
무선 통신 네트워크들은 점점 802.11 무선 주파수 신호 구조를 사용하도록 설계되고 있는 추세이다. 이 기준이 널리 이용됨에 따라서, 표준 802.11 패킷을 브로드캐스팅하는 무선애셋의 위치를 식별하는 것은 점점 가치있게 될 것이다.
종종, 무선 통신 네트워크의 부근에 있는 "수동적인" 애셋의 위치를 식별하 는 것이 바람직하다. 가령, 하역장에서 팔렛(pallet)의 위치를 추적하는 것이 바람직할 수도 있다. 한가지 해결책은 수동적인 애셋에 능동적인 전자추적장치(tag)를 부착하는 것이다. 종종 전자추적장치는 특별한 신호를 고정된 계획에 따라서 단일 주파수로 전송한다. 네트워크가 계획된 전송을 받지 못하면, 위치 정보를 잃을 수도 있다. 고정된 계획을 가진 전자추적장치는 언제 전송할 지를 "결정"할 수 없으며, 그래서, 개방 "전파점유시간"(open "air time")의 주기를 최적으로 이용할 수 없다. 따라서, 고(高)트래픽(traffic)통신 네트워크 내에서는 위치 산출이 특히 어렵거나 비효율적일 수 있다. 단일 주파수 전자추적장치는 다중 주파수 셀룰라 네트워크 내에서는 최적으로 추적될 수 없을 수도 있다.
타임스탬핑(time-stamping) 구조는 (신호 디코딩 기술과 비슷한) 신호 처리 기술에 기초한 상관관계를 종종 이용한다. 종래의 상관관계 기술에서 따르는 노이즈(예컨대, 상호-상관관계 부작용)는 타임스탬핑(time-stamping)의 정확도를 떨어뜨릴 수 있다.
단일 통신 시퀀스 전송으로부터 복수의 신호 도착들(이하 "다중경로")은 디코딩된 신호의 질을 떨어뜨릴 수 있고, 시퀀스 검출을 어렵게 만들 수도 있다. 송신기 근처의 구조물들이 가시선(line-of-sight)신호 후에 수신기에 도착하는 전송반향(transmission echoes)을 만들 때, 다중경로가 발생할 수 있다. "가시선(line-of sight)"(이하 "LOS")신호는 송신기와 수신기와의 최단거리를 횡단하여 전송된 신호의 일부분이다. LOS 신호는 구조물을 통과할 수도 있다. LOS 경로는 가시 스펙트럼에서 통과시키지 않을 수도 있다. 다중경로는 잘못된 데이터 시퀀스로 디코딩 된 데이터 신호를 오염시킬 수 있으며, LOS 데이터 시퀀스들의 검출을 어렵게 만들 수 있다. LOS 신호들이 통과하는 구조물에 의해 감쇄될 수 있기 때문에, 다중경로는 LOS 신호보다 더 강한 신호를 가지는 잘못된 시퀀스를 발생 시킬 수도 있다.
따라서, 무선애셋 위치를 식별하는 효율적인 장치와 방법을 제공하는 것이 바람직할 것이다.
또한, 무선 애셋 위치를 정확하게 식별하는 장치 및 방법을 제공하는 것도 바람직할 것이다.
802.11 신호 구조들을 브로드캐스팅하는 무선애셋의 위치를 식별하는 장치 및 방법을 제공하는 것이 더 바람직할 것이다.
위치 식별을 위해 수동적인 애셋을 효율적으로 전자추적하기 위한 장치 및 방법을 제공하는 것은 보다 더 바람직 할 것이다.
[발명의 개요]
본 발명은 무선 통신 네트워크 내에서 무선애셋 위치를 식별하는 향상된 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 원리에 따라서, 수신기에서의 데이터 신호의 도착시간 산출치를 제공하는 장치 및 방법을 제공할 수 있다. 일부 실시예에서는, 데이터 신호가 수신되고, 복조되고, 디코딩된 신호로 디코딩(복호화,decoding)된다.
디코딩된 신호는 TOA를 산출하기에 알맞은 시퀀스들을 위해 분석될 수도 있다. 알맞은 시퀀스가 검출되면, 복조된 신호의 상관관계를 위해 상관함수가 선택될 수 있다. 상관함수는 데이터 시퀀스의 상관관계 특성에 기초하여 파생될 수 있는 규칙을 이용해서 선택될 수 있다. TOA는 상관함수, 상관함수값, 또는 그것들의 조합을 이용해서 산출될 수 있다.
본 발명의 상기 또는 다른 목적들과 이점은 다음의 상세한 설명을 첨부된 도면과, 같은 부분들을 나타내는 같은 참조부호들을 결합해서 고려하면 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명의 원리에 따라서 무선애셋의 위치 식별 시스템과 결합되어 사용될 수 있는 예시적인 장치들을 보여주는 개략도,
도 2는 본 발명의 원리에 따라서 무선애셋의 위치 식별 시스템과 결합되어 사용될 수 있는 다른 예시적인 장치들을 보여주는 개략도,
도 3은 도 1 및 도 2에서 도시된 것 같은 장치를 사용하는 예시적인 통신 네트워크를 보여주는 개략도,
도 4는 본 발명의 원리에 따라서 무선 애셋 위치 식별 중 수행될 수 있는 예시적인 단계를 보여주는 흐름도,
도 5는 본 발명의 원리에 따르는 예시적인 통신 네트워크 구조의 개략도,
도 6은 본 발명의 원리에 따라서 무선 애셋 위치 식별 중 수행될 수 있는 예시적인 단계를 보여주는 다른 흐름도,
도 7은 본 발명의 원리에 따라서 무선 애셋 위치 식별 중 수행될 수 있는 예시적인 단계를 보여주는 또 다른 흐름도,
도 8은 본 발명의 원리에 따라서 무선 애셋 위치 식별 중 수행될 수 있는 예시적인 단계를 보여주는 또 다른 흐름도,
도 9는 본 발명의 원리에 따라서 무선 애셋 위치 식별 중 수행될 수 있는 예시적인 단계를 보여주는 또 다른 흐름도,
도 10은 본 발명의 원리에 따른 무선 애셋 위치 식별 시스템과 결합되어 사용될 수 있는 다른 예시적인 장치를 보여주는 개략도,
도 11은 본 발명의 원리에 따라서 무선 애셋 위치 식별 중 수행될 수 있는 예시적인 단계를 보여주는 또 다른 흐름도,
도 12는 본 발명의 원리에 따라서 예시적인 수신 데이터 및 대응하는 예시적인 상관신호를 보여주는 도면,
도 13은 다른 예시적인 수신 데이터 및 대응하는 예시적인 상관신호를 보여주는 도면,
도 14는 본 발명의 원리에 따른 2개의 예시적인 상관신호를 보여주는 도면,
도 15는 본 발명의 원리에 따라서 무선 애셋 위치 식별 중 수행될 수 있는 예시적인 단계들을 보여주는 또 다른 흐름도,
도 15a는 본 발명의 원리에 따라서 수행될 수 있는 예시적인 상관신호를 보여주는 도면,
도 16은 도 15에서 도시된 단계들의 수행과 관련될 수 있는 예시적인 단계들을 보여주는 흐름도,
도 17은 예시적인 수신 데이터 시퀀스들 및, 본 발명의 원리에 따라서, 예시 적인 상관관계 방법을 나타내는 도면,
도 18은 본 발명의 원리에 따라서 무선 애셋 위치 식별 중 수행될 수 있는 예시적인 단계들을 보여주는 또 다른 흐름도,
도 19는 본 발명의 원리에 따라서 무선 애셋 위치 식별 중 수행될 수 있는 예시적인 단계들을 보여주는 또 다른 흐름도,
도 20은 본 발명의 원리에 따른 무선 애셋 위치 식별 시스템에 결합되어 사용될 수 있는 예시적인 장치를 보여주는 도면,
도 21은 본 발명의 원리에 따른 무선 애셋 위치 식별 시스템의 일부분의 개략도,
도 22는 본 발명의 원리에 따라서 무선 애셋 위치 식별 중 수행될 수 있는 예시적인 단계들을 보여주는 흐름도,
도 23은 본 발명의 원리에 따라서 무선 애셋 위치 식별 중 수행될 수 있는 예시적인 단계들을 보여주는 또 다른 흐름도,
도 24는 본 발명의 원리에 따른 무선 애셋 위치 식별에서 사용될 수 있는 2개의 예시적인 상관신호를 보여주는 도면이다.
통신 네트워크 내에서 무선애셋의 위치를 식별하기 위한 시스템 및 방법이 제공될 수 있다. 본 발명의 일부 실시예들은 동기화 신호 발생기 및 무선애셋에 의해 브로드캐스팅되는 통신 시퀀스를 타임스탬핑(time-stamping)하도록 구성된 네트워크 자원을 포함할 수도 있다. 각 네트워크 자원은 동기화 신호 발생기와 전기적 인 통신을 할 수 있다. 각 자원은 통신 시퀀스를 타임스탬핑(time-stamping)하도록 구성될 수 있다.
동기화 신호를 이용해서 네트워크 자원들 내에 있는 클록(clock)들을 동기화할 수도 있다. 네트워크 자원으로부터의 도착시간 산출치(이하,TOA 산출치)를 이용해서 무선애셋의 위치를 식별할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 다른 네트워크 자원들에 도착하는 통신 시퀀스에 대한 TOA 산출치들 사이의 편차들이 위치 식별에 이용될 수도 있다. 다른 네트워크 자원들에 도착하는 통신 시퀀스에 대한 TOA들의 편차들은 여기에서 "TDOA들"로 불릴 수도 있다. TDOA를 이용해서 가능성 있는 무선 애셋 위치의 솔루션 집합을 결정할 수도 있다. 제2 TDOA를 이용해서 상기 솔루션 집합 내에서 산출된 애셋 위치를 식별할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 쌍곡선 삼변측량을 이용해서 TDOA들을 무선 애셋 위치 산출치로 변환할 수도 있다.
일부 실시예들에서, IEEE 802.11 통신 시퀀스는 타임스탬핑(time-stamping)될 수 있다. 통신 시퀀스는 802.11 무선 주파수 신호 구조를 포함할 수도 있다. 통신 시퀀스는 802.11 패킷을 포함할 수도 있다.
본 발명의 일부 실시예들은 무선 통신 네트워크 내에서 한 곳에서의 통신 시퀀스의 TOA 산출치를 제공하기 위한 TOA 산출장치(TOA estimation device)를 제공할 수 있다. TOA 산출장치는 하나 이상의 통신 시퀀스들을 수신하기 위한 하나 이상의 수신기들을 포함할 수도 있다. TOA산출치는 통신 시퀀스 또는 통신 시퀀스의 일부의 도착 시간의 산출치일 수도 있다. 통신 시퀀스는 일련의 정보 심볼(symbol)들을 포함할 수도 있다. 정보 심볼은 PN 코드, CCK 심볼, PBCC 심볼, 또는 다른 모 든 적절한 정보 심볼일 수도 있다. 통신 시퀀스 내에서, 좋은 품질의 자기상관관계 성질을 가지는 정보 심볼 형태는 타임스탬핑(time-stamping)에 유리할 수 있다. 노이즈의 자기상관관계 성질을 가지는 정보 심볼 형태는 타임스탬핑(time-stamping)에 불리할 수도 있다.
통신 시퀀스 또는 그 일부와 관련된 신호의 선행에지(leading edge)가 TOA로 정의될 수도 있다. 통신 시퀀스 또는 그 일부로부터 파생된 상관신호에서 (아래서 논의되는)첨두(peak)는 TOA로서 정의될 수 있다. 통신 시퀀스 또는 그 일부의 기타 적절한 특성이 TOA로 정의될 수 있다. 네트워크 내에서 복수의 수신기들이 통신 시퀀스에 대해 같은 TOA 정의를 이용하면, TOA들 사이의 편차들은 정확하게 산출될 수 있다.
일부 실시예들에서, TOA 산출장치는 무선 주파수 신호들을 수신하는 장치와 그 무선 주파수 장치와 전자적인 통신을 하는 제1 회로를 포함할 수도 있다. 제1 회로는 수신된 통신 시퀀스의 상관함수의 첨두(peak)를 검출하도록 구성될 수도 있다.
제1 회로는 TOA 산출에 유리한 통신 시퀀스의 일부분을 검출하기 위한 상관기로서 기능할 수도 있다. 상관기는 선택된 참조 함수에 의해 통신 시퀀스를 증가시키는 슬라이딩(sliding) 상관기일 수도 있다. 통신 시퀀스와 선택된 참조 함수의 곱을 사용해서 상관신호를 정의할 수도 있다.
제1 회로는 1-, 2-, 3-, 4-, 또는 5-심볼 상관기를 포함할 수도 있으며, 각 상관기 내의 각 심볼은 수신된 통신 시퀀스 내에서 존재할 수 있는 정보심볼과 일 치할 수도 있다. 2-심볼 상관기는 통신 시퀀스 내에서 두 개가 연속적으로 대응하는 심볼의 한 형태를 검출하는데 사용될 수도 있다. 3-심볼 상관기는 통신 시퀀스 내에서 세 개가 연속적으로 대응하는 심볼의 한 형태를 검출하는데 사용될 수도 있다. 더 큰 길이의 상관기는 통신 시퀀스 내에서 존재할 수 있는 더 긴 심볼 형태들을 검출하는데 사용될 수도 있다.
제1 회로는 N-심볼 상관기를 포함할 수도 있는데, N은 모든 양의 정수이다. 제1 회로는 상이한 길이의 상관기의 조합을 포함할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 상기 시스템은 직렬로 배열된 상관기들을 포함할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 시스템은 병렬로 배열된 상관기들을 포함할 수도 있다.
일부 실시예들에서, TOA 산출장치는 수신기에 의해 수신된 통신 시퀀스를 디코딩하도록 구성된 제2 회로를 포함할 수도 있다. 예를들면, 무선 802.11b 호환 네트워크 내에서, 1-비트(바커(barker) 시퀀스) 상관기는 종종 디코더로서 사용된다. (여기서 사용되는 것처럼, 용어 802.11은 802.11a 및 802.11b를 포함해서, 무선 통신 네트워크 내역의 모든 802.11 집합을 포함할 수도 있다.)
일부 실시예들에서, TOA 산출장치는 (상관신호로서 불리어질 수 있는)상관기 출력 신호들 중에서 다중경로 신호 성분을 필터링하도록 구성된 제3 회로를 포함할 수도 있다. 다중경로 신호들은 구조물들로부터 통신 신호의 반사들이다. 다중경로신호들은 종종 대응하는 직접 또는 "가시선" 신호가 수신된 후에 수신된다. 다수의 다중경로 신호들은 주어진 가시선 신호의 반사들에 의해 발생될 수 있다. 가시선 신호들은 구조물을 통해서 전파하는 동안에 감쇄되기 때문에, 다중경로 신호들이 가시선의 신호보다 더 강할 수도 있다. 따라서, 상관신호들에 기여하는 가시선을 확인하는 것이 필요할 수 있다.
일부 실시예들에서, TOA 산출장치는 도착시간 산출을 나타내는 신호를 출력하도록 구성된 제4 회로를 포함할 수도 있다. 일부 실시예들에서, TOA 산출장치는 상기 통신 시퀀스 내에서 이동(mobile)애셋 장치 식별 코드를 조사하도록 구성된 제5 회로를 포함할 수도 있다. 이동애셋 식별 코드는 매체 액세스 제어(이하, MAC)어드레스를 포함할 수도 있다. 이동애셋 식별 코드는 인터넷 프로토콜 (이하, "IP") 어드레스를 포함할 수도 있다. 제5 회로는 MAC(Media Acess Control)어드레스와 IP 어드레스간의 변환을 수행할 수도 있다. 예를 들면, 어드레스 결정 프로토콜 또는 역 어드레스 변환 프로토콜을 이용해서, 변환을 수행할 수도 있다. 이동애셋 식별 코드는 시스템 관리자에 의해 선택될 수도 있다. 이동애셋 식별 코드는 802.11 식별 코드일 수 있다. 이동애셋 식별 코드는 유일한 코드일 수도 있다. 이동애셋 식별 코드는 유일하지 않은 코드일 수도 있다.
일부 실시예들에서는, TOA 산출장치는 통신 시퀀스를 복조하기 위한 회로를 포함할 수도 있다. 일부 실시예들에서, TOA 산출장치는 통신 시퀀스를 수신하기 위한 안테나를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, TOA 산출장치는 도착시간 산출을 위해 요구되는 작업을 실행하기 위한 중앙 처리 장치를 포함할 수도 있다. 중앙 처리 장치는 개인용 컴퓨터일 수 있다. 일부 실시예들에서, TOA 산출장치는 ( California, Palo Alto, 사서함 51537, 컴팩플래쉬사의 이름 CompactFlashTM 하에서 구입할 수 있는 것들; 캘리포니아 95134 , 산 호세, suite 209 제 1 가 2635 PCMCIA의 PC CardTM; PCI S.I.G.에 의해 제어되는 형태 요소,소형 PCI와 같은)무선모듈을 포함할 수도 있다.
일부 실시예들에서, 본 발명은 "선택적 듣기"에 의해 이동애셋의 위치를 선택적으로 식별하도록 구성된 수신기를 포함하는 장치의 네트워크를 포함할 수도 있다. 이동애셋이 선택된 식별자(identifier)에 대응하는 식별자를 가지면, 수신기들은 이동애셋으로부터 통신 시퀀스를 수신할 수 있고, 그 애셋의 위치를 임의적으로 산출할 수도 있다. 선택된 식별자는 유일한 식별자일 수 있다. 선택된 식별자는 유일하지 않은 식별자일 수도 있다. 선택된 식별자는 시스템의 사용자에 의해 선택될 수도 있다. 선택된 식별자는 네트워크 자원의 메모리에 저장될 수 있다. 네트워크 송신기는 선택된 무선애셋에 핑(ping)을 보내서, 그 애셋이 통신 시퀀스를 브로드캐스팅하도록 할 수 있다. 그 다음에 네트워크는 시퀀스를 타임스탬핑(time-stamping)할 수 있다.
일부 실시예들에서, 본 발명은 TOA 산출장치의 네트워크를 포함할 수도 있다. 각 장치는 특정 주파수에서 작동하도록 구성된 수신기를 포함할 수 있다. 네트워크는 서로 상이한 주파수에서 전파되는 신호들의 타임스탬핑(time-stamping)을 제공하도록 구성된 복수의 TOA 산출장치를 포함할 수도 있다. 한 그룹의 TOA 산출장치가 동일한 주파수에 할당될 수 있다. 한 그룹에 할당된 주파수는 다른 그룹에 할당된 주파수와 다를 수도 있다. 그 장치는 셀룰라 배열로 분포될 수도 있다. 다른 주파수들 상에서 브로드캐스팅하거나 수신하는 것을 포함하는 무선애셋의 위치를 식별하기 위한 방법은 이곳에서 "주파수 멀티플렉싱(frequency multiplexing)" 방법이라고 불릴 수도 있다.
네트워크는 제1 그룹으로부터 하나 이상의 TOA 산출장치들을 이용하여, 제1 주파수 상의 무선애셋으로부터 통신 시퀀스를 수신하도록 구성될 수도 있다. 다음으로 네트워크는 제2 그룹으로부터 하나 이상의 TOA 측정 장치를 이용하여, 제2 주파수 상의 무선애셋으로부터 통신 시퀀스를 수신할 수 있다. 하나 이상의 대응하는 부가적 주파수들에서 동작하는 하나 이상의 부가적 TOA 산출장치 그룹들이, 하나 이상의 대응하는 부가적 통신 시퀀스들을 무선애셋으로부터 수신하기 위해 이용될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 무선애셋 전송은 이용가능한 네트워크 주파수의 전체 또는 일부를 통해 충분히 짧은 시간주기에서 진행됨으로써, 무선애셋위치가 그 시간주기 동안에 실질적으로 바뀌지 않도록 보장한다. 각 TOA 산출장치는 그 장치 각각의 주파수 상에서 수신된 통신 시퀀스를 타임스탬핑(time-stamping)할 수도 있다.
TOA 산출장치에 의해 산출된 TOA 산출치로부터 무선 애셋 위치의 하나 이상의 산출치를 계산할 수도 있다. TDOA는 동일한 또는 다른 그룹으로부터 선택된 한 쌍의 TOA들로부터 얻을 수도 있다. TDOA는 이동애셋 위치를 식별하기에 알맞게 배치된 TOA 산출장치로부터 얻을 수도 있다. 알맞게 위치한 장치들은 무선애셋 근처의 장치들을 포함할 수 있다. 알맞게 배치된 장치들은 위치 식별 계산에 알맞은 형태로(예컨대, 삼각형태로 모빌 유닛을 둘러싸는) 공간적으로 분포되어진 장치들을 포함할 수도 있다.
일부 실시예에서, 예비적 위치 식별 계산이 무선애셋 위치의 대략적인 산출 치를 제공하도록 실행될 수 있다. 이러한 실시예들 중의 일부에서, 높은 정확도의 산출치가 이동애셋 위치의 예비적 산출치에 기초하여 선택된 TOA 산출장치들로부터의 도착시간의 산출치를 이용해서 만들어질 수도 있다.
일부 실시예들에서, TOA 산출장치는 하나보다 많은 주파수 상에서 통신 신호를 수신하도록 구성될 수도 있다. 예를들면, 상기 장치는 네트워크 상에서 이용할 수 있는 모든 주파수 상에서 통신 시퀀스를 수신하도록 구성될 수도 있다. 상기 장치는 네트워크 내에서 이용가능한 각 주파수에서 통신 시퀀스를 수신하도록 구성된 적어도 하나의 수신기를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 네트워크 내에서 모든 TOA 산출장치는 모든 이용가능한 주파수들 상에서 통신 시퀀스들을 수신하도록 구성될 수도 있다. 이러한 실시예들에서, 이용가능한 주파수들 중에 어느 하나에서 동작하는 무선애셋은 네트워크 내에서 TOA 산출장치들 모두에 의해 타임스탬핑(time-stamping)될 수 있는 통신 시퀀스를 브로드캐스팅할 수도 있다.
복수의 주파수들 상에서 통신 시퀀스들을 수신하도록 구성된 TOA 산출장치들을 포함하는 일부 실시예들에서, 그 장치들은 주 수신기와 적어도 하나의 보조 수신기를 포함할 수도 있다. 주 수신기는 할당된 주파수 상에서 통신 시퀀스를 수신하도록 구성될 수 있다. 보조 수신기는 일정 범위의(네트워크 내에서 모든 이용가능한 주파수들)주파수들을 통해서 교대하도록 구성될 수도 있다. 네트워크는 보조 수신기들이 특정 시간에 선택된 주파수에서 동작하도록 하는 중앙 제어부를 포함할 수도 있다. 예를들면, 제어부는 모든 보조 수신기들이 동시에 서로 다른 주파수들의 시퀀스를 통해서 진행하도록 할 수도 있다. 그 서로 다른 주파수들은 모든 이용가능한 주파수들을 포함할 수도 있다. 모든 보조 수신기들이 특정 주파수로 스위칭되는 기간 동안, 잠재적으로 네트워크 내의 모든 TOA 장치들은 그 주파수 상의 무선애셋에 의해 브로드캐스팅된 통신 시퀀스를 타임스탬핑(time-stamping)하도록 이용될 수도 있다.
본 발명의 일부 실시예들은 TOA 산출을 위한 일련의 통신 시퀀스들을 브로드캐스팅하도록 구성된 무선애셋을 포함할 수도 있다. 실시예들 중 일부에서, 무선애셋은 네트워크 수신기들에 의해 이용되는 일련의 다른 주파수들을 이용해서 일련의통신 시퀀스들을 브로드캐스팅할 수도 있다. 이러한 실시예들 중 일부에서, 무선 애셋들은 주어진 주파수에서 TOA 산출을 위한 통신 시퀀스를 반복적으로 전송하도록 구성될 수도 있다. 애셋의 위치를 식별하기 위한 목적으로, 무선애셋에 의해 전송된 통신 시퀀스들은 이곳에서 위치 식별 정보로 불리어질 수도 있다.
본 발명의 일부 실시예들은 통신 네트워크 내에 또는 근처에 존재할 수 있는 이동물건에 부착될 수 있는 전자추적장치(tag)를 포함할 수도 있다. 전자추적장치는 2000, 11, 14 에 출원된 미국 특허출원 제 60/248,357에 기술되어 있으며, 전적으로 참조자료로서 본 명세서에 포함된다. 전자추적장치(tag)는 네트워크에 위치 식별 정보를 제공하도록 구성될 수도 있다. 그 위치 식별 정보는 네트워크에 적합한 어떤 형태의 데이터도 포함할 수 있다. 예를들면, 전자추적장치는 802.11 호환 데이터를 전송할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 전자추적장치는 소정의 주기의 시간동안 기다리며, 네트워크 채널 상의 무선 주파수 에너지의 존재를 검출하며, (예컨대, 에너지 검출기를 이용해서), 무선 주파수 에너지가 소정의 문턱치보다 충분 히 작으면, 네트워크로 위치 식별 정보를 전송할 수 있도록 구성될 수도 있다. 전자추적장치는 "수면" 모드("sleep" mode)에서 대기할 수 있다. 수면 모드(sleep mode)는 감소된 전력을 요구할 수도 있다. 수면 모드는 전자추적장치 내의 타이머에 의해 중단될 수도 있다. 수면 모드는 네트워크 터미널로부터 "기상" 호출(wake-up call)에 의해 중단될 수도 있다.
전자추적장치(tag)는 첫번째 테스트 주파수 상의 무선 주파수 에너지가 문턱치보다 작지 않으면, 다른 네트워크 주파수로 스위칭하도록 구성될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 전자추적장치는 빈(clear) 채널이 검출될 때까지, 다른 네트워크 주파수로 스위칭을 계속할 수도 있다. 빈 채널이 검출되면, 전자추적장치는 위치 식별 정보를 네트워크 수신기로 전송할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 위치 식별 정보를 브로드캐스팅하기에 앞서, 주어진 채널이 빌 때까지 대기하도록 전자추적장치를 구성할 수도 있다.
일부 실시예들에서, 전자추적장치는, 주파수 멀티플렉싱(multiplexing) 목적으로, 복수의 주파수 상의 위치 식별 정보를 전송하도록 구성될 수도 있다. 예를 들면, 셀룰라(cellular) 네트워크 내에서 하나 이상의 채널 상의 위치 식별 정보를 브로드캐스팅하기위한 다수의 송신기들을 포함할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 전자추적장치는 예를들면, 단일의 조정가능(tunable) 송신기를 이용하여, 연속적으로 복수의 채널 상에서 위치 식별 정보를 브로드캐스팅할 수도 있다.
일부 실시예들에서, 전자추적장치는 애셋 식별 정보를 전송할 수도 있다. 애셋 식별 정보는 전자추적장치 자신을 식별하는 정보를 포함할 수도 있다. 애셋 식 별 정보는 전자추적장치가 부착된 이동물품을 식별하는 정보를 포함할 수도 있다. 애셋 식별정보는 MAC어드레스, MAC어드레스의 일부분, IP 어드레스, IP 어드레스의 일부분 또는 전자추적장치 또는 전자추적장치가 부착된 이동물품을 식별하기 위한모든 적합한 유일하거나 유일하지 않은 정보를 포함할 수도 있다.
일부 실시예에서, 전자추적장치는 네트워크 송신기로부터 데이터를 수신하도록 구성될 수도 있다. 이러한 실시예들 중 일부에서, 전자추적장치는 네트워크 터미널로부터 기상(wake-up) 신호를 수신하도록 구성될 수도 있다.
본 발명은 수신기에서 통신 시퀀스의 TOA를 산출하기 위한 방법 및/또는 장치를 포함할 수도 있다. TOA 산출 기술들은 2001, 2, 20 일에 출원된 미국 임시 출원 제 60/270,254 에서 논의되어 있고, 전적으로 본 명세서에서 참조자료로서 포함된다. 통신 시퀀스는 데이터 신호 또는 데이터 신호의 일부 내에서 존재할 수 있다. 일부 실시예들에서, 본 발명은 데이터 신호를 수신하는 방법, (예컨대, 통신 시퀀스를 산출하기 위해) 데이터 신호를 복조하는 방법, (예컨대, 비트(bit) 시퀀스를 산출하기 위해) 데이터 신호로부터 디코딩된 신호를 형성하는 방법 및 선택된 또는 미리 선택된 상관함수를 이용하여 데이터 신호의 TOA를 산출하는 방법들을 포함할 수도 있다.
TOA를 산출하기 위해 상관함수를 사용하는 일례로서, 상관함수는 통신 시퀀스의 표시와 선택된 기준신호를 포함할 수 있다. 상관관계 함수는 데이터 신호중 선택할 수 있는 부분을 통하여 계산될 수도 있다. 데이터 신호는 필요에 따라서 일시적으로 저장될 수 있으며, 기준신호가 데이터 신호 또는 데이터 신호의 일부와 가장 강하게 상관될 때 상관함수가 최대값을 가지도록 하는 방식으로 데이터 신호와 기준신호가 결합될 수 있다. 그와 같은 최대값이 발생할 때의 (데이터 신호의 시작 또는 모든 다른 일시적 기준과 관련된)시간은 데이터 신호의 TOA 로서 정의될 수도 있다.
데이터 신호는 TOA 산출장치에 의해 인식되어 인코딩되는 신호일 수도 있다. 예를들면, 타임스탬핑에 유리한 미리 선택되어진 통신 시퀀스는 타임스탬핑(time-stamping)의 정확도를 향상시키기 위해 데이터 신호에 삽입될 수도 있다. 인코딩된 데이터 신호를 인식하는 TOA 산출장치는, 미리 선택된 통신 시퀀스와 상관될때, 높은 품질의 상관신호를 발생시키기도록 미리 선택된 기준 신호를 이용할 수도 있다. 알려진 통신 시퀀스들을 수신하도록 구성된 본 발명의 일례에서, PN 코드, CCK 심볼, PBCC 심볼, 또는 OFDM 신호들의 시퀀스들은 타임스탬핑(time-stamping)될 수도 있다. 이러한 실시예들에서, 미리 선택된 기준 신호는 PN 코드, CCK 심볼, PBCC 심볼, 또는 OFDM 신호들로부터 선택된 심볼들을 포함할 수도 있다. 예를들면, 심볼을 데이터 신호 헤더(header)(예컨대, 802.11 패킷 헤더)에 배치하거나, 데이터 패킷을 소정의 값으로 설정함으로써, 데이터 신호가 타임스탬핑(time-stamping)을 위해 인코딩될 수도 있다. 일부 실시예에서, 데이터 신호는, TOA 산출장치가 시퀀스를 타임스탬핑하게 지시하도록, 인코딩될 수도 있다.
데이터 신호는 TOA 산출장치에 의해 인식되도록 인코딩되지 않은 신호일 수도 있다. 인코딩되지 않은 신호를 수신할 때, 데이터 신호는 하나 이상의 저장된 기준 신호들을 이용해서 상관관계에 유리할 수 있는 통신 시퀀스를 검출하도록 조 사될 수 있다. 잠재적으로 유리한 통신 시퀀스가 검출될 때, 검출된 신호와 강하게 상관된 것으로 알려진 기준신호는 상관신호를 만들도록 통신 시퀀스와 결합될 수도 있다. 유리한 통신 시퀀스에 대한 데이터 신호를 조사하는 본 발명의 일실시예는 바커(Barker) 코드, PN 코드, 스펙트럼 확산 코드(DSSS 칩핑 코드), 또는 기타 적합한 코드의 시퀀스를 검출할 수도 있다.
본 발명의 일부 실시예에서, TOA의 산출치는 TOA 매개변수 또는 추정량에 관한 상관함수의 값을 최대화 또는 최소화함으로써 결정될 수도 있다. 예를 들면, TOA 산출치는 상관함수의 독립 변수의 최대 가능성 산출치(또는, 첨두치)로서 정의될 수도 있다.
본 발명의 일실시예들에서, TOA 산출치는 통신 시퀀스의 도착과 동기 신호의 일부의 도착과의 시간 차를 계산하는데 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, TOA 산출치는 통신 시퀀스와 클록(clock) 신호의 기준 양과의 사이의 시간 차를 계산하는데 사용될 수 있다. 클록 신호는 TOA 산출장치의 내부의 클록에 의해 발생될 수도 있다. 클록 신호는 TOA 산출장치의 외부의 클록에 의해 발생될 수 있다. 본 발명의 일부 실시예들에서, TOA 산출치는 제1 수신기에 수신된 통신 시퀀스와 제2 수신기에 수신된 동일한 통신 시퀀스와의 사이에 시간 편차를 계산하는데 사용될 수도 있다. 일부 실시예들에서, TOA 산출치는 제1 통신 시퀀스와 제2 통신 시퀀스와의 사이의 시간 편차를 계산하는데 사용될 수 있다. 제1 및 제2 통신 시퀀스들은 동일한 또는 다른 수신기들에서 수신될 수도 있다.
본 발명의 일부 실시예들은 상관신호로부터 다중경로 신호 성분을 필터링 또 는 제거하는 것을 제공할 수 있다. 상관신호에서 중복 가능한 첨두들의 그룹의 선행에지(leading edge)를 검출함으로써, 다중경로가 제거될 수도 있다. 채널 산출을 이용하여, 다중경로를 가시선 상관신호 성분들로부터 분리할 수도 있다. 채널 산출을 이용하는 실시예들에서, 통신채널은 제1 임펄스가 가시선 임펄스로 간주되는 일련의 이산 임펄스 함수로 설계될 수 있다. 다중경로 없는 이상적 상관신호는 채널의 산출치를 구성하도록 실제 상관신호와 결합되어 사용될 수도 있다. 산출된 채널을 사용해서, 가시선과 다중경로 임펄스를 분리할 수도 있다.
본 발명의 일부 실시예들에서, 통신 시퀀스의 TOA를 산출하기 위한 시스템 또는 시스템 구성요소가 제공될 수도 있다. 이러한 실시예들중 일부는 데이터 신호들의 수신부, 복조부, 디코딩부, 버퍼링부, 처리부, 또는 필터부를 포함할 수도 있다. 일부 실시예들은 다른 네트워크 자원들로 TOA 산출치를 출력하기 위한 장치를 포함할 수도 있다. 일부 실시예들은 복수의 상관기들을 포함할 수도 있다. 이러한 실시예들중 일부에서, 상관기는 서로 병렬로 배열될 수도 있다.
본 발명의 일부 실시예들은 통신 네트워크 내에서 수신기에서의 통신 시퀀스의 TOA를 산출하기 위한 회로를 포함할 수도 있다. 상기 회로부는 반송파 추적 회로(carrier tracking circuit)를 포함할 수도 있다. 상기 회로부는 타이밍 루프(loop)를 포함할 수도 있다. 반송파 추적 회로는 무선신호를 수신하는데 사용되는 수신기의 발진 주파수를 수정하는데 사용될 수도 있다.
상기 회로부는 칩핑(chipping) 코드 상관기를 포함할 수도 있다. 칩핑 코드 상관기는 확산 스펙트럼 통신 시퀀스(예컨대, 직접 확산 스펙트럼 통신 시퀀스)를 일련의 디코딩된 이진 심볼로서 디코딩할 수도 있다. 칩핑 코드 상관기는 통신 시퀀스를 디코딩하도록 상관함수를 사용할 수도 있다. 상관함수는 통신 시퀀스의 칩핑 코드와 정합되는 심볼의 시퀀스를 포함할 수도 있다. 칩핑 코드 상관기는 반송파 추적 회로로부터 출력된 신호들로 동작할 수도 있다. 칩핑 코드 상관기로부터 출력은 추적 회로 제어를 위해 반송파 추적 회로로 피드백될 수도 있다.
상기 회로부는 타임스탬핑 회로를 포함할 수도 있다. 타임스탬핑 회로는 상관함수 또는 통신 시퀀스와 결합된 함수들을 이용하여 상관신호를 생성할 수 있다. 타임스탬핑(time-stamping) 회로는 통신 시퀀스의 도착시간을 산출하기 위해 상관신호를 이용할 수도 있다. 타임스탬핑(time-stamping) 회로는 가시선 상관관계 신호 성분으로부터 다중경로 상관신호 성분을 분리하기 위한 회로부를 포함할 수도 있다. 타임스탬핑(time-stamping) 회로는 반송파 추적 회로로부터의 출력에 의해 동작할 수도 있다.
상기 회로부는 수신기 인터페이스를 포함할 수도 있다. 상기 수신기 인터페이스는 MAC 인터페이스일 수 있다. 일부 실시예들에서, 반송파 추적회로, 칩핑 코드 상관기 및 수신기 인터페이스는 직렬로 연결되어질 수도 있다. 일례에서, 타임스탬핑(time-stamping) 회로는 반송파 추적회로와 상관기 양쪽으로부터의 출력을 수신할 수도 있다. 상기 추적회로로부터의 출력은 상관기 우회경로(bypass)를 경유하여 타임스탬핑 회로에 제공될 수도 있다. 이러한 실시예들 중 일부에서, 추적회로부터의 출력은 통신 시퀀스 내에서 TOA산출에 이용하기 위한 시퀀스를 검출하기 위하여 상관기의 출력과 결합되어 사용될 수도 있다. 타임스탬핑(time-stamping) 회로의 출력은 네트워크 자원들과의 통신을 위한 수신기 인터페이스에 연결될 수도 있다.
일부 실시예들은 상관기 회로의 출력과 연결된 디코더 회로를 포함할 수도 있다. 디코더 회로는 상관기 회로 출력을 디코딩하여, 예를들면, 저속 데이터 통신 을 위한, 일련의 이진 정보 심볼을 발생시킬 수 있다. 상기 디코더 회로는 반송파 추적 신호의 출력에 연결될 수도 있다. 상기 디코더는 추적회로 출력을 디코딩하여, 예를들면, 고속 데이터 통신을 위한, 일련의 이진 정보 심볼을 발생시킬 수도 있다.
일부 실시예들은 디스크램블러(descrambler) 회로를 포함할 수 있다. 상기 디스크램블러 회로는 디코딩된 신호를 수신하고, 수신기 인터페이스에 해독된(descrambled) 신호들을 출력할 수도 있다.
본 발명은 애셋에 의해 브로드캐스팅된 통신 시퀀스를 타임스탬핑(time-stamping)하도록 구성된 네트워크 자원들을 이용해서, 무선 애셋의 위치를 식별하기 위한 장치 및/또는 방법을 포함할 수도 있다. 일부 실시예들 중에서, 타임스탬핑(time-stamping) 네트워크 자원들은 TOA 산출 장치들을 포함할 수도 있다.
일부 실시예들 중에서, 무선 애셋에 의해 브로드캐스팅된 통신 시퀀스의 TOA는 TOA 산출장치에 의해 산출될 수도 있다. TOA는 선택된 상관함수를 이용해서 산출될 수도 있다. 다음으로, 동일한 통신 시퀀스의 TOA는 제2 TOA 산출 장치에서 산출될 수도 있다.
2개의 TOA들의 TDOA(도착시간 편차)는 통신 시퀀스가 전송되어온, 한 집합의 가능성있는 위치들을 정의하는데 이용될 수도 있다. 도착시간 편차를 이용해서, 무선 애셋의 위치를 식별하는 기술은 2000,11,14 일에 출원된 미국 임시 특허 출원 제 60/248,357 에서 기술되어 있으며, 참조문헌으로서 전적으로 본 명세서에 포함된다. 상기 집합은 쌍곡선일 수도 있다. 일부 실시예들에서, 각 TOA 산출장치는, TOA를 수량화하기 위한 내부 클록이나 카운터를 가질 수도 있다. 네트워크 내의 TOA 산출장치들에 포함될 수 있는 클록은 다른 TOA 산출장치에서 얻어진 TOA들로부터 파생된 TDOA들을 계산할 수 있도록, 동기되거나 보정(calibrated)될 수 있다.
제1 TOA 산출장치 쌍에 의해 발생된 TDOA는 이곳에서 제1 TDOA라고 부른다. 제1 TDOA에 대응할 수 있는 위치의 집합을 제1 솔루션 집합이라고 부른다. 부가적 위치 정보는 애셋의 위치를 식별하기 위해 제1 솔루션 집합과 결합되어 이용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 부가적 위치 정보를 충분히 빠르게 취득하여, TOA 산출장치에서의 위치 식별 정보를 취득하는 동안에 애셋의 위치에 오로지 작은 변화만이 일어나는 것을 보장할 수 있다.
예를들면, 부가적 위치 정보는 적어도 하나의 부가적 TDOA 솔루션 집합을 포함할 수도 있다. 부가적 TDOA 솔루션 집합은 제1 쌍곡선과 교차하는 제2 쌍곡선을 정의 할 수도 있다. 부가적 TDOA 솔루션 집합은 제1 쌍의 TOA 산출장치와 다른 TOA 산출장치로부터 얻어질 수도 있다. 부가적 TD0A 솔루션 집합은 제1 쌍으로부터의 한 TOA와 제1 쌍에 포함되지 않은 TOA 산출장치로부터의 한 TOA로부터 얻어질 수도 있다. 많은 부가적 TDOA 솔루션 집합들이 사용될 수 있다. 애셋 위치의 식별은 두 솔루션 집합들의 가장 가능성있게 또는 가장 정확하게 산출된 교차점으로서 정의될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 애셋 위치는 교차점의 최소 제곱법 산출치를 이용해서 식별될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 애셋 위치는 교차점의 최대 가능성있는 추정량(estimator)을 이용해서 식별될 수도 있다.
부가적 위치 정보는 원래의 TOA 산출장치 쌍 외부에 있는 TOA 산출장치로부터의 거리(또는 범위) 산출치를 포함할 수도 있다. 보내고 받는 시간 모두를 알고 있을 때, 이동애셋으로부터의 통신 시퀀스를 수신하는것에 의해 상기 범위가 결정될 수도 있다. TOA 산출장치로부터 이동애셋에 신호를 전송하는 것과, 이동애셋으로부터 "에코" 신호를 수신하는 것과 왕복 전송시간을 이용해서 범위를 계산하는 것에 의해 범위가 결정될 수도 있다. 예를들면, 802.11 통신 네트워크 내에서, 에코 신호는 802.11 승인 프레임(acknowledgment frame)("ACK")일 수도 있다. 일부 실시예들에서, 전송된 신호의 수신과 에코 신호의 브로드캐스팅과의 사이의 지연은 정확한 왕복 전송시간 산출치를 제공하도록 정확하게 제어될 수도 있다. 무선애셋으로부터 통신 신호를 수신하는 것 및 신호 강도 감쇄를 이용해서 범위를 산출하는 것에 의해 범위가 결정될 수도 있다. 기타 다른 적합한 수단을 사용해서 범위를 결정할 수도 있다.
부가적 위치 정보는 이동애셋의 위치에 대한 물리적, 지리적, 기하적 제한들을 포함할 수도 있다. 예를들면, 제1 TDOA는 네트워크의 수개의 섹터(sector)를 통과할 수도 있다. 이동애셋이 하나 이상의 섹터들에서 존재하지 않는다는 것이 알려지면, 그러한 섹터들은 가능성 있는 위치에서 배제될 수 있고, 남은 섹터들이 애셋의 위치를 식별하는데 사용될 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에서, TDOA는 TOA 산출장치의 주어진 쌍으로부터의 TOA들 사이의 복수의 편차들의 평균값으로서 정의될 수 있다. 예를들면, 제1 TOA 산출장치는 이동애셋으로부터 통신 시퀀스를 수신할 수 있다. 제1 TOA 산출장치는 세개의 다른 TOA들을 산출할 수도 있다. 제2 TOA 산출장치는 이동애셋으로부터 통신 시퀀스를 수신할 수 있고, 세개의 대응하는 TOA들을 산출할 수도 있다. 세개의 TDOA들을 세쌍의 대응하는 TOA들로부터의 편차들을 계산하여 발생시킬 수도 있다. 다음으로 세개의 TDOA들은 평균이 계산되어, 실효치 TDOA로 정의될 수 있다. 통신 시퀀스에 동일한 상관함수로 반복하여 적용하는 것, 다른 연속적인 상관함수를 적용하는 것, (아래에서 나타나는 바와 같이)복수의 TOA 추정량을 발생하는 단일 상관함수를 적용하는 것 또는 기타 적합한 방법에 의해서, 각 TOA 산출장치에서 연속적인 TOA들이 발생할 수 있다.
일부 실시예들에서, 수신된 통신 시퀀스에 대한 복수의 TDOA들이 발생할 때, (예를들면, 복수의 독립 TOA 산출장치 쌍이 통신 시퀀스를 수신할 때), 두개 이상의 솔루션 집합들의 교차점을 찾는 것이 필요할 수도 있다. 두개 이상의 솔루션 집합들이 존재할 때, 최소 제곱법, 최대 가능성있거나 가장 가능성있는 위치를 산출하기 위한 기타 적합한 방법을 이용해서, 애셋의 위치를 결정할 수도 있다.
둘 이상의 솔루션 집합이 존재할 때는, 그들 중 하나 이상을 버리는 것이 필요할 수도 있다. 예를 들면, 일부 실시예들에서, 기초적인 TOA데이터와 관련된 노이즈가 소정의 문턱치를 넘으면, 노이즈에 대한 솔루션 집합을 버릴 수도 있다. 일부 실시예들은 동일한 통신 시퀀스들에서 파생된 다른 솔루션 집합들에 대한 "외부 물(outlier)"인 솔루션 집합을 버릴 수도 있다. 위치를 결정하기 위해서 최대 가능성있는 산출을 이용하는 일례에서, 솔루션 집합에 존재하는 노이즈의 양에 따라서, 각 솔루션 집합에 가중치를 줄 수도 있다. 이러한 방식으로, 노이즈가 더 적은 TDOA 솔루션 집합에 비하여 노이즈가 더 많은 TDOA 솔루션 집합들이 감소될 수도 있다.
본 발명의 일부 실시예들은 네트워크 내에서 TOA 산출 장치 클록들을 동기 시키기 위한 타이밍 케이블(timing cable)을 포함할 수도 있다. 실시예들 중 일부에서, 상기 케이블은 고주파 정현파를 제공할 수도 있다. 이 실시예들 중 일부에서, 상기 케이블은 고주파 구형파(square wave)를 제공할 수도 있다. 동기 신호는 네트워크 자원에 의해 발생될 수도 있다. 동기 신호는 TOA 산출 장치에 의해, 예를들면, 위상 동기 루프(phase-locked loop)를 이용해서, 다중화 될 수 있다. TOA 산출 장치에서, 신호는 증폭되고, 여파되고, 파형이 정해지거나 모든 다른 적절한 방법에 의해서 처리될 수 있다. 디지털 카운터를 구동하도록 구성된 디지털 신호를 만들도록 신호가 처리될 수도 있다. 디지털 카운터는 통신 네트워크 내에서 TOA 산출 장치들을 위한 TOA 클록의 역할을 수행할 수도 있다.
일부 실시예들에서, 네트워크 내에서 TOA 산출 장치 클록들은 주기적으로 동기 신호를 변조하는 것에 의해 동기화될 수 있다. 주기적 변조는 광역 클록 재설정(global clock reset)으로 이용될 수도 있다. TOA 산출장치에서 복조기는 주기적 변조를 검출하는데 사용될 수도 있다. 복조기는 디지털 카운터를 재설정할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 선택된 수의 사이클과 펄스에 대한 신호의 고주파 성 분을 제거함으로써, 주기적 변조가 이루어질 수도 있다. 놓친 펄스를 검출하고 클록 재설정을 발생시키기 위하여, 단일 펄스보다 더 큰 시간 경과를 가지는 리트리거블 원숏(re-triggerable one-shot)이 사용될 수도 있다. TOA 산출 장치는 대형 카운터를 포함할 수 있다. 예를들면, 카운터는 32 만큼 많은 비트를 가질 수도 있다. 일부 실시예들에서, 카운터는 32비트 보다 더 클 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들은 각각의 TOA 산출장치들과 관련된 다른 고정 지연을 보상하는 보정(calibration)처리를 포함할 수도 있다. 이러한 지연들은 수신기와 케이블 내에서의 지연을 포함할 수 있으나, 이에 국한되지는 않는다. 지연은 수량화될 수 있고, TOA 산출장치에 의해 발생된 TOA 산출치를 이용해서 계산된 무선 애셋 위치 산출치들을 수정하는데 이용될 수도 있다. 일부실시예에서, 지연은 메모리에 저장될 수도 있다.
본 발명의 원리에 따른 실시예들의 예시적인 보기가 도 1 - 24 에서 도시되어 있다.
도 1은 수신기(110)와 프로세서(120)를 포함하는 예시적인 TOA 산출 장치(100)를 도시한 도면이다. TOA 산출장치(100)는 애셋(130)과 같은 무선애셋으로 신호를 전송하기 위한 송신기를 포함할 수도 있다. 일부 실시예들에서, TOA 산출장치(100)는 802.11 호환 액세스 포인트 또는 기타 적합한 액세스 포인트와 같은 무선 네트워크 액세스 포인트이거나 그 부분일 수 있다. 일부 실시예들에서, 장치(100)는 송신기와 같은 액세스 포인트와 통상적으로 결합되는 구성요소들을 포함하지 않을 수도 있다. 수신기(110)는 130과 같은 무선애셋으로부터 통신 신호(112)를 수신할 수도 있다. 무선애셋(130)은 이동용 개인용 컴퓨터, 팜톱 컴퓨터(palmtop computer), 포켓용 컴퓨터(handheld personal computer), 자동차용 개인용 컴퓨터, 피디에이(PDA). 휴대폰, 휴대폰/ 피디에이 조합, 무선 전자추적장치, 무선 쇼핑 기기, 무선 물품목록기기 또는, 무선 통신 신호를 전송하기 적합한 기타 장치일 수도 있다. 무선 애셋(130)은 유선을 경유하여 통신 신호를 전송한다.
수신기(110)는 무선 애셋(130)으로부터의 통신 신호(112)를 수신하거나, 복조하거나, 디코딩하기 위해 필요한 모든 하드웨어, 펌웨어(firmware) 또는, 소프트웨어를 포함할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 신호처리작업은 수신기(110)와 프로세서(120) 사이에서 분산되거나 공유될 수도 있다. 예를들면, 수신기(110)는 통신신호(112)를 복조할 수 있고, 프로세서(120)는 디코딩과 TOA 분석 작업을 수행할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 프로세서(120)는 적합한 신호 처리 및/또는 분석 하드웨어 또는 소프트웨어를 이용해서, 수신기(110)로부터 통신신호(112)를 수신하고, 상기 신호를 복조하고, TOA 분석 작업을 수행할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 수신기(110)와 프로세서(120)의 상기 작업은(예컨대, 액세스 포인트 내에서) 단일 구성요소로 통합될 수 있다.
예를들면, 프로세서(120)는 개인용 컴퓨터, 팜톱 컴퓨터, 포켓용 컴퓨터, 자동차용 개인용 컴퓨터, 개인용 컴퓨터, 피디에이(PDA), 휴대폰, 휴대폰/ 피디에이 조합, 셋톱박스, 휴대용 컴퓨터, 인터넷 서버, 네트워크 서버, 신서버(thin server), 또는 통신 신호를 처리하거나 신호 분석 툴을 지원하기에 적합한 기타 장치들과 결합될 수도 있다.
사용자(140)는 모든 적합한 유선 또는 무선 수단을 경유하여 시스템(100)과 통신할 수도 있다. 시스템(100)의 일례로서, 140과 같은 사용자는 키패드, 키보드, 터치패드, 또는 기타 적합한 인터페이스를 경유하여 프로세서(120)와 상호작용 할 수도 있다. 사용자(140)는 클라이언트 또는 호스트 프로세서일 수도 있다.
도 2는 예시적인 TOA 산출장치(200)를 나타내고, TOA 산출장치(200)는 TOA 산출장치(100)와 관련하여 설명한 것과 비슷한 기능들을 제공할 수도 있다. TOA 산출장치(200)는 안테나(210)를 포함할 수 있다. 안테나(210)는 무선애셋으로부터 무선 신호들을 수신할 수 있다. 일부 실시예들에서, 안테나(210)는 무선애셋으로 무선 신호들을 전송할 수 있다. 일부 실시예들에서, TOA 산출장치(200)는 유선 매체를 경유하여 사용자에게 TOA 산출 정보를 전달할 수도 있다. 일부 실시예들에서, TOA 산출장치(200)는 무선매체를 경유하여 사용자에게 TOA 산출 정보를 전달할 수도 있다. 일부 실시예들에서, TOA 산출장치(200)는 전송 능력을 포함하지 않을 수도 있다.
일부 실시예들에서, 중앙처리장치(220)는 무선모듈(230) 및/또는 고 해상도 타이밍 모듈(high resolution timing module,240)과 상호작용할 수 있고, 안테나(210)에 의해 수신된 신호를 복조하고, 그 신호를 디코딩하고, 직렬 또는 병렬 상관 작업들을 행하고, 복합 직-병렬 상관작업을 행하고, 시스템(200)이 수신하는 통신 시퀀스에 대한 TOA산출치들을 발생하거나 출력하는데 필요한 버퍼링, 데이터 조작, 데이터 형식지정을 제공할 수도 있다. 처리장치(220)는 모든 적합한 신호 처리 및/또는 분석 하드웨어 또는 소프트웨어를 이용할 수도 있다.
본 발명의 일부 실시예들에서, 무선모듈(230)은 타이밍 모듈(240)에 각각 위상이 같고 직교하는 무선 신호 성분, I 및 Q를 제공할 수 있고, 타이밍 모듈(240)은 고 해상도 타이밍 모듈(240)일 수 있다. 무선모듈(230)은 타이밍 모듈(240)에 보조 신호들을 제공한다. 예를 들면, 무선모듈(230)은 (예컨대, 신호 강도를 측정하기 위한)RSSI 신호, (예컨대, 데이터 프레임을 위한)MD-RDY 신호, (예컨대, 데이터를 클록킹하기 위한)RXCLK 신호 및 (예컨대, 수신된 신호를 전송하기 위한)RXD 신호들을 제공할 수도 있다.
일부 실시예들에서, 타이밍 모듈(240)은 데이터 취득 모듈(241), RSSI A/D 모듈(242), 타이머 모듈(243), 애셋 ID 구문 분석 모듈(asset ID parser module,244), 구성 레지스터(245), 상관기 모듈(246) 또는, 기타 적합한 모듈들을 포함할 수도 있다. 데이터 취득 모듈(241)은 신호 I 및 Q로부터 통신 시퀀스를 취득할 수 있다. 데이터 취득 모듈(241)은 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환할 수 있다. 타이머 모듈(243)은 발진기 및 카운터를 포함할 수 있다. 타이머 모듈(243)은 시스템(200)에 의해 수신된 통신 신호를 타임스탬핑(time-stamping)하는데 있어서 시간 기준을 제공할 수도 있다. 타이머 모듈(243)을 이용해서 무선모듈(230)에 의해 전송된 신호들을 타임스탬핑할 수도 있다. TOA 산출장치(200)와 무선애셋간의 신호의 왕복 전송시간을 산출하기 위해 수신된 신호의 TOA를 결합하여 전송된 신호의 타임스탬핑을 이용할 수도 있다. 다른 TOA 산출 장치에서 수신된 두 TOA들 사이의 편차가 계산될 수 있도록, 네트워크 내에서 존재할 수 있는 TOA 산출장치내에의 다른 타이머 모듈들과 타이머 모듈(243)은 동기화될 수 있다. 일부 실시예들에서, 타이머 모듈은 네트워크 자원으로부터 동기 신호를 수신할 수도 있다. 예를들면, 애셋 ID 분석 모듈(244)은 수신된 통신 시퀀스 내에 존재할 수 있는 무선 애셋 식별 정보를 분석하기 위해서 존재할 수 있다(예컨대, MAC 어드레스). 분석모듈(parser module,244)은 상기 식별 정보를 분석하기 위한 데이터 필터들을 포함할 수도 있다. 구성 레지스터(245)가 구비될 수도 있다. 예를들면, 구성 레지스터(245)를 이용해서 (예컨대, 앞에서 설명된 것처럼)선택적 타임스탬핑을 위한 무선 애셋 식별 정보를 저장할 수도 있다. 상관기 모듈(246)은 통신 시퀀스에 상관함수들을 적용하여, TOA 산출치를 발생하기 위해 구비될 수도 있다. 상관기 모듈(246)은 다중경로 처리 구성요소들을 포함할 수도 있다.
일부 실시예들에서, 타이밍 모듈(240)은 중앙처리장치(220)에 애셋 ID, TOA 산출치, I/Q 데이터, RSSI, 또는 기타 적합한 정보를 제공할 수도 있다. 장치(220)는 타이밍 장치(240)로부터 수신된 정보를 처리할 수 있다. 장치(220)는 애셋 ID, TOA 산출치, I/Q 데이터, RSSI, 신호강도, 왕복 전송시간, 무선애셋으로부터의 거리, 또는 기타 적합한 정보를 무선 또는 유선 수단으로 다른 네트워크 자원들에 제공할 수도 있다. 장치(220)는 TDOA들의 계산을 위한 중앙 애셋 위치 식별 프로세서에 애셋 ID와 TOA를 제공할 수도 있다.
도 3은 TOA 산출 장치(100, 200)들과 비슷한 TOA 산출 장치(300)가 통신 네트워크(310)에 통합된것을 나타낸다. 통신네트워크(310)는 네트워크 서버(320)에 의해 지원될 수도 있다. 통신네트워크(310)는 지역 네트워크, 광역 네트워크, 대도시의 네트워크, 인트라넷(intranet), 엑스트라넷(extranet), 기타 형태의 통신 네 트워크 또는, 이러한 네트워크의 모두가 무선이거나 부분적으로 무선인 형태일 수도 있다. 네트워크 서버(320)는 인터넷(330)과 통신할 수 있거나, 기타 전자 통신 네트워크와 통신할 수도 있다. 네트워크(310)는 유선 애셋(340)을 포함할 수도 있다. TOA 산출장치(300), 서버(320), 인터넷(330), 유선애셋(340) 및 무선애셋(350)과 같은 것들은 여기에서 네트워크 자원들로 불릴 수 있다. 유선애셋(340)은 개인용 컴퓨터, 팜톱 컴퓨터, 포켓용 컴퓨터, 피디에이, 셋톱 박스, 휴대용 컴퓨터, 인터넷 서버, 랜 서버, 신 서버(thin server), 기타 적합한 처리 장치들 일 수도 있다. 하나 이상의 TOA 산출장치(300)들은 350과 같은 무선애셋으로부터 수신된 신호들의 TOA를 산출할 수도 있다. 네트워크 서버(320), 유선 애셋(340)들 중 하나, TOA 산출 장치(300)들 중 하나, 또는 기타 적합한 네트워크 자원은 TOA 산출 장치(300)에 존재할 수 있는 클록을 동기화하기 위한 동기 신호를 발생시킬 수도 있다.
도 4는 통신 네트워크 내에서 무선 애셋의 위치를 식별하는 것과 관련된 본 발명의 일부 실시예들에 포함될 수 있는 예시적인 단계들의 일반적 흐름도이다.
도 4에서 도시된 단계들은 단지 예시적이며, 모든 적합한 순서로서 수행될 수 있다. 실제적으로는, 부가적인 단계들이 있을 수 있으며, 단계들 중 일부는 삭제될 수도 있다. 도 4에서 도시된 단계들 중 일부는 무선 신호들을 수신하는 단계를 포함할 수도 있다. 도 4에서 도시된 단계들 중 일부는 무선 신호들을 전송하는 단계를 포함할 수도 있다. 도 4에서 도시된 단계들 중 일부는 신호를 처리하는 과정을 포함할 수도 있다. 이러한 단계들과 다른 단계들은 모든 적합한 장치들을 이 용하여, 도 1에서 도시된 시스템(100), 도 2에서 도시된 시스템(200) 및 도 3에서 도시된 시스템(310)들의 구성요소들 모두 또는 일부를 포함하여 수행될 수도 있다.
단계 410에서, TOA 산출장치 또는 TOA 산출장치들의 집합은 무선애셋으로부터 적어도 하나의 통신 시퀀스를 수신할 수 있다. 일부 실시예들에서, 통신 시퀀스들은 다른 주파수에서 동작하는 TOA 산출장치에 의해 수신될 수도 있다. 단계 420에서, 하나 이상의 통신 시퀀스를 타임스탬핑할 수 있다. 일부 실시예들에서, 타임스탬핑은 TOA 산출장치에서 국부적으로 수행될 수도 있다. 단계 422에서, 중앙처리장치는 네트워크 TOA 산출장치로부터 TOA 산출치를 수집하고, TOA들 쌍에대한 TDOA들을 계산할 수도 있다. 단계 424에서, TDOA들을 이용해서(예를들면, 쌍곡선 삼변측량을 이용해서) 무선애셋 위치를 식별하기 위한 무선애셋 TDOA 솔루션 집합을 발생시킬 수도 있다.
단계 426에서, TOA는 거리측정 신호의 브로드캐스팅 시간(이하 "TOB")과 함께 이용하여, TOA 산출장치와 무선애셋간의 거리를 측정할 수 있다. 예를들면, TOB, TOA, 및 신호처리에 포함된 어떤 지연들도 왕복 신호 전송 시간을 계산하는데 사용될 수도 있다. 신호의 전송속도를 이용해서, 거리를 측정할 수도 있다.
일부 실시예들에서, 수신된 통신 시퀀스의 신호 강도는 단계 430에서 산출될 수도 있다. 이 실시예들 중 일부에서, 신호 강도는 TOA 산출 장치에서 국부적으로 산출될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 수신기에서의 신호강도를 무선애셋 송신기에서의 신호강도와 함께 이용하여 신호 감쇄를 계산할 수도 있다. 단계 426에서, 신호 강도 또는 감쇄를 이용해서, 무선애셋과 TOA 산출장치와의 사이의 거리를 산 출할 수 있다. 단계 428에서, 알려진 위치의 다른 수신기들로부터의 거리의 산출치를 이용해서, 예를들면, 삼각측량법을 이용해서, 무선애셋의 위치를 식별할 수도 있다.
단계 440에서, 통신 시퀀스 반송파 신호 위상을 이용해서, TOA 산출장치에서 통신 시퀀스의 도착 각(이하,"AOA")을 산출할 수도 있다. 무선애셋으로부터 통신 시퀀스 또는 일련의 통신 시퀀스들에 대한 하나 이상의 AOA가 알려질 때, 무선애셋 위치는 둘 또는 그 이상의 반송파 신호 전파 방향 벡터들을 이용해서 식별될 수도 있다.
일부 실시예들에서, TDOA 솔루션 집합, 무선 애셋과 TOA 산출장치간의 거리, 반송파 신호 전파 방향을 조합하는 하이브리드 방법을 이용해서, 또는 임의의 조합 또는 그것으로부터의 부-조합을 이용해서 무선 애셋 위치를 식별할 수도 있다.
도 5는 주파수 멀티플렉싱(multiplexing)을 이용해서, 무선애셋의 위치를 식별하는데 이용될 수 있는 예시적인 셀룰라 무선 통신 네트워크(500)의 구조도이다. 네트워크(500)는 도 3에서 도시된 네트워크(310)의 구성요소의 일부 또는 전부를 포함할 수도 있다. 네트워크(500)는 선택된 주파수에서 동작하는 다수의 셀들을 가진다. 네트워크(500)의 셀들에서 나타나는 주파수들은 기본 동작 주파수(예컨대, "할당된" 주파수들)이다. 일부 실시예들에서, TOA 산출장치는 기준 주파수와 다른 적어도 하나의 주파수상에서 동작할 수도 있다. 각 셀은 하나 이상의 수신장치 또는 액세스 포인트들을 가질 수도 있다. 일부 실시예들에서, 각 셀은 100과 같은 하나 이상의 TOA 산출장치를 가질 수도 있다. 네트워크(500)는 3개의 기준 주파수, f1, f2, 및 f3를 가지나, 본 발명은 그 보다 더 많거나 적은 수의 기준 동작 주파수들을 포함할 수도 있다. f3 셀의 내부에 위치하는 무선애셋(520)은 주파수 f1, f2 및 f3에서 동작하는 수신장치 근처 범위내에 있는다. 3개의 동작 주파수들 중 하나가 다른 통신 트래픽으로 바쁘면, 무선애셋(520)은 다른 두 주파수 중 적어도 하나를 이용하여 통신을 시도할 수도 있다.
일부 실시예들에서, 각 셀에서의 TOA 산출장치들은 각 셀에 할당된 동작 주파수 상에서 주로 전송과 수신을 하도록 구성될 수 있다. 예를들면, 무선애셋(520)이 주파수 f1 상에서 통신 시퀀스를 브로드캐스팅하면, 셀 D,E 및 B에 위치한 TOA 산출장치들은 통신 시퀀스를 수신하고 타임스탬핑(time-stamping)할 수도 있다. 본 발명의 일부 실시예들에서, 무선애셋(520)은 적어도 하나의 부가적 주파수 상에서 통신 시퀀스를 브로드캐스팅하여, 다른(예컨대, 보다 인접한)TOA 산출장치들에서 타임스탬핑을 하도록 한다. 예를들면, 무선애셋(520)이 주파수 f1에서 첫 번째, 주파수 f2에서 두 번째, 주파수 f3에서 세 번째 통신 시퀀스를 브로드캐스팅할 수 있도록 하여, A, B, C 셀들 근처의 장치들이 통신 시퀀스를 타임스탬핑할 수 있도록 한다. 일부 실시예들에서, 무선애셋(520)은 병렬 송신기를 이용하여 동시에 복수의 주파수 상에 통신시퀀스를 브로드캐스팅할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 무선애셋(520)은 복수의 주파수 상에 연속적으로 통신 시퀀스를 브로드캐스팅할 수도 있다.
일부 실시예들에서, 셀 내의 TOA 산출장치들은 기준 주파수로부터 이차 주파수, 삼차 주파수 또는, 다른 주파수로 스위칭하도록 구성될 수도 있다. 셀 내의 TOA 산출장치는 한 주파수로부터 다른 주파수로 스위칭하여, 예를들면, 단일 주파수(여기에서 "목표" 주파수라고 불릴 수 있는)에서 브로드캐스팅하도록 구성된 무선애셋으로부터 통신 시퀀스들을 수신하고 타임스탬핑할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 네트워크 내에서 일부 또는 모든 TOA 산출장치들이 실질적으로 동시에 목표 주파수에서 스위칭되도록 구성하여, 타임스탬핑을 위한 통신 시퀀스를 수신할 수도 있다.
도 6 ~ 9는 주파수 멀티플렉싱(multiplexing)를 이용하여 통신 네트워크 내에서 무선애셋의 위치를 식별하는 단계를 포함할 수 있는 예시적인 단계들의 일반화된 흐름도이다. 도 6 ~ 9에서 도시된 단계들은 단지 예시적이며, 모든 적합한 순서로서 수행될 수 있다. 실제적으로는, 부가적인 단계들이 있을 수 있으며, 단계들 중 일부는 삭제될 수도 있다. 도 6에서 도시된 단계들 중 일부는 무선애셋을 이용해서 무선신호를 발생시키는 단계 및/또는 전송하는 단계를 포함할 수 있고, 모든 적합한 장치들에 의해서 수행될 수 있다. 예를들면, 도 6에서 도시된 단계들중 일부 또는 전부는 도 1에 도시된 무선애셋(130)과 같은 무선애셋을 이용해서 수행될 수도 있다. 무선 신호를 수신하거나 신호들을 처리하는 단계를 포함하는 도 7 ~ 9에서 도시된 단계들 중 일부는 도 1에서 도시된 시스템(100), 도 2에서 도시된 시스템(200), 도 3에서 도시된 네트워크(310) 및 도 5에서 도시된 네트워크(500)의 구성요소들의 일부 또는 전부를 포함하는, 모든 적합한 장치들을 이용해서 수행될 수도 있다.
도 6에서 도시된 단계 610에서, 무선애셋은 선택된 시간의 주기를 기다려서, 통신 네트워크 내에서 수신장치에 의해 타임스탬핑에 이용되는 신호를 브로드캐스팅한다. 상기 네트워크는 도 3에서 도시된 네트워크(310) 또는 도 5에서 도시된 네트워크(500)와 비슷할 수도 있다. 네트워크(500)와 같은 다중주파수(multifrequency) 셀룰라 네트워크와 관련된 일례에서, 무선애셋은 선택된 시간 주기의 끝에 주파수 f1 상에(단계 620에서) 통신 시퀀스를 브로드캐스팅할 수도 있다. 단계 630에서, 무선애셋 송신기는 주파수 f2로 스위칭하고 통신시퀀스를 브로드캐스팅할 수도 있다. 단계 640에서, 무선애셋 송신기는 주파수 f3로 스위칭하고 통신시퀀스를 브로드캐스팅할 수도 있다.
일부 실시예들에서, 무선애셋 송신기는 통신 네트워크 내에서 이용할 수 있는 동작 주파수에 대응하며, 단계 640에서 f2+n로 표시되는, 부가적 주파수로 스위칭할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 다른 주파수들 상에서 브로드캐스팅된 통신 시퀀스들은 실질적으로 동일할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 다른 주파수들 상에서 브로드캐스팅된 통신 시퀀스들은 다를 수도 있다.
도 7은 할당된 주파수에서 각각 동작하는 TOA 산출장치들의 그룹들을 이용해서, 통신 네트워크 내에서 무선 애셋의 위치를 식별하는 주파수 멀티플렉싱(multiplexing) 구조에서 이용될 수 있는 예시적인 단계들을 보여준다. 설명을 위하여, 상기 네트워크는 TOA 산출장치를 세 그룹으로 분리할 수 있다( 그룹Ⅰ, 그룹Ⅱ, 그룹Ⅲ). 일부 실시예들에서, 상기 네트워크는 보다 작은 수의 그룹으로 분리될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 상기 네트워크는 보다 큰 수의 그룹으로 분리될 수 있다. 단계 700에서, 상기 네트워크는 그룹Ⅰ장치를 이용하여 무선애 셋에 의해 주파수 f1 상에서 브로드캐스팅된 통신 시퀀스를 수신할 수 있다. 단계 705에서, 그룹 Ⅰ장치는 통신 시퀀스를 타임스탬핑(time-stamping)할 수 있다. 단계 710에서, 네트워크 프로세서는 그룹 Ⅰ에서 산출된 TOA들 쌍으로부터 TDOA들을 계산할 수도 있다. 단계 715에서, 그룹 ⅠTOA들로부터 얻어진 각 TDOA에 대해 하나 이상의 가능성 있는 무선애셋 위치를 포함하는 솔루션 집합이 발생될 수도 있다.
단계 720에서, 상기 네트워크는 그룹 Ⅱ 장치를 이용하여 무선애셋에 의해 주파수 f2 상에서 브로드캐스팅된 통신 시퀀스를 수신할 수도 있다. 그룹 Ⅱ 장치와 주파수 f2 상에서 수신된 통신 시퀀스와 관련된 단계 725 ~ 735에서 과정은, 그룹 Ⅰ 장치와 주파수 f1 상에서 수신된 통신 시퀀스와 관련된 단계 705 ~ 715에서의 과정과 유사할 수 있다. 단계 740에서, 상기 네트워크는 그룹 Ⅲ 장치를 이용해서, 무선애셋에 의해 주파수 f3 상에서 브로드캐스팅된 통신 시퀀스를 수신할 수도 있다. 그룹 Ⅲ 장치와 주파수 f3 상에서 수신된 통신 시퀀스와 관련되는, 단계 745 ~ 755에서 과정은 그룹 Ⅰ 장치와 주파수 f1 상에서 수신된 통신 시퀀스와 관련된 단계 705 ~ 715에서의 과정과 유사할 수도 있다. 단계 760에서, 네트워크 프로세서는 단계 715, 735 및 755에서 발생된 하나 이상의 솔루션 집합들을 이용해서, 무선 애셋의 위치를 식별할 수도 있다. 단지, 하나의 솔루션 단계가 총괄적으로 단계 715, 735 및 755에서 발생되면, 보다 많은 정보가 무선애셋 위치를 식별하기 위해서 요구되어 질 수 있다. 새로운 복수-주파수 타임스탬핑 사이클(cycle)을 시작하기 위 해 단계 760에서 단계 700으로 되돌아 갈수도 있다.
도 8은 하나 이상의 보조 수신기들을 포함하는 TOA 산출장치들을 이용해서 통신 네트워크 내에서 무선 애셋의 위치를 식별하는 주파수 멀티플렉싱(multiplexing) 구조에서 이용될 수 있는 예시적인 단계들을 보여준다. 보조 수신기는 TOA 산출장치에 구비되어(예컨대, 기준 주파수에서 동작하는 주 수신기에 부가하여), 기준 주파수 상에서 수신을 간섭하지 않고, 기준 동작 주파수와 다른 주파수 상에서 신호 수신을 제공할 수도 있다. 단계 820에서, 균일 주파수(uniform frequency)에서 동작하는 보조 수신기들은 무선애셋으로부터 통신 시퀀스를 수신할 수도 있다. 단계 830에서, 각 수신기에서 통신 시퀀스의 TOA는 (예컨대, 각 수신기와 결합된 TOA 산출장치를 이용해서) 산출될 수도 있다. 단계 840에서, TDOA들은 수신기들에서 산출된 TOA들의 쌍들로부터 계산될 수도 있다. 단계 850에서, 단계 840에서 얻어진 각 TDOA에 대한 하나 이상의 가능성 있는 무선애셋 위치들을 포함하는 솔루션 집합이 발생될 수도 있다. 단계 860에서, 무선애셋 위치는 단계 850에서 발생된 하나 이상의 솔루션 집합들을 이용해서 식별될 수도 있다. 단계 850에서 단지 하나의 솔루션 집합이 발생되면, 부가적 정보가 무선애셋의 위치를 식별하는데 요구될 수도 있다. 단계 870에서, 보조 수신기들은 새로운 주파수 상에서 수신될 수 있는 통신 시퀀스를 이용하여, 무선애셋 위치 사이클(cycle)을 반복하기 위해, 새로운 균일 주파수로 스위칭될 수도 있다. 본 발명의 일부 실시들예서, 보조 수신기들이 구비되지 않을 수도 있다. 이러한 실시예들에서, 주 수신기들은 단계 820 - 870을 수행하도록 다른 주파수들로 스위칭되도 록 구성될 수도 있다.
도 9는 무선애셋들을 위한 "선택적 듣기(selective listening)"를 하기 위해 네트워크에 의해 수행되는 예시적인 단계들을 보여준다. 일부 실시예들에서, 무선애셋의 미리 선택된 집합의 구성요소인 무선애셋으로부터 수신된 통신 시퀀스는 타임스탬핑될 수도 있다. 단계 910에서, 위치 식별이 요구되는 무선애셋에 대응되는 하나 이상의 무선애셋 식별자(identifier)들이 선택되어질 수도 있다. 단계 920에서, 선택된 식별자들은 저장될 수도 있다. 단계 930에서, 상기 네트워크에 의해 무선애셋으로부터의 통신 시퀀스를 수신할 수도 있다. 단계 940에서, 통신 시퀀스로부터 애셋 식별자를 분석하여, 송신 무선애셋의 정체(identity)를 결정할 수도 있다. 단계 950에서, 수신된 식별자는 미리 선택된 식별자와 비교될 수도 있다. 수신된 식별자가 미리 선택된 식별자와 일치하지 않으면, 어떠한 TOA 또는 위치 식별 처리도 발생되지 않을 수 있다. 상기 처리과정은 단계 930으로 되돌아가고, 상기 네트워크는 가능성 있는 위치 식별을 위해 새로운 통신 시퀀스를 수신할 수도 있다. 수신된 식별자가 미리 선택된 식별자와 일치하면, 단계 960에서 통신 시퀀스 TOA는 산출될 수도 있다. 단계 930 - 960이 상기 네트워크 내에서 다수의 수신장치들에서 수행됨으로써, 다수의 수신기 장치들에 각각 대응하는 다수의 TOA들은 단계 960에서 산출될 수도 있다. 단계 970에서, 단계 960으로부터 TOA 산출치는 무선 애셋의 위치를 식별하는데 사용될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 단계 960 및 970은 위치 식별에 이용될 수 있는 비(non)-TOA 양을 산출하는 단계 및/또는 처리하는 단계를 포함할 수도 있다. 예를 들면, 단계 960 및 970은 도 4에서 보여진 단계 424, 426, 428, 430, 440 및 442들 중 하나 이상을 포함할 수도 있다.
도 10은 위치 식별을 목적으로 이동물품에 부착될 수 있는 무선 전자추적장치(1000)에 대한 예시적인 구조도이다. 안테나(1010)는 통신 네트워크의 장치(도 1에서 보여진 시스템(100) 및 도 2에서 보여진 시스템(200)들과 같은)로 신호들을 전송하고 장치들로부터 신호들을 수신할 수 있다. 무선 송신기(1020)는 상기 네트워크에 브로드캐스팅을 위한 통신 시퀀스들을 발생시키기 위해 구비될 수도 있다. 송신기(1020)는 다른 주파수들의 반송파 신호들을 이용해서 통신 시퀀스들을 변조하도록 구성될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 무선애셋 위치 식별에 유리한 통신 시퀀스들이 선택될 수도 있다. 무선 애셋 식별 정보들은 일부 통신 시퀀스들에 포함될 수도 있다. 컨트롤러(1040)는 전자추적장치(1000)에 구비될 수 있고, 통신 채널 상에서 무선 주파수 트래픽의 존재를 검출하기 위해, 무선 수신기(1030) 및 빈 채널 검출기(1060)와 상호 작용할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 무선 수신기(1030)은 구비되지 않을 수도 있다. 실시예들에서, 빈 채널 검출기(1060)는 채널이 비었는지 아닌지를 판정하는데 이용될 수도 있다. 빈 채널 검출기(1060)는 에너지 검출기일 수도 있다. 전자추적장치(1000)는 수신기(1030) 및 검출기(1060)를 이용해서 채널 상의 트랙픽을 "들을(listen)" 수 있다. 상기 채널이 비었으면, 전자추적장치(1000)는 상기 채널 상에 통신 시퀀스를 브로드캐스팅할 수도 있다. 상기 채널 상에 트랙픽이 존재하면, 컨트롤러(1040)는 빈 채널이 검출될 때까지 수신기(1030)를 연속적인 다른 듣기 주파수들로 스위칭 할 수도 있다. 다음으로, 컨트롤러(1040)는 통신 시퀀스를 브로드캐스팅하기 위해 송신기(1020)를 빈 채널로 스위칭할 수도 있다. 컨트롤러(1040)에 의해 제어되는 송신/수신 스위치(1050)는 송신기(1020) 또는 수신기(1030)와 통신하여 안테나(1020)를 스위칭하기 위해 구비될 수도 있다.
일부 실시예들에서, 상기 네트워크가 전자추적장치의 위치를 식별하도록 하는 통신 시퀀스를 브로드캐스팅하도록 하는 지시를 포함하는 네트워크로부터의 신호를 수신하도록 수신기(1030)는 구성될 수도 있다. 전자추적장치(1000)는 전원공급장치(1080)에 의해 전원이 공급될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 구성요소 그룹(1070)은 전원공급장치(1080) 상의 부하를 줄이도록 저 전력에서 동작하도록 구성될 수도 있다.
도 11은 통신 네트워크에 이동물품에 관한 위치 식별 정보를 제공하는 것을 포함하는 예시적인 단계들의 일반적인 흐름도이다. 도 11에서 도시된 단계들은 단지 예시적이며, 모든 적합한 순서로 수행될 수 있다. 실제로는, 부가적인 단계들이 있을 수 있으며, 일부 단계들은 삭제될 수도 있다. 도 11에서 도시된 단계들 중 일부는 전자추적장치를 이용해서 무선 신호들을 발생시키는 단계 및/또는 송신하는 단계를 포함할 수 있고, 모든 적합한 장치들에 의해 수행될 수도 있다. 예를들면, 도 11에서 도시된 단계들 전부 또는 일부는 도 1에서 도시된 무선애셋(130)과 같은 무선애셋(도 10에서 도시된 전자추적장치를 포함하여) 또는 모든 적합한 장치들을 이용해서 수행될 수도 있다. 간결하도록, 도 11에서 도시된 단계들이 1000과 같은 전자추적장치에 의해 수행되는 것으로 가정한다.
단계 1110에서, 전자추적장치(tag)는 수면모드(sleep mode)에서 유지될 수 있다. 본 발명의 일부 실시예들에서, 예를들면, 도 10에서 도시된 전원공급장치(1080)에서, 수면모드는 전력을 보존할 수 있다. 네트워크 송신기일 수 있는, 송신기는 전자추적장치에 기상(wake-up)신호를 송신할 수도 있다. 기상 신호는 전자추적장치 근처에서 전송된 강한 무선주파수(RF) 신호일 수도 있다. 단계 1120에서, 상기 전자추적장치는 에너지 검출기를 이용해서, 기상 신호를 수신할 수도 있다. 기상 신호가 소정의 시간 주기의 끝 까지 검출되지 않으면, 상기 전자추적장치는 단계 1130에서 자동적으로 기상(wake-up)되도록 구성될 수도 있다. 송신기 및 수신기 회로는(도 10에서 도시된 구성요소 그룹(1070)에서의 회로 처럼) 단계 1125에서 전원이 공급될 수도 있다. 기상 신호가 수신되면, 송신기 및 수신기 회로는 단계 1125에서 전원이 공급될 수도 있다. 송신기 및 수신기 회로에 전원이 공급된 후에, 단계 1140에서 통신 시퀀스를 브로드캐스팅하기 위한 통신채널이 비었는 지를 상기 전자추적장치는 판정할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 단계 1140은 에너지 검출기를 이용해서 수행될 수도 있다. 도 11에서 도시된 단계들중 일부는 802.11 신호들을 브로드캐스팅하도록 구성되었지만, 802.11에 전적으로 따르도록 구성되지는 않은 전자추적장치(예컨대, 도 10에서 도시된 전자추적장치(1000)와 유사한 전자추적장치)에 의해 수행될 수도 있다. 예를들면, 상기 전자추적장치는 수신기를 포함하지 않을 수도 있다. 상기 채널이 브로드캐스팅하기 위해 비어있지 않으면, 상기 전자추적장치는 단계 1150에서 지연되도록 할 수도 있다. 단계 1150은 상기 채널을 다시 확인하기 위해 단계 1140으로 돌아가기 전에 미리 선택된 지연(delay)을 제공하도록 백-오프(back-off) 알고리즘의 이용을 포함할 수도 있다. 백-오프 알고리즘은 802.11 순응(compliant) 백-오프 알고리즘일 수도 있다. 일부 실시예들에서, 단계 1150 뒤에 전자추적장치가 수면모드(sleep mode)로 돌아가는 단계 1110으로 돌아갈 수도 있다. 일부 실시예들에서, 단계 1140은 연속적인 다른 주파수 상에서 트랙픽을 검출하는 단계를 포함할 수도 있다.
단계 1140에서 빈 채널이 검출되었을 때, 전자추적장치는 단계 1160에서 통신 시퀀스를 브로드캐스팅할 수도 있다. 통신 시퀀스는 단계 1140에서 검출된 빈 채널 상으로 브로드캐스팅될 수도 있다. 단계 1160에서 브로드캐스팅된 통신 시퀀스는 전자추적장치 또는 전자추적장치가 부착된 물품을 식별하는 정보를 포함할 수도 있다. 예를들면, 상기 단계가 다른 형태의 무선애셋에 의해 수행되면, 모든 적합한 식별 정보는 통신 시퀀스에 포함될 수도 있다. 상기 통신 시퀀스는 위치 식별 정보를 포함할 수도 있다. 상기 통신 시퀀스는 IEEE 802.11 통신 표준과 호환되는 심볼을 포함할 수도 있다.
단계 1170에서는, 상기 전자추적장치는 상기 네트워크에 데이터를 전송할 수도 있다. 상기 전자추적장치는 802.11 통신 프로토콜을 이용해서 상기 네트워크에 데이터를 전송할 수도 있다. 전송된 데이터는 전지 상태 정보, 전자추적장치 온도 정보 또는, 기타 적합한 정보를 포함할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 상기 전자추적장치는 단계 1180에서 다른 채널상에 통신 시퀀스를 브로드캐스팅할 수도 있다. 그러면, 상기 처리과정은 단계 1140으로 되돌아 가거나, 새로운 빈 채널이 구해질 수도 있다. 그렇지 않으면, 상기 처리과정은 1110로 다시 돌아가서, 전자추적장치(tag)가 수면모드(sleep mode)로 되돌아간다.
도 12 - 20은 통신 시퀀스 타임스탬핑(time-stamping)을 제공하는 본 발명의 실시예에서 포함될 수 있는 원리, 방법 및 장치들 중에서 일부를 설명한다.
상관함수를 이용해서, 통신 시퀀스 내에서 존재하는 심볼들에서의 패턴을 검출할 수도 있다. 상관함수 내에서 국부적인 또는 전체적인 극 값은 강한 자기 상관 성질을 가지는 심볼 패턴에 따를 수도 있다. 강한 자기상관 성질을 가지는 심볼 패턴은 쉽게 관찰되고 재생될 수 있는 상관함수 첨두를 발생시킨다. 그런 첨두의 시간값은 수신된 데이터 신호에 대한 TOA산출치, 또는 타임스탬핑으로서 사용될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 상관함수 C(τ)는 다음과 같은 식으로 정의될 수 있다.
Figure 112003011968079-pct00001
t는 시간을 나타내고, D(t)는 시간에 의존하는 복조된 수신신호를 나타내고, R(t)는 기준신호를 나타낸다. R(t)는 D(t)에 존재하는 심볼들의 패턴에 대응할 수도 있다. -T 와 T는 각각 C(τ)가 구해지는(극 값을 조사하는) 동안의 시간 구간의 처음과 끝이 될 수 있다. D(t)에 대한 TOA 산출치는 C(τ)가 극 값을 가지게 하는 τ의 값으로서 정의 될 수도 있다. 극값은 최대값이 될 수도 있다. 극값은 최소값이 될 수도 있다. C(τ)에서 극값에 대응하는 τ값은
Figure 112003011968079-pct00002
으로 언급될 수 있다.
도 12는 D(t)와 R(t)의 예시적인 보기들에 대한 C(τ)의 보기를 보여준다. 이 보기에서, D(t)는 세개의 연속적인 동일 정보 심볼들의 접합(concatenation)을 포함하는 통신 시퀀스이다. "+"에 의해 지시되는, 각 심볼이 PN 코드로서 설명되어 진다. 예를들면, PN코드는 바커(Barker)코드일 수도 있다. 상기 심볼들이 PN코드로 설명되어지지만, 여기에서 설명되어지는 원리는 PBCC, CCK, OFDM 또는 다른 적합한 심볼들에 적용될 수도 있다. R(t)는 D(t)에 존재할 수 있는 정보 심볼들 또는 정보 심볼들의 패턴에 대응하도록 선택될 수도 있다. 도 12에서 보여진 예에서, R(t)는 단일 반복 정보 심볼("+")와 같은 것일 수도 있다. D(t)에서 R(t)의 각 발생에 대해서, C(τ)는 첨두치를 가진다. 국부의 C(τ) 첨두 C1, C2 및 C3 에 각각 대응하는 추정량
Figure 112003011968079-pct00003
1 ,
Figure 112003011968079-pct00004
2 및
Figure 112003011968079-pct00005
3 중 어느것이 TOA 산출치로 선택될 수도 있다. 일부 실시예들에서, D(t)의 TOA는
Figure 112003011968079-pct00006
1 ,
Figure 112003011968079-pct00007
2 및
Figure 112003011968079-pct00008
3 와 같은 추정량의 평균으로 정의될 수 있다. 예를들면, D(t)의 TOA는 다음 식과 같이 정의될 수 있다.
<
Figure 112003011968079-pct00009
>
Figure 112003011968079-pct00010
Figure 112003011968079-pct00011
i (2)
Figure 112003011968079-pct00012
는 주어진 D(t)에 대한 N
Figure 112003011968079-pct00013
산출치의 평균이다.
도 13은 도 12에서 보여진 것과 유사하지만, 도 12에서 "-"에 의해 식별되는 두 번째 정보 심볼의 "극성"이 역으로 되는 D(t)의 예를 보여준다.(여기에서 이용되는 반대 "극성"의 정보 심볼들은 주어진 상관함수에 대한 반대부호의 상관신호들을 만든다.) C(τ)에서 대응하는 두번째 첨두치는 음의 값을 가진다. 시간에서 주어진 점의 C(τ)의 값은 t의 값의 범위(즉 바꿔말하면, -T부터 T까지)에 의존하기 때문에, C(τ)는 D(t)의 극성의 변화에 민감할 수도 있다. 결과적으로, 1300과 같은 상호상관 노이즈는 C(τ)에서 관찰될 수도 있다. 노이즈와 가시선 성분은 비슷 한 크기일 수도 있기 때문에, 노이즈(1300)는 가시선 신호 성분을 다중경로로부터 분리하는 것을 어렵게 할 수도 있다.
도 14는 C(τ)의 두개의 예시적인 보기들을 보여준다. 형태(1400)는 도 12에서 도시된 것과 동일하다. 형태(1450)는 형태(1400)에 비하여 첨두 크기를 높였다. 첨두 크기는 D(t)에 존재할 수 있는 정보 심볼의 접합(concatenation)과 같은 기준 신호를 이용해서 높아질 수 있다. 예를들면, 상관함수 C'(τ)는 신호 R'(t)를 포함하여 다음 식과 같이 정의될 수도 있다.
Figure 112003011968079-pct00014
R'(τ)는 접합된 D(t) 정보 심볼들을 포함할 수도 있다. 예를들면, R'(τ)는 12에서 도시된(각각 "+"에 의해 표시된) 3개의 연속적인 심볼의 접합(concatenation)일 수도 있다.
도 15는 본 발명의 일부 실시예들에서 포함될 수 있는 예시적인 단계들의 일반적인 흐름도이다. 도 15에서 도시된 단계들은 단지 예시적이며, 모든 적합한 순서에 의해 수행될 수 있다. 실제로는, 부가적인 단계들이 있을 수도 있으며, 상기 단계들 중에서 일부는 삭제될 수 있다. 도 15에서 도시된 단계들 중 일부는 무선신호를 수신하는 단계를 포함할 수도 있다. 도 15에서 도시된 단계들 중 일부는 신호들을 처리하는 것을 포함할 수 있다. 이러한 방법들 및 다른 방법들은, 도 1에서 도시된 수신기(110)와 같은 수신기들 및 도 2에서 도시된 TOA 산출장치(200)에서 포함된 것과 같은 장치들을 포함하는 모든 적합한 장치들을 이용해서 수행될 수도 있다.
명료하게, 다음의 논의는 상기 단계들을 수행하기에 적합한 모든 시스템을 포함하도록 의도된 "상기 시스템"에 의해 수행될 수 있는 도 15에서 도시된 단계들을 설명한다. 상기 시스템은 단계 1510에서 데이터 신호를 수신할 수 있다. 상기 데이터 신호는 도 1 에서 도시된 무선애셋(130) 또는 도 3에서 도시된 무선애셋(350)과 같은 무선애셋으로부터 수신될 수도 있다. 상기 데이터 신호는 복조된 신호를 산출하는 단계 1520에서 복조될 수도 있다. 상기 시스템은 단계 1530에서 상기 데이터 신호를 버퍼링 할 수도 있다. 버퍼링된 데이터는 아래에서 설명되는 것처럼 정보 시퀀스가 검출될 때 이용될 수도 있다. 예를들면, 상관과 디지털화에 의해 단계 1540에서 디코딩된 이진 데이터의 시퀀스로 복조된 신호가 디코딩될 수도 있다. 디코딩된 이진 데이터는 단계 1550에서 버퍼링 될 수 있다.
일부 실시예들에서, 버퍼링된 이진 데이터를 분석해서, 단계 1560에서 유리한 형태의 정보 심볼의 존재를 검출할 수도 있다. 단계 1570에서, R(t)와 같은 기준 신호를 포함하는 C(τ)와 같은 상관함수가 계산될 수도 있다. ( C(τ)와 R(t)를 이용하는 단계들이 간단하게, 도 15 - 17과 관련하여 도시되고 설명되어지지만, C(τ) 및 R'(t) 대신에, 접합 정보 심볼들이 각각 기준함수로서 선택될 때, 도 15 - 17 범위 및 그들의 설명은 이곳에서 C'(τ) 및 R'(t)를 이용하는 대응 단계를 포함한다.)
단계 1575에서, 상관 함수 품질 확인이(예를들면, C(τ)상에서) 수행될 수도 있다. 상관 함수 품질은 신호 대 노이즈비, 첨두치 크기, 또는 기타 적합한 지수와 같은 객관적 측정을 이용하여 수량화 될 수도 있다. 상관신호 C(τ)가 충분한 품질을 가지면, 가시선 신호 성분은 단계 1580에서 다중경로로부터 분리될 수도 있다. 단계 1580은 선행 에지(leading edge) 검출을 위해서 단계 1585를 포함할 수도 있다. 단계 1580은 채널 산출을 위해 단계 1590을 포함할 수도 있다. 채널 산출은 MUSIC 또는 기타 적합한 채널 산출 기술과 같은 고해상도(super-resolution)기술을 포함할 수도 있다.
단계 1580에서, 상기 시스템은 TOA를 산출할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 상기 시스템은 C(τ)를 최대화해서,
Figure 112003011968079-pct00015
를 결정할 수도 있다. 상기 시스템은 TOA를
Figure 112003011968079-pct00016
로서 정의할 수도 있다. C(τ)가 음의 값을 가질 수 있는 일부 실시예들에서는, 상기 시스템은 C(τ)를 최소화해서,
Figure 112003011968079-pct00017
를 결정할 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 시스템은 TOA를 상관 첨두의 선행 에지(leading edge)로 정의할 수도 있다. 예를들면, 단계 1590에서, 도 15a에서 도시된 가시선 첨두(1502)를 (또한 도 15A에서 도시된) 다중경로 첨두(1504)로부터 분리할 수도 있다. 가시선 첨두(1502)의 선행 에지(leading edge,1503)는 통신 시퀀스의 TOA로서 정의될 수 있다. 가시선 펄스가 다중경로 펄스 앞에서 수신되기 때문에, 첨두(1502)는 첨두(1504)와 식별될 수도 있다. (다중경로 신호는 가시선 신호보다 더 긴 전파 경로들을 가진다.) 일부 경우에 있어서, 가시선 첨두(1502)는 다중경로 첨두(1504)와 중복되고 합성될 수도 있다. 이러한 경우에 있어서, 합성된 펄스의 선행 에지(leading edge)는 단계 1585에서 TOA로서 정의될 수도 있다.
도 16은 도 15의 단계 1560과 같은 단계를 포함할 수 있는 예시적인 단계들 을 보여준다. 상기 단계들은 단지 예시적일 뿐이며, 모든 적합한 순서로 실행될 수 있다. 실제로는, 부가적인 단계들이 있을 수도 있으며, 상기 단계들 중 일부는 삭제될 수도 있다. 단계 1610에서, 상기 시스템은 수신된 데이터 신호가 TOA-인코딩된 것을 확인하고 판정할 수도 있다. 예를들면, 무선애셋은 TOA산출에 유리한(favorable) 미리 선택된 통신 시퀀스를 포함하는 데이터 신호를 전송할 수도 있다. 미리 선택된 통신 시퀀스는 미리 정해진 위치의 데이터 패킷내에(예를들면, 데이터 패킷의 n번째 비트에서 시작하는) 위치할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 상기 시스템은 TOA 산출 통신 시퀀스가 데이터 패킷 내에서 주어진 위치에 위치하는 데이터 패킷 내에서 지시자(indicator)들을 검출하도록 구성될 수도 있다. 미리 선택된 통신 시퀀스들은 PBCC, CCK 및 OFDM 심볼들을 포함할 수도 있다. 미리 선택된 정보 시퀀스들은 PN 코드를 포함할 수도 있다.
미리 선택된 통신 시퀀스들이 상기 시스템에 의해 수신될 때, 단계 1610 뒤에 단계 1620이 이어지고, 단계 1620에서는 기준 신호가 하나 이상의 CCK 심볼들, PBCC 심볼들, OFDM 심볼들, 또는 PN 코드들과 같도록 설정될 수도 있다.
상기 시스템이 타임스탬핑을 위해 인코딩되지 않는 데이터 패킷을 수신할 때, 데이터 신호 감시는 단계 1630에서 보여진 것처럼 수행될 수도 있다. 데이터 신호 감시는 타임스탬핑에 유리한 정보 심볼 패턴들의 존재에 대해(예컨대, 단계 1550으로부터) 데이터 신호의 디코딩된 버전(version)을 감시하는 단계가 포함될 수도 있다. 디코딩된 데이터의 각 비트는 도 12 및 13에서 D(t)와 같은 통신 시퀀스 내에서 존재할 수 있는 하나의 정보 심볼에 대응될 수도 있다. 비트열(bit stream) 에서 유리한 패턴을 검출한 후에, 상기 패턴에 대응하는 기준 신호를 타임스탬핑을 위한 복조된 신호와 상관관계를 위해 선택할 수도 있다.
예를들면, 상기 버퍼는, N 비트가 수신되고, 디코딩된 순서로, N 비트를 저장할 수 있고, 각 비트는 D(t) 내의 부호에 대응된다. 따라서, 타임스탬핑에 유리한 비트의 시퀀스가 비트열(bit stream)에서 검출되면, 상기 시스템은 타임스탬핑을 위한 비트 열 시퀀스에 대응하는 버퍼링된 데이터 신호내의 심볼들을 목표로 삼는다. 명료하게, 타임스탬핑의 목표가 된 심볼들의 집합은 여기에서, "M"으로 언급될 것 이다. M이 하나 이상의 정보 심볼을 포함할 때, 상기 시스템은 M의 부분 집합 "P" 와 상관이 있을 수도 있다. P는 M의 중앙 부분 집합일 수 있다. 예를 들면, M이 5개의 정보 심볼들을 가지면, 상기 시스템은 M의 세개의 중앙 정보 심볼들인(바꿔 말하면, 두 번째, 세 번째 및 네 번째 M의 심볼), P와 강하게 상관이 있는 기준 신호(R(t) 또는 R'(t))를 선택하도록 구성될 수도 있다.
일부 실시예들에서, 상기 시스템은 단계 1610에서 수행되지 않을 수도 있다. 일부 실시예들 중 일부에서, 상기 시스템은 통신 시퀀스에서 미리 정해진 정보 심볼 또는 심볼들을 기준 신호와 상관연산하도록 구성될 수도 있다. 예를 들면, 상기 시스템은 상관함수를 통신 시퀀스 내의 첫 번째 정보 심볼에 적용하도록 구성될 수도 있다. 다른 보기에서, 상기 시스템은 통신 시퀀스 내의 두 번째부터 네 번째 정보 심볼을 이용해서 상관연산하도록 구성될 수도 있다. 통신 시퀀스 내의 모든 적합한 심볼 또는 심볼들은 기준 신호와 상관연산을 하기 위해 선택될 수도 있다.
도 17은 도 16의 단계 1630에서 포함될 수 있는 N, D(t), 및 P의 보기들과 도 16의 단계 1640에서 포함될 수 있는 R(t)의 대응되는 보기들을 보여준다. (이러한 설명을 목적으로, R(t)는 R'(t) 처럼 방정식 3에 의해 표현되는 것과 같은 단일 접합 기준 신호들과 관련이 있다.)
도 17에서 각각의 보기 1 - 5는 디코딩된 데이터 신호 D(t)의 세그먼트를 유지하는 12 비트 중 크기 N을 가지는 버퍼를 포함한다. D(t)에서 각 심볼은 "+" 또는 "-"에 의해 표현될 수도 있고, (도 12 및 도 13에서 이용된 관습에 따라서) 각각은 양으로 분극된 심볼 또는 음으로 분극된 심볼을 가리킨다. M은 D(t)에 있는 심볼들의 집합이다. P는 M에 있는 비트들의 부분집합이고, 기준 신호 R(t)와 상관관계를 위한 목적이 될 수 있는 비트의 부분집합이다. R(t)에서 각 심볼은 양으로 분극된 심볼을 지시하는 "+"에 의해 표현될 수 있다. 도 17은 오로지 양으로 분극된 심볼만을 가지는 R(t)를 보여주지만, R(t)는 필요하다면 하나 이상의 음으로 분극된 심볼들을 포함할 수도 있다. 일부 실시예들에서, R(t)는 P에 있는 정보 심볼들의 시퀀스와 동일한 정보 심볼들의 시퀀스일 수도 있다.
보기 1에서, 오로지 양으로 분극되어 고립된 심볼들이 존재한다. 상기 시스템은 P의 단일 심볼과 상관연산을 위한 단일 심볼 기준 신호 R(t)를 선택할 수도 있다. 보기 2에서, M은 2 심볼들을 포함한다. 상기 시스템은 M에서 단일 표적 심볼 P와 상관연산을 위하여 단일 심볼 기준 신호 R(t)를 선택할 수도 있다. 상기 시스템은 C(τ)에서 TOA 산출의 정확도를 향상시키기 위해(예를들면, 다중경로에 존재하는) 결과적인 첨두의 선행 에지(leading edge)에서 (상호상관 노이즈와 같은)노이즈를 줄이기 위해 M에서 후미 심볼(trailing symbol)을 표적으로 삼을 수도 있 다. 보기 3에서, M은 세개의 심볼들을 포함하고, 상기 시스템은 단일 심볼 R(t)와 상관연산을 위하여 중앙 심볼 P를 표적으로 삼을 수도 있다. M에 존재하는 것 보다 더 적은 심볼들을 가지는 R(t)와 상관연산를 위하여, M에서 심볼의 중앙 부분집합을 표적으로 삼는 것이 유익할 수도 있다. 이것은 C(τ)(또는, C'(τ))에서 노이즈를 감소시킬 수도 있다. 보기 4 및 5는 M에서 중앙 심볼들의 표적화를 설명한다. 보기 4에서, 상기 시스템은 M에 있는 네개의 심볼들의 중앙에 있는 두개의 심볼들(P)을 표적으로 삼는다. P는 2개의 심볼들을 가지는 R(t)와 상관연산될 수도 있다. 보기 5에서, 상기 시스템은 M에 있는 다섯개의 심볼들의 중앙에 있는 세개의 심볼들(P)을 표적으로 삼는다. P는 세개의 심볼들을 가지는 R(t)와 상관연산될 수도 있다.
일부 실시예들에서, 기준신호 R(t)의 라이브러리(library)는 색인 테이블(look-up table)에 저장될 수도 있다. 상기 색인 테이블은 검출 가능한 시퀀스들의 범위에 의해 색인될 수도 있다. 따라서, 검출된 시퀀스를 최적의 상관 신호를 산출하는 기준신호를 선택하기 위해 이용할 수도 있다. 일부 실시예들은 수신된 데이터 신호에서 주어진 검출된 시퀀스에 대한 R(t)의 가능한 선택들을 우선시키는 규칙들을 제공할 수도 있다. 적절한 R(t)의 선택은 도 14에서 도시된 것과 같은 상호상관 노이즈를 거의 가지지 않거나 전혀 가지지 않는 펄스를 가지는 상관신호를 산출할 수도 있다.
도 18은 본 발명의 일부 실시예들에 포함된 예시적인 단계들의 일반적 흐름도이다. 도 18에 도시된 단계들은 단지 예시적이며, 모든 적절한 순서로 수행될 수 도 있다. 실제로는, 부가적인 단계들이 있을 수 있으며, 상기 단계들 중 일부는 삭제될 수도 있다. 도 18에서 도시된 단계들 중 일부는 무선 신호들을 수신하는 단계와 신호들을 처리하는 단계를 포함할 수도 있다. 이러한 단계들과 다른 단계들은, 도 1에서 도시된 수신기(110)와 같은 수신기와 도 2에서 도시된 TOA 산출장치(200)에 포함되어 있는 것들과 같은 장치들을 포함하는, 모든 적절한 장치들을 이용해서 수행될 수도 있다.
명료하게, 다음의 설명은 상기 시스템에 의해 수행되는 도 18에서 도시된 단계들을 설명할 것이고, 상기 시스템은 상기 단계를 수행하기 위한 적절한 모든 장치를 포함하도록 한다. 상기 시스템은 단계 1810에서 데이터 신호를 수신할 수도 있다. 상기 데이터 신호는 도 1에서 도시된 무선애셋(130) 또는 도 3에서 도시된 무선애셋(350)과 같은 무선애셋으로부터 수신될 수도 있다. 상기 데이터 신호는 복조된 신호를 산출하도록 단계 1812에서 복조될 수도 있다. 상기 복조된 신호는 도 15와 결합하여 앞에서 설명된 것과 유사할 수도 있다. 상기 복조된 신호는 병렬처리로 분할될 수도 있으며, 병렬처리는 단계 1814에서 병렬상관 및 모든 다른 적절한 처리, 필터링 또는 버퍼링 단계들을 포함할 수도 있다.
방정식 (1) 또는 (3)에서 D(t)에 대응할 수도 있는, 상기 복조된 신호는 단계 1820, 1822, 1824, 1826 및 1828에서 복수의 상관기에 동시에 들어갈 수도 있다. 단계 1822, 1824 및 1826은 1-심볼, 2-심볼 및 3-심볼 상관이 동시에 수행되도록 할 수도 있다. 단계 1822 상관은 방정식 (1)에서 R(t)에 대응되는 기준신호를 이용할 수도 있다. 단계 1824 - 1828은 접합된 기준신호들을 포함할 수도 있기 때 문에, 단계 1824 - 1828의 상관은 방정식 (3)에서 R'(t)에 대응되는 기준신호를 이용할 수도 있다. 단계 1828 - 1826의 것들 보다 더 긴 정보 심볼들의 시퀀스들을 포함하는 상관들은 단계 1822 - 1826의 일부 또는 모든 단계들과 동시에 단계 1828에서 수행될 수도 있다. 단계 1822 - 1828의 어느 단계에서도, 상기 시스템은, 도 17과 결합하여 위에서 정의된 것처럼, 표적 심볼의 집합 M 또는 표적 심볼의 부분집합 P를 이용해서, 상관을 허용하는 충분한 수의 심볼들을 저장할 수도 있다.
상기 시스템은, 단계 1820 및 1830을 이용해서, 복조된 데이터 신호에서 시퀀스들을 검출할 수도 있다. 상기 시스템은, 예를들면, 1-심볼 상관기를 이용해서 단계 1820에서, 복조된 데이터 신호를 디코딩할 수도 있다. 상기 디코딩 상관기는 단계 1822에서 이용될 수도 있는 1-심볼 상관기에 비슷하거나 동일할 수도 있다. 단계 1820에서 디코더를 통해서 복조된 데이터 열(stream)처럼, 결과 비트(resulting bit)들은 단계 1830에서 시퀀스 검출을 위해 버퍼에 저장될 수도 있다. 한 시퀀스가 검출된 후에, 검출된 시퀀스에 강하게 상관되는 것으로 알려진 기준신호에 기초하는(예컨대, 단계 1822 - 1828에서 산출되는) 상관신호는 단계 1840에서 선택될 수도 있다. 단계 1832 - 1838은 각각, 단계 1822 - 1828에서 산출된 상관신호들 중에서 다중경로 신호들을 필터링하는데 이용될 수 있는(도 18에서, "MPP"), 다중경로 처리 단계들 이다.
단계 1850에서, 상기 시스템은, 선택된 상관 함수를 최대화하는 것에 의해, TOA 산출치를
Figure 112003011968079-pct00018
와 같은 추정량(estimator)으로서 정의할 수도 있다. 일부 실시예들에서,
Figure 112003011968079-pct00019
를 산출하기 위해 최소화를 요구하는 방법으로서, 상관함수를 정의할 수 도 있다.
일부 실시예들에서, 선행에지(leading edge) 검출, 채널 산출, 또는 그것들의 조합을 이용하여 상기 시스템은 단계 1832 - 1838에서 TOA 산출치를 정의할 수도 있다. (선행에지 검출 및 채널 산출은, 특히 도 15 및 도 15a와 결합하여, 상기에서 논의되었다.) 이러한 실시예들에서, 단계 1840은 단계 1832 - 1838의 결과로부터 TOA 산출치를 선택하는 단계를 포함할 수도 있다. 이러한 실시예들에서, TOA 산출치를 정의하기 위해,
Figure 112003011968079-pct00020
와 같은 TOA 추정량(estimator)을 정하는 것이 단계 1850에서 필요하지 않을 수도 있다.
도 19는, 도 18에서 도시된 단계들 중 일부를 수행하도록 이용될 수 있는, (디코딩된 데이터를 위한)예시적인 버퍼(1900), (정보 심볼을 위한)버퍼(1922), 및 (정보 심볼을 위한)버퍼(1932)를 도시한 도면이다. 복조된 신호(1902)는 디코더(1904), 상관기(1920) 및 상관기(1930)를 통과할 수도 있다. 디코더(1904)는 1908과 같은 패턴의 검출을 위해 시퀀스 검출기(1907)내의 버퍼(1900)에 출력(1906)을 통과시킬 수도 있다. 이러한 예시적인 보기에서, 패턴(1908)은, 초기 비트(1909)와 마지막 비트(1910)를 포함하는, 다섯개가 연속적으로 동일한 비트를 포함한다. 패턴(1908)에서의 것들과 다른 값을 가지는 비트(1911)는 패턴(1908)의 끝을 나타낼 수도 있다. 각 버퍼들 1922와 1932에서, 1-심볼 상관기(1920) 및 3-심볼 상관기(1930)는 각 상관신호 C1 및 C3를 동시에 발생시킬 수도 있다. M1, P1 과 R1 과 M3, P3 와 R3 는 1-심볼 상관기 및 3-심볼 상관기에 대한 도 17에 도시된 M, P와 R에 각각 대응된다.
패턴 1908의 검출은 TOA 결정에서 사용을 위한 상관기의 출력들(예컨대, C1 또는 C3) 중 하나를 선택하도록 이용될 수 있다. 도 19에 도시된 보기에서, C 3가 C1 보다 더 강한 것이 기대될 수 있으므로, C3가 선택될 수도 있다. C3는 5 심볼 부분집합(M) 상의 중앙에 위치하는 3 심볼 부분집합(P)와 3 심볼 기준신호 (R(t))의 상관관계에 기초하기 때문에, C3가 C1보다 더 강할 수 있다. 반대로, C1은 1 심볼 부분집합(M)의 중앙에 위치한 1 심볼 부분집합(P)과 1 심볼 기준신호(R1(t))의 상관관계에 기초한다.
일부 실시예들에서, 시퀀스 검출기(1907)은 디코더 출력(1906)에서 정보 시퀀스를 검색하기 위해 이용되는 범주를 변경하도록 구성될 수도 있다. 예를들면, 검출기(1907)는 다섯개가 연속적으로 동일한 심볼들의 시퀀스를 검색하도록 프로그램될 수 있다. 소정의 수의 비트가 분석된 후에 (또는, 소정의 시간 주기가 경과한 후에, 또는 양쪽 경우에) 그러한 시퀀스가 검출되지 않으면, 상기 디코더는 보다 찾아질 것 같은 패턴(예컨대, 보다 짧은 패턴)을 검색하기 위해 자동적으로 이동될 수 있다. 일부 실시예들에서는, 다수의 검색 방법들이 이용될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 검출기(1907)는, 다른 비트 패턴들을 식별하기 위해서, 디코더 출력(1906)의 일부 또는 전부를 재주사(rescanning)하기에 적합한 처리 특성과 버퍼 용량을 가질 수 있다.
도 20은 도 16 및 18에서 도시된 단계들의 일부를 수행하는데 이용될 수 있 는 예시적인 TOA 산출장치(2000)를 도시한 도면이다. 무선 수신기(2010)는 도 1에서 도시된 수신기(110)와 비슷할 수 있다. 무선 수신기(2010)는 도 2에서 도시된 중앙처리장치(220)와 무선 모듈(230)의 조합과 비슷할 수 있다. 시스템(2000)의 다른 구성요소는 시스템(100)의 프로세서(120), 시스템(200)의 타이밍 모듈(timing module,240) 또는 기타 적합한 신호 처리 장치에 집적될 수도 있다. 시스템(2000)은 도 3에 도시된 네트워크(310)와 같은 통신 네트워크와 통신할 수 있다.
안테나(2012)는 도 1에 도시된 무선애셋(130)과 같은 무선애셋으로부터 반송파 신호 상의 변조된 통신 시퀀스를 수신할 수 있다. 무선 수신기(2010)는 베이스밴드 동상(I) 및 직각 위상(Q) 신호들을 제공할 수 있고, 그 신호들은 A/D 컨버터들(2014 및 2016)에 의해 각각 반송파 추적회로(2020)로 디지털화될 수도 있다. 회로(2020)는 반송파 신호와 조화가 되는 시스템(2000)을 동기화하기 위한 반송파 신호 추적 및/또는 타이밍 루프를 포함할 수도 있다. 추적회로(2020)는 통신 시퀀스를 디코딩하기 위한 칩핑 코드 상관기에 동기화된 통신 시퀀스를 제공할 수도 있다. 피드백 루프(2032)는 추적제어를 위한 회로(2020)에 피드백을 제공할 수 있다. 상관기(2030)는 디코더(2050)에 상관신호를 제공할 수 있다. 디코더(2050)는 경로(2035)를 경유해서 추적회로(2020)로부터 수신된 고속 변조 심볼들을 디코딩할 수 있다. 고속 변조 심볼들은 PBCC, CKK와 기타 적합한 고속 변조 심볼등과 같은 802.11 데이터 구조들을 포함할 수 있다. 디스크램블러(descrambler, 2060)는 디코딩되어 복조된 통신 시퀀스들을 해독하기 위해 구비될 수 있다. MAC 인터페이스(2070)는 해독된 통신 시퀀스를 네트워크 자원들에 제공할 수 있다.
회로(2020)는 동기된 통신 시퀀스를 타임스탬핑(time-stamping) 회로(2040)에 TOA산출을 위해 제공할 수 있다. 우회경로(by-pass,2022)는 회로(2040)가 상관기(2030)와 병렬로서 실질적으로 작업을 수행하도록 존재할 수도 있다. 회로(2040)는 하나 이상의 TOA 산출치 상관기들을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 회로(2040)는 도 18에서 도시된 단계 1820에서 데이터 신호 디코딩을 수행할 수 있다. 일부 실시예들에서, 회로(2040)는, 시퀀스 검출단계(1830), 복수-비트 상관단계(1822 - 1828), 다중경로 처리단계(1932 - 1836), 추정량 선택단계(1840), TOA 데이터 출력단계(1850) 또는 기타 타임스탬핑(time-stamping)에 적합한 단계들과 같은, 도 18에서 도시된 단계들을 수행할 수 있다. MAC 인터페이스(2070)는 회로(2040)로부터 TOA 산출치를 수신하고, 네트워크 자원에 TOA 산출치를 제공할 수 있다.
도 21은 무선애셋의 위치를 식별하기 위해 이용될 수 있는 예시적인 네트워크(2010)를 도시한 도면이다. 네트워크(2100)는 복수의 TOA 산출장치들을 포함할 수 있다. 간단하게, 단지 세개의 TOA 산출장치 A(2110), TOA 산출장치 B(2120)와 TOA 산출장치 C(2130)가 도 21에 도시되어 있다. 상기 TOA 장치들은 케이블(2102)로 전자통신할 수 있다. 무선애셋은 아직 식별되지 않은 위치(P)에 위치할 수 있다. 상기 무선애셋은 TOA 산출장치 A,B 및 C에 의해 수신될 수 있는 통신 시퀀스를 브로드캐스팅할 수 있다. 주어진 TOA 산출장치 쌍에 대한 TDOA는 포인트(P)를 포함할 수 있는 (위에서 언급된) 솔루션 집합을 발생하도록 이용될 수 있다. 예를 들면, TDOABC는 TOA 산출장치 B와 C에 도달하는 통신 시퀀스에 대해 계산될 수 있고, 무선애셋과 각 시스템 B 및 C와의 사이의 거리 편차에 의해 정의되는 쌍곡선을 발생시키는데 이용될 수도 있다. TDOABC와 거리 편차와의 관계는 다음의 식에 의해 주어지며,
Figure 112003011968079-pct00021
C는 통신 시퀀스의 전파 속도이며, rB 는 무선애셋과 TOA 산출장치 B 간의 거리이고, rC 는 무선애셋과 TOA 산출장치 C 간의 거리이다. 다음으로 (rB - rC)의 양은 P 또는 그로부터의 산출치를 포함하는 (예컨대, 쌍곡선)곡선을 정의하는데 사용될 수 있다. P를 포함할 수도 있는 두 번째 솔루션 집합이 예를들면, 시스템 쌍 A 및 B와 시스템 쌍 A 및 C를 이용하여 산출된 TDOA를 이용해서 발생될 수도 있다. 부가적인 TOA 산출장치들(도시되지 않은)로부터의 TOA 산출치들은 위치(P)를 식별하기 위한 하나 이상의 솔루션 집합들을 발생시키도록 이용될 수 있다.
마스터 클록(2104)은 케이블(2102)를 경유하여 상기 TOA 산출장치들에 동기 신호를 제공할 수 있다. 상기 동기 신호는 상기 장치에 구비되는 클록, 타이머, 또는 카운터를 동기시키는데 이용될 수 있다. 상기 동기신호는, 장치 클록들을 동시에 재설정하도록 하기 위하여, 재설정 펄스를 TOA 산출장치들에 보낼 수 있다. 케이블(2102)가 전력 송전선을 포함할 때(예컨대, 이더넷 DC 전력선), 동기 신호는 전력선을 이용해서 전송될 수 있다. 예를 들면, 동기신호는 DC 전력신호에 부가되거나 용량적으로 결합될 수도 있다. 케이블(2102)가 데이터 전송선을 포함할 때, 상기 동기 심볼은 상기 데이터 전송선을 이용해서 전송될 수 있다. 예를 들면, 케이블(2102)은 전선들의 꼬인 쌍(예를 들면, 이더넷 데이터 전송선)을 포함할 수도 있다. 상기 동기 신호는 꼬인 쌍에 의해 전송된 데이터 신호들과 중첩될 수 있다. 상기 TOA 산출 장치에서, 상기 타이밍과 데이터 신호들은, 필터링과 동상제거(common mode rejection) 또는 이들의 조합을 이용해서, 분리될 수 있다. 다른 TOA 산출장치들은 다른 고정된 지연들을 가질 수 있다. 예를 들면, 클록(2104)과 상기 TOA 산출장치들과의 사이의 케이블의 길이가 다르거나, 상기 장치내에서 처리속도가 다르면, 상기 장치에 의해 산출된 TOA들은 동기 후에도 오프셋(offset)을 포함할 수 있다. 오프셋은 수량화 될 수 있고, TOA 산출치들은, TDOA가 계산되기 전에, 자동으로 보상될 수 있다. 일부 실시예들에서, 비컨(beacon)은 장치(2110 - 2130)에 무선 동기 신호를 브로드캐스팅하기 위해 제공될 수 있다.
도 22 및 23은 TDOA들을 이용하는 무선애셋 위치 식별에 관계되는 본 발명의 일부 실시예들에서 포함되는 예시적인 단계들의 일반적인 흐름도이다. 도 22 및 23에서 도시된 상기 단계들은 단지 예시적이며, 기타 적합한 순서에 의해 수행될 수도 있다. 실제로는, 부가적인 단계들이 있을 수도 있으며, 상기 단계들 중 일부는 삭제될 수 있다. 도 22 및 23에서 도시된 상기 단계들 중 일부는 무선 신호를 수신하는 단계와 신호들을 처리하는 단계를 포함할 수 있다. 이러한 단계들과 다른 단계들은, 도 1에서 도시된 장치(100)(예컨대, 수신기(110)을 포함하는)와 도 2에서 도시된 시스템(200)을 포함하는 기타 적합한 장치들을 이용해서 실행될 수도 있다.
단계 2210에서, 무선애셋 위치 식별을 위해 이용되는 네트워크 TOA 산출장치 의 클록들은 선택된 네트워크 시간 신호 또는 카운터에 동기될 수 있다. 단계 2220에서, 제1 TOA 산출장치는 무선애셋으로부터 통신 시퀀스를 수신하고, TOA1(제1 TOA 산출치)을 발생시킬 수 있다. 단계 2230에서,TOA1은 네트워크 시간에 참조될 수 있다. 단계 2240에서, 제2 TOA산출장치는 통신 시퀀스를 수신하고, TOA2(제2 TOA 산출치)를 발생시킬 수 있다. TOA2는 단계 2250에서 네트워크 시간에 참조될 수 있다. 단계 2260에서, TDOA는 TOA1과 TOA2를 이용해서 계산될 수 있다. 다음으로, 한 집합의 가능성 있는 무선애셋 위치들은 단계 2270에서 발생될 수 있다. 단계 2210 - 2260은 가능성있는 무선애셋의 위치들의 하나 이상의 부가적인 솔루션 집합들을 발생하도록 반복될 수도 있다.
도 23은 복수의 TOA 산출장치들이 복수의 TDOA 산출치들을 제공할 수 있을 때, 실행될 수 있는 예시적인 단계들을 도시한 도면이다. 단계 2310에서, 브로드캐스팅된 통신 시퀀스와 결합되어 산출된 TOA 산출치들이 수집될 수 있다. 단계 2320에서, TOA 산출장치는 기준 TOA 산출장치로서 선정될 수도 있다. 단계 2330에서, 비(non)-기준 TOA 산출장치들로부터의 TOA들은, 비(non)-기준 시스템 각각에 대해 TDOA를 계산하도록, 기준 시스템에 의해 발생된 TOA와 결합되어 이용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 기준 시스템이 선정될 수 있다. 단계 2340에서, 각 TDOA는 애셋 위치 솔루션 집합을 발생하는데 이용될 수 있다. 단계 2350에서, 물리적으로 불합리하거나 불가능한(범위를 벗어난), 노이즈에 의해 떨어지거나, 아니면 열등한 솔루션 집합들은 버릴 수 있다. 단계 2360에서, 단계 2350에서 선택 후에, 적어도 두 솔루션 집합들이 남으면, 무선애셋 위치는 최소 제곱법 산출, 최대 가능성 산출, 노이즈-가중 최대 가능성 산출, 또는 기타 적합한 산출 방법과 같은 솔루션 산출방법 및 남아있는 솔루션 집합을 이용해서 식별될 수 있다. 단계 2350후에 두개보다 적은 솔루션 집합들이 남으면, 상기 처리는, 어느 위치도 식별되지 않는, 단계 2370과 함께 진행될 수도 있다.
도 24는 무선애셋에 의해 브로드캐스팅된 통신 시퀀스와 관련된 예시적인 상관신호 CA(τ) 및 CB(τ)를 도시한 도면이다. 상기 통신 신호는 복수의 TOA 산출장치들에 의해 수신될 수 있고, 각각의 복수의 TOA 산출 장치는 상관신호를 발생시킬수도 있다. 예를 들면, 도 21에서 도시된 A 및 B와 같은 TOA 산출장치들을 각각 이용해서, CA(τ) 및 CB(τ)는 발생될 수 있다. CA(τ) 및 CB(τ)는 도 12에서 도시된 C(τ)와 비슷할 수 있다. 도 25에서, CA 및 CB는 시스템 A 및 B 내에서, 각각, 내부클록 또는 카운터에 참조될 수 있는 시간 변수 τA 및 τB 각각에 의존한다. τA 및 τB 들이 동일 기준으로 동기되고 참조되도록 이러한 내부 클록들은 동기될 수 있다. 예를들면, CA는 TOA 추정치
Figure 112003011968079-pct00022
A1,
Figure 112003011968079-pct00023
A2,
Figure 112003011968079-pct00024
A3, 및
Figure 112003011968079-pct00025
A4에 각각 따른 첨두 CA1, CA2, CA3, 및 CA4를 가질 수 있다. 예를들면, CB는 TOA 추정치
Figure 112003011968079-pct00026
B1,
Figure 112003011968079-pct00027
B2,
Figure 112003011968079-pct00028
B3, 및
Figure 112003011968079-pct00029
B4에 각각 따른 첨두 CB1, CB2, CB3, 및 CB4를 가질 수도 있다. 상기 추정치는 방정식 1을 이용해서 정해질 수 있다. 복수의 TDOA들은 시스템 A 및 B 모두로부터의 추정치를 포함하는 TOA 추정치 쌍을 이용하여 발생될 수 있다. 예를 들면, 도 24에서 도시 된, TDOA1은
Figure 112003011968079-pct00030
A1 및
Figure 112003011968079-pct00031
A2 로부터 발생될 수 있다. TDOA2는
Figure 112003011968079-pct00032
A2 및
Figure 112003011968079-pct00033
B1 로부터 발생될 수 있다. 도 24에서 4개의 TDOA들이 도시되어 있지만, 일부 실시예들은 4개 보다 더 많은 TDOA들이 발생할 수도 있다. 도 24에서 도시된 TDOA들이
Figure 112003011968079-pct00034
A1 및
Figure 112003011968079-pct00035
B1과 같은 TOA산출치에 기초하였지만, 일부 실시예들은 선행에지(leading edge) 검출, 채널 산출, 또는 이들의 조합에 기초하는 TOA 산출치를 이용할 수 있다. 도 24에서 도시된 상기 TDOA들은 "예비 TDOA들"로 불릴 수 있다. 일부 실시예들에서, 예비 TDOA들의 평균은 도 21 - 23을 참조로 설명되는 것처럼 상기 무선애셋을 위한 가능성 있는 위치들의 솔루션 집합을 발생하도록 이용될 수 있다.
따라서, 무선 통신 네트워크 내에서 무선애셋 위치를 식별하기 위한 장치 및 방법이 제공되어졌다. 이 기술분야에 당업자라면 설명된 실시예들과 다른것에 의해서도 본 발명이 실시될 수 있고, 설명된 실시예들은 설명을 목적으로 한 것으로서, 본 발명을 한정하는 것은 아니라는 것을 알 수 있다. 본 발명은 오로지 다음의 청구항에 의해 한정된다.

Claims (38)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
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  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 삭제
  21. 삭제
  22. 삭제
  23. 삭제
  24. 통신 네트워크 내에서, 이동 애셋(asset) 위치를 결정하는데 유용한 위치식별신호들을 제공하는 방법으로서,
    상기 방법은,
    상기 네트워크 내에서 기상(wake-up)신호를 수신하는 단계;
    상기 기상신호에 응답하여 셀룰러 네트워크의 제1 셀내에서 제1 채널상에서의 무선주파수 에너지의 존재를 검출하는 단계;
    상기 무선주파수 에너지가 설정된 문턱치보다 실질적으로 작으면, 상기 제1 채널상에서의 상기 위치 식별 신호들을 전송하는 단계;
    상기 제1 채널상에서의 상기 무선 주파수 에너지가 상기 문턱치보다 실질적으로 작지 않으면, 상기 셀룰라 네트워크의 제2 셀내에서 제2 채널상에서의 무선주파수 에너지의 존재를 검출하는 단계; 및
    상기 제2 채널상에서의 무선주파수 에너지가 설정된 문턱치보다 실질적으로 작으면, 상기 제2 채널상에서의 상기 위치 식별 신호들을 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 위치식별신호들을 제공하는 방법.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 전송하는 단계는, 도착시간 산출을 위하여 선택된 적어도 하나의 정보 시퀀스를 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 위치식별신호들을 제공하는 방법.
  26. 제24항에 있어서,
    상기 전송하는 단계는, 애셋 식별 정보전송을 포함하는 것을 특징으로 하는 위치식별신호들을 제공하는 방법.
  27. 제24항에 있어서,
    상기 전송하는 단계는, 802.11 데이터 패킷전송을 포함하는 것을 특징으로 하는 위치식별신호들을 제공하는 방법.
  28. 통신 네트워크 내에서, 이동 애셋(asset) 위치를 결정하는데 유용한 위치식별신호들을 제공하는 방법으로서,
    설정된 시간주기를 기다리는 단계;
    셀룰라 네트워크의 제1 셀내에서 제1 채널상의 무선주파수 에너지의 존재를 검출하는 단계;
    상기 무선주파수 에너지가 설정된 문턱치보다 실질적으로 작으면, 상기 제1 채널상의 상기 위치 식별 신호들을 전송하는 단계;
    상기 제1 채널상의 상기 무선 주파수 에너지가 상기 문턱치보다 실질적으로 작지 않으면, 상기 셀룰라 네트워크의 제2 셀내에서 제2 채널상의 무선주파수 에너지의 존재를 검출하는 단계; 및
    상기 제2 채널상의 무선주파수 에너지가 설정된 문턱치보다 실질적으로 작으면, 상기 제2 채널상의 상기 위치 식별 신호들을 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 위치식별신호들을 제공하는 방법.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 전송하는 단계는, 도착시간 산출을 위하여 선택된 적어도 하나의 정보 시퀀스전송을 포함하는 것을 특징으로 하는 위치식별신호들을 제공하는 방법.
  30. 제28항에 있어서,
    상기 전송하는 단계는, 애셋 식별 정보전송을 포함하는 것을 특징으로 하는 위치식별신호들을 제공하는 방법.
  31. 제28항에 있어서,
    상기 전송하는 단계는, 802.11 데이터 패킷전송을 포함하는 것을 특징으로 하는 위치식별신호들을 제공하는 방법.
  32. 제28항에 있어서,
    상기 검출하는 단계는, 에너지 검출기를 사용하는 것을 특징으로 하는 위치식별신호들을 제공하는 방법.
  33. 통신 네트워크 내에서, 이동 애셋(asset) 위치를 결정하는데 유용한 위치식별신호들을 제공하는 이동 유닛으로서,
    상기 이동 유닛은,
    수신기;
    전송기; 및
    제어기(controller)를 포함하고,
    상기 제어기는 상기 수신기에 의해 수신된 기상(wake-up)신호들에 응답하여,
    상기 수신기가 셀룰라 네트워크의 제1 셀내에서 제1 채널의 무선 주파수 에너지가 설정된 문턱치보다 실질적으로 작은지를 결정하도록 동작하고, 상기 전송기가 상기 제1 채널내에서 무선주파수 에너지가 설정된 문턱치보다 작으면 상기 제1 채널상의 상기 위치 식별 신호들을 전송하게 하며,
    상기 제어기는 상기 수신기에 응답하여,
    상기 제1 채널내에서 상기 무선주파수 에너지가 상기 문턱치보다 실질적으로 작지 않으면, 상기 수신기가 상기 셀룰라 네트워크의 제2 셀내에서 제2 채널의 무선 주파수 에너지의 존재를 검출하게 하고, 그리고
    상기 제어기가 상기 수신기에 응답하여,
    상기 제2 채널내에서 무선주파수 에너지가 설정된 문턱치보다 실질적으로 작으면, 상기 전송기가 상기 제2 채널상의 상기 위치 식별정보를 전송하게 하는 것을 특징으로 하는 위치 식별 신호들을 제공하기 위한 이동 유닛.
  34. 통신 네트워크 내에서, 이동 애셋(asset) 위치를 결정하는데 유용한 위치식별신호들을 제공하는 이동 유닛으로서,
    상기 이동 유닛은,
    전송기;
    시간의 소정주기를 지연하기 위한 제어기(controller);
    상기 제어기에 응답하여 셋룰라 네트워크의 제1 셀내에서 제1 채널상의 무선주파수 에너지의 존재를 검출하기 위한 수신기를 포함하고,
    상기 제어기는 상기 수신기에 응답하여,
    상기 무선주파수 에너지가 설정된 문턱치보다 작으면, 상기 전송기가 상기 제1 채널상의 상기 위치 식별 신호들을 전송하게 하며,
    상기 제어기가 상기 수신기에 응답하여,
    상기 제1 채널상의 상기 무선주파수 에너지가 상기 문턱치보다 실질적으로 작지 않으면, 상기 수신기가 상기 셀룰라 네트워크의 제2 셀내에서 제2 채널상의 무선 주파수 에너지의 존재를 검출하게 하고,
    상기 제어기가 상기 수신기에 응답하여,
    상기 제2 채널상의 무선주파수 에너지가 설정된 문턱치보다 실질적으로 작으면, 상기 전송기가 상기 제2 채널상의 상기 위치 식별 신호들을 전송하게 하는 것을 특징으로 하는 위치 식별 신호들을 제공하기 위한 이동 유닛.
  35. 제34항에 있어서,
    상기 전송기는 도착시간 산출을 위하여 선택된 적어도 하나의 정보 시퀀스(sequence)를 전송하도록 구성된 것을 특징으로 하는 이동유닛.
  36. 제34항에 있어서,
    상기 전송기는 애셋 식별 정보를 전송하기 위하여 구성되는 것을 특징으로 하는 이동유닛.
  37. 제34항에 있어서,
    상기 전송기는 802.11 데이터 패킷을 전송하기 위하여 구성되는 것을 특징으로 하는 이동 유닛.
  38. 제34항에 있어서,
    상기 수신기는 에너지 검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동유닛.
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