KR20120047694A - Methods of position tracking of mobile terminal using observed time difference of arrival and mobile terminal using the same - Google Patents

Methods of position tracking of mobile terminal using observed time difference of arrival and mobile terminal using the same Download PDF

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KR20120047694A KR1020100109397A KR20100109397A KR20120047694A KR 20120047694 A KR20120047694 A KR 20120047694A KR 1020100109397 A KR1020100109397 A KR 1020100109397A KR 20100109397 A KR20100109397 A KR 20100109397A KR 20120047694 A KR20120047694 A KR 20120047694A
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원경훈
장준희
최형진
김근대
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성균관대학교산학협력단
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Abstract

PURPOSE: A portable terminal location tracing method and a portable terminal using the same are provided to add weighted value to a signal which is received to the portable terminal without a location tracing module and to trace the location of the portable terminal. CONSTITUTION: A portable terminal presumes a CIR(Channel Impulse Response) based on a received signal(1210). The portable terminal adds weight value to the presumed CIR value(1220). The portable terminal determines the location of the portable terminal by using the added CIR value(1230).

Description

관측된 도착시간차를 이용한 휴대용 단말기 위치 추적 방법 및 이러한 방법을 사용하는 휴대용 단말기{METHODS OF POSITION TRACKING OF MOBILE TERMINAL USING OBSERVED TIME DIFFERENCE OF ARRIVAL AND MOBILE TERMINAL USING THE SAME}Mobile terminal location tracking method using observed time difference of arrival and mobile terminal using such method {METHODS OF POSITION TRACKING OF MOBILE TERMINAL USING OBSERVED TIME DIFFERENCE OF ARRIVAL AND MOBILE TERMINAL USING THE SAME}

본 발명은 관측된 도착시간차(OBSERVED TIME DIFFERENCE OF ARRIVAL, OTDOA)방식을 이용한 휴대용 단말기 위치 추적 방법 및 이러한 방방법을 사용하는 휴대용 단말기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 복수의 기지국을 이용해 휴대용 단말기의 위치를 정확하게 추적하는 방법 및 복수의 기지국을 이용해 위치 추적을 할 수 있는 휴대용 단말기에 관한 것이다. The present invention relates to a mobile terminal location tracking method using the observed time difference (OBSERVED TIME DIFFERENCE OF ARRIVAL, OTDOA) method and a mobile terminal using such a method, more specifically, the location of the mobile terminal using a plurality of base stations The present invention relates to a method for accurately tracking the location of a mobile terminal using a plurality of base stations.

휴대용 단말기의 위치 측정을 위해 사용되는 무선 측위 기술의 분류체계는 무선 측위에 사용되는 자원에 따라 이동 통신 신호를 이용한 방법, 위성 신호를 이용한 위치 측위 방법, 이동 통신 신호와 위성 신호를 혼합하여 위치를 측정하는 세 가지 방법으로 분류될 수 있다. The classification system of the wireless positioning technology used to measure the location of a mobile terminal uses mobile communication signals, positioning methods using satellite signals, and mobile communication signals and satellite signals. There are three ways to measure.

우선, 이동통신 신호 이용 측위기술 (WN-Based LDT)은 IS-95, cdma2000 및 WCDMA, LTE 등의 이동통신 신호를 이용하여 무선 단말기의 위치를 측정하는 기술로 최종 위치를 결정하는 방식에 따라 단말기 위치 결정 모드 (Mobile-Based Mode)와 단말기 정보제공 모드 (Mobile-Assisted Mode)로 분류될 수 있다. First, the mobile communication signal positioning technology (WN-Based LDT) is a technology for measuring the position of a wireless terminal using mobile communication signals such as IS-95, cdma2000, WCDMA, LTE, etc. It may be classified into a mobile-based mode and a mobile-assisted mode.

단말기 위치 결정 모드 (Mobile-Based Mode)는 무선 단말기의 측위 모드로써 최종 위치 결정 또는 확인이 무선 단말기에서 수행되는 모드로, 위치 측정 및 계산에 대한 부가적인 정보를 네트워크로부터 제공받을 수 있다. Cell ID, TOA(Time of Arrival)및 TDOA(Time Difference of Arrival) 등의 무선측위 기술은 단말기 위치 결정 모드로 동작할 수 있다.The terminal location determination mode (Mobile-Based Mode) is a positioning mode of the wireless terminal. The final positioning or confirmation is performed in the wireless terminal, and additional information on location measurement and calculation may be provided from the network. Radio location techniques such as Cell ID, Time of Arrival (TOA), and Time Difference of Arrival (TDOA) may operate in a terminal positioning mode.

단말기 정보제공 모드 (Mobile-Assisted Mode)는 무선 단말기의 측위 모드로써 최종 위치 결정 또는 확인이 네트워크에서 수행되는 모드로 단말기에서 위치계산 및 결정을 위한 정보(예를 들어, TDOA 의 경우 서비스기지국과 주변 기지국 신호의 신호도달 시각차)를 네트워크에 제공하고 최종 위치를 네트워크에서 결정하는 모드이다. AOA(Angle of Arrival), Cell ID, Enhanced Cell ID, RF Pattern Matching, TOA 및 TDOA/OTDOA 등의 무선측위 기술은 단말기 정보제공 모드로 동작할 수 있다.The terminal information providing mode (Mobile-Assisted Mode) is a positioning mode of a wireless terminal, in which a final position determination or confirmation is performed in a network. Information for calculating and determining a position in a terminal (for example, in the case of TDOA, a service base station In this mode, the signal arrival time difference of the base station signal is provided to the network and the final position is determined by the network. Radio positioning technologies such as Angle of Arrival (AOA), Cell ID, Enhanced Cell ID, RF Pattern Matching, TOA and TDOA / OTDOA can operate in a terminal information providing mode.

다음으로, 위성 신호 이용 측위기술 (SV-Based LDT)은 GPS, GLONASS, Galileo 와 같은 인공 위성 신호를 이용하는 기술로 현재 상용화된 기술은 미국의 GPS 위성 네트워크를 이용한 GPS 측위 기술을 들 수 있다. 최종 위치를 결정하는 방식에 따라 단말기 위치결정 모드 (Mobile-Based Mode)와 단말기 정보제공 모드 (Mobile-Assisted Mode)인 두 가지 모드로 구분한다.Next, satellite-based positioning technology (SV-Based LDT) is a technology that uses satellite signals such as GPS, GLONASS, and Galileo. Currently commercialized technology includes GPS positioning technology using a GPS satellite network in the United States. According to the method of determining the final position, it is divided into two modes, a mobile-based mode and a mobile-assisted mode.

단말기 위치결정 모드 (Mobile-Based Mode)는 무선 단말기의 측위 모드로써 최종 위치 결정 또는 확인이 무선 단말기에서 수행되는 모드로, 위치 측정 및 계산에 대한 부가적인 정보를 네트워크로부터 제공받을 수 있다. AGPS(Assisted Global Positioning System) 등의 무선측위 기술은 단말기 위치결정 모드로 동작할 수 있다.Mobile-Based Mode is a positioning mode of a wireless terminal, in which a final position determination or confirmation is performed in a wireless terminal, and may receive additional information about position measurement and calculation from a network. Radio positioning techniques such as Assisted Global Positioning System (AGPS) may operate in a terminal positioning mode.

단말기 정보제공 모드 (Mobile-Assisted Mode)는 무선 단말기의 측위 모드로써 최종 위치 결정 또는 확인이 네트워크에서 수행되는 모드로, 단말기에서 의사거리(Pseudo-Range)를 네트워크로 전달한다. 이 때 단말기는 의사거리를 계산하기 위한 부가적인 정보를 네트워크로부터 제공 받을 수 있다. AGPS(Assisted Global Positioning System) 등의 무선측위 기술은 단말기 정보제공 모드로 동작할 수 있다.The terminal information providing mode (Mobile-Assisted Mode) is a positioning mode of a wireless terminal in which a final position determination or confirmation is performed in a network, and a terminal transmits a pseudo-range to a network. In this case, the terminal may receive additional information from the network for calculating the pseudo distance. Radio positioning technology such as Assisted Global Positioning System (AGPS) may operate in a terminal information providing mode.

마지막으로, 혼합 측위기술 (Hybrid LDT)은 이동 통신 신호를 이용한 방법 및 위성 신호를 이용한 위치 측위 방법의 정확도 및 신뢰도를 향상하기 위해 2 개 이상의 기술을 접목한 무선측위기술이다. 주로 사용되는 방법은 위성신호와 이동통신 신호를 동시에 이용하여 위치측정에 사용될 수 있는 정보의 가용성을 높이는 방법이다. 예로 AGPS 기술과 TDOA 또는 OTDOA 기술이 혼합된 형태를 들 수 있다.
Finally, hybrid positioning technology (Hybrid LDT) is a wireless positioning technology that combines two or more technologies to improve the accuracy and reliability of the method using a mobile communication signal and the positioning method using a satellite signal. The commonly used method is to increase the availability of information that can be used for location measurement by using satellite signals and mobile communication signals simultaneously. An example is a mix of AGPS technology and TDOA or OTDOA technology.

전술한 위치 추정 방법 중 3GPP(3rd Generation Partnership Project) LTE(Long Time Evolution) 시스템에서 가용한 위치 추정 방식인 OTDOA 방식을 사용할 경우, UE(User Equipment)와 eNodeB 간의 상대적인 거리 차이로 인한 주변의 간섭에 의한 패스 로스(Path Loss)가 커지고 수신 SNR이 열화되는 니어-파(near-far) 문제로 인해 주변 eNodeB(Neighboring eNodeB)에서 전송되는 신호를 UE에서 수신하지 못하는 문제가 발생한다.When the OTDOA method, which is a location estimation method available in the 3rd Generation Partnership Project (3GPP) Long Time Evolution (LTE) system, is used in the above-described location estimation method, due to the relative distance difference between the UE and the eNodeB, Due to a near-far problem in which a path loss caused by the signal is increased and a reception SNR is degraded, a problem in which a UE does not receive a signal transmitted from a neighboring eNodeB (eNodeB) occurs.

이러한 문제를 해결하기 위하여 RS(Reference Signal) 설계에 관한 논의가 표준화 회의에서 이루어져 왔으며, 3GPP LTE Release 9에서는 기존의 cell-specific RS, MBSFN RS, UE-Specific RS 이외의 위치추적을 위한 PRS(Positioning Reference Symbol)의 사용 및 규격이 결정되었다. In order to solve this problem, a discussion on RS (Reference Signal) design has been conducted at the standardization meeting, and in 3GPP LTE Release 9, PRS (Positioning) for location tracking other than the existing cell-specific RS, MBSFN RS, and UE-Specific RS The use and specification of the Reference Symbol has been determined.

기존의 휴대용 단말기에서와 같이 위치 추적시 GPS를 이용하는 경우, 건물 안과 같은 내부 환경에서는 위치 추적이 잘 되지 않을 뿐만 아니라 개별 휴대용 단말기에 GPS 수신기를 구비하여야 하기 때문에 휴대용 단말기 단가가 상승된다. When GPS is used for location tracking as in a conventional mobile terminal, location tracking is not well performed in an internal environment such as a building, and the cost of the portable terminal is increased because the GPS receiver must be provided in the individual portable terminal.

또한, 기존의 OTDOA 방식을 이용한 위치 추적 방법을 사용할 경우, 주변 기지국으로부터 휴대용 단말기의 거리가 멀어짐에 따라 신호의 세기가 감쇠하게 되어 휴대용 단말기의 위치 추정의 정확도가 떨어지게 된다. In addition, when using a conventional location tracking method using the OTDOA method, the strength of the signal is attenuated as the distance of the portable terminal from the neighboring base station is far away, thereby reducing the accuracy of the position estimation of the portable terminal.

따라서, 본 발명의 제1 목적은 휴대용 단말기와 주변 기지국과 거리가 먼 경우에도 추가의 모듈없이 정확도가 높은 위치 추정을 할 수 있는 관측된 도착시간차(OTDOA)를 이용한 휴대용 단말기 위치 추적 방법을 제공하는 것이다. Accordingly, a first object of the present invention is to provide a portable terminal location tracking method using an observed time difference of arrival (OTDOA), which enables accurate location estimation without additional modules even when the portable terminal is far from a neighboring base station. will be.

또한, 본 발명의 제2 목적은 휴대용 단말기와 주변 기지국과 거리가 먼 경우에도 추가의 모듈없이 정확도가 높은 위치 추정을 할 수 있는 관측된 도착시간차(OTDOA)를 이용하여 위치 추적이 가용한 휴대용 단말기를 제공하는 것이다. In addition, a second object of the present invention is a portable terminal capable of location tracking using an observed time difference of arrival (OTDOA), which enables accurate location estimation without additional modules even when the portable terminal is far from a neighboring base station. To provide.

상술한 본 발명의 제1 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 관측된 도착시간차(OBSERVED TIME DIFFERENCE OF ARRIVAL, OTDOA)를 이용한 휴대용 단말기의 위치 추정 방법은 상기 휴대용 단말기에서 상기 휴대용 단말기에 수신된 신호에 기초하여 채널 임펄스 응답(Channel Impulse Response, CIR)을 획득하고, 획득된 상기 채널 임펄스 응답에 가중치를 부여하는 단계와 상기 가중치가 적용된 상기 채널 임펄스 응답을 기초로 상기 휴대용 단말기의 위치를 추정하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 휴대용 단말기에서 상기 휴대용 단말기에 수신된 신호에 기초하여 채널 임펄스 응답을 획득하고, 획득된 상기 채널 임펄스 응답에 가중치를 부여하는 단계는 상기 신호의 가드 인터벌(Guard Interval)을 제거하는 단계와 상기 가드 인터벌을 제거한 신호를 FFT/IFFT 연산 및 코릴레이션(Correlation) 연산 중 적어도 하나를 이용하여 상기 채널 임펄스 응답을 추정하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 휴대용 단말기에서 상기 휴대용 단말기에 수신된 신호에 기초하여 채널 임펄스 응답을 획득하고, 획득된 상기 채널 임펄스 응답에 가중치를 부여하는 단계는 상기 추정된 채널 임펄스 응답의 평균값 및 분산값을 구하는 단계와 상기 추정된 채널 임펄스 응답의 평균값 및 분산값에 기초하여 상기 채널 임펄스 응답에 상기 가중치를 부여하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 추정된 채널 임펄스 응답의 평균값 및 분산값에 기초하여 상기 채널 임펄스 응답에 상기 가중치를 부여하는 단계는 차동 누적 방식을 사용하여 얻은 평균 채널 임펄스 응답 값과 각 심볼의 채널 임펄스 응답 값과의 분산을 구하고, 각 샘플 위치에서의 분산 값을 평균 가중치로 정규화한 후, 기존의 단순 누적을 통해 얻은 평균 채널 임펄스 응답에 적용할 수 있다. 상기 가중치가 적용된 상기 채널 임펄스 응답을 기초로 상기 휴대용 단말기의 위치를 추정하는 단계는 상기 가중치를 고려한 FAP(First Arriving Path) 검출 임계값을 조정하고, 상기 조정된 FAP 검출 임계값을 기초로 FAP를 검출하는 단계와상기 FAP 검출을 통해 추정된 OTDOA를 기초로 상기 휴대용 단말기의 위치를 추정하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 가중치가 적용된 상기 채널 임펄스 응답을 기초로 상기 휴대용 단말기의 위치를 추정하는 단계는 상기 휴대용 단말기 또는 기지국에서 이루어질 수 있다. 상기 휴대용 단말기에서 상기 휴대용 단말기에 수신된 신호에 기초하여 채널 임펄스 응답을 획득하고, 획득된 상기 채널 임펄스 응답에 가중치를 부여하는 단계는 상기 휴대용 단말기에 수신된 신호에 단순 누적 방식 및 차동 누적 방식 중 적어도 하나를 사용하여 상기 채널 임펄스 응답을 추정하는 것을 특징으로 할 수 있다. 상기 휴대용 단말기에서 상기 휴대용 단말기에 수신된 신호에 기초하여 채널 임펄스 응답을 획득하고, 획득된 상기 채널 임펄스 응답에 가중치를 부여하는 단계는 상기 휴대용 단말기에 수신된 적어도 하나의 PRS(Positioning Reference Symbol)을 이용하여 상기 채널 임펄스 응답을 추정할 수 있다. In accordance with an aspect of the present invention for achieving the first object of the present invention described above, the method for estimating the position of a portable terminal using the observed time difference (OBDOED) is received by the portable terminal from the portable terminal. Obtaining a channel impulse response (CIR) based on the received signal, weighting the obtained channel impulse response, and estimating the position of the portable terminal based on the weighted channel impulse response; It may include the step. The acquiring a channel impulse response based on the signal received by the portable terminal in the portable terminal and weighting the obtained channel impulse response may include removing a guard interval of the signal and the guard. Estimating the channel impulse response using at least one of an FFT / IFFT operation and a correlation operation. The acquiring the channel impulse response based on the signal received by the portable terminal in the portable terminal and weighting the obtained channel impulse response may include obtaining an average value and a variance value of the estimated channel impulse response; And assigning the weight to the channel impulse response based on the average value and the variance of the estimated channel impulse response. The step of assigning the weight to the channel impulse response based on the average value and the variance of the estimated channel impulse response may include a variance between an average channel impulse response value obtained by using a differential accumulation method and a channel impulse response value of each symbol. The variance at each sample position is normalized to the average weight and then applied to the average channel impulse response obtained through the existing simple accumulation. The estimating of the location of the portable terminal based on the weighted channel impulse response may include adjusting a first arriving path (FAP) detection threshold in consideration of the weight, and calculating a FAP based on the adjusted FAP detection threshold. And detecting the location of the portable terminal based on the OTDOA estimated through the FAP detection. Estimating the location of the portable terminal based on the weighted channel impulse response may be performed in the portable terminal or the base station. Acquiring a channel impulse response based on the signal received by the portable terminal in the portable terminal, and assigning a weight to the obtained channel impulse response may be one of a simple accumulation method and a differential accumulation method. The channel impulse response may be estimated using at least one. Acquiring a channel impulse response based on the signal received by the portable terminal in the portable terminal, and assigning a weight to the obtained channel impulse response may include at least one Positioning Reference Symbol (PRS) received by the portable terminal. The channel impulse response can be estimated using

또한 상술한 본 발명의 제2 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 관측된 도착시간차를 이용하여 위치 추정을 하는 휴대용 단말기는 상기 휴대용 단말기에 수신된 신호를 기초로 채널 임펄스 응답을 획득하는 채널 임펄스 응답 획득부와 상기 획득된 채널 임펄스 응답에 가중치를 적용하는 가중치 적용부와 상기 가중치 적용부로부터 가중치가 적용된 채널 임펄스 응답에 기초하여, 새로운 임계값을 설정하고 FAP(First Arriving Path)를 검출하는 FAP 검출부를 포함할 수 있다. 관측된 도착시간차를 이용하여 위치 추정을 하는 휴대용 단말기는 상기 FAP 검출부로부터 검출된 FAP를 기초로 상기 휴대용 단말기의 위치를 추정하는 위치 추정부를 더 포함할 수 있다. 상기 휴대용 단말기에 수신된 신호를 기초로 채널 임펄스 응답을 획득하는 채널 임펄스 응답 획득부는 상기 수신된 신호에 포함된 가드 인터벌(Guard Interval)을 제거하는 가드 인터벌 제거부, 상기 가드 인터벌이 제거된 신호에 FFT 연산을 수행하여 주파수 영역 신호로 변환하는 FFT 연산부, 복조하고자 하는 PRS 신호 위치에서 초기 채널 추정을 하는 초기 채널 추정부와 상기 추기 채널 추정을 통해 추정된 채널 주파수 응답을 기초로 IFFT 연산을 수행하여 채널 임펄스 응답을 획득하는 IFFT 연산부를 포함할 수 있다. 상기 휴대용 단말기에 수신된 신호를 기초로 채널 임펄스 응답을 획득하는 채널 임펄스 응답 획득부는 코릴레이션 연산을 통해 상기 채널 임펄스 응답을 획득할 수 있다. 상기 휴대용 단말기에 수신된 신호를 기초로 채널 임펄스 응답을 획득하는 채널 임펄스 응답 획득부는 상기 휴대용 단말기에 수신된 신호에 단순 누적 방식 및 차동 누적 방식 중 적어도 하나를 사용하여 상기 채널 임펄스 응답을 추정할 수 있다. 상기 휴대용 단말기에 수신된 신호를 기초로 CIR을 획득하는 채널 임펄스 응답 획득부는 상기 휴대용 단말기에 수신된 적어도 하나의 PRS(Positioning Reference Symbol)을 이용하여 상기 채널 임펄스 응답을 추정할 수 있다. 상기 획득된 채널 임펄스 응답에 가중치를 적용하는 가중치 적용부는 상기 획득된 채널 임펄스 응답을 연속적인 서브 프레임이 모두 전송될때까지 저장하는 버퍼, 상기 버퍼에 저장된 상기 획득된 채널 임펄스 응답의 평균을 산출하는 채널 임펄스 응답 평균값 산출부와 상기 버퍼에 저장된 상기 획득된 채널 임펄스 응답의 분산을 산출하는 채널 임펄스 응답 분산값 산출부를 포함할 수 있다. 상기 채널 임펄스 응답 분산값 산출부는 차동 누적 방식을 사용하여 얻은 평균 채널 임펄스 응답 값과 각 심볼의 채널 임펄스 응답 값과의 분산을 산출할 수 있다. In addition, the portable terminal for performing the position estimation using the observed time difference of arrival according to an aspect of the present invention for achieving the second object of the present invention to obtain a channel impulse response based on the signal received by the portable terminal Based on a channel impulse response obtaining unit, a weight applying unit applying weights to the obtained channel impulse response, and a channel impulse response weighted from the weight applying unit, a new threshold value is set and a FAP (First Arriving Path) is detected. It may include a FAP detection unit. The portable terminal for estimating the location using the observed arrival time difference may further include a position estimating unit estimating the position of the portable terminal based on the FAP detected by the FAP detector. A channel impulse response obtaining unit for obtaining a channel impulse response based on the signal received by the portable terminal, a guard interval removing unit for removing a guard interval included in the received signal, to the signal from which the guard interval has been removed Performing an FFT operation and performing an IFFT operation on the basis of the channel frequency response estimated through the additional channel estimation and the initial channel estimating unit performing initial channel estimation at the position of the PRS signal to be demodulated. It may include an IFFT operation unit for obtaining a channel impulse response. The channel impulse response obtaining unit obtaining the channel impulse response based on the signal received by the portable terminal may obtain the channel impulse response through a correlation operation. The channel impulse response obtaining unit for obtaining a channel impulse response based on the signal received by the portable terminal may estimate the channel impulse response using at least one of a simple accumulation method and a differential accumulation method on the signal received by the portable terminal. have. The channel impulse response obtaining unit obtaining the CIR based on the signal received by the portable terminal may estimate the channel impulse response using at least one Positioning Reference Symbol (PRS) received by the portable terminal. A weight applying unit applying a weight to the obtained channel impulse response buffer stores the obtained channel impulse response until all successive subframes are transmitted, and a channel for calculating an average of the obtained channel impulse response stored in the buffer. An impulse response average value calculator and a channel impulse response variance calculator for calculating the variance of the obtained channel impulse response stored in the buffer may be included. The channel impulse response variance calculator may calculate a variance between an average channel impulse response value obtained by using a differential accumulation method and a channel impulse response value of each symbol.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 관측된 도착시간차(OTDOA)를 이용한 휴대용 단말기 위치 추적 방법 및 이러한 방법을 사용하는 휴대용 단말기에 따르면, 위치 추적을 위한 추가의 모듈없이도 휴대용 단말기에 수신되는 신호에 가중치를 더하는 방식을 사용한다.According to the portable terminal location tracking method using the observed time difference of arrival (OTDOA) according to the embodiment of the present invention and the portable terminal using such a method, a signal received at the portable terminal without additional module for tracking location Add weights to the.

따라서, 휴대용 단말기에 GPS 모듈을 설치하지 않아도, 휴대용 단말기에 수신된 신호를 소프트웨어적으로 처리하는 방법을 통해 휴대용 단말기의 정확한 위치추적을 할 수 있다. Therefore, even if the GPS module is not installed in the portable terminal, accurate location tracking of the portable terminal can be performed through a method of processing a signal received by the portable terminal in software.

도 1은 관측된 도착시간차(OTDOA)를 이용한 위치 추정 방법을 나타낸 개념도이다.
도 2는 관측된 도착시간차(OTDOA)에 의한 채널임펄스응답(CIR) 값 변화를 나타낸 것이다.
도 3은 채널임펄스응답(CIR) 검출에 사용되는 3GPP LTE 시스템의 PRS(Position Reference Signal)가 포함된 노멀 CP(Normal CP(Cyclic Prefix))를 사용하는 서브프레임의 구조를 나타낸 것이다.
도 4는 채널임펄스응답(CIR) 검출에 사용되는 3GPP LTE 시스템의 PRS(Position Reference Signal)가 포함된 확장 CP(Extended CP(Cyclic Prefix)) 서브프레임의 구조를 나타낸 것이다.
도 5는 단순 누적 방식과 차동 누적 방식의 관측된 도착시간차(OTDOA) 추정 RMSE (Root Mean Square) 성능을 나타낸 그래프이다.
도 6은 단순 누적 방식과 차동 누적 방식의 관측된 도착시간차(OTDOA) 추정 RMSE (Root Mean Square) 성능을 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 채널임펄스응답(CIR) 값의 분산에 따른 가중치를 적용한 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 가중치를 적용한 단순 누적 방식을 이용하여 채널임펄스응답(CIR)값을 추정할 때, 관측된 도착시간차(OTDOA) 추정 RMSE (Root Mean Square) 성능을 나타낸 그래프이다.
도 9는 단순 누적 방식과 차동 누적 방식의 관측된 도착시간차(OTDOA) 추정 RMSE (Root Mean Square) 성능을 나타낸 그래프이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 가중치를 적용한 경우, 위치 추정 누적 분포 함수(Cumulative Distribution Function, CDF)의 성능을 나타낸 그래프이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 가중치를 적용한 경우, 위치 추정 누적 분포 함수(Cumulative Distribution Function, CDF)의 성능을 나타낸 그래프이다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 관측된 도착시간차(OTDOA)를 이용한 위치 추정 방법을 나타낸 순서도이다.
도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 관측된 도착시간차(OTDOA)를 이용하여 위치 추정을 하는 휴대용 단말기의 개념도이다.
1 is a conceptual diagram illustrating a location estimation method using observed arrival time differences (OTDOA).
Figure 2 shows the change in the channel impulse response (CIR) value by the observed arrival time difference (OTDOA).
FIG. 3 shows a structure of a subframe using a normal CP (Cyclic Prefix) including a Position Reference Signal (PRS) of a 3GPP LTE system used for channel impulse response (CIR) detection.
FIG. 4 illustrates a structure of an extended CP (Cyclic Prefix) subframe including a Position Reference Signal (PRS) of a 3GPP LTE system used for channel impulse response (CIR) detection.
FIG. 5 is a graph illustrating observed root mean square (OTDEA) estimated root mean square (OTDOA) performance of a simple accumulation method and a differential accumulation method.
FIG. 6 is a graph illustrating observed root mean square (OTSEA) estimated root mean square (OTDOA) performance of a simple accumulation method and a differential accumulation method.
7 is a graph to which weights based on dispersion of channel impulse response (CIR) values according to an embodiment of the present invention are applied.
8 is a graph illustrating observed root mean square (OTDOA) estimated root mean square (OTDOA) performance when estimating a channel impulse response (CIR) value using a simple cumulative weighted method according to an embodiment of the present invention. to be.
FIG. 9 is a graph illustrating observed performance of estimated OTDOA root mean square (RMSE) performance between a simple accumulation method and a differential accumulation method.
FIG. 10 is a graph illustrating the performance of a position estimation cumulative distribution function (CDF) when a weight is applied according to an embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a graph illustrating the performance of a position estimate cumulative distribution function (CDF) when a weight is applied according to an embodiment of the present invention.
12 is a flowchart illustrating a method of estimating a location using an observed arrival time difference (OTDOA) according to an embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a conceptual diagram of a portable terminal for performing location estimation using an observed arrival time difference (OTDOA) according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.As the invention allows for various changes and numerous embodiments, particular embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the written description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, it should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. Like reference numerals are used for like elements in describing each drawing.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may also be referred to as the first component. And / or < / RTI > includes any combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다거나 "직접 접속되어"있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, . On the other hand, when a component is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another component, it should be understood that there is no other component in between.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular example embodiments only and is not intended to be limiting of the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, the terms "comprise" or "have" are intended to indicate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, and one or more other features. It is to be understood that the present invention does not exclude the possibility of the presence or the addition of numbers, steps, operations, components, components, or a combination thereof.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 이하, 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, it will be described in detail a preferred embodiment of the present invention. Hereinafter, the same reference numerals are used for the same components in the drawings, and duplicate descriptions of the same components are omitted.

이하, 본 발명의 일실시예에서 사용하는 채널 임펄스 응답(Channel Impulse Response, 이하 CIR)은 송신단에서 수신단으로 신호를 전송할 경우, 도심 환경과 같은 많은 건물로 가려진 환경에서는 송신단에서 발생된 신호가 휴대용 단말기로 바로 가는 것이 아니라 건물과 같은 곳에서 반사되어 들어오기 때문에 수신단에서 검출되는 복수개의 임펄스 응답을 말한다.
Hereinafter, a channel impulse response (CIR) used in an embodiment of the present invention is a signal transmitted from a transmitting terminal in an environment covered by many buildings such as an urban environment when transmitting a signal from a transmitting end to a receiving end. Rather than going directly to the building, it refers to a plurality of impulse responses detected at the receiving end because they are reflected from a place such as a building.

이하 본 발명의 일실시예에서는 관측된 도착 시간차라는 용어는 OTDOA(OBSERVED TIME DIFFERENCE OF ARRIVAL)와 동일한 의미로 사용될 수 있다.
In the following embodiment of the present invention, the term “arrival time difference observed” may be used in the same sense as OBDOED TIME DIFFERENCE OF ARRIVAL (OTDOA).

도 1은 관측된 도착시간차(OTDOA)를 이용한 위치 추정 방법을 나타낸 개념도이다. 1 is a conceptual diagram illustrating a location estimation method using observed arrival time differences (OTDOA).

도 1을 참조하면, 관측된 도착시간차(OTDOA)는 복수개의 eNodeB로부터 전송된 신호들 사이의 신호 도달 시간 차이를 측정한다. Referring to FIG. 1, the observed time difference of arrival (OTDOA) measures a signal arrival time difference between signals transmitted from a plurality of eNodeBs.

측정된 수신 신호 도달 시간 차이들은 각각의 쌍곡선으로 변환되며, 관측된 도착시간차(OTDOA)를 이용한 위치 추정은 쌍곡선들간의 교점을 휴대용 단말기의 위치로 추정하는 방법을 사용한다. 여기서 도달 시간 차이는 서빙 셀(serving cell) 신호를 기준으로한 인접 셀(neighboring cell) 신호의 타이밍 옵셋(Offset)으로 표현되며, 이러한 타이밍 옵셋의 추정은 주파수 영역 PRS(Positioning Reference Symbol) 신호의 위상 회전 및 시간 영역 채널 임펄스 응답(Channel Impulse Response, 이하 CIR이라고 함.)값을 이용하여 추정 가능하다. 주파수 영역 위상 회전을 이용하여 OTDOA를 추정하는 경우에는 수신기에서 채널의 다중 경로 지연으로 인한 성분과 OTDOA가 함께 추정되어 정확한 추정 성능을 보장할 수 없기 때문에 시간 영역 CIR 값의 첫 번째 경로(First Arriving Path)를 검출함으로서 채널의 다중 경로 지연으로 인한 성능 열화를 방지할 수 있다.
The measured difference in arrival time of the received signal is converted into respective hyperbolas, and the position estimation using the observed time difference of arrival (OTDOA) uses a method of estimating the intersection point between the hyperbolas as the position of the portable terminal. Here, the arrival time difference is expressed as a timing offset of a neighboring cell signal based on a serving cell signal, and the estimation of the timing offset is a phase of a frequency-domain Positioning Reference Symbol (PRS) signal. It can be estimated using the rotation and time domain channel impulse response (CIR) values. When estimating OTDOA using frequency-domain phase rotation, the first path of the time-domain CIR value cannot be guaranteed because the receiver estimates the components due to the multipath delay of the channel and the OTDOA together to ensure accurate estimation performance. ) Can be prevented from performance degradation due to the multipath delay of the channel.

채널임펄스응답(CIR)을 이용한 관측된 도착시간차(OTDOA) 추정 방식에서 CIR의 검출은 FFT 이후 PRS 신호를 이용하여 CFR (Channel Frequency Response)를 구한 뒤 IFFT 연산을 통해 채널임펄스응답(CIR)을 검출하거나, 또는 시간 영역 PRS 신호와의 교차-코릴레이션(cross-correlation)을 통한 CIR의 검출이 가능하다. In the OTDOA estimation method using the channel impulse response (CIR), the CIR is detected by obtaining a channel frequency response (CFR) using a PRS signal after the FFT, and then detecting the channel impulse response (CIR) through an IFFT operation. Alternatively, detection of CIR through cross-correlation with a time domain PRS signal is possible.

이하 본 발명의 일실시예에서는 설명의 편의상 FFT 연산을 사용하여 CIR을 검출하는 방법을 개시하지만, 본 발명의 본질에서 벋어나지 않는 한 코릴레이션(Correlation)을 사용하여 CIR을 검출하는 방법 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.Hereinafter, an embodiment of the present invention discloses a method for detecting CIR using FFT operation for convenience of description, but a method for detecting CIR using correlation is also provided, unless it is departed from the essence of the present invention. It is included in the scope of right.

수신단 FFT 이후

Figure pat00001
번째 심볼의
Figure pat00002
번째 부반송파 신호는 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다. After receiving end FFT
Figure pat00001
Of the first symbol
Figure pat00002
The first subcarrier signal may be represented by Equation 1.

Figure pat00003
Figure pat00003

여기서

Figure pat00004
는 서빙 셀 PRS를 나타내고,
Figure pat00005
는 휴대용 단말기와 서빙 셀 사이의 CFR(Channel Frequency Response)를 의미한다. 또한,
Figure pat00006
Figure pat00007
번째 인접 셀 PRS를 나타내고
Figure pat00008
는 휴대용 단말기와
Figure pat00009
번째 인접 셀 간의 CFR을 의미한다.
Figure pat00010
는 위치 추정에 이용되는 인접 셀의 수이다. here
Figure pat00004
Represents the serving cell PRS,
Figure pat00005
Means channel frequency response (CFR) between the mobile terminal and the serving cell. Also,
Figure pat00006
Is
Figure pat00007
Represents the first adjacent cell PRS
Figure pat00008
With a portable terminal
Figure pat00009
CFR between the first adjacent cell.
Figure pat00010
Is the number of neighbor cells used for position estimation.

Figure pat00011
번째 인접셀 PRS 위치로부터 초기 LS(Least Square) 채널 추정은 아래의 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00011
The initial LS channel estimation from the first neighbor cell PRS location may be expressed by Equation 2 below.

Figure pat00012
Figure pat00012

여기서

Figure pat00013
Figure pat00014
번째 인접 셀 PRS의 위치 집합이다. here
Figure pat00013
Is
Figure pat00014
The position set of the first neighbor cell PRS.

따라서, 아래의 수학식3과 같이 N-point IFFT 연산을 통해 UE와

Figure pat00015
번째 인접 셀 사이의 CIR을 얻을 수 있다. Therefore, the UE and the N-point IFFT operation as shown in Equation 3 below
Figure pat00015
The CIR between the first adjacent cell can be obtained.

Figure pat00016
Figure pat00016

도 2는 관측된 도착시간차(OTDOA)에 의한 채널임펄스응답(CIR) 값 변화를 나타낸 것이다. Figure 2 shows the change in the channel impulse response (CIR) value by the observed arrival time difference (OTDOA).

도 2를 참조하면, 서빙 기지국(serving eNodeB)의 PRS 신호와 인접 기지국(neighboring eNodeB)의 PRS 신호간의 OTDOA가 9인 경우, OTDOA가 0인 경우에 비해 CIR 값이 9 샘플만큼 오른쪽으로 이동한 것을 확인 할 수 있으며, 따라서 인접셀의 PRS 신호의 CIR 값이 이동한 정도를 통해 OTDOA를 추정 할 수 있다.Referring to FIG. 2, when the OTDOA between the PRS signal of the serving eNodeB and the PRS signal of the neighboring eNodeB is 9, the CIR value is shifted to the right by 9 samples as compared with the case where the OTDOA is 0. Therefore, OTDOA can be estimated by the degree of movement of the CIR value of the PRS signal of the adjacent cell.

CIR이 이동한 정도의 판단은 최대 전력을 갖는 경로를 검출하는 방식과 적절한 임계값을 설정하여 임계값을 초과하는 CIR 위치를 검출하는 방식 등이 가능하나, 최대 전력 경로를 검출하는 방식의 경우 다중 경로 채널 환경 특성에 따라 성능이 의존하는 단점이 있으므로 본 발명에서는 PNR (Path to Noise power Ratio)에 따른 임계값 설정을 통한 FAP(First Arriving Path) 검출 방식을 적용한다. FAP의 검출은 임계값을 초과하는 첫 번째 CIR 값을 FAP로 판단하며 FAP 검출을 위한 임계값은 수학식 4와 같이 나타낼 수 있다.The determination of the degree to which the CIR is moved can be performed by detecting a path having the maximum power and a method of detecting a CIR position exceeding a threshold by setting an appropriate threshold value. Since the performance depends on the path channel environment characteristics, the present invention applies a FAR (First Arriving Path) detection method by setting a threshold according to a path to noise power ratio (PNR). The detection of the FAP determines the first CIR value exceeding the threshold as the FAP, and the threshold for detecting the FAP can be expressed by Equation 4 below.

Figure pat00017
Figure pat00017

여기서

Figure pat00018
는 PRS 신호의 총 전력,
Figure pat00019
는 zero-th order Bessel function of first kind를 의미하며,
Figure pat00020
는 최대 도플러 주파수,
Figure pat00021
는 심볼 길이,
Figure pat00022
는 누적된 심벌 수,
Figure pat00023
은 누적된 심볼간 간격을 의미한다.
here
Figure pat00018
Is the total power of the PRS signal,
Figure pat00019
Means zero-th order Bessel function of first kind,
Figure pat00020
Is the maximum Doppler frequency,
Figure pat00021
Is the symbol length,
Figure pat00022
Is the cumulative number of symbols,
Figure pat00023
Is the accumulated inter-symbol spacing.

도 3은 채널임펄스응답(CIR) 검출에 사용되는 3GPP LTE 시스템의 PRS(Position Reference Signal)가 포함된 노멀 CP(Normal CP(Cyclic Prefix))를 사용하는 서브프레임의 구조를 나타낸 것이다. FIG. 3 shows a structure of a subframe using a normal CP (Cyclic Prefix) including a Position Reference Signal (PRS) of a 3GPP LTE system used for channel impulse response (CIR) detection.

도 3의 좌측 개념도는 하나 또는 두 개의 PBCH(Physical Broadcast Channel) 전송 안테나 포트 개수를 사용하여 노멀 CP(Normal CP(Cyclic Prefix))를 사용하는 서브프레임를 전송할 때 PRS 심볼의 슬롯 및 서브케리어에서 분포를 나타낸 것이고, 도 3의 우측 개념도는 네 개의 PBCH(Physical Broadcast Channel) 전송 안테나 포트 개수를 사용할 때 PRS 심볼의 슬롯 및 서브케리어에서 분포를 나타낸 것이다. 3 illustrates a distribution of slots and subcarriers of a PRS symbol when transmitting a subframe using a normal CP using a number of one or two physical broadcast channel (PBCH) transmit antenna ports. 3 shows a distribution in slots and subcarriers of a PRS symbol when four physical broadcast channel (PBCH) transmit antenna port numbers are used.

도 3을 참조하면, 노멀 CP를 사용할 경우, 6개의 부반송파(Subcarrier)에 8개의 PRS 심볼이 포함되어 있다.
Referring to FIG. 3, when a normal CP is used, eight PRS symbols are included in six subcarriers.

도 4는 채널임펄스응답(CIR) 검출에 사용되는 3GPP LTE 시스템의 PRS(Position Reference Signal)가 포함된 확장 CP(Extended CP(Cyclic Prefix)) 서브프레임의 구조를 나타낸 것이다. FIG. 4 illustrates a structure of an extended CP (Cyclic Prefix) subframe including a Position Reference Signal (PRS) of a 3GPP LTE system used for channel impulse response (CIR) detection.

도 4의 좌측 개념도는 하나 또는 두 개의 PBCH(Physical Broadcast Channel) 전송 안테나 포트 개수를 사용하여 확장 CP(Extended CP(Cyclic Prefix))를 사용하는 서브프레임를 전송할 때 PRS 심볼의 슬롯 및 서브케리어에서의 분포를 나타낸 것이고, 도 4의 우측 개념도는 네 개의 PBCH(Physical Broadcast Channel) 전송 안테나 포트 개수를 사용하여 PRS 심볼의 슬롯 및 서브케리어에서의 분포를 나타낸 것이다. 4 shows a distribution of slots and subcarriers of a PRS symbol when transmitting a subframe using an extended CP (cyclic prefix) using one or two physical broadcast channel (PBCH) transmit antenna port numbers. 4 illustrates a distribution of slots and subcarriers of a PRS symbol using four physical broadcast channel (PBCH) transmit antenna port numbers.

도 4를 참조하면, 확장 CP를 사용할 경우, 8개의 부반송파(Subcarrier)에 6개의 PRS 심볼이 포함되어 있다. Referring to FIG. 4, when the extended CP is used, six PRS symbols are included in eight subcarriers.

일반적으로 확장 CP는 CP의 오버헤드 측면에서는 비효율적이지만, 크기가 큰 셀과 같이 시간적으로 신호가 퍼지는 딜레이 스프레드(Delay Spread)가 매우 큰 환경에서 사용될 수 있다.In general, an extended CP is inefficient in terms of overhead of a CP, but may be used in an environment in which a delay spread in which a signal spreads in time is large, such as a large cell.

3GPP LTE 시스템에서 PRS 시퀀스(Sequence)

Figure pat00024
는 아래의 수학식 5와 같이 CRS와 동일한 PRBS(Pseudo Random Binary Sequence) 생성기를 이용하여 생성될 수 있다. PRS Sequence in 3GPP LTE System
Figure pat00024
May be generated using a Pseudo Random Binary Sequence (PRBS) generator identical to the CRS as shown in Equation 5 below.

Figure pat00025
Figure pat00025

Figure pat00026
는 슬롯 넘버(Slot Number),
Figure pat00027
은 심볼 넘버(Symbol Number)를 의미한다.
Figure pat00026
Is the slot number,
Figure pat00027
Means a symbol number.

PRS 시퀀스

Figure pat00028
는 공액 복소 심벌
Figure pat00029
로 아래의 수학식 6과 같이 매핑되며, 도 3 또는 4와 같이 Cell/UE Specific RS(Reference Symbol)와 중첩을 피한 대각선(Diagonal)형태를 가진다. PRS sequence
Figure pat00028
The conjugate complex symbol
Figure pat00029
It is mapped as shown in Equation 6 below, and has a diagonal form avoiding overlapping with a Cell / UE Specific RS (Reference Symbol) as shown in FIG. 3 or 4.

Figure pat00030
Figure pat00030

여기서, PRS를 위한 대역폭

Figure pat00031
는 상위 계층(Layer)에 의해 결정되며, Cell-Specific Frequency Shift
Figure pat00032
Figure pat00033
로 정의 된다. Where bandwidth for PRS
Figure pat00031
Is determined by the upper layer, Cell-Specific Frequency Shift
Figure pat00032
Is
Figure pat00033
Is defined as

OTDOA 추정에 있어서, 수신 신호의 최소 SINR(Signal to Interference and Noise Ratio)는 -14dB로 고려되기 때문에 단일 서브프레임을 사용할 경우, 심각한 OTDOA 추정 성능 열화가 발생할 수 있다. 따라서, 정확한 OTDOA 추정을 위해 복수 개의 PRS 서브프레임을 전송하여 신호를 누적하는 추정 방식을 사용할 수 있다.  In OTDOA estimation, since the minimum signal to interference and noise ratio (SINR) of the received signal is considered to be -14 dB, serious OTDOA estimation performance degradation may occur when using a single subframe. Accordingly, an estimation method of accumulating signals by transmitting a plurality of PRS subframes may be used for accurate OTDOA estimation.

연속적으로 전송할 수 있는 서브 프레임 수는 상위 계층(Layer)에서 결정하며 1, 2, 4, 또는 6개의 서브 프레임을 전송할 수 있다. 연속적인 PRS 서브프레임의 CIR을 OTDOA의 추정에 이용하는 경우, 누적에 따른 향상된 추정 성능을 얻을 수 있지만, 전송 가능한 최대 PRS 서브프레임수는 6개로 제한되기 때문에 서브프레임의 수를 늘려서 추성 성능 향상을 하기에는 성능 향상에 한계가 존재하기 때문에 이러한 한계를 극복할 수 있는 방법이 필요하다.The number of subframes that can be continuously transmitted is determined by an upper layer and can transmit 1, 2, 4, or 6 subframes. When the CIRs of consecutive PRS subframes are used for OTDOA estimation, it is possible to obtain an improved estimation performance due to accumulation, but the maximum number of PRS subframes that can be transmitted is limited to six. There are limitations in improving performance, so we need a way to overcome them.

일반적인 통신 환경에서 신호의 다중 경로 채널의 경로 지연의 변화가 진폭(Amplitude) 및 위상(Phase)의 변화에 비해 느리기 때문에 매 심벌마다 추정된 CIR 값의 누적을 통한 잡음 성능 개선이 가능하다. CIR 값의 누적은 각 심벌의 CIR 값을 더한 뒤 심벌 수로 나누어 평균 추정 값을 구하는 단순 누적 방식과 도플러 주파수에 의한 CIR 값의 왜곡을 방지하기 위해 Mingqi Li에 의해 제안된 이전 심벌의 CIR 값과의 공액 복소 곱을 한 뒤 누적하는 차동 누적 방식으로 구분 할 수 있다. 단순 누적의 경우, CIR 값의 변화가 큰 고속 환경이거나 누적하는 심벌의 수가 증가할수록 CIR 값의 변화가 커지기 때문에 이로 인한 성능 열화가 크게 발생한다. 이에 반해 인접한 CIR 값 간의 공액 복소 곱 결과를 누적하는 방식은 공액 복소 곱 연산을 통해 CIR 값의 변화을 제한함으로써 고속 환경 및 누적하는 심벌의 수가 큰 경우에도 정확한 CIR 값의 추정이 가능하다는 장점이 존재하나, 공액 복소 곱 연산 과정에서 잡음 전력이 증가한다는 단점이 존재한다.
In the general communication environment, the change in the path delay of the multipath channel of the signal is slower than the change in amplitude and phase, thereby improving noise performance by accumulating the estimated CIR values for each symbol. Accumulation of CIR values is a simple cumulative method of calculating the average estimated value by adding the CIR values of each symbol and dividing by the number of symbols, and the CIR values of previous symbols proposed by Mingqi Li to prevent distortion of the CIR values by Doppler frequency. It can be distinguished by a differential cumulative method that accumulates after a conjugate complex product. In the case of simple accumulation, the performance degradation is large because the change in the CIR value increases as a high-speed environment having a large change in the CIR value or as the number of accumulated symbols increases. On the other hand, the method of accumulating the conjugate complex product result between adjacent CIR values has the advantage that it is possible to accurately estimate the CIR value even in a high-speed environment and a large number of cumulative symbols by limiting the change of the CIR value through the conjugate complex product operation. The disadvantage is that the noise power increases during the conjugate complex product operation.

단순 누적 방식을 통해 추정된 UE와

Figure pat00034
번째 neighboring eNodeB간의 CIR 값 은 아래의 수학식 7과 같이 나타낼 수 있다.UEs estimated by simple cumulative
Figure pat00034
The CIR value between the first neighboring eNodeBs may be represented by Equation 7 below.

Figure pat00035
Figure pat00035

여기서

Figure pat00036
은 서브프레임 인덱스,
Figure pat00037
는 연속적으로 전송된 PRS 서브프레임의 수,
Figure pat00038
는 PRS 심벌 인덱스, 그리고
Figure pat00039
는 단일 PRS 서브프레임 내의 PRS 심볼의 수를 의미한다.here
Figure pat00036
Is the subframe index,
Figure pat00037
Is the number of consecutively transmitted PRS subframes,
Figure pat00038
Is the PRS symbol index, and
Figure pat00039
Denotes the number of PRS symbols in a single PRS subframe.

차동 누적을 통해 추정된 UE와 j 번째 neighboring eNodeB간의 CIR 값은 아래의 수학식 8과 같이 표현된다.The CIR value between the UE and the j th neighboring eNodeB estimated by the differential accumulation is expressed by Equation 8 below.

Figure pat00040
Figure pat00040

도 5는 단순 누적 방식과 차동 누적 방식의 관측된 도착시간차(OTDOA) 추정 RMSE (Root Mean Square) 성능을 나타낸 그래프이다. FIG. 5 is a graph illustrating observed root mean square (OTDEA) estimated root mean square (OTDOA) performance of a simple accumulation method and a differential accumulation method.

ETU(Extended Typical Urban) 채널 환경에서 FFT 사이즈가 1024인 노멀 CP를 사용하는 서브프레임을 전송하고 이동체(UE)의 속도가 3

Figure pat00041
인 경우를 가정한 것이다. In an extended typical urban (ETU) channel environment, a subframe using a normal CP with an FFT size of 1024 is transmitted and the speed of a mobile station (UE) is 3
Figure pat00041
Is assumed.

도 5를 참조하면, 차동 누적 방식을 사용하는 것을 전제하고, 전송되는 PRS 서브프레임이 1개일 경우의 그래프, 전송되는 PRS 서브프레임이 2개일 경우의 그래프, 전송되는 PRS 서브프레임이 4개일 경우 의 그래프, 전송되는 PRS 서브프레임이 6개일 경우의 그래프와 단순 누적 방식을 사용하는 것을 전제하고 전송되는 PRS 서브프레임이 1개일 경우 의 그래프, 전송되는 PRS 서브프레임이 2개일 경우 의 그래프, 전송되는 PRS 서브프레임이 4개일 경우의 그래프, 전송되는 PRS 서브프레임이 6개일 경우의 그래프가 나타나있다. Referring to FIG. 5, assuming that a differential accumulation scheme is used, a graph when one PRS subframe is transmitted, a graph when two PRS subframes are transmitted, and four PRS subframes that are transmitted are shown. Graph, graph when six PRS subframes are transmitted and graph when one PRS subframe is transmitted, graph when two PRS subframes are transmitted, and PRS transmitted under the assumption that a simple accumulation method is used. The graph when four subframes are shown and the graph when six PRS subframes are transmitted are shown.

그래프의

Figure pat00042
축은 서빙 셀의 기지국으로부터의 거리를 나타내고, 그래프의
Figure pat00043
축은 OTDOA의 추정 RMSE(Root Mean Square Error)를 나타낸다. Graph
Figure pat00042
The axis represents the distance from the base station of the serving cell,
Figure pat00043
The axis represents the estimated root mean square error (RMS) of OTDOA.

도 5를 참조하면, 누적되는 서브프레임의 수가 많아질수록 OTDOA를 정확하게 추정할 수 있고, 서빙 셀의 기지국의 중심에서 멀어질수록 상대적으로 인접 셀 기지국에 가까워지므로 OTDOA를 더욱 정확하게 추정할 수 있다. Referring to FIG. 5, as the number of accumulated subframes increases, the OTDOA may be accurately estimated. As the distance from the base station of the serving cell increases, the OTDOA may be relatively closer to the neighboring cell base station.

이동체 속도가 3

Figure pat00044
인 경우, 단순 누적 방식이 차동 누적 방식보다 정확한 추정 성능을 보임을 알 수 있다.
Mobile Speed 3
Figure pat00044
In this case, it can be seen that the simple accumulation method shows more accurate estimation performance than the differential accumulation method.

도 6은 단순 누적 방식과 차동 누적 방식의 관측된 도착시간차(OTDOA) 추정 RMSE (Root Mean Square) 성능을 나타낸 그래프이다. FIG. 6 is a graph illustrating observed root mean square (OTSEA) estimated root mean square (OTDOA) performance of a simple accumulation method and a differential accumulation method.

ETU (Extended Typical Urban) 채널 환경에서 FFT 사이즈가 1024인 노멀 CP를 사용하는 서브프레임을 전송하고 이동체(UE)의 속도가 30

Figure pat00045
인 경우를 가정한 것이다. In an ETU (Extended Typical Urban) channel environment, a subframe using a normal CP with an FFT size of 1024 is transmitted and the speed of a mobile station (UE) is 30
Figure pat00045
Is assumed.

도 6을 참조하면, 차동 누적 방식을 사용하는 것을 전제하고, 전송되는 PRS 서브프레임이 1개일 경우의 그래프, 전송되는 PRS 서브프레임이 2개일 경우 의 그래프, 전송되는 PRS 서브프레임이 4개일 경우의 그래프, 전송되는 PRS 서브프레임이 6개일 경우의 그래프와 단순 누적 방식을 사용하는 것을 전제하고 전송되는 PRS 서브프레임이 1개일 경우의 그래프, 전송되는 PRS 서브프레임이 2개일 경우의 그래프, 전송되는 PRS 서브프레임이 4개일 경우의 그래프, 전송되는 PRS 서브프레임이 6개일 경우의 그래프가 나타나있다. Referring to FIG. 6, assuming that a differential accumulation scheme is used, a graph when one PRS subframe is transmitted, a graph when two PRS subframes are transmitted, and four PRS subframes that are transmitted are shown. Graph, graph when six PRS subframes are transmitted and graph when one PRS subframe is transmitted, graph when two PRS subframes are transmitted, and PRS transmitted under the assumption that a simple cumulative method is used. The graph when four subframes are shown and the graph when six PRS subframes are transmitted are shown.

그래프의

Figure pat00046
축은 서빙 셀의 기지국으로부터의 거리를 나타내고, 그래프의
Figure pat00047
축은 OTDOA의 추정 RMSE(Root Mean Square Error)를 나타낸다. Graph
Figure pat00046
The axis represents the distance from the base station of the serving cell,
Figure pat00047
The axis represents the estimated root mean square error (RMS) of OTDOA.

도 6을 참조하면, 누적되는 서브프레임의 수가 많아질수록 OTDOA를 정확하게 추정할 수 있고, 서빙 셀의 기지국의 중심에서 멀어질수록 상대적으로 인접 셀 기지국에 가까워지므로 OTDOA를 더욱 정확하게 추정할 수 있다. Referring to FIG. 6, as the number of accumulated subframes increases, the OTDOA may be accurately estimated. As the distance from the base station of the serving cell increases, the OTDOA may be relatively closer to the neighboring cell base station.

이동체 속도가 30

Figure pat00048
인 경우, 4개 이하의 연속적인 PRS 서브프레임을 전송하는 경우에는 단순 누적 방식이 차동 누적 방식보다 정확한 OTDOA 추정성능을 가지나, 6개의 연속적인 서브프레임을 전송하는 경우, 차동 누적방식이 단순 누적 방식보다 정확한 OTDOA 추정 성능을 가진다. Mobile Speed 30
Figure pat00048
In the case of transmitting 4 or less consecutive PRS subframes, the simple accumulation scheme has more accurate OTDOA estimation performance than the differential accumulation scheme. However, when the six consecutive subframes are transmitted, the differential accumulation scheme is a simple accumulation scheme. Has more accurate OTDOA estimation performance.

기존의 일반적인 OFDM 시스템에서는 추정된 CIR 값의 누적은 누적된 CIR 간 도플러 주파수에 의한 채널의 시간적 변화가 크지 않은 저속 환경에 적합한 단순 누적을 사용하거나, 누적된 CIR 간 시간적 변화가 큰 환경에서 탁월한 성능을 나타내는 차동 누적 방식을 통해 고속 환경에서의 CIR의 변화를 고정시킨 후 누적을 통한 잡음 성능 향상을 목표로 하였다.In conventional general OFDM systems, the cumulative estimation of CIR values is based on simple accumulation, which is suitable for low-speed environments in which the temporal change of the channel due to the accumulated Doppler frequency is not large, or in the environment where the temporal change between accumulated CIRs is large. The differential accumulation method, which is designed to improve the noise performance by fixing the change of the CIR in the high speed environment.

현재 LTE 시스템의 OTDOA를 이용한 위치 서비스에서 상대적으로 저속의 이동체 속도 (3

Figure pat00049
에서 30
Figure pat00050
)를 고려하고 있기 때문에 단순 누적 방식이 차동 누적 방식보다 OTDOA 추정에 적합하다 하지만 최대로 이용 가능한 PRS 서브프레임의 수가 제한적일 뿐만 아니라 단순 누적 방식의 고속 환경에서의 성능 열화로 인해 다수의 PRS 서브프레임을 이용하는 경우에도 추정 성능 개선의 한계가 발생한다. Relatively low moving vehicle speed in location service using OTDOA of LTE system (3
Figure pat00049
From 30
Figure pat00050
), But the simple accumulation scheme is more suitable for OTDOA estimation than the differential accumulation scheme.However, the maximum number of PRS subframes available is not only limited, but also due to the performance degradation in the high-speed environment of the simple accumulation scheme. Even when used, there is a limit of improving the estimated performance.

본 발명의 일실시예에 따르면, 누적된 CIR값에 각 CIR 값의 시간적 분산에 따른 가중치를 적용함으로써 이동체 속도 증가에 따른 일반 누적 방식의 성능 열화를 개선할 뿐만 아니라 OTDOA 추정 정확도를 향상 시킬 수 있는 CIR의 분산에 따른 가중치 적용 방식을 사용할 수 있다.  According to an embodiment of the present invention, by applying weights according to the temporal variance of each CIR value to the accumulated CIR values, not only the performance deterioration of the general accumulation method according to the increase of the moving body speed but also the OTDOA estimation accuracy can be improved. A weighting method based on the dispersion of the CIR may be used.

본 발명의 일실시예에 따른 OTDOA 추정에 있어 CIR을 누적하는 이유는 정확한 CIR 값을 추정하기 위한 것이 아니라, 정확한 FAP(First Arriving Path) 위치를 추정하기 위한 것이기 때문에 FAP 검출 능력을 향상시키기 위해 CIR의 분산값에 따른 가중치 설정 방식을 사용할 수 있다. The reason for accumulating CIR in OTDOA estimation according to an embodiment of the present invention is not to estimate an accurate CIR value, but to estimate an accurate first arriving path (FAP) location, thereby improving CIR detection capability. The weight setting method according to the variance value of may be used.

시변 채널 환경에서 추정된 CIR은 수학식 9와 같이 다중 경로 성분이 포함된 위치와 그 외의 잡음 성분만이 존재하는 위치로 나누어 나타낼 수 있다.The estimated CIR in the time-varying channel environment may be represented by dividing the location including the multipath component and the location where only other noise components exist as shown in Equation (9).

Figure pat00051
Figure pat00051

잡음 전력이 모든

Figure pat00052
값에 대해 일정하다고 가정한다면, 시변 채널 환경에서
Figure pat00053
이 시간에 따라 변화하기 때문에 CIR 값의 위치에 따른 시간적 분산은 다중 경로 위치에서의 분산이 잡음 위치에서의 분산보다 크다. 따라서 누적된 CIR 값에 분산에 따른 가중치를 적용함으로써 FAP 검출 성능을 향상 시킬 수 있다.
Noise power all
Figure pat00052
Assuming constant values, in a time-varying channel environment
Figure pat00053
Because it changes over time, the temporal variance according to the position of the CIR value is larger than the variance at the noisy position. Therefore, FAP detection performance can be improved by applying weights according to variance to the accumulated CIR values.

시간적 분산에 따른 가중치가 적용된 CIR

Figure pat00054
및 가중치 적용에 따른 임계값
Figure pat00055
은 아래의 수학식 10과 같이 나타낼 수 있다.Weighted CIR over time variance
Figure pat00054
And threshold values
Figure pat00055
May be represented by Equation 10 below.

Figure pat00056
Figure pat00056

Figure pat00057
은 정규화된 분산에 따른 가중치,
Figure pat00058
은 계산된 가중치를 의미하고,
Figure pat00059
는 차동 누적 방식을 사용하여 얻은 평균 CIR값을 의미한다. 단순 누적 평균값이 고속 환경에서 CIR의 변화로 인해 왜곡되기 때문에 차동 누적을 이용하여 얻은 평균 CIR을 사용할 수 있다.
Figure pat00057
Is the weight according to the normalized variance,
Figure pat00058
Means the calculated weight,
Figure pat00059
Is the average CIR value obtained using the differential cumulative method. Since the simple cumulative mean value is distorted due to the change in the CIR in a high speed environment, the average CIR obtained using differential accumulation can be used.

가중치의 설정 과정은 분산을 구하기 위해서는 차동 누적 방식을 사용하여 얻은 평균 CIR 값과 각 심볼의 CIR 값과의 분산을 구하고, 각 샘플 위치에서의 분산 값을 정규화 (평균 가중치로 정규화)한 뒤, 기존의 단순 누적을 통해 얻은 평균 CIR

Figure pat00060
에 적용할 수 있다. 이때 적용된 가중치에 의해 전체 CIR의 레벨이 변화하기 때문에 기존의 FAP 검출에서의 임계값을 전체 CIR의 크기가 변화한만큼(
Figure pat00061
) 다시 재설정해준 뒤, FAP 검출을 수행할 수 있다.
In order to determine the variance, the variance is calculated by calculating the variance between the average CIR value obtained by using the differential cumulative method and the CIR value of each symbol, normalizing the variance value at each sample position (normalized by the average weight), and then Average CIR obtained through simple accumulation of
Figure pat00060
Applicable to In this case, since the level of the total CIR changes according to the applied weight, the threshold value in the conventional FAP detection is changed as the magnitude of the total CIR changes (
Figure pat00061
After resetting, FAP detection can be performed.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 채널임펄스응답(CIR) 값의 분산에 따른 가중치를 적용한 그래프이다. 7 is a graph to which weights based on dispersion of channel impulse response (CIR) values according to an embodiment of the present invention are applied.

도 7을 참조하면, CIR 값에 따른 분산값을 나타내는 그래프, 가중치를 적용하기 전의 그래프, 가중치를 적용한 후의 그래프가

Figure pat00062
축 값으로 시간 도메인 인덱스값을 가지고
Figure pat00063
축 값으로 CIR의 크기(전력)를 나타내는 좌표 평면 상에 도시되어 있다. Referring to FIG. 7, a graph representing a variance value according to a CIR value, a graph before applying a weight, and a graph after applying a weight are shown.
Figure pat00062
Take a time domain index as an axis value
Figure pat00063
It is shown on a coordinate plane that represents the magnitude (power) of the CIR as the axis value.

가중치를 적용하는 경우에도 CIR의 위치는 변하지 않고 크기만 변하게 되고 위의 수식에 따르면 노이즈만 포함된 구간보다 CIR이 포함된 구간에서 가중치가 상대적으로 크기 때문에 FAP 검출에 있어, 기존에 사용하던 방법보다 정확한 FAP 값을 검출할 수 있다. Even when the weight is applied, the position of the CIR does not change but the size changes. According to the above formula, the weight is relatively higher in the section including the CIR than the section including the noise only. Accurate FAP values can be detected.

가중치가 정규화된 후에 적용되기 때문에 가중치가 큰 40번째 샘플보다 가중치가 작은 40번째 이하에 위치한 샘플에서 CIR 값이 가중치를 적용하기 전보다 감소하여 상대적으로 검출해야 하는 곳의 값은 증가하고 오차가 발생할 수 있는 위치에서 값은 감소하는 것을 알 수 있다.
Because the weights are applied after normalization, the CIR values in the samples below the 40th weight that are lower than the 40th weighted samples are lower than before the weighting, so that the values where relative detection should be increased and errors may occur. Notice that the value decreases at the location.

도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 가중치를 적용한 단순 누적 방식을 이용하여 채널임펄스응답(CIR)값을 추정할 때, 관측된 도착시간차(OTDOA) 추정 RMSE (Root Mean Square) 성능을 나타낸 그래프이다.
8 is a graph illustrating observed root mean square (OTDOA) estimated root mean square (OTDOA) performance when estimating a channel impulse response (CIR) value using a simple cumulative weighted method according to an embodiment of the present invention. to be.

도 8을 참조하면, 이동체(UE)의 속도가 3

Figure pat00064
일 경우를 전제로 각 그래프는 가중치를 적용하지 않은 단순 누적 방식을 사용할 경우 전송되는 PRS 서브프레임이 1개일 경우의 그래프, 전송되는 PRS 서브프레임이 2개일 경우의 그래프, 전송되는 PRS 서브프레임이 4개일 경우의 그래프, 전송되는 PRS 서브프레임이 6개일 경우의 그래프와 본 발명의 일실시예에 따른 가중치를 적용한 단순 누적 방식을 사용하는 것을 전제하고 전송되는 PRS 서브프레임이 1개일 경우의 그래프, 전송되는 PRS 서브프레임이 2개일 경우의 그래프, 전송되는 PRS 서브프레임이 4개일 경우의 그래프, 전송되는 PRS 서브프레임이 6개일 경우의 그래프이다.Referring to FIG. 8, the speed of the mobile unit UE is 3
Figure pat00064
In this case, each graph has a graph when one PRS subframe is transmitted, a graph when two PRS subframes are transmitted and 4 PRS subframes are transmitted when a simple cumulative method without weighting is used. Graph, transmission graph of six PRS subframes and transmission of one PRS subframe assuming the use of a simple cumulative method with weights according to an embodiment of the present invention, transmission This is a graph when two PRS subframes are used, a graph when four PRS subframes are transmitted, and a graph when six PRS subframes are transmitted.

그래프의

Figure pat00065
축은 서빙 셀의 기지국으로부터의 거리를 나타내고, 그래프의
Figure pat00066
축은 OTDOA의 추정 RMSE(Root Mean Square Error)를 나타낸다. Graph
Figure pat00065
The axis represents the distance from the base station of the serving cell,
Figure pat00066
The axis represents the estimated root mean square error (RMS) of OTDOA.

도 8을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 가중치를 적용하는 방식의 경우 1개의 서브프레임을 전송할 때, 서빙 기지국과의 거리가 200 미터 이내인 경우를 제외하고는 기존의 가중치를 적용하지 않은 단순 누적 방식보다 OTDOA 추정 성능이 우수한 것을 알 수 있다.
Referring to FIG. 8, in the case of applying a weight according to an embodiment of the present invention, when transmitting one subframe, the existing weight is not applied except when the distance from the serving base station is within 200 meters. It can be seen that the OTDOA estimation performance is superior to the simple cumulative method.

도 9는 단순 누적 방식과 차동 누적 방식의 관측된 도착시간차(OTDOA) 추정 RMSE (Root Mean Square) 성능을 나타낸 그래프이다. FIG. 9 is a graph illustrating observed performance of estimated OTDOA root mean square (RMSE) performance between a simple accumulation method and a differential accumulation method.

ETU (Extended Typical Urban) 채널 환경에서 FFT 사이즈가 1024인 노멀 CP를 사용하는 서브프레임을 전송하고 이동체(UE)의 속도가 30km/h인 경우를 가정한 것이다. It is assumed that a subframe using a normal CP having an FFT size of 1024 is transmitted in an ETU (Extended Typical Urban) channel environment and the speed of a mobile station (UE) is 30 km / h.

도 9를 참조하면, 이동체(UE)의 속도가 30

Figure pat00067
일 경우를 전제로 각 그래프는 가중치를 적용하지 않은 단순 누적 방식을 사용할 경우 전송되는 PRS 서브프레임이 1개일 경우 의 그래프, 전송되는 PRS 서브프레임이 2개일 경우의 그래프, 전송되는 PRS 서브프레임이 4개일 경우의 그래프, 전송되는 PRS 서브프레임이 6개일 경우의 그래프와 본 발명의 일실시예에 따른 가중치를 적용한 단순 누적 방식을 사용하는 것을 전제하고 전송되는 PRS 서브프레임이 1개일 경우의 그래프, 전송되는 PRS 서브프레임이 2개일 경우의 그래프, 전송되는 PRS 서브프레임이 4개일 경우의 그래프, 전송되는 PRS 서브프레임이 6개일 경우의 그래프)이다.Referring to Figure 9, the speed of the mobile unit (UE) is 30
Figure pat00067
In this case, each graph has a graph when one PRS subframe is transmitted, a graph when two PRS subframes are transmitted and 4 PRS subframes are transmitted when a simple cumulative method without weighting is used. Graph, transmission graph of six PRS subframes and transmission of one PRS subframe assuming the use of a simple cumulative method with weights according to an embodiment of the present invention, transmission Graph when two PRS subframes are used, graph when four PRS subframes are transmitted, and graph when six PRS subframes are transmitted).

그래프의

Figure pat00068
축은 서빙 셀의 기지국으로부터의 거리를 나타내고, 그래프의
Figure pat00069
축은 OTDOA의 추정 RMSE(Root Mean Square Error)를 나타낸다. Graph
Figure pat00068
The axis represents the distance from the base station of the serving cell,
Figure pat00069
The axis represents the estimated root mean square error (RMS) of OTDOA.

도 9를 참조하면, 이동체의 속도가 30인 경우에도, 본 발명의 일실시예에 따른 가중치를 적용하는 방식이 1개의 서브프레임을 전송할 때, 서빙 기지국과의 거리가 200 미터이내인 때를 제외하고는 기존의 가중치를 적용하지 않은 단순 누적 방식보다 OTDOA 추정 성능이 우수한 것을 알 수 있다.
9, the speed of the moving body is 30 Even in the case where the method of applying a weight according to an embodiment of the present invention transmits one subframe, except that when the distance to the serving base station is within 200 meters, the simple accumulation without applying the existing weight It can be seen that the OTDOA estimation performance is superior to the method.

도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 가중치를 적용한 경우, 위치 추정 누적 분포 함수(Cumulative Distribution Function, CDF)의 성능을 나타낸 그래프이다. FIG. 10 is a graph illustrating the performance of a position estimation cumulative distribution function (CDF) when a weight is applied according to an embodiment of the present invention.

도 10을 참조하면, 좌표 평면의

Figure pat00071
축은 위치 추정을 한 경우, 위치 추정을 한 거리와 실제의 위치에서 떨어진 거리를 나타내고,
Figure pat00072
축은 누적된 확률 분포를 나타낸다. 10, the coordinate plane
Figure pat00071
The axis represents the distance from the position estimate and the distance away from the actual position in the case of the position estimate,
Figure pat00072
The axis represents the cumulative probability distribution.

각각의 그래프들은 이동체의 속도가 3

Figure pat00073
인 것을 가정하고 기존의 단순 누적 방식을 사용했을 때 추정된 OTDOA값을 기초로 위치 추정 누적 분포 함수를 전송되는 서브 프레임의 개수에 따라 표현한 그래프와 이동체의 속도가 3
Figure pat00074
인 것을 가정하고 가중치를 부가한 단순 누적 방식을 사용했을 때 추정된 OTDOA값을 기초로 위치 추정 누적 분포 함수를 전송되는 서브 프레임의 개수에 따라 표현한 그래프이다. Each graph has a moving speed of 3
Figure pat00073
In the case of using the conventional simple cumulative method, the speed of the graph and the moving object expressing the position estimation cumulative distribution function according to the number of subframes transmitted is 3 based on the estimated OTDOA value.
Figure pat00074
It is a graph that expresses the position estimation cumulative distribution function according to the number of subframes transmitted on the basis of the estimated OTDOA value when a simple cumulative method with weights is assumed.

그래프를 참조하면, 6개의 연속적인 프레임을 전송한 경우, 이동체의 실제 위치와 추정한 위치의 차이가 50 미터 안에 있을 확률값은, 기존의 단순 누적 방식을 사용한 경우 85.42%인데 비해 본 발명의 CIR에 가중치를 부가한 위치 추정 방법은 88.96%의 값을 가진다. 이동체의 실제 위치와 추정한 위치의 차이가 100 미터 안에 있을 확률값은 기존의 단순 누적 방식을 사용한 경우 94.88%의 값을 가지는 반면에 본 발명에서 사용한 CIR에 가중치를 부여한 방식의 경우 97%의 값을 가진다. Referring to the graph, when six consecutive frames are transmitted, the probability that the difference between the actual position of the moving object and the estimated position is within 50 meters is 85.42% when the conventional simple accumulation method is used. The weighted position estimation method has a value of 88.96%. The probability that the difference between the actual position and the estimated position of the moving object is within 100 meters has a value of 94.88% when using the conventional simple cumulative method, whereas a value of 97% is used when weighting the CIR used in the present invention. Have

즉, 본 발명에서 개시한 CIR값에 가중치를 부여하는 방식은 기존의 방식보다 높은 위치 추정의 정확도를 가진다.
That is, the method of weighting the CIR value disclosed in the present invention has a higher accuracy of position estimation than the conventional method.

도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 가중치를 적용한 경우, 위치 추정 누적 분포 함수(Cumulative Distribution Function, CDF)의 성능을 나타낸 그래프이다. FIG. 11 is a graph illustrating the performance of a position estimate cumulative distribution function (CDF) when a weight is applied according to an embodiment of the present invention.

도 11을 참조하면, 좌표 평면의

Figure pat00075
축은 위치 추정을 한 경우, 위치 추정을 한 거리와 실제의 위치에서 떨어진 거리를 나타내고,
Figure pat00076
축은 누적된 확률 분포를 나타낸다. Referring to FIG. 11, the coordinate plane
Figure pat00075
The axis represents the distance from the position estimate and the distance away from the actual position in the case of the position estimate,
Figure pat00076
The axis represents the cumulative probability distribution.

각각의 그래프들은 이동체의 속도가 30

Figure pat00077
인 것을 가정하고 기존의 단순 누적 방식을 사용했을 때 추정된 OTDOA값을 기초로 위치 추정 누적 분포 함수를 전송되는 서브 프레임의 개수에 따라 표현한 그래프와 이동체의 속도가 30
Figure pat00078
인 것을 가정하고 가중치를 부가한 단순 누적 방식을 사용했을 때 추정된 OTDOA값을 기초로 위치 추정 누적 분포 함수를 전송되는 서브 프레임의 개수에 따라 표현한 그래프이다. Each graph has a speed of 30
Figure pat00077
In the case of using the conventional simple cumulative method, the speed of the graph and the moving object expressing the position estimation cumulative distribution function according to the number of subframes transmitted is 30 based on the estimated OTDOA value.
Figure pat00078
It is a graph that expresses the position estimation cumulative distribution function according to the number of subframes transmitted on the basis of the estimated OTDOA value when a simple cumulative method with weights is assumed.

그래프를 참조하면, 6개의 연속적인 프레임을 전송한 경우, 이동체의 실제 위치와 추정한 위치의 차이가 50 미터 안에 있을 확률값은, 기존의 단순 누적 방식을 사용한 경우 79.28%인데 비해 본 발명의 CIR에 가중치를 부가한 위치 추정 방법은 85.83%의 값을 가진다. 이동체의 실제 위치와 추정한 위치의 차이가 100 미터 안에 있을 확률값은 기존의 단순 누적 방식을 사용한 경우 91.43%의 값을 가지는 반면에 본 발명에서 사용한 CIR에 가중치를 부여한 방식의 경우 95.63%의 값을 가진다. Referring to the graph, when six consecutive frames are transmitted, the probability that the difference between the actual position of the moving object and the estimated position is within 50 meters is 79.28% when using the conventional simple cumulative method. The weighted position estimation method has a value of 85.83%. The probability that the difference between the actual position and the estimated position of the moving object is within 100 meters has a value of 91.43% using the conventional simple cumulative method, while a value of 95.63% is used for the weighted method of the CIR used in the present invention. Have

즉, 본 발명에서 개시한 CIR값에 가중치를 부여하는 방식은 기존의 방식보다 높은 위치 추정의 정확도를 가진다.
That is, the method of weighting the CIR value disclosed in the present invention has a higher accuracy of position estimation than the conventional method.

도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 관측된 도착시간차(OTDOA)를 이용한 위치 추정 방법을 나타낸 순서도이다. 12 is a flowchart illustrating a method of estimating a location using an observed arrival time difference (OTDOA) according to an embodiment of the present invention.

도 12를 참조하면, OTDOA를 이용한 위치 추정 방법은, 수신된 신호를 기초로 CIR을 추정 단계(1210)과 추정된 CIR 값에 가중치를 부가하는 단계(1220) 및 가중치가 부가된 CIR값을 이용하여 휴대용 단말기의 위치를 결정하는 단계(1230)로 이루어질 수 있다. Referring to FIG. 12, in the position estimation method using OTDOA, a step 1210 of estimating a CIR based on the received signal, a weighting of the estimated CIR value 1220, and a weighted CIR value are used. In operation 1230, the location of the portable terminal may be determined.

이하, 본 발명의 일실시예에서는 수신된 신호를 기초로 CIR을 추정하는 단계는 FFT/IFFT 연산을 수행하는 방법을 통해 이루어지지만, 이러한 FFT/IFFT 연산이 아닌 코릴레이션(Correlation)을 사용하여 CIR을 추정하는 방법 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다. Hereinafter, in one embodiment of the present invention, estimating the CIR based on the received signal is performed through a method of performing an FFT / IFFT operation. However, the CIR is not formed using the correlation but the FIR / IFFT operation. The method of estimating is also included in the scope of the present invention.

수신된 신호를 기초로 CIR을 추정 단계(1210)는 신호의 가드 인터벌(Guard Interval)을 제거하는 단계(1210-1)를 거쳐 신호의 인접 채널과의 간섭을 피하기 위해 신호에 포함된 보호구간을 제거한다. 보호 구간을 제거한 신호는 FFT 연산을 하는 단계(1210-3)를 통해 주파수 영역의 신호로 변환되고, 변환된 신호는 복조하고자 하는 PRS 신호 위치에서 초기 채널 추정 단계(1210-5)를 거친다. 초기 채널 추정 단계(1210-5)를 통해 추정된 채널 주파수 응답으로부터 IFFT 연산을 이용해 CIR을 획득할 수 있다(1210-7). Estimating the CIR based on the received signal (step 1210) involves removing the guard interval of the signal (1210-1) to determine the guard interval included in the signal to avoid interference with adjacent channels of the signal. Remove The signal from which the guard interval is removed is converted into a signal in the frequency domain through an FFT operation 1210-3, and the converted signal is subjected to an initial channel estimation step 1210-5 at a PRS signal position to be demodulated. A CIR may be obtained using an IFFT operation from the channel frequency response estimated through the initial channel estimation step 1210-5, at 1210-7.

CIR을 추정하기 위해서는 FFT/IFFT 연산뿐만 아니라 콜릴레이션(Correlation) 연산을 이용할 수 있고 이러한 콜릴레이션(Correlation) 연산을 이용한 CIR 추정 역시 본 발명의 권리범위에 포함된다. In order to estimate the CIR, not only an FFT / IFFT operation but also a correlation operation may be used, and the CIR estimation using such a correlation operation is also included in the scope of the present invention.

코릴레이션 과정을 수행할 경우, 아래의 수학식 11과 같은 방식으로 CIR을 추정할 수 있다.When performing the correlation process, it is possible to estimate the CIR in the same manner as in Equation 11 below.

Figure pat00079
Figure pat00079

여기서

Figure pat00080
는 시간영역 PRS 신호,
Figure pat00081
은 시간 영역 수신 신호를 의미하고,
Figure pat00082
는 컨볼루션(convolution)연산을,
Figure pat00083
는 사이클릭 코릴레이션(cyclic correlation) 연산을 의미한다. here
Figure pat00080
Is the time domain PRS signal,
Figure pat00081
Means a time domain received signal,
Figure pat00082
Is the convolution operation,
Figure pat00083
Denotes a cyclic correlation operation.

획득된 CIR 값은 연속적인 서브프레임이 모두 전송될 때 까지 버퍼에 저장될 수 있다(1220-1). 연속된 서브프레임이 모두 수신된 후 CIR 값의 평균값을 구하는 단계(1220-3)와 분산값을 구하는 단계(1220-5)를 거쳐 CIR 값에 가중치를 계산하여 적용할 수 있다. The obtained CIR value may be stored in the buffer until all consecutive subframes are transmitted (1220-1). After all successive subframes are received, a weight may be calculated and applied to the CIR value through steps 1220-3 of obtaining an average value of the CIR values and 1220-5 of obtaining a variance value.

가중치가 적용된 CIR 값을 기초로 이러한 가중치를 고려한 새로운 임계값을 설정하고 FAP(First Arriving Path)를 검출하는 단계(1230-1)를 거친 후, 위치를 탐지하는 단계(1230-3)을 거쳐 UE의 위치를 추적할 수 있다. 이러한 위치 추정은 단말 또는 기지국에서 이루어질 수 있다. After setting the new threshold value considering the weight based on the weighted CIR value, detecting the first arriving path (FAP) (1230-1), and then detecting the position (1230-3), the UE You can track the location of. This location estimation may be made at the terminal or the base station.

도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 관측된 도착시간차(OTDOA)를 이용하여 위치 추정을 하는 휴대용 단말기의 개념도이다. FIG. 13 is a conceptual diagram of a portable terminal for performing location estimation using an observed arrival time difference (OTDOA) according to an embodiment of the present invention.

도 13을 참조하면, OTDOA를 이용하여 위치 추정을 하는 휴대용 단말기에는 신호 송수신부(1300), CIR 획득부(1310), 가중치 적용부(1320), FAP 검출부(1330), 위치 추정부(1340)가 포함될 수 있다. Referring to FIG. 13, a portable terminal for position estimation using OTDOA includes a signal transceiver 1300, a CIR acquirer 1310, a weight applier 1320, a FAP detector 1330, and a position estimator 1340. May be included.

신호 송수신부(1300)는 기지국으로부터 전송된 신호를 수신하고 휴대용 단말기에서 생성된 신호를 송신할 수 있다. The signal transceiver 1300 may receive a signal transmitted from a base station and transmit a signal generated by a portable terminal.

CIR 획득부(1310)는 기지국으로부터 전송된 신호에 포함된 PRS를 기초로 CIR값을 획득할 수 있다. The CIR acquirer 1310 may acquire a CIR value based on the PRS included in the signal transmitted from the base station.

CIR 획득부(1310)는 가드 인터벌 제거부(1310-1), FFT 연산부(1310-3), 초기 채널 추정부(1310-5), IFFT 연산부(1310-7)를 포함할 수 있다. The CIR acquirer 1310 may include a guard interval remover 1310-1, an FFT calculator 1310-3, an initial channel estimator 1310-5, and an IFFT calculator 1310-7.

가드 인터벌 제거부(1310-1)는 신호의 인접 채널과의 간섭을 피하기 위해 신호에 포함된 가드 인터벌(Guard Interval)을 제거할 수 있다. The guard interval removal unit 1310-1 may remove the guard interval included in the signal to avoid interference with the adjacent channel of the signal.

FFT 연산부(1310-3)는 가드 인터벌을 제거한 신호에 FFT 연산을 수행하여 주파수 영역의 신호로 변환할 수 있다. The FFT calculator 1310-3 may perform an FFT operation on the signal from which the guard interval is removed to convert the signal into a signal in the frequency domain.

초기 채널 추정부(1310-5)는 주파수 도메인으로 변환된 신호가 복조하고자 하는 PRS 신호 위치에서 초기 채널 추정을 할 수 있도록 한다 The initial channel estimator 1310-5 enables initial channel estimation at a PRS signal position to be demodulated by a signal converted into a frequency domain.

IFFT 연산부(1310-7)는 초기 채널 추정을 통해 추정된 채널 주파수 응답으로부터 IFFT 연산을 이용해 CIR을 획득할 수 있다. The IFFT calculator 1310-7 may obtain a CIR by using an IFFT operation from the channel frequency response estimated through the initial channel estimation.

CIR 획득부(1310)에서는 CIR을 획득하기 위해 전술한 FFT/IFFT 연산뿐만 아니라 콜릴레이션(Correlation) 연산을 이용할 수 있고, 이러한 코릴레이션(Correlation) 연산을 이용한 CIR 획득하는 것 역시 본 발명의 권리범위에 포함된다. In order to obtain the CIR, the CIR obtaining unit 1310 may use not only the above-described FFT / IFFT operation but also a correlation (Correlation) operation, and obtaining a CIR using such a correlation operation is also within the scope of the present invention. Included in

가중치 적용부(1320)는 획득된 CIR 값에 가중치를 적용할 수 있다. The weight applying unit 1320 may apply a weight to the obtained CIR value.

가중치 적용부(1320)는 버퍼(1320-1), 평균값 산출부(1320-3), 분산값 산출부(1320-5)를 포함할 수 있다. The weight applying unit 1320 may include a buffer 1320-1, an average value calculator 1320-3, and a dispersion value calculator 1320-5.

버퍼(1320-1)는 획득된 CIR 값의 연속적인 서브프레임이 모두 전송될 때까지 저장될 수 있도록 가중치 적용부(1320)에 포함될 수 있다. The buffer 1320-1 may be included in the weighting unit 1320 to be stored until all consecutive subframes of the obtained CIR value are transmitted.

CIR 평균값 산출부(1320-3)는 버퍼(1320-1)에 저장된 CIR값의 평균을 계산할 수 있다. The CIR average value calculator 1320-3 may calculate an average of the CIR values stored in the buffer 1320-1.

CIR 분산값 산출부(1320-5)는 버퍼(1320-1)에 저장된 CIR값의 분산을 계산할 수 있다. The CIR variance calculator 1320-5 may calculate a variance of the CIR values stored in the buffer 1320-1.

즉, 가중치 적용부(1320)에서는 연속된 서브프레임이 모두 수신된 후, CIR 값의 평균값을 구하는 평균값 산출부(1320-3)와 분산값을 구하는 분산값 산출부(1320-5)를 거쳐 CIR 값에 적용할 가중치를 계산하여 CIR에 적용할 수 있다.
That is, the weight applying unit 1320 receives all the successive subframes, and then passes through the average value calculating unit 1320-3 for obtaining the average value of the CIR values and the dispersion value calculating unit 1320-5 for obtaining the variance values. The weight to be applied to the value can be calculated and applied to the CIR.

FAP 검출부(1330)는 가중치가 적용된 CIR 값을 기초로 이러한 가중치를 고려한 새로운 임계값을 설정하고 FAP(First Arriving Path)를 검출할 수 있다. The FAP detector 1330 may set a new threshold value in consideration of the weight based on the weighted CIR value and detect the FAP (First Arriving Path).

위치 추정부(1340)는 FAP 검출부에서 검출된 FAP를 기초로 위치를 탐지하는 방법을 통해 휴대용 단말기의 위치를 추적할 수 있다. 설명의 편의상 위치 추정부(1340)가 휴대용 단말기 내에 위치하는 것으로 도시하였지만 위치 추정부(1340)는 기지국에서 위치할 수 있다. 위치 추정을 기지국에서 수행하는 경우 단말에서는 FAP 검출부(1330)을 이용한 FAP 검출과정까지만 수행하고 위치 추정은 기지국 단에서 일어날 수 있다. 즉, 위치 추정부(1340)를 제외한 형태도 본 발명의 일실시예에 따른 휴대용 단말기에 포함된다.
The location estimator 1340 may track the location of the portable terminal through a method of detecting a location based on the FAP detected by the FAP detector. For convenience of description, although the location estimator 1340 is illustrated as being located in the portable terminal, the location estimator 1340 may be located in the base station. When the location estimation is performed at the base station, the terminal may perform only the FAP detection process using the FAP detector 1330 and the location estimation may occur at the base station. That is, the form except for the position estimation unit 1340 is also included in the portable terminal according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일실시예에 따른 위치 추적 방법과 달리 기존의 휴대용 단말기에서 사용하는 GPS를 이용한 위치 추적 방법을 사용하는 경우, 건물 안과 같은 내부 환경에서는 위치 추적이 잘 되지 않는다는 단점과 개별 휴대용 단말기에 GPS 수신기를 구비하여야 하기 때문에 휴대용 단말기 단가가 상승된다는 단점이 존재한다. Unlike the location tracking method according to an embodiment of the present invention, if the location tracking method using the GPS used in the existing portable terminal is used, the location tracking is not easy in an internal environment such as a building, and the GPS in the individual portable terminal Since the receiver must be provided, the cost of the portable terminal increases.

하지만, 본 발명에서 일실시예에 따르면, 휴대용 단말기에 GPS 모듈을 설치하지 않아도, 수신한 신호를 기초로 소프트웨어적으로 처리할 수 있기 때문에 본 발명에서 제시한 위치 추적 방법은 기존의 휴대용 단말기에 쉽게 적용될 수 있다.
However, according to an embodiment of the present invention, since the GPS module may be installed in the portable terminal, the location tracking method proposed in the present invention may be easily performed in the existing portable terminal. Can be applied.

이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although described with reference to the embodiments above, those skilled in the art will understand that the present invention can be variously modified and changed without departing from the spirit and scope of the invention as set forth in the claims below. Could be.

Claims (16)

관측된 도착시간차(OBSERVED TIME DIFFERENCE OF ARRIVAL, OTDOA)를 이용한 휴대용 단말기의 위치 추정 방법에 있어서,
상기 휴대용 단말기에서 상기 휴대용 단말기에 수신된 신호에 기초하여 채널 임펄스 응답(Channel Impulse Response, CIR)을 획득하고, 획득된 상기 채널 임펄스 응답에 가중치를 부여하는 단계; 및
상기 가중치가 적용된 상기 채널 임펄스 응답을 기초로 상기 휴대용 단말기의 위치를 추정하는 단계를 포함하는 관측된 도착시간차를 이용한 휴대용 단말기의 위치 추정 방법.
In the method of estimating the position of the portable terminal using the observed time difference (OBSERVED TIME DIFFERENCE OF ARRIVAL, OTDOA),
Acquiring a channel impulse response (CIR) based on a signal received by the portable terminal at the portable terminal and weighting the obtained channel impulse response; And
Estimating the position of the portable terminal based on the weighted channel impulse response.
제1항에 있어서, 상기 휴대용 단말기에서 상기 휴대용 단말기에 수신된 신호에 기초하여 채널 임펄스 응답을 획득하고, 획득된 상기 채널 임펄스 응답에 가중치를 부여하는 단계는,
상기 신호의 가드 인터벌(Guard Interval)을 제거하는 단계; 및
상기 가드 인터벌을 제거한 신호를 FFT/IFFT 연산 및 코릴레이션(Correlation) 연산 중 적어도 하나를 이용하여 상기 채널 임펄스 응답을 추정하는 단계를 포함하는 관측된 도착시간차를 이용한 휴대용 단말기의 위치 추정 방법.
The method of claim 1, wherein the acquiring a channel impulse response based on a signal received by the portable terminal in the portable terminal and weighting the obtained channel impulse response comprises:
Removing a guard interval of the signal; And
Estimating the channel impulse response using at least one of an FFT / IFFT operation and a correlation operation on the signal from which the guard interval has been removed.
제1항에 있어서, 상기 휴대용 단말기에서 상기 휴대용 단말기에 수신된 신호에 기초하여 채널 임펄스 응답을 획득하고, 획득된 상기 채널 임펄스 응답에 가중치를 부여하는 단계는,
상기 추정된 채널 임펄스 응답의 평균값 및 분산값을 구하는 단계;
상기 추정된 채널 임펄스 응답의 평균값 및 분산값에 기초하여 상기 채널 임펄스 응답에 상기 가중치를 부여하는 단계를 포함하는 관측된 도착시간차를 이용한 휴대용 단말기의 위치 추정 방법.
The method of claim 1, wherein the acquiring a channel impulse response based on a signal received by the portable terminal in the portable terminal and weighting the obtained channel impulse response comprises:
Obtaining an average value and a variance value of the estimated channel impulse response;
And assigning the weight to the channel impulse response based on the average value and the variance of the estimated channel impulse response.
제3항에 있어서, 상기 추정된 채널 임펄스 응답의 평균값 및 분산값에 기초하여 상기 채널 임펄스 응답에 상기 가중치를 부여하는 단계는,
차동 누적 방식을 사용하여 얻은 평균 채널 임펄스 응답 값과 각 심볼의 채널 임펄스 응답 값과의 분산을 구하고, 각 샘플 위치에서의 분산 값을 평균 가중치로 정규화한 후, 기존의 단순 누적을 통해 얻은 평균 채널 임펄스 응답에 적용하는 것을 특징으로 하는 관측된 도착시간차를 이용한 휴대용 단말기의 위치 추정 방법.
The method of claim 3, wherein the assigning the weight to the channel impulse response based on the average value and the variance of the estimated channel impulse response comprises:
Find the variance between the average channel impulse response value obtained by using the differential cumulative method and the channel impulse response value of each symbol, normalize the variance at each sample position with the average weight, and then obtain the average channel obtained through the conventional simple accumulation. A method for estimating a location of a portable terminal using an observed time difference of arrival, which is applied to an impulse response.
제1항에 있어서, 상기 가중치가 적용된 상기 채널 임펄스 응답을 기초로 상기 휴대용 단말기의 위치를 추정하는 단계는,
상기 가중치를 고려한 FAP(First Arriving Path) 검출 임계값을 조정하고, 상기 조정된 FAP 검출 임계값을 기초로 FAP를 검출하는 단계;및
상기 FAP 검출을 통해 추정된 OTDOA를 기초로 상기 휴대용 단말기의 위치를 추정하는 단계를 포함하는 관측된 도착시간차를 이용한 휴대용 단말기의 위치 추정 방법.
The method of claim 1, wherein estimating the location of the portable terminal based on the weighted channel impulse response comprises:
Adjusting a first arriving path (FAP) detection threshold in consideration of the weight, and detecting the FAP based on the adjusted FAP detection threshold; and
Estimating the position of the portable terminal based on the OTDOA estimated by the FAP detection.
제1항에 있어서, 상기 가중치가 적용된 상기 채널 임펄스 응답을 기초로 상기 휴대용 단말기의 위치를 추정하는 단계는,
상기 휴대용 단말기 또는 기지국에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 관측된 도착시간차를 이용한 휴대용 단말기의 위치 추정 방법.
The method of claim 1, wherein estimating the location of the portable terminal based on the weighted channel impulse response comprises:
Method for estimating the position of the portable terminal using the observed arrival time difference, characterized in that made in the portable terminal or the base station.
제1항에 있어서, 상기 휴대용 단말기에서 상기 휴대용 단말기에 수신된 신호에 기초하여 채널 임펄스 응답을 획득하고, 획득된 상기 채널 임펄스 응답에 가중치를 부여하는 단계는,
상기 휴대용 단말기에 수신된 신호에 단순 누적 방식 및 차동 누적 방식 중 적어도 하나를 사용하여 상기 채널 임펄스 응답을 추정하는 것을 특징으로 하는 관측된 도착시간차를 이용한 휴대용 단말기의 위치 추정 방법.
The method of claim 1, wherein the acquiring a channel impulse response based on a signal received by the portable terminal in the portable terminal and weighting the obtained channel impulse response comprises:
And estimating the channel impulse response using at least one of a simple accumulation method and a differential accumulation method on a signal received by the portable terminal.
제1항에 있어서, 상기 휴대용 단말기에서 상기 휴대용 단말기에 수신된 신호에 기초하여 채널 임펄스 응답을 획득하고, 획득된 상기 채널 임펄스 응답에 가중치를 부여하는 단계는,
상기 휴대용 단말기에 수신된 적어도 하나의 PRS(Positioning Reference Symbol)을 이용하여 상기 채널 임펄스 응답을 추정하는 것을 특징으로 하는 관측된 도착시간차를 이용한 휴대용 단말기의 위치 추정 방법.
The method of claim 1, wherein the acquiring a channel impulse response based on a signal received by the portable terminal in the portable terminal and weighting the obtained channel impulse response comprises:
And estimating the channel impulse response using at least one Positioning Reference Symbol (PRS) received by the portable terminal.
관측된 도착시간차를 이용하여 위치 추정을 하는 휴대용 단말기에 있어서,
상기 휴대용 단말기에 수신된 신호를 기초로 채널 임펄스 응답을 획득하는 채널 임펄스 응답 획득부;
상기 획득된 채널 임펄스 응답에 가중치를 적용하는 가중치 적용부;및
상기 가중치 적용부로부터 가중치가 적용된 채널 임펄스 응답에 기초하여, 새로운 임계값을 설정하고 FAP(First Arriving Path)를 검출하는 FAP 검출부를 포함하는 관측된 도착시간차를 이용하여 위치 추정을 하는 휴대용 단말기.
In a portable terminal for estimating the location using the observed arrival time difference,
A channel impulse response obtaining unit obtaining a channel impulse response based on the signal received by the portable terminal;
A weight applying unit applying weights to the obtained channel impulse response; and
And a FAP detector configured to set a new threshold value and detect a FAP (First Arriving Path) based on the weighted channel impulse response from the weight applying unit.
제9항에 있어서, 관측된 도착시간차를 이용하여 위치 추정을 하는 휴대용 단말기는,
상기 FAP 검출부로부터 검출된 FAP를 기초로 상기 휴대용 단말기의 위치를 추정하는 위치 추정부를 더 포함하는 관측된 도착시간차를 이용하여 위치 추정을 하는 휴대용 단말기.
The portable terminal of claim 9, wherein the portable terminal estimates the location using the observed arrival time difference.
And a position estimator for estimating the position of the portable terminal based on the FAP detected by the FAP detector.
제9항에 있어서, 상기 휴대용 단말기에 수신된 신호를 기초로 채널 임펄스 응답을 획득하는 채널 임펄스 응답 획득부는,
상기 수신된 신호에 포함된 가드 인터벌(Guard Interval)을 제거하는 가드 인터벌 제거부;
상기 가드 인터벌이 제거된 신호에 FFT 연산을 수행하여 주파수 영역 신호로 변환하는 FFT 연산부;
복조하고자 하는 PRS 신호 위치에서 초기 채널 추정을 하는 초기 채널 추정부;및
상기 추기 채널 추정을 통해 추정된 채널 주파수 응답을 기초로 IFFT 연산을 수행하여 채널 임펄스 응답을 획득하는 IFFT 연산부를 포함하는 관측된 도착시간차를 이용한 휴대용 단말기의 위치 추정 방법.
The apparatus of claim 9, wherein the channel impulse response obtaining unit obtains a channel impulse response based on the signal received by the portable terminal.
A guard interval removal unit for removing a guard interval included in the received signal;
An FFT calculator configured to perform an FFT operation on the signal from which the guard interval is removed and convert the signal into a frequency domain signal;
An initial channel estimator for initial channel estimation at a PRS signal position to be demodulated; and
And an IFFT calculation unit for performing a channel impulse response by performing an IFFT operation based on the channel frequency response estimated by the additional channel estimation.
제9항에 있어서, 상기 휴대용 단말기에 수신된 신호를 기초로 채널 임펄스 응답을 획득하는 채널 임펄스 응답 획득부는,
코릴레이션 연산을 통해 상기 채널 임펄스 응답을 획득하는 것을 특징으로 하는 관측된 도착시간차를 이용하여 위치 추정을 하는 휴대용 단말기.
The apparatus of claim 9, wherein the channel impulse response obtaining unit obtains a channel impulse response based on the signal received by the portable terminal.
A portable terminal for performing position estimation using the observed time difference of arrival, wherein the channel impulse response is obtained through a correlation operation.
제9항에 있어서, 상기 휴대용 단말기에 수신된 신호를 기초로 채널 임펄스 응답을 획득하는 채널 임펄스 응답 획득부는,
상기 휴대용 단말기에 수신된 신호에 단순 누적 방식 및 차동 누적 방식 중 적어도 하나를 사용하여 상기 채널 임펄스 응답을 추정하는 것을 특징으로 하는 관측된 도착시간차를 이용하여 위치 추정을 하는 휴대용 단말기.
The apparatus of claim 9, wherein the channel impulse response obtaining unit obtains a channel impulse response based on the signal received by the portable terminal.
And estimating the channel impulse response using at least one of a simple accumulation method and a differential accumulation method on a signal received by the portable terminal.
제9항에 있어서, 상기 휴대용 단말기에 수신된 신호를 기초로 CIR을 획득하는 채널 임펄스 응답 획득부는,
상기 휴대용 단말기에 수신된 적어도 하나의 PRS(Positioning Reference Symbol)을 이용하여 상기 채널 임펄스 응답을 추정하는 것을 특징으로 하는 관측된 도착시간차를 이용하여 위치 추정을 하는 휴대용 단말기.
The apparatus of claim 9, wherein the channel impulse response obtaining unit obtains the CIR based on the signal received by the portable terminal.
And estimating the channel impulse response using at least one Positioning Reference Symbol (PRS) received by the portable terminal.
제9항에 있어서, 상기 획득된 채널 임펄스 응답에 가중치를 적용하는 가중치 적용부는,
상기 획득된 채널 임펄스 응답을 연속적인 서브 프레임이 모두 전송될때까지 저장하는 버퍼;
상기 버퍼에 저장된 상기 획득된 채널 임펄스 응답의 평균을 산출하는 채널 임펄스 응답 평균값 산출부;및
상기 버퍼에 저장된 상기 획득된 채널 임펄스 응답의 분산을 산출하는 채널 임펄스 응답 분산값 산출부를 포함하는 관측된 도착시간차를 이용하여 위치 추정을 하는 휴대용 단말기.
10. The method of claim 9, wherein the weight applying unit for applying a weight to the obtained channel impulse response,
A buffer for storing the obtained channel impulse response until all successive subframes have been transmitted;
A channel impulse response average value calculator calculating an average of the obtained channel impulse responses stored in the buffer; and
And a channel impulse response variance calculator for calculating a variance of the obtained channel impulse response stored in the buffer.
제15항에 있어서, 상기 채널 임펄스 응답 분산값 산출부는,
차동 누적 방식을 사용하여 얻은 평균 채널 임펄스 응답 값과 각 심볼의 채널 임펄스 응답 값과의 분산을 산출하는 것을 특징으로 하는 관측된 도착시간차를 이용하여 위치 추정을 하는 휴대용 단말기.
The method of claim 15, wherein the channel impulse response dispersion value calculation unit,
A portable terminal for estimating position by using the observed time difference of arrival, characterized by calculating a variance between an average channel impulse response value obtained by using a differential accumulation method and a channel impulse response value of each symbol.
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