KR100290926B1 - 단말기사용자의위치파악방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 저궤도 인공위성인 GPS 위성을 이용하지 않고 또한 추가적인 통화 비용을 들이지 않고 CDMA 기지국으로부터 송출되는 시간정보와 확산신호의 채널을 이용하여 단말기 사용자의 위치 파악 방법에 관한 것으로서, 상기의 본 발명은 복수개의 기지국으로부터 동기채널 신호를 수신하는 단계와, 상기 기지국으로부터 수신한 신호의 확산신호의 지연 시간을 측정하는 단계와, 상기 측정 시간을 이용하여 상기 각 기지국과의 거리를 측정하는 단계로 이루어 진다.

Description

단말기 사용자의 위치 파악 방법{Method of tracing location of mobile subscriber}

본 발명은 단말기 사용자의 위치 파악 방법에 관한 것으로서, 특히 코드 분할 다중 접속(CDMA) 방식의 기지국으로부터 송출되는 시간정보와 확산신호를 이용하여 단말기 사용자의 위치 파악 방법에 관한 것이다.

통신 산업의 놀라운 발전과 함께 이동 단말기 사용자의 위치를 파악하고자하는 연구가 계속되어 왔는데, 이렇게 단말기 사용자의 현재 위치를 파악하는 것은 통신 장치의 기본적인 기능 외에 카 네비게이션(Car Navigation)에 적용하는 등의 다양한 부가 기능을 제공해 줌으로써 제품의 경쟁력을 높이기 위한 것이다.

종래의 단말기 사용자의 위치를 파악하는 방법은 상공에 떠있는 저궤도 이동위성 즉, GPS 위성을 이용한다. 즉, 지상에 있는 정보 송출국이 표준 시간 정보를 일정 주기 간격으로 GSP 인공 위성으로 송신하면, GSP 위성은 자신의 위치 정보를 연산하며, 설정된 주기 간격으로 시간 정보와 위성 자신의 위치정보를 지상의 기지국으로 송신한다.

이때, 각 단말기의 요구가 있을 때 각 기지국에서는 각 기지국의 위도 및 경도 정보를 패깅 채널(Paging Channel)을 통하여 각 단말기에 전송한다. 따라서, 한 기지국에서 4개의 GPS로 부터 전송된 시간과 위치 정보를 수신하여 각 위성의 시간차를 연산하여 기지국의 위치를 구할 수가 있다.

그러나, 이와 같은 종래의 위치 파악 방법은 3개 이상의 GPS 위성에서 전송되는 시간 정보와 확산신호를 이용하여 GPS 수신기가 위치를 파악하게되는데 향후 GPS신호의 유료화가 이루어질 경우 GPS 수신기 사용자가 사용비를 내야하는 경제적 부담이 예상되고 있다.

또한, 종래의 위치 파악 방법은 기지국의 위치 정보를 패깅 채널에 실어서 보내기 때문에 기지국에 액세스를 해야하며, 서버가 하여서 알려주는 것이므로 통화(데이터 접속 포함)가 반드시 이루어진 상태에서만 가능하기에 추가적인 비용이 발생한다.

본 발명의 목적은 이상의 설명에서 나타난 종래 기술의 문제점을 감안하여 안출한 것으로서, 저궤도 인공위성인 GPS 위성을 이용하지 않고 또한 추가적인 통화 비용을 들이지 않고 CDMA 기지국으로부터 송출되는 시간정보와 확산신호의 채널을 이용하여 단말기 사용자의 위치 파악 방법을 제공하기 위한 것이다.

이상의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 복수개의 기지국으로부터 동기채널 신호를 수신하는 단계와, 상기 기지국으로부터 수신한 신호의 확산신호의 지연 시간을 측정하는 단계와, 상기 측정 시간을 이용하여 상기 각 기지국과의 거리를 측정하는 단계로 이루어 진다.

도 1은 코드 분할 다중 접속 방식의 기지국과 수신기간 거리 측정법을 설명하기 위한 도면.

도 2는 본 발명에 따른 유사 시퀀스를 이용한 지연 시간 계산을 보인 타이밍 다이어그램.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 동작 및 효과를 설명하면 다음과 같다.

본 발명을 실행하기 위해 필요한 시스템은 동기된 CDMA 기지국과 위치파악을 위해 단말기 등에 부착될 수 있는 위치정보 수신기가 필요하다. 즉, 위치정보 수신기는 기존의 CDMA기지국에서 송출되는 파일롯(Pilot) 및 동기(Sync)정보를 이용한다. 단, 기존 CDMA 통신 시스템에서는 각 기지국의 위도 및 경도 정보가 패깅 채널(Paging Channel)의 시스템 파라메터(System Parameter)에 포함되어 있는 것을 동기 채널에 삽입시키도록 시스템의 변경이 반드시 이루어져야한다.

도1에 도시된 바와 같이 위치정보를 파악하기 위하여 3개이상의 CDMA기지국(A, B, C)으로부터 송출되는 동기(Sync)신호를 수신한다. 각 기지국(A, B, C)으로부터 수신된 확산신호의 지연시간을 측정하여 각 기지국과 수신기 사이의 거리를 계산한다. 즉, 도2와 같이 각 기지국(A, B, C)에서 송출되는 동기 채널 신호는 위치 정보 수신기의 위치에 따라 각각 다른 지연시간을 갖고 수신기에 도달된다. 그 시간을 Tar, Tbr, Tcr이라고 하면 수신지연시간은 기지국이 유사(PN) 시퀀스(Sequence)신호를 송출할 때의 시간 To와의 차이다. 위의 결과로 다음과 같은 수학식 1, 2, 3들을 얻을 수 있다.

C2 * (Tar - To)2 = (Xa - Xt)2 + (Ya - Yt)2

C2 * (Tbr - To)2 = (Xb - Xt)2 + (Yb - Yt)2

C2 * (Tcr - To)2 = (Xc - Xt)2 + (Yc - Yt)2

여기서, 여기서, C는 전파 전송속도, Tar, Tbr, Tcr은 수신기에서 측정한 세 기지국(A, B, C)의 각각의 확산신호 수신시간, To는 각 기지국에 동기된 시간 정보, Xa, Ya는 기지국 A의 위치, Xb, Yb는 기지국 B의 위치, Xc, Yc는 기지국 C의 위치, Xt, Yt는 수신기의 위치를 나타낸다. 또한, 각 장비에 의한 지연시간은 편의상 생략하였으며 일반 수신기가 지표에서 크게 벗어나지 않으므로 2차원평면만 고려하였다. 3차원으로 확장하려면 4개의 지구국으로부터 신호를 수신하여 연산하면 된다.

위 식에서 Xa, Xb, Xc와 Ya, Yb, Yc는 기지국의 위치이므로 알고 있는 상수이고 Tar, Tbr, Tcr은 수신기에서 측정된 시간이다. 모르는 변수는 수신기가 위치한 Xt, Yt와 기지국에서 송출한 시간 To로 미지수가 3개이고 수식이 3개이므로 모든 미지수를 계산할 수 있다. 따라서, 수신기는 자신의 위치와 시간을 정확히 측정할 수 있다

따라서, 각 기지국은 10m미만으로 정확한 위치정보를 제공하므로 기존의 CDMA 통신 시스템(IS-95)과 같은 경우는 칩 레이트(Chip rate) 1.2288 Mcps에 의해 약 250m 정도의 위치 정확도를 갖는다.

따라서, 기존의 CDMA 기지국에서 단말기로 전송되는 정보의 채널을 변경하여 등록된 이동국이 아니라도 위치파악을 가능하게 하는 것은 물론 이동 단말기에 위치 정보 수신기를 내장함으로써 위치정보를 파악할 수 있게 하여 자신이 위치한 곳의 지리정보를 CDMA 지국으로부터 상세히 서비스 받을 수 있는 부가서비스 제공이 가능하다.

이에 따라 향후 GPS서비스가 유료화 되어도 일반서비스 대상자는 GPS서비스료를 별도로 납부할 필요가 없는 이점이 있다.

또한, CDMA신호의 대역이 광대역으로 되어 확산신호의 칩 레이트가 증가할수록 측정할 수 있는 위치의 정확도는 증가한다. 즉, 향후 예상되는 음성 및 영상제공 통신 시스템에서는 4.096M 칩 레이트(Chip rate)로 전송되므로 약 75m 정도의 위치정확도를 갖는다. 따라서 대역폭이 넓어질수록 위치 정확도는 높아진다. 따라서, 향후 서비스될 새로운 고품질의 통신 시스템에서는 다양한 서비스제공이 가능하다.

Claims (5)

1. 각 기지국들이 동기 채널을 통하여 자신의 위치 정보를 전송하는 단계와,

   이동 단말기가 상기 각 기지국으로부터 전송된 동기 채널을 수신하는 단계와,

   상기 이동 단말기가 상기 수신된 각 동기 채널로부터 상기 각 기지국들의 위치를 파악하는 단계와,

   상기 이동 단말기가 상기 각 기지국으로부터 수신된 각 동기 채널의 확산 신호들의 지연 시간을 각각 측정하는 단계와,

   상기 이동 단말기가 상기 측정된 각 지연 시간과 상기 파악된 각 기지국들의 위치를 이용하여 자신의 위치를 측정하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 단말기의 위치 파악 방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 동기 채널의 수신 단계에서,

   상기 이동 단말기는 3 개 이상의 기지국으로부터 상기 동기 채널을 수신하는 것을 특징으로 하는 단말기의 위치 파악 방법.
3. 제 1항에 있어서, 상기 기지국은 코드 분할 다중 접속 방식을 이용하는 기지국인 것을 특징으로 하는 단말기의 위치 파악 방법.
4. 제 1항에 있어서, 상기 동기 채널의 전송 단계에서,

   상기 각 기지국은 상기 동기 채널에 자신의 위도 및 경도 정보를 삽입하여 전송하는 것을 특징으로 하는 단말기의 위치 파악 방법.
5. 제 1항에 있어서, 상기 이동 단말기가 자신의 위치를 측정하는 단계에서,

   상기 이동 단말기는 상기 기지국의 수가 3개일 경우에는 아래의 식을 이용하여 자신의 위치를 측정하는 것을 특징으로 하는 단말기의 위치 파악 방법.

   C2 * (Tar - T₀)2 = (Xa - Xt)2 + (Ya - Yt)2

   C2 * (Tbr - T₀)2 = (Xb - Xt)2 + (Yb - Yt)2

   C2 * (Tcr - T₀)2 = (Xc - Xt)2 + (Yc - Yt)2

   여기서, C는 전파 전송 속도, Tar, Tbr, Tcr은 수신기에서 측정한 세 기지국(A, B, C)의 각각의 확산 신호 수신 시간, T₀은 각 기지국에 동기된 시간 정보, Xa, Ya는 기지국 A의 위치, Xb, Yb는 기지국 B의 위치, Xc, Yc는 기지국 C의 위치, Xt, Yt는 수신기의 위치를 나타낸다.

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