KR100331036B1 - 이동 단말기의 위치 측정 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 직접 확산(Direct Spread : DS) 방식의 IMT-2000 시스템에서 글로벌 위치 측정 시스템(Global Positioning System : GPS)이 없어도 특정 이동 단말기의 위치를 용이하게 파악할 수 있는 이동 단말기의 위치 측정 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 이와 같은 본 발명에 따른 IMT-2000 시스템에서 이동 단말기의 위치 측정 시스템은, 자신의 영역 내에 있는 이동 단말기와 무선 통신을 제어하며, 수신한 시스템 정보를 방송하는 다수의 기지국과, 자신의 영역에 있는 상기 기지국들의 동작을 제어하며, 시스템 정보 블록을 생성하여 해당 기지국으로 시스템 정보를 전달하는 하나 이상의 제어국과, 상기 시스템 정보에 따라 임의의 위치에서 상기 시스템 정보를 수신했을 때, 상기 시스템 정보와 노이즈와의 비를 나타내는 값을 측정하는 하나 이상의 이동 단말기와, 상기 제어국의 동작을 제어하는 제어기 네트워크와, 상기 기지국들과 제어국을 관리하며, 하나 이상의 지형 정보를 저장하고 있다가 필요시 저장된 정보를 이용하여 특정 이동 단말기의 위치를 결정하는 기지국 관리기를 포함하여 구성된다.

Description

이동 단말기의 위치 측정 시스템 및 방법{Mobile Subscriber Location Positioning System and Method}
본 발명은 이동 단말기의 위치 측정 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 특히 직접 확산(Direct Spread : DS) 방식의 IMT-2000 시스템에서 GPS(Global Positioning System)가 없는 비동기 방식의 제어국(Radio Network Controller : RNC)에서 이동 단말기의 위치 측정 시스템 및 방법에 관한 것이다.
종래의 직접 확산(Direct Spread : DS) 방식의 IMT-2000 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이 여러 개의 제어국(RNC1~RNCp)이 코아 네트워크(Core Network)(10)에 연결되어 있고 각각의 제어국(RNC)은 다수의 기지국(Node B1 ~ Node Bn)과 연결되어 있다.
또한, 다수의 이동 단말기(UE1~UEn)의 상세 위치 파악을 위한 위치제공서버(Location Service Sever : LCS)가 홈 위치 등록기(HLR)와 연동되어 있어서 특정 이동 단말기의 위치의 측정이 가능하도록 구성되어 있다. 여기서, 기지국 관리기(BSM)는 이동 통신 시스템의 제어국(Radio Network Controller : RNC)과 기지국(Node B)을 관리하는 역할을 수행한다.
이와 같은 구성을 갖는 이동 통신 시스템에서, 특정 이동 단말기의 위치 정보를 제공하기 위해서는 코아 네트워크(10)와 제어국(RNC), 제어국(RNC)과 기지국(Node B)간의 인터페이스 응용부(Application Part)가 필요하며 각각 Iu, Iub 인터페이스와 RANAP(Radio Access Network Application Part), NBAP(Node BApplication Part)가 이용되고 있다. 그 이유는 코아 네트워크(10)와 기지국(RNC) 및 제어국(RNC)과 기지국(Node B)간의 시그널링 메시지(Signaling Message) 및 트래픽 데이터(Traffic Data)의 손실 없는 전달을 위함이다. 특히, 이동 단말기와 UTRAN(제어국(RNC)과 기지국(N ode B)으로 이루어진 네트워크)과의 시그널링 메시지(Signaling Message)의 전달을 위해 RRC(Radio Resource Control), RLC(Radio Link Control) 및 MAC(Medium Access Control) 계층이 존재하며, 코아 네트워크(10)와 제어국(RNC)과 기지국(Node B)간의 베어러(Bearer)설정을 위해 ALCAP(Access Link Control Application Part) 프로토콜이 존재한다.
도 1에 보인 기존의 방식에서 특정 이동 단말기의 위치를 측정하기 위해서는 제어국(RNC)과 기지국(Node B)에 각각 제공되는 GPS를 이용한 삼각 측정법으로 측정하거나, 기타 이와 유사한 방법을 이용하여 실시한다. 즉, 기지국(Node B)의 제어 명령에 의해 특정 이동 단말기(UE)가 가장 좋은 몇 개의 셀(Cell)에 대한 보고(Report)을 통해 제어기와 기지국(Node B)에서 GPS를 이용한 위치 측정이 가능했었다. 따라서, 필요시 통신 시스템의 운영자가 특정 이동 단말기의 긴급 호출(Emergency Call)이 가능했으며, 향후에 나타날 수 있는 위치 측정 서비스의 응용이 가능하였다.
그러나, 향후에 상용화될 DS 방식의 통신 시스템에는 원칙적으로 GPS를 사용하지 않기 때문에 도 1 에 도시된 종래의 이동 단말기의 측정 방법을 그대로 적용할 수 없으며, GPS에서 제공하는 위도, 경도 등의 정보 없이 이동 단말기의 상세 위치를 파악할 수 있는 기술이 요구되고 있는 실정이다. 즉, 종래의 UTRAN에서 GPS가 존재하지 않은 경우에도 해당 이동 단말기의 상세 위치를 파악하기 위해서는 새로운 위치 파악 방법이 필요한 실정이다.
본 발명의 목적은 상기의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 직접 확산(Direct Spread : DS) 방식의 IMT-2000 시스템에서 글로벌 위치 측정 시스템(Global Positioning System : GPS)이 없어도 특정 이동 단말기의 위치를 용이하게 파악할 수 있는 이동 단말기의 위치 측정 시스템 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 이동 단말기의 위치 측정 시스템은, 자신의 영역 내에 있는 이동 단말기와 무선 통신을 제어하며, 수신한 시스템 정보를 방송하는 다수의 기지국과; 자신의 영역에 있는 상기 기지국들의 동작을 제어하며, 시스템 정보 블록을 생성하여 해당 기지국으로 시스템 정보를 전달하는 하나 이상의 제어국과, 상기 시스템 정보에 따라 임의의 위치에서 상기 시스템 정보를 수신했을 때, 상기 시스템 정보와 노이즈와의 비를 나타내는 값을 측정하는 하나 이상의 이동 단말기와, 상기 제어국의 동작을 제어하는 제어기 네트워크와, 상기 기지국들과 제어국을 관리하며, 하나 이상의 지형 정보를 저장하고 있다가 필요시 저장된 정보를 이용하여 특정 이동 단말기의 위치를 결정하는 기지국 관리기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 이동 단말기의 위치 측정 방법은 필드 테스트에 의한셀별 해당 시스템 정보와 노이즈 비의 값에 따른 위치에 대한 지형정보를 기지국 관리기에 저장하는 단계와, 제어국에서 시스템 정보 블록을 생성하고, 해당 기지국으로 전송하는 단계와, 상기 기지국에서 상기 시스템 정보를 일정 정보(Scheduling Information)에 따라 단말기로 방송하는 단계와, 상기 기지국의 서비스 지역에 있는 특정 이동 단말기에서 상기 시스템 정보블록을 수신한 경우 인접셀에 대한 시스템 정보와 노이즈 비의 값을 측정하는 단계와, 상기 기지국 관리기에서 특정 단말기의 위치 파악을 요청하는 경우, 상기 측정값을 보고하는 단계와, 상기 측정값과 상기 기지국 관리기에 저장된 정보와 비교하여 상기 특정 단말기의 위치를 결정하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
도 1 은 종래의 IMT-2000 시스템에서 이동 단말기의 위치 측정 시스템의 블록 구성도.
도 2 는 본 발명에 따른 IMT-2000 시스템에서 이동 단말기의 위치 측정 시스템의 블록 구성도.
도 3 은 본 발명의 일 실시 예에 따른 시스템 정보 방송의 처리상태를 보인 제어흐름도.
도 4 는 본 발명의 일 실시 예에 따른 RRC 접속 개설 절차의 처리상태를 보인 제어 흐름도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
UE : 사용자 단말기 Node B : 기지국
BSM : 기지국 관리기 RNC : 제어국
MSC : 이동 교환국 HLR : 홈 위치 등록기
LCS : 위치제공 서버 CAN : 제어기 네트워크
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성과 동작을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 따른 IMT-2000 시스템에서 이동 단말기의 위치 측정 시스템의 블록 구성도이다. 도 2를 참조하면, IMT-2000 시스템에서 이동 단말기의 위치 측정 시스템은 자신의 영역 내에 있는 이동 단말기와 무선 통신을 제어하며, 수신한 시스템 정보를 방송하는 다수의 기지국(Node B1 ~ Node Bn)과; 자신의 영역에 있는 다수의 기지국(Node B1 ~ Node Bn)의 동작을 제어하며, 시스템 정보 블록을 생성하여 해당 기지국으로 시스템 정보를 전달하는 하나 이상의 제어국(RNC1~RNCp)과, 시스템 정보에 따라 인접 셀에 대한 CPICH Ec/No를 측정하는 하나 이상의 이동단말기(UE1)와, 제어국(RNC1~RNCp)의 동작을 제어하는 제어기 네트워크(Central ATM Network : CAN)와; 다수의 기지국(Node B1 ~ Node Bn)과 제어국(RNC1~RNCp)을 관리하며, 하나 이상의 지형 정보를 저장하고 있다가 필요시 저장된 정보를 이용하여 특정 이동 단말기의 위치를 결정하는 기지국 관리기(BSM)와, 자신의 영역 내에 있는 제어국(RNC1~RNCp)에서 발신되거나, 자신의 영역 내에 있는 특정 제어국(RNC1~RNCp)으로 도착된 메시지를 스위칭 처리하는 이동 교환국(MSC/SGSN)과, 이동 교환국(MSC/SGSN)의 제어에 따라 특정 이동 단말기의 위치를 측정하는 위치제공 서버(LCS)와, 자신에게 할당된 이동 교환국의 위치를 등록하는 홈 위치 등록기(HLR)로 구성된다.
이와 같이 구성된 IMT-2000 시스템에서 이동 단말기의 위치 측정 시스템에서는, 특정 이동 단말기의 상세 위치 결정을 기지국 관리기(BSM) 내의 기능으로 포함시키는 것이다. 즉, 기존의 기지국 관리기(BSM)의 역할에 이동 단말기의 상세 위치 파악을 위한 수집기능과 판단기능이 포함되며, 이때의 정보는 모든 셀 별로 CPICH Ec/No의 값(이동 단말기가 임의의 위치에서 시스템 정보를 수신했을 때, 시스템 정보와 노이즈(Noise)와의 비를 나타내는 값)에 따른 지형 맵(Map)이 있다. 이 값은 셀 설계(Cell Planning) 시점에 정의되어야 하는 값이다. 즉, 필드 테스트(Field Test)를 거쳐 셀 별로 해당 Ec/No 에 따라 가능한 위치에 대한 등고선과 같은 지형 정보를 생성하며 제어국(RNC)에 저장한다. 제어국에서 각 셀별로 시스템 정보를 생성한 후(S1) NBAP를 통하여 해당 기지국(Node B)으로 시스템 정보를 제공한다(S2).
한편, 이러한 CPICH Ec/No는 지형 또는 건물의 변경 시에 변경되므로 지속적인 수정 작업을 통해 CPICH Ec/NO와 지형 맵간의 관계를 기지국 관리기(BSM)에서도 계속 조정해야 한다.
본 발명에서 제시하는 GPS가 없는 UTRAN에서의 이동 단말기의 상세 위치 파악 기능을 구현하기 위해서는 RRC 절차인 시스템 정보 방송(System Information Broadcast) 기능과 RRC 접속 설정 절차(Connection Establishment Procedure)기능이 수정되어야 한다.
본 발명의 실시예에서는 UTRAN에서 제공하는 시스템 정보가 여러 개가 있지만 SIB 11(System Information Block Type 11)에 대해서만 중점적으로 설명한다.
본 발명의 바람직한 실시 예를 위해서는 SIB11이 아래의 표 1과 같이 변경되어는 것이 바람직하다.
IE/Group Name Presence Range Comment
Reference to other systeminformation clocks 0...maxSysInfoBlockcount
〉Scheduling information M
Measured Control Information M 1...maxMeasurementTypecount
〉Measurement Type M
CHOICE Measurement
〉Intra-Frequency M
〉Inter-Frequency C-Interfreq
〉Inter-System C-Intersys
〉Traffic Volume O
〉UE Internal O
표 1 에서, SIB 11은 이동 단말기가 유휴(Idle) 상태에서 측정해야 할 측정 (Measurement) 변수들의 대한 정의를 포함한 방송 정보(Broadcast Information )인데, 기존의 3GPP 표준에서는 Intra-Frequency Measurement Type이 "Conditional"로되어 있으나 표 1에서는 "Mandatory"로 수정되었다. 따라서, 기지국(Node B)에서 시스템 정보를 수신한 후, 일정 정보(Scheduling Information)에 따라 방송하며(S3), 이동 단말기에서 항상 인접한 셀에 대해 CPICH Ec/No를 측정을 실시한다(S4). 이때, 이동 단말기에서 RRC 접속 설정시 또는 시스템에서 필요에 따라 요구하면, 이동 단말기가 이에 대한 응답으로 통신 시스템으로 보고한다(S5).
도 2 에 도시된 바와 같이, 시스템 정보에 대한 생성은 제어국(RNC)에서 실행하며, 반복(Repetition) 및 실제 전송은 기지국(Node B)에서 실행하므로 NBAP 메시지를 통해 기지국(Node B)으로 전달하는 과정이 포함되어 있다.
또한, 도 4 에 도시된 바와 같이 RRC 접속 설정 절차에서 RRC 접속 요구 메시지(Connection Request Message)는 이동 단말기가 UTRAN으로 송신하는 메시지로서 아래의 표 2와 같이 표현된다(S11,S12).
IE/Group Name Presence Range Comment
Message Type M
Initial UE Identity M
Establishment Cause M
Initial UE Capability M
Measured results on RACH M
이때, 제어국(RNC)에서는 표 2를 이용하여 설정 원인(Establishment Cause)이 LCS 응답(Response)에 의한 것인지를 판단한다(S13). 왜냐하면, 이동 단말기에서 송신한 RRC 접속 요구 메시지를 수신한 제어국(RNC)은 일반적으로 시그널링 채널(Signaling Channel)을 생성하기 위한 동작을 실행하기 때문이다. 그러나, 상기에서 설명한 바와 같이 특정 이동 단말기의 위치를 측정하기 위해서는 시그널링 채널(Signaling Channel)을 생성할 필요가 없으므로 LCS 응답이라는 항목이 추가되는 것이 바람직하다.
이때, S13 단계에서, 제어국(RNC)은 설정의 원인이 LCS 응답이면, RRC 접속 요구 메시지를 수신하고 시그널링 채널(Signaling Channel)의 생성을 위한 작업을 수행하지 않고, 해당 메시지 내의 RACH상의 측정된 결과 정보를 분석하고, 이어 이웃한 셀 들에 대한 CPICH Ec/No 값을 기지국 관리기(BSM)로 송신한다(S14). 기지국 관리기(BSM)에서는 각 셀 마다 CPICH Ec/No 값에 의한 등고선과 같은 지형 맵을 저장하고 있으므로 여러 개의 CPICH Ec/No 값을 이용하여 정확히 이동 단말기의 위치를 결정한다(S15). 그러나, S13 단계에서, 설정의 원인이 LCS 응답이 아니면, 제어국(RNC)은 정상적인 RRC 접속 설정 절차를 실행한다(S16).
따라서, 이동 단말기의 의사와 관계없이 통신 시스템의 요구에 의해 이동 단말기의 위치의 측정을 실행하므로 긴급 상황이 발생하는 경우에도 유용하게 대처할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 글로벌 위치 시스템(GPS)이 설치되어 있지 않아도, 기존의 기지국 관리기(BSM)가 각 셀 마다 지형 정보를 저장하고 있기 때문에 필요시 저장된 지형 정보를 이용하여 특정 이동 단말기의 위치를 정확히 측정할 수 있다. 이와 같은 이동 단말기의 위치 측정은 이동 단말기 자체의 의사와 관계없이 통신 시스템의 요구에 의해 실행되므로, 이동 단말기의 사용자가 긴급한상황에 처해있는 경우에 매우 유용하게 이용될 수 있다.

Claims (4)

  1. 자신의 영역 내에 있는 이동 단말기와 무선 통신을 제어하며, 수신한 시스템 정보를 방송하는 다수의 기지국과,
    자신의 영역에 있는 상기 기지국들의 동작을 제어하며, 시스템 정보 블록을 생성하여 해당 기지국으로 시스템 정보를 전달하는 하나 이상의 제어국과,
    상기 시스템 정보에 따라 임의의 위치에서 상기 시스템 정보를 수신했을 때, 상기 시스템 정보와 노이즈와의 비를 나타내는 값을 측정하는 하나 이상의 이동 단말기와,
    상기 제어국의 동작을 제어하는 제어기 네트워크와,
    상기 기지국들과 제어국들을 관리하며, 상기 시스템 정보와 노이즈비에 따른 위치정보를 저장하고, 필요시 상기 이동단말기에서 측정된 값과 비교하여 특정 이동 단말기의 위치를 결정하는 기지국 관리기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 이동 단말기의 위치 측정 시스템.
  2. 필드 테스트에 의한 셀별 해당 시스템 정보와 노이즈 비의 값에 따른 위치에 대한 지형정보를 기지국 관리기에 저장하는 단계와,
    제어국에서 시스템 정보 블록을 생성하고, 해당 기지국으로 전송하는 단계와,
    상기 기지국에서 상기 시스템 정보를 일정 정보(Scheduling Information)에 따라 단말기로 방송하는 단계와,
    상기 기지국의 서비스 지역에 있는 특정 이동 단말기에서 상기 시스템 정보블록을 수신한 경우 인접셀에 대한 시스템 정보와 노이즈 비의 값을 측정하는 단계와,
    상기 기지국 관리기에서 특정 단말기의 위치 파악을 요청하는 경우, 상기 측정값을 보고하는 단계와,
    상기 측정값과 상기 기지국 관리기에 저장된 정보와 비교하여 상기 특정 단말기의 위치를 결정하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 이동 단말기의 위치 측정 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 측정값을 보고하는 단계는,
    상기 이동 단말기에서 RRC 접속 요구 메시지를 상기 제어국으로 전송하는 단계와,
    상기 제어국에서 상기 접속 요구의 원인이 위치제공서버의 응답에 의한 것인지를 판단하는 단계와,
    상기 판단결과 위치제공서버의 응답에 의한 것인 경우 상기 특정 이동단말기에서 측정된 값을 상기 기지국 관리기로 보고하는 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 이동 단말기의 위치 측정 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 시스템 정보블록은 이동 단말기가 인접셀에 대한 상기 시스템 정보와 노이즈 비의 값을 측정하도록 하는 명령을 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 단말기의 위치 측정 방법.
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