KR100379435B1 - Method for measuring position of user equipment Radio Mobile Commuination System - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 통신 시스템에 관한 것으로, 특히 무선 이동통신 시스템에서 사용자 장치(User Equipment ; 이하, UE 라 약칭함)의 위치 측정 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a communication system, and more particularly, to a method for measuring a location of a user equipment (hereinafter, abbreviated as UE) in a wireless mobile communication system.
일반적으로 종래의 위치 측정 방법에는 셀 식별자(cell Identifier) 기반의 위치 측정 방식과, 하향링크의 아이들 주기(Idle Period Downlink ; 이하, IPDL 이라 약칭함)에서 관측 도래 시간차(Observed Time Difference of Arrival ; 이하, OTDOA 라 약칭함)에 의한 위치 측정 방식과, 네트워크 보조 지피에스(network assisted GPS)를 이용한 방식과, 도래각(Arrival Of Angle ; 이하, AOA 라 약칭함)을 이용한 방식 등이 있다.In general, the conventional position measurement method includes a cell identifier-based position measurement method and an Observed Time Difference of Arrival (hereinafter, referred to as IPDL). , OTDOA), a method using a network assisted GPS, an Arrival Of Angle (hereinafter referred to as AOA), and the like.
셀 식별자(cell Identifier) 기반의 위치 측정 방식은 특정 UE(= MS : Mobile Station) 의 서비스를 담당하는 기지국(이하, Node-B 라 약칭함)에 대한 정보로써 그 UE의 위치를 측정한다. 해당 셀에 대한 정보, 즉 Node-B(= BS : Base Station)에 대한 정보는 페이징, 영역 갱신(AREA UPDATE), 셀 갱신(CELL UPDATE), UE 거리 정밀도 갱신(URA UPDATE)이나 라우팅 영역 갱신(ROUTING AREA UPDATE)에 의해 얻어진다. 셀 경계 기반 위치 정보는 사용된 셀의 셀 식별자, 서비스 영역 식별자나 해당 셀 위치의 지표좌표로써 나타내진다. 여기서 지표좌표가 위치 정보로써 사용될 경우에, 측정된 UE의 위치는 해당 셀 내의 고정된 지표좌표나, 해당 셀의 경계 영역의 지표 중심이나, 셀 경계 영역 내의 어떤 다른 고정된 위치일 수 있다. 특히 지표좌표는 신호의 라운드 트립 시간(Round Trip Time ; 이하, RTT 라 약칭함)과 같은 셀 특유의 고정된 지표 위치상의 정보와 결합되어 얻어진다.The cell identifier-based location measurement method measures the location of the UE as information on a base station (hereinafter, abbreviated as Node-B) in charge of service of a specific UE (= MS: Mobile Station). Information about the cell, that is, Node-B (= BS: Base Station), can be used for paging, area update (AREA UPDATE), cell update (CELL UPDATE), UE distance precision update (URA UPDATE) or routing area update ( ROUTING AREA UPDATE). The cell boundary based location information is represented as a cell identifier, a service area identifier, or an index coordinate of a corresponding cell location of a used cell. Here, when the index coordinate is used as the location information, the measured position of the UE may be a fixed index coordinate in the cell, an index center of the boundary region of the cell, or some other fixed position in the cell boundary region. In particular, the index coordinates are obtained by combining information on a cell-specific fixed index position, such as the round trip time of the signal (hereinafter, abbreviated as RTT).
하향링크의 아이들 주기에서 관측 도래 시간차(Observed Time Difference of Arrival-Idle Period Downlink ; 이하, OTDOA-IPDL 이라 약칭함)에 의한 위치 측정 방식은 UE에서 수신된 하향링크(Downlink) 공통 파일럿 채널(Common Pilot Channel ; 이하, CPICH 라 약칭함) 신호의 OTDOA를 사용한다.In the downlink idle period, a position measurement method using an Observed Time Difference of Arrival-Idle Period Downlink (hereinafter, abbreviated as OTDOA-IPDL) is a downlink common pilot channel (Common Pilot) received from the UE. Channel (hereinafter, abbreviated as CPICH) signal is used for OTDOA.
도 1은 OTDOA를 사용한 UE 위치 측정 원리를 나타낸 도면이다.1 is a diagram illustrating a UE location measurement principle using OTDOA.
도 1에 도시된 바와 같이, 먼저 OTDOA를 사용한 위치 측정 방식에서 측정된 OTDOA 값은 관측된 송신기의 지리적 위치와 하향링크 채널 신호의 실제 상대적 전송 시간차와 함께 결합되어 UE의 위치를 측정하는데 사용된다. 한 쌍의 하향링크 채널 신호 전송의 OTDOA 측정값들은 UE가 위치할 수 있는 일정한 차이의 쌍곡선을 그린다. 이 때 UE의 위치는 최소한 두 쌍의 Node-B들에 대한 이러한 쌍곡선의 교차점으로 결정된다.As shown in FIG. 1, first, the OTDOA value measured in the position measurement method using the OTDOA is combined with an actual relative transmission time difference between the observed transmitter's geographic position and the downlink channel signal and used to measure the position of the UE. The OTDOA measurements of a pair of downlink channel signal transmissions plot a hyperbolic constant difference in which the UE can be located. The location of the UE is then determined by the intersection of these hyperbolas for at least two pairs of Node-Bs.
OTDOA를 사용하는 방식의 경우 위치 측정의 정확성은 시간 측정의 정확성과, 고려된 Node-B의 상대적인 위치, 그리고 다중경로 전파에 달려있다.For the OTDOA approach, the accuracy of the position measurement depends on the accuracy of the time measurement, the relative position of the Node-B considered, and multipath propagation.
다음 기본적인 OTDOA 측정값은 해당 영역의 서비스를 담당하는 서빙 무선망 제어기(Serving Radio Network Controller ; 이하, SRNC 라 약칭함) 내의 위치 계산 기능(Position Calculation Function ; 이하, PCF 라 약칭함) 블록으로 보내진다.The next basic OTDOA measurement is sent to the Position Calculation Function (hereinafter referred to as PCF) block in the Serving Radio Network Controller (hereinafter referred to as SRNC) that is responsible for servicing the area. .
그 PCF 블록은 OTDOA 측정값과, 보통 지피에스(Global Positioning System ; 이하, GPS 라 약칭함) 수신기의 정보로부터 미리 알려진 송신기 위치와, 전송신호의 상대적 시간차(Relative Time Difference ; 이하, RTD 라 약칭함)를 결합하여 UE의 위치를 결정한다.The PCF block consists of OTDOA measurements, commonly known transmitter positions from information from the Global Positioning System (hereinafter referred to as GPS) receiver, and the relative time difference between the transmitted signal (abbreviated as RTD). Combine to determine the location of the UE.
이러한 OTDOA를 사용한 UE 위치 측정 방식을 이용하기 위해서는, 하향링크 전송신호들의 RTD가 PCF 블록에 제공되어야 하는데, 만약 시스템측(Universal Terrestrial Radio Access Network ; 이하, UTRAN 이라 약칭함) 송신기가 비동기되어 있을 경우에는 하향링크 전송신호들의 RTD는 시간에 따라 변한다. 따라서 규칙적인 RTD 측정이 이루어져야 하며, 그에 따라 PCF 블록에서는 측정된 RTD 값들의 갱신이 요구된다.In order to use the UE positioning method using the OTDOA, RTDs of downlink transmission signals should be provided to the PCF block, if the system side (Universal Terrestrial Radio Access Network; hereinafter, UTRAN) transmitter is asynchronous. RTDs of downlink transmission signals change with time. Therefore, a regular RTD measurement should be made, and accordingly, the PCF block needs to update the measured RTD values.
그런데, 어떤 무선 환경에서는 위치 측정 대상이 되는 UE가 다른 특정 Node-B로부터의 하향링크 CPICH를 측정하지 못할 수도 있다. 이는 해당 UE가 어느 특정한 Node-B에 깊숙이 들어가 그 Node-B에 거의 근접해 있을 경우로써, 이 때는 UE의 수신기가 그 Node-B의 강한 국부 전송신호들에 의해 막혀있기 때문이다. 이러한 것을 신호의 도달 가능성(Hearability) 문제라 한다.However, in some wireless environments, a UE, which is a location measurement target, may not measure downlink CPICH from another specific Node-B. This is the case when the UE enters a certain Node-B and is close to the Node-B, since the receiver of the UE is blocked by the strong local transmission signals of the Node-B. This is called the signal's reachability problem.
OTDOA 방식에서 이러한 신호의 도달 가능성(Hearability)을 높이기 위해 아이들 주기(IP : Idle Period)를 이용하는 방식이 OTDOA-IPDL 방식이다.The OTDOA-IPDL method uses an idle period (IP) in order to increase the reachability of such a signal in the OTDOA method.
IPDL에서 각각의 Node-B들은 그 짧은 주기동안 신호 전송을 중지한다. 이렇게 특정 Node-B의 아이들 주기(IP) 동안 셀 영역 내의 UE들은 다른 Node-B들의 전송신호를 측정할 수 있기 때문에 신호의 도달 가능성(Hearability)을 높일 수 있다. 결국 신호의 도달 가능성(Hearability) 문제를 극복할 수 있다.Each Node-B in the IPDL stops transmitting signals for that short period. In this manner, UEs in a cell region may measure transmission signals of other Node-Bs during an idle period (IP) of a specific Node-B, thereby improving signal reachability. As a result, the signal's reachability problem can be overcome.
그리고 또한 그 아이들 주기(IP) 동안 RTD 측정이 이루어진다. 이 OTDOA-IPDL 방식은 하향링크 전송을 기본으로 하기 때문에 보다 효과적으로 여러 많은 UE에 대해 위치 정보 서비스를 동시에 제공할 수 있다.And also RTD measurements are made during the idle period (IP). Since the OTDOA-IPDL scheme is based on downlink transmission, it is possible to more effectively provide location information service for many UEs simultaneously.
다음 네트워크 보조 지피에스(network assisted GPS)를 이용한 방식에 대해 설명한다.Next, a method using network assisted GPS will be described.
이 방식에서 GPS 수신기가 UTRAN과 연동되도록 설계되면, UTRAN은 그 GPS 수신기의 성능을 여러 면에서 향상시킨다. 그러한 성능 향상은 다음과 같다.In this way, if the GPS receiver is designed to work with the UTRAN, the UTRAN improves the performance of the GPS receiver in many ways. Such performance improvements are as follows.
첫 째, 특정 UE 내의 GPS 수신기의 개시(start-up)와 포착 시간(acquisition time)을 줄인다. 이를 통해 탐색 윈도우(search window)의 크기를 줄일 수 있고, 위치 측정이 현저히 빨라진다.First, reduce the start-up and acquisition time of a GPS receiver in a particular UE. This can reduce the size of the search window and significantly speed up the position measurement.
둘 째, 특정 UE 내의 GPS 수신기의 감도(sensitivity)가 증가한다. 특히 UTRAN은 그 특정 UE 내의 GPS 수신기가 신호전력 대 잡음전력 비율(SNR)이 낮은 환경에서도 동작할 수 있도록 위치보조 메시지(Location assistance message)를 제공한다. 따라서 GPS 수신기가 단독으로 동작할 때에 비해 그 UE는 보다 더 적은 전력을 소모한다.Second, the sensitivity of the GPS receiver in a particular UE is increased. In particular, the UTRAN provides a location assistance message so that the GPS receiver in that particular UE can operate in an environment with a low signal power to noise power ratio (SNR). Thus, the UE consumes less power than when the GPS receiver is operating alone.
또한 상기의 네트워크 보조 지피에스(network assisted GPS)를 이용한 위치 측정 방식은 복잡도가 적은 GPS 수신기가 달린 특정 UE와 끊임없이 연락하는 GPS 기준 수신기 사이의 시그널링(signalling)에 의존한다.In addition, the position measuring method using the network assisted GPS relies on the signaling between a specific UE with a low complexity GPS receiver and a GPS reference receiver constantly contacting.
다음 도 2는 네트워크 보조 지피에스(network assisted GPS)를 사용한 UE 위치 측정 원리를 나타낸 도면이다.2 is a diagram illustrating a principle of UE location measurement using network assisted GPS.
네트워크 보조 지피에스(network assisted GPS)를 사용한 위치 측정은 타이밍 보조 절차와 데이터 보조 절차와 위치 탐색 절차와 마지막으로 위치 결정 절차로 나뉜다.Position measurement using network assisted GPS is divided into a timing assist procedure, a data assist procedure, a position search procedure, and finally a position determination procedure.
먼저 타이밍 보조(time assistance) 절차에 대해 설명한다.First, a timing assistance procedure will be described.
UTRAN은 셀 식별자(ID)나 IPDL를 나타내는 파라미터들을 이용하여 UE(20)의 위치를 알아낼 수 있다. 또한 그 파라미터들의 정보를 UTRAN에 딸린 GPS 기준 수신기로부터 제공되는 위성 특유의 시간에 따른 궤적이 기록된 위치추산 데이터(ephemeris data)와 결합하여, UTRAN에 딸린 GPS 기준 수신기로 수신된 동일한 GPS 위성신호와 GPS 수신기가 딸린 UE(20) 사이의 시간차를 알아내는 데 이용된다. 이 때 타이밍의 계산은 타이밍 보조 절차를 제공하기 위해 SRNC(10)에 미리 알려진다.The UTRAN may locate the UE 20 using parameters indicating a cell identifier (ID) or an IPDL. In addition, the information of the parameters is combined with the ephemeris data, which records the time-specific trajectories of the satellites provided by the GPS reference receiver with UTRAN, and the same GPS satellite signal received by the GPS reference receiver with UTRAN. It is used to find the time difference between the UEs 20 with GPS receivers. At this time, the calculation of timing is known in advance to the SRNC 10 to provide a timing aid procedure.
다음은 데이터 보조(data assistance) 절차에 대해 설명한다.The following describes the data assistance procedure.
UE(20)는 상위계층의 시그널링(signalling)을 이용해서 UTRAN을 통해 GPS 정보를 얻는다. 또한 UE(20)가 4개나 그 이상의 위성을 얻을 수 없을 때는 네트워크 보조 GPS 방식은 다른 위치 결정 방식과 결합된다.The UE 20 obtains GPS information through the UTRAN using signaling of higher layers. In addition, when the UE 20 cannot obtain four or more satellites, the network assisted GPS scheme is combined with other location determination schemes.
도 2에서 SRNC(10)는 외부로부터 UE(20)의 위치 요청이 있거나 UE(20)에게 보조 데이터 전달 요청이 있을 경우에, UE(20)에 대한 유효 UTRAN 정보를 수집하고, 또한 GPS 보조 데이터를 산정한다.In FIG. 2, the SRNC 10 collects valid UTRAN information for the UE 20 when there is a location request of the UE 20 from the outside or a request for transmitting auxiliary data to the UE 20, and also GPS assistance data. Calculate
이후 SRNC(10)는 GPS 보조 데이터를 UE(20)에게 전달한다. 이 때 전달되는 GPS 보조 데이터에는 아래와 같은 정보가 포함된다.SRNC 10 then delivers the GPS assistance data to UE 20. The GPS assistance data delivered at this time includes the following information.
첫 째, 기준시간(reference time), 가시 위성 리스트(visible satellite list), 위성신호의 도플러 주파수(satellite signal doppler frequency), 코드 위상 탐색 윈도우(code phase search window)와 같이 측정을 돕는 정보가 포함된다. 그러나 이들 정보들은 2∼4시간 정도 유효하다.First, information to assist with measurement, such as reference time, visible satellite list, satellite signal doppler frequency, and code phase search window, are included. . However, these pieces of information are valid for two to four hours.
둘 째, 기준시간(reference time), 기준위치(reference location), 위성의 시간에 따른 궤적이 기록된 위치추산 데이터(satellite ephemeris data), 클럭 정정(clock correction)과 같이 수단을 제공하는 정보가 포함된다. 그러나 이들 정보들은 4시간 유효하다.Second, information that provides a means, such as reference time, reference location, satellite ephemeris data, and clock correction, in which the trajectories of satellites are recorded, are included. do. However, these informations are valid for four hours.
상기한 타이밍 보조 절차와 데이터 보조 절차는 UE의 위치 탐색에 적용된다.The above timing assistance procedure and data assistance procedure are applied to the location search of the UE.
다음 UE의 위치 탐색 절차에 대해 설명한다.Next, the location search procedure of the UE will be described.
먼저 변조 제거(modulation wipe-off)는, UTRAN에서 UE로 제공된 UTRAN의 타이밍과 데이터 보조 절차의 적용을 통해, UE에서 GPS 확산 코드 변조를 GPS 신호에서 제거하는 것이다. 그 변조 제거는 역확산 GPS 신호를 알아내기 위해 UE에서 적용될 수 있다.Modulation wipe-off is first removing GPS spreading code modulation from the GPS signal at the UE through the application of UTRAN's timing and data assistance procedures provided from the UTRAN to the UE. The modulation cancellation can be applied at the UE to find the despread GPS signal.
다음은 위치 결정 절차에 대해 설명한다. 이 절차를 통한 위치 계산은 네트워크 하부구조(network infrastructure)(UE 보조 : UE-assisted)나 UE(UE 기반 : UE-based)에서 수행된다.The following describes the positioning procedure. Location calculation through this procedure is performed in the network infrastructure (UE assisted: UE-assisted) or UE (UE based: UE-based).
UE 기반 위치 결정(UE-based location determination)은 UE 내에 완전한 GPS 수신기를 내장하며, 위치 측정 및 계산은 UE에서 행해진다. 그리고 다음과 같은 정보들이 UTRAN에서 UE로 시그널링(signalling)된다. 그 시그널링되는 정보들은 보조 데이터가 제공되는 위성의 개수, GPS 수신기에 대한 기준 시간(TUTRAN-GPS) (이는 3GPP 25.215에 명세됨), 기준위치(reference location), 보조 데이터가 제공되는 위성을 식별하기 위한 위성 식별자(ID), 특정 위성에 대한 궤도 위치 추적을 위한 시퀀스 번호(IODE), 특정 위성 궤도의 정확한 위치 추적 모델, 클럭 정정, 위치 오차를 줄이기 위한 디퍼렌셜 GPS(이하, DGPS 라 칭함) 정정, 그리고 연감 데이터(almanac data)에 대한 각 정보들이다.UE-based location determination incorporates a complete GPS receiver within the UE, and location measurements and calculations are made at the UE. And the following information is signaled (signalling) from the UTRAN to the UE. The signaled information identifies the number of satellites for which auxiliary data is provided, the reference time for the GPS receiver (T UTRAN-GPS ) (which is specified in 3GPP 25.215), the reference location, and the satellites for which the auxiliary data is provided. Satellite identifier (ID), sequence number (IODE) for orbital position tracking for a specific satellite, accurate positioning model for a specific satellite orbit, clock correction, differential GPS (hereinafter referred to as DGPS) correction to reduce position error , And each piece of information about almanac data.
반면에 UE로부터 UTRAN(LSIF)로 시그널링되는 정보들은, GPS 수신기에 대한 기준 시간, 서빙 셀 정보, 위도/경도/고도/오차 타원, 그 해당 UE의 속도 추정, 측정 데이터가 유효한 위성 식별자(ID), 코드 위상 측정에 관련된 정보에 대한 전체적/부분적 칩들, 측정에 사용된 특정 위성으로부터의 수신신호의 반송파 대 잡음 전력 밀도(C/No), 특정 위성 신호에 대해 그 해당 UE에 의해 측정된 도플러 주파수, 의사범위 근평균제곱 오차(pseudorange RMS error), 다중경로 표시자(multipathindicator)에 대한 각 정보들이다.On the other hand, the information signaled from the UE to the UTRAN (LSIF) includes reference time for the GPS receiver, serving cell information, latitude / longitude / altitude / error ellipse, speed estimation of the corresponding UE, and a satellite identifier (ID) for which measurement data is valid. The total / partial chips for information related to code phase measurements, the carrier-to-noise power density (C / N o ) of the received signal from the particular satellite used for the measurement, and the Doppler measured by that UE for that particular satellite signal. Each piece of information about frequency, pseudorange RMS error, and multipathindicator.
다음 UE 보조 위치 결정(UE-assisted location determination)은 UE 내에 간소화된 GPS 수신기를 내장하며, 이를 통해 코드 위상의 의사범위 측정을 수행한다. 이 위치 결정 방식은 상위계층의 시그널링(signalling)을 이용해서 UE의 위치를 결정한다. 이 때 다른 GPS 위치 결정 과정을 결합하여 수행한다.UE-assisted location determination then incorporates a simplified GPS receiver within the UE, which performs pseudorange measurements of code phase. This location determination method determines the location of the UE using signaling of higher layers. This is done by combining different GPS positioning processes.
이 UE 보조 위치 결정 방식은 하향링크 상에 정확하게 타이밍 동기된 코드 위상 시그널링을 필요로 하는데, 그 때문에 상향링크(Uplink)로의 시그널링 부하가 UE 기반 위치 결정 방식에 비해 크다.This UE-assisted positioning method requires precisely timing-synchronized code phase signaling on the downlink, which results in a higher signaling load on the uplink than the UE-based positioning method.
만약 GPS에 의해 결정된 위치의 오차를 줄이기 위한 DGPS 정정이 UE에서 수행된다면, 차이값 정정(differential correction) 정보는 UE로 시그널링 되어야 한다. 반면에 DGPS 정정이 UE로의 부가적인 시그널링 없이 위치 측정의 정확성을 향상시키기 위해서는 UTRAN 내의 최종 위치 측정 결과로써 적용될 수 있다.If DGPS correction is performed at the UE to reduce the error of the position determined by the GPS, differential correction information should be signaled to the UE. On the other hand, DGPS correction may be applied as the final position measurement result in the UTRAN to improve the accuracy of the position measurement without additional signaling to the UE.
이러한 UE 보조 위치 결정 방식에서 UTRAN으로부터 UE로 시그널링되는 정보들로는, 보조 데이터가 제공되는 위성의 개수, GPS 수신기에 대한 기준 시간(TUTRAN-GPS), 보조 데이터가 제공되는 위성을 식별하기 위한 위성 식별자(ID), 0번째 기간(0thorder term)의 도플러, 1번째 기간(1thorder term)의 도플러, 코드 위상, 코드 위상의 중심과 탐색 윈도우 폭, 시간에 따른 궤적이 기록된 위치추산(ephemeris), 방위각(azimuth), 높이(elevation)에 대한 각 정보들이다.The information signaled from the UTRAN to the UE in such a UE assisted positioning method includes the number of satellites provided with ancillary data, a reference time (T UTRAN-GPS ) for a GPS receiver, and a satellite identifier for identifying satellites provided with ancillary data. (ID), 0 second period Doppler, the first period of the Doppler, code phase, center and search window width of the code phases, the trajectory is recorded according to the time position estimates of (1 th order term) of (0 th order term) ( Each piece of information about ephemeris, azimuth, and elevation.
반면에 UE 보조 위치 결정 방식에서 UE로부터 UTRAN(LSIF)으로 시그널링되는정보들로는, GPS 수신기에 대한 기준 시간(TUE-GPS) (이는 TS 25.215에 명세됨), 의사범위들의 번호, 측정 데이터가 유효한 위성 식별자(ID), 특정 위성의 반송파 대 잡음 전력 밀도(C/No), 도플러, 위성 코드 위상, 다중경로 표시자, 의사범위 근평균제곱 오차(pseudorange RMS error)에 대한 각 정보들이다.On the other hand, the information signaled from the UE to the UTRAN (LSIF) in the UE-assisted positioning method includes the reference time (T UE-GPS ) for the GPS receiver (which is specified in TS 25.215), the number of pseudo ranges, and the measurement data. Information about the satellite identifier (ID), the carrier-to-noise power density (C / N o ), the Doppler, the satellite code phase, the multipath indicator, and the pseudorange RMS error of a particular satellite.
다음은 도 3을 참조하여 AOA을 사용한 UE 위치 측정 방식에 대해 설명한다.Next, a UE location measurement method using AOA will be described with reference to FIG. 3.
도 3은 AOA을 사용한 UE 위치 측정 원리를 나타낸 도면이다.3 is a diagram illustrating a UE location measurement principle using AOA.
AOA을 사용한 방식은 다수의 Node-B들에서 측정된 상향링크 UE 신호의 AOA을 이용한다. UE 위치 측정을 위해 각 Node-B들에 도달하는 상향링크 신호들이 삼각 측량에 이용된다.The method using AOA uses AOA of uplink UE signal measured at multiple Node-Bs. Uplink signals reaching each Node-B are used for triangulation for UE positioning.
또한 이 방식에서는 원하는 UE 신호의 방향을 판단하는 어레이 안테나(Array antenna)와 AOA 추정 기술이 시스템에 이용된다. AOA는 UE 신호로 추정되는 방향을 하나의 직선으로 표현하므로, 이를 방향선이라고도 한다. 다수의 Node-B로부터 측정된 AOA 측정값은 삼각 측량에 이용되며, 도 3을 통해 알 수 있듯이 Node-B에서의 UE 위치 추정은 AOA 직선들(S1, S2, S3)의 교차점으로 결정된다.In this method, an array antenna and AOA estimation technique for determining the direction of a desired UE signal are used in the system. Since the AOA expresses the direction estimated by the UE signal as one straight line, this is also called a direction line. The AOA measurements measured from multiple Node-Bs are used for triangulation, and as can be seen from FIG. 3, the UE position estimation at Node-B is the intersection of AOA straight lines S 1 , S 2 , S 3 . Is determined.
도 3은 2차원의 방향 탐지를 통한 UE의 위치 추정 원리로써, 종래의 방향 탐지를 통한 UE의 위치 추정에서는 이론적으로 두 개의 AOA 측정값만이 필요하였다. 그러나 실제적으로 그 이상의 AOA 측정값을 사용하는 것이 정확도 증가를 위해서 필요하다. 물론 고해상도 기술이나 많은 수의 센서를 이용한 어레이 안테나는 고분해능(high solution)을 제공한다.3 is a principle of position estimation of a UE through two-dimensional direction detection. In the conventional position estimation of the UE through direction detection, only two AOA measurements were required in theory. In practice, however, using more AOA measurements is necessary to increase accuracy. Of course, high resolution technology or array antennas using a large number of sensors provide a high solution.
특히 AOA 측정값은 이동하는 UE의 채널 감쇄에 의한 영향을 받는다.In particular, AOA measurements are affected by channel attenuation of the moving UE.
또한 다중경로 요소에 의한 전파지연 예측이 불가능한 방향 탐지 시스템에서는 Node-B에 도달된 UE 신호들 중에서 가장 큰 신호를 Node-B 신호로 판단한다. 반면에 다중경로 요소에 의한 전파지연의 예측이 가능한 방향 탐지 시스템(예로써, 레이크 수신기)에서는 전파의 도달 방향을 Node-B에 가장 처음 도달한 다중경로 신호로 추정한다.In addition, the direction detection system that cannot predict the propagation delay by the multipath component determines the largest signal among the UE signals reaching the Node-B as the Node-B signal. On the other hand, in a direction detection system (eg, rake receiver) capable of predicting propagation delay due to multipath elements, the direction of propagation is estimated as the multipath signal first reaching Node-B.
이론적으로 2차원의 방향 탐지 시스템은 두 개의 수신기만 있으면 UE의 위치를 확인할 수 있으나, 실제로는 한정된 AOA 분해능과 다중경로, 잡음 등으로 인해 그 이상의 수신기가 필요로 하게 된다.Theoretically, the two-dimensional direction detection system can determine the position of the UE with only two receivers, but in reality, more receivers are needed due to the limited AOA resolution, multipath, and noise.
지금까지 설명된 종래의 UE 위치 측정 방식들은 다음과 같은 문제점들이 있다.The conventional UE positioning methods described so far have the following problems.
셀 식별자(cell ID) 기반의 위치 측정 방식은 종래의 여러 위치 측정 방식들 중에서 가장 정확도가 떨어진다. 즉 UE가 단지 어느 셀에 위치하는지 정도 밖에 알 수 없다.The cell ID based location measurement method is the least accurate among various conventional location measurement methods. In other words, it is only known to which cell the UE is located.
다음 OTDOA-IPDL에 의한 위치 측정 방식은 UE로의 하향링크 신호들을 측정하고, 이들을 결합하여 UE의 위치를 계산해야 한다. 즉 UE의 복잡도가 많이 증가된다. 그리고 이 방식에는 신호의 도달 가능성(Hearability)을 높이기 위해 IPDL 가 적용되는데, 이는 신호 전송 단절로 인한 오류 문제가 예상된다.The following OTDOA-IPDL positioning method should measure downlink signals to the UE and combine them to calculate the position of the UE. That is, the complexity of the UE is greatly increased. In this method, IPDL is applied to increase the signal's reachability, which is expected to be an error problem due to disconnection of the signal.
다음 네트워크 보조 지피에스(network assisted GPS)를 이용한 방식은 OPDOA를 이용하는 방식과 마찬가지로 위치 측정과 위치 계산을 위한 장비가 UE에 필요하며, 또한 고가의 GPS 수신기를 또한 필요로 한다.Next, the method using network assisted GPS requires equipment for position measurement and position calculation as the method using OPDOA, and also requires an expensive GPS receiver.
마지막으로 AOA을 이용한 방식은 보다 정확한 각도 측정이 요구된다.Finally, the method using AOA requires more accurate angle measurements.
본 발명의 목적은 상기한 점들을 감안하여안출한 것으로, 특히 AOA과 RTT을 이용하고, 또한 UE의 경량화 및 단순화를 고려하여 UE의 위치를 측정하는데 적당한 버스트 파워(Burst power) 증가를 이용한 UE의 위치 측정 방법 및 그를 위한 시스템을 제공하는데 있다.An object of the present invention of using that devised in view of the above point, in particular AOA and the RTT to use, and also increased weight and considering the simplified suitable burst to measure the position of the UE power (Burst power) the UE UE The present invention provides a method for measuring position and a system therefor.
본 발명의 또다른 목적은 신호의 도달 가능성(Hearability)을 높이기 위해 상향링크 버스트 전력을 이용하는 버스트 파워(Burst power) 증가를 이용한 UE의 위치 측정 방법 및 그를 위한 시스템을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a method and system for measuring a location of a UE using an increase in burst power using an uplink burst power to increase the signal's reachability.
상기한 목적을 달성하기 위한 UE의 위치 측정의 특징은, 특정 사용자 장치에 대한 위치 측정이 상기 사용자 장치의 서비스를 담당하는 무선망 제어기에 요청되는 단계와, 상기 무선망 제어기의 요구를 받은 기지국이 상기 사용자 장치로부터 위치정보에 관련된 신호의 수신여부를 검사하는 단계와, 상기 기지국이 상기 사용자 장치로부터 전송되는 위치 정보에 관련된 신호를 수신하지 못할 경우에, 그 기지국이 상기 사용자 장치에 대한 상향링크 전력제어를 실시하여 송신전력을 증가시켜 상기 신호를 재전송하도록 요구하는 단계와, 상기 기지국이 상기 사용자 장치로부터 전송되는 위치정보에 관련된 신호를 수신하는 경우에, 상기 신호로부터 그 신호의 도래각(AOA)과 라운드 트립 시간(RTT)을 측정하는 단계와, 상기 무선망 제어기가 상기 측정된 도래각(AOA)과 라운드 트립 시간(RTT)을 상기 기지국으로부터 전달 받아, 상기 사용자 장치의 위치를 계산하는 단계와, 상기 무선망 제어기가 상기 계산된 사용자 장치의 위치 계산 결과를 코어 네트워크(CN)에 제공하는 단계로 이루어진다.A feature of the UE's location measurement for achieving the above object is that a location measurement for a particular user device is requested to a radio network controller in charge of the service of the user device, and the base station received by the radio network controller is requested. Checking whether a signal related to location information is received from the user device, and when the base station fails to receive a signal related to location information transmitted from the user device, the base station transmits uplink power to the user device. Requesting to retransmit the signal by increasing the transmission power by performing control; and when the base station receives a signal related to the location information transmitted from the user equipment, the angle of arrival of the signal from the signal (AOA) And measuring a round trip time (RTT), the wireless network controller being measured Receiving an angle (AOA) and a round trip time (RTT) from the base station to calculate a location of the user device, and the wireless network controller sends the calculated location calculation result of the user device to the core network CN. Providing steps.
바람직하게, 상기 재전송을 요구하는 단계는 상기 사용자 장치의 신호를 탐색하는 탐색 윈도우의 길이를 증가시키는 것을 특징으로 한다.Preferably, the step of requesting the retransmission may increase the length of a search window for searching for a signal of the user device.
또한 상기 무선망 제어기는 상기 사용자 장치의 서비스를 담당하는 기지국의 셀 반경에 대한 그 기지국으로부터 상기 사용자 장치 위치까지의 거리 비가 일정한 값보다 작은 경우에, 상기 기지국에서 측정된 도래각(AOA)과 라운드 트립 시간(RTT)만을 사용하여 상기 사용자 장치의 위치를 계산하는 것을 특징으로 한다.The wireless network controller also rounds the angle of arrival (AOA) measured at the base station when the ratio of the distance from the base station to the user equipment position relative to the cell radius of the base station in charge of the service of the user equipment is smaller than a constant value. The position of the user device is calculated using only the trip time (RTT).
도 1은 관측 도래 시간차(OTDOA)를 사용한 UE 위치 측정 원리를 나타낸 도면.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a diagram illustrating the principle of UE location measurement using observation time of arrival (OTDOA).
도 2는 네트워크 보조 지피에스(network assisted GPS)를 사용한 UE 위치 측정 원리를 나타낸 도면.FIG. 2 illustrates the principle of UE location measurement using network assisted GPS. FIG.
도 3은 도래각(AOA)을 사용한 UE 위치 측정 원리를 나타낸 도면.3 illustrates the principle of UE location measurement using the angle of arrival (AOA).
도 4는 도래각(AOA)과 신호의 라운드 트립 시간(RTT)을 결합한 3차원 위치 측정 원리를 나타낸 도면.4 shows a three-dimensional position measurement principle combining the angle of arrival (AOA) and the round trip time (RTT) of a signal.
도 5는 본 발명의 위치 측정을 위한 시그널링(signalling) 절차를 나타낸 도면.5 is a diagram illustrating a signaling procedure for measuring a position of the present invention.
도 6은 본 발명의 위치 측정을 위한 보다 상세한 시그널링(signalling) 절차를 나타낸 도면.6 illustrates a more detailed signaling procedure for position measurement of the present invention.
도 7은 본 발명의 위치 측정 원리를 설명하기 위한 UE와 Node-B간의 거리 관계를 나타낸 도면.7 is a view showing a distance relationship between a UE and a Node-B for explaining the position measuring principle of the present invention.
도 8은 본 발명의 위치 측정 원리를 설명하기 위한 인접 셀 간의 핸드오프영역을 나타낸 도면.8 is a view showing a handoff area between adjacent cells for explaining the position measuring principle of the present invention.
도 9는 본 발명의 위치 측정에서 탐색 윈도우 크기가 2배로 될 때, 인접 셀 간의 핸드오프 영역의 변화를 나타낸 도면.9 is a view showing a change in the handoff area between adjacent cells when the search window size is doubled in the position measurement of the present invention.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
100 : 서빙 무선망 제어기(SRNC) 200 : 기지국들(Node-B1 ∼ Node-Bn)100: serving radio network controller (SRNC) 200: base stations (Node-B1 to Node-Bn)
300 : 사용자 장치(UE)300: user device (UE)
이하 본 발명에 따른 UE의 위치 측정 방법 및 그를 위한 시스템에 대한 바람직한 일 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, a preferred embodiment of a method for measuring a location of a UE and a system therefor according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
본 발명은 상향링크 전송신호들의 AOA와 또한 상향링크 전송신호들의 RTT를 상향링크(=역방향) 전력제어와 결합하여, UE에 대해 3차원상의 위치를 측정하는 방식이다.The present invention combines AOA of uplink transmission signals and also RTT of uplink transmission signals with uplink (= reverse) power control to measure a three-dimensional position with respect to the UE.
그리고, 본 발명은 AOA와 RTT을 동시에 고려한다. 즉 전송신호의 AOA 측정값들로부터 2차원의 방향 탐지를 통해 UE의 위치를 추정한 다음 RTT을 이용하여 다시 UE의 위치를 추정한다. 따라서 각각 AOA만을 고려한 경우와 RTT만을 고려할 경우에 발생될 수 있는 위치 오차를 보정한다.In addition, the present invention considers AOA and RTT simultaneously. That is, the position of the UE is estimated by using two-dimensional direction detection from the AOA measurements of the transmission signal, and then the position of the UE is estimated again using the RTT. Therefore, the position error that may occur when only considering AOA and only considering RTT, respectively is corrected.
본 발명의 위치 측정을 위한 시스템은 기존 시스템의 구성과 거의 유사하다.The system for position measurement of the present invention is almost similar to the configuration of the existing system.
다시 말해서, 본 발명의 위치 측정을 위한 시스템은 기본적으로 기존의 UTRAN을 변형없이 그대로 이용한다. 또한 본 발명의 시스템은 위치 측정과 위치 계산을 위한 장비가 UE에 필요치 않으며, 그 위치 측정과 위치 계산을 위한 장비는 SRNC와 Node-B에 구비된다.In other words, the system for position measurement of the present invention basically uses the existing UTRAN without modification. In addition, the system of the present invention does not require equipment for position measurement and position calculation in the UE, the equipment for position measurement and position calculation is provided in the SRNC and Node-B.
이러한 점에서 본 발명은 셀 식별자(cell ID) 기반의 위치 측정 방식이나 OTDOA-IPDL에 의한 위치 측정 방식이나 네트워크 보조 지피에스(network assisted GPS)를 이용한 방식의 각 시스템들과 달리 UE에 추가로 부착되는 장비가 없기 때문에 위치 측정 서비스(Location Service ; 이하, LCS 라 약칭함) 적용에 있어 상당한 하드웨어적 강점을 갖는다.In this regard, the present invention is additionally attached to the UE unlike the systems of the cell ID based location measurement method, the OTDOA-IPDL location measurement method or the network assisted GPS method. The lack of equipment has significant hardware strengths in the application of the Location Service (abbreviated as LCS).
그리고 기존의 OTDOA-IPDL에 의한 위치 측정 방식과 같이 본 발명에서도 해당 UE가 어느 특정 Node-B에 깊숙이 들어가 그 Node-B에 거의 근접해 있을 경우에는 UE의 수신기가 그 근접 Node-B의 강한 국부 전송신호들에 의해 막혀서 다른 Node-B들에 대한 신호의 도달 가능성(Hearability) 문제가 발생될 수 있다.Like the conventional OTDOA-IPDL positioning method, in the present invention, when a corresponding UE is deep in a specific Node-B and is almost in proximity to the Node-B, the receiver of the UE transmits a strong local transmission of the neighboring Node-B. Blockage by the signals may cause a problem of reachability of the signal to other Node-Bs.
따라서 본 발명에서는 이러한 신호의 도달 가능성(Hearability) 문제 발생을 해결하기 위한 수단으로 상향링크(=역방향) 전력제어를 AOA와 RTT와 함께 결합하여위치 측정에 사용한다.Therefore, in the present invention, uplink (= reverse) power control is combined with AOA and RTT as a means for solving the problem of reachability of the signal, and used for position measurement.
다음은 본 발명에 따른 UE의 위치 측정 원리에 대해 설명한다.The following describes the position measurement principle of the UE according to the present invention.
도 4는 AOA과 RTT을 결합한 3차원 위치 측정 원리를 나타낸 도면으로, 본 발명에서는 AOA를 통해 평면상의 위치를 추정하고, 다음 RTT를 통해 입체적인 위치를 추정한 후 최종 UE의 위치를 결정한다.4 is a diagram illustrating a three-dimensional position measurement principle combining AOA and RTT. In the present invention, the position of the plane is estimated through the AOA, and the position of the final UE is determined after estimating the three-dimensional position through the next RTT.
이에 대해 상세히 설명하면, 먼저 위치 측정의 대상이 되는 UE 주변의 Node-B들에서 각각 측정된 UE 신호의 AOA들과 실제 RTT들은 SRNC의 내부에 있는 PCF 블록으로 전달된다. 이 때 UE 신호의 AOA 측정값들과 실제 RTT 측정값들은 UE와 SRNC(PCF) 사이에 정의되는 무선 인터페이스 시그널링을 통해 전달된다.In detail, first, AOAs and actual RTTs of UE signals measured at Node-Bs around a UE to be subjected to location measurement are delivered to a PCF block inside the SRNC. In this case, AOA measurements and actual RTT measurements of the UE signal are delivered through air interface signaling defined between the UE and the SRNC (PCF).
여기서 무선 인터페이스로는 Uu-인터페이스, Iub-인터페이스, Iur-인터페이스이다. 이들은 무선 어플리케이션(Radio application)의 시그널링에 사용된다.The air interface is a Uu interface, an Iub interface, an Iur interface. These are used for signaling of radio applications.
Uu-인터페이스는 UE와 Node-B간의 접속을 지원하고, Iub-인터페이스는 Node-B와 SRNC간의 접속을 지원하고, 마지막으로 Iur-인터페이스는 UTRAN 내의 SRNC와 그 UTRAN 내의 어떤 다른 RNC간의 접속을 지원한다.The Uu-interface supports the connection between the UE and the Node-B, the Iub-interface supports the connection between the Node-B and the SRNC, and finally the Iur-interface supports the connection between the SRNC in the UTRAN and any other RNC in the UTRAN. do.
특히, Iub-인터페이스는 Iub 전송자원 관리, Node-B의 논리적인 동작과 관리, Iub 링크 관리, 셀 구조 관리, 무선 네트워크 성능 관리, 자원 이벤트 관리, 전송되는 상향링크/하향링크의 공통 채널 관리, 무선 자원 관리, 시스템 정보 갱신, 공통 채널들의 트래픽 관리, 승인 제어(admission control), 채널의 전력 관리, 채널을 통한 데이터 전달, 무선 링크 설정, 채널 할당 및 해제, 타이밍과 동기 관리, 채널 동기(프레임 동기), Node-B와 RNC간의 동기 등의 기능을 포함하며, 그밖에도 무선 어플리케이션에 관계된 많은 기능을 갖는다.In particular, the Iub-interface includes Iub transmission resource management, logical operation and management of Node-B, Iub link management, cell structure management, wireless network performance management, resource event management, uplink / downlink common channel management, Radio resource management, system information update, traffic management of common channels, admission control, power management of channels, data transfer over channels, radio link establishment, channel assignment and release, timing and synchronization management, channel synchronization (frames) Synchronization), and synchronization between the Node-B and the RNC, and many other functions related to wireless applications.
다음 Iur-인터페이스는 UTRAN 내에 포함된 두 RNC간의 시그널링 정보의 교환을 지원하는 두 RNC간의 점대점(Point-to-Point) 인터페이스이다. 특히 Iur-인터페이스는 두 RNC들간에 물리적으로 직접적인 접속이 없을 경우에도 점대점 논리적 인터페이스를 가능하게 한다. 그밖에 Iur-인터페이스는 전송 네트워크 관리, 전송되는 상향링크/하향링크의 공통 채널의 트래픽 관리(페이징이나 공통 채널 자원의 준비), 다른 여러 채널들의 무선 링크 설정/추가/제거 등의 기능을 포함하며, 그밖에도 무선 어플리케이션에 관계된 많은 기능을 갖는다.The next Iur-interface is a point-to-point interface between two RNCs that supports the exchange of signaling information between two RNCs included in the UTRAN. In particular, the Iur-interface enables point-to-point logical interfaces even when there is no physical direct connection between the two RNCs. In addition, the Iur-interface includes functions of transport network management, traffic management of uplink / downlink common channels (paging or preparation of common channel resources), and setting / adding / removing radio links of various other channels. In addition, it has many functions related to wireless applications.
전술한 바와 같이 UE 신호의 AOA 측정값들과 실제 RTT 측정값들을 전달받은 SRNC의 PCF 블록은 이 측정값들과 함께 이미 알고 있는 각 Node-B들 수신기들의 위치를 참조하여 위치 계산을 수행한다. 특히 본 발명에서는 다중경로 환경으로 인한 위치 측정 오차를 줄일 수 있는데, 이는 SRNC가 측정된 AOA 값들과 측정된 RTT 값들을 이용하여, 이 두 측정값들 중에서 하나의 측정값만을 사용했을 경우에 생길 수 있는 오차가 보상되기 때문이다. 다시 말해서 PCF 블록에서 전송신호의 AOA 측정값들로부터 2차원의 방향 탐지를 통해 UE의 위치를 추정하고, 그 다음 RTT을 이용하여 다시 UE의 위치를 추정하기 때문이다. 이는 다시 말해서 평면상의 2차원적인 위치 측정이 아닌 입체적인 3차원상의 위치 측정이 본 발명에서 수행된다.As described above, the SRF's PCF block, which has received the AOA measurements and the actual RTT measurements of the UE signal, performs the location calculation with reference to the locations of the known Node-B receivers along with these measurements. In particular, in the present invention, the position measurement error due to the multipath environment can be reduced, which may occur when the SRNC uses only one of the two measured values using the measured AOA values and the measured RTT values. Because the error is compensated for. In other words, the position of the UE is estimated through two-dimensional direction detection from AOA measurements of the transmission signal in the PCF block, and then the position of the UE is estimated again using the RTT. In other words, the three-dimensional three-dimensional position measurement is performed in the present invention rather than the two-dimensional position measurement on the plane.
또한 본 발명에서는 측정된 AOA 값들로부터 2차원 평면상의 위치를 추정한 결과와 측정된 RTT 값들로부터 3자원 위치를 추정한 결과에서, 두 추정된 위치에 큰 차이가 발생하면 두 측정값들을 약간씩 가변시켜 가면서 각 위치 추정 결과를조절한다.Also, in the present invention, in the result of estimating the position on the two-dimensional plane from the measured AOA values and the three-resource position from the measured RTT values, the two measured values are slightly changed if a large difference occurs between the two estimated positions. Adjust each position estimation result as you go.
결국 본 발명의 위치 측정 시스템에서 AOA 측정값들과 RTT 측정값들을 위치 결정 파라미터로써 사용하는 PCF 블록은 AOA 파라미터로부터 추정되는 2차원 위치와 RTT 파라미터로부터 추정되는 3차원 위치간의 오차범위를 미리 정해진 임계범위와 비교한다. 이후 그 비교 결과에서 오차범위가 임계범위를 넘어설 경우에, 그 PCF 블록은 전달받은 측정 파라미터 값들을 여러 스텝(Step)에 걸쳐서 약간씩 가변시켜 다시 위치 추정을 수행한다. 이후 일정 스텝에서 가변된 파라미터 값들을 사용하여 얻은 각 위치 추정 결과가 임계범위를 만족할 경우라면, 그 추정된 마지막 위치를 UE의 현재 위치로 결정한다.As a result, in the position measurement system of the present invention, the PCF block using the AOA measurement values and the RTT measurement values as the positioning parameter has a predetermined threshold of an error range between the two-dimensional position estimated from the AOA parameter and the three-dimensional position estimated from the RTT parameter. Compare with range. Then, when the error range exceeds the critical range in the comparison result, the PCF block performs position estimation again by slightly varying the measured measurement parameter values over several steps. If each position estimation result obtained using variable parameter values in a certain step satisfies the threshold range, the estimated last position is determined as the current position of the UE.
또한 본 발명에서는 신호의 도달 가능성(Hearability) 문제의 발생 가능성을 해결하기 위해 상향링크(=역방향) 전력제어를 AOA와 RTT와 함께 결합하여 위치 측정에 사용한다. 즉 기존의 OTDOA-IPDL에 의한 위치 측정에서도 설명했듯이 본 발명에서도 해당 UE가 어느 특정 Node-B에 깊숙이 들어가 그 Node-B에 거의 근접해 있을 경우에는 UE의 수신기가 그 근접 Node-B의 강한 국부 전송신호들에 의해 막혀서 다른 Node-B들에 대한 신호의 도달 가능성(Hearability) 문제가 발생된다. 따라서 UE에 가장 근접한 Node-B로 인해 그 주변의 또다른 Node-B들이 UE의 전송신호를 얻지 못하게 된다. 이렇게 되면 삼각 측량에 필요한 2개 내지 3개의 AOA 측정값과, 그의 보조적인 RTT 측정값을 얻을 수 없기 때문에, 본 발명에서는 상향링크(=역방향) 전력제어를 AOA와 RTT와 함께 결합하여 위치 측정에 사용한다.In addition, the present invention uses uplink (= reverse) power control combined with the AOA and the RTT to measure the position to solve the possibility of signal reachability problems. That is, as described in the conventional OTDOA-IPDL location measurement, in the present invention, when a corresponding UE is deep into a specific Node-B and is in close proximity to the Node-B, the receiver of the UE transmits a strong local transmission of the neighboring Node-B. Blockage by the signals causes a problem of the signal's reachability to other Node-Bs. Therefore, the Node-B closest to the UE prevents other Node-Bs in the vicinity from obtaining the transmission signal of the UE. In this case, since two to three AOA measurements and trilateral RTT measurements necessary for triangulation cannot be obtained, the present invention combines uplink (= reverse) power control with AOA and RTT for position measurement. use.
다음은 본 발명에 따른 도 5에 나타난 UE의 위치 측정 절차에 대해 보다 상세히 설명한다.The following describes the position measurement procedure of the UE shown in FIG. 5 according to the present invention in more detail.
특정 UE(300)에 대한 위치 정보를 원하는 클라이언트(Client)로부터 LCS가 요청된다(S1).An LCS is requested from a client that wants location information on a specific UE 300 (S1).
그러면 SRNC(100)는 우선 해당 UE(300)의 접속 여부를 확인한다(S2). 이 때 만약 UE(300)가 접속된 상태(활성화 상태)면, SRNC(100)는 그 UE(300)가 접속 중인 특정 Node-B를 알 수 있으며, 또한 다른 Node-B들과의 핸드오프 중인지 아닌지를 확인한다.Then, the SRNC 100 first checks whether the corresponding UE 300 is connected (S2). In this case, if the UE 300 is connected (activated), the SRNC 100 may know the specific Node-B to which the UE 300 is connected, and whether the UE 300 is in a handoff with other Node-Bs. Check if it is.
이후 SRNC(100)는 접속이 확인된 해당 UE(300)의 스크램블링 코드를 그 UE(300) 주변의 Node-B들(200)에게 알려주고, 그들(200)로 하여금 UE(300)로부터 전송되는 신호의 AOA들과 RTT들을 측정토록 한다(S3). 특히 SRNC(100)는 해당 UE(300)가 핸드오프 중이라면 그 UE(300)를 둘러싸고 있는 Node-B들로 하여금 해당 UE(300)로부터 전송된 신호의 AOA와 RTT를 측정토록 한다.The SRNC 100 then informs the Node-Bs 200 around the UE 300 that the connection has been confirmed and the scrambling code of the UE 300, and signals them from the UE 300. To measure the AOAs and RTTs of (S3). In particular, the SRNC 100 causes the Node-Bs surrounding the UE 300 to measure the AOA and RTT of the signal transmitted from the UE 300 when the UE 300 is being handed off.
그에 따라 스크램블링 코드를 전달받은 그 UE(300) 주변의 Node-B들(200)은 상향링크로의 신호 전송을 요구하고(S4), UE(300)는 그 요구에 대한 응답으로 상향링크 신호를 전송한다(S5).Accordingly, the Node-Bs 200 around the UE 300 having received the scrambling code request the uplink signal transmission (S4), and the UE 300 transmits the uplink signal in response to the request. Transmit (S5).
이 때 만약 둘 또는 그 이상(바람직하게는 세 개의 Node-B)의 Node-B들(200)이 UE(300)로부터 상향링크 신호를 전송 받았다면, 그 둘 또는 그 이상의 Node-B들(200)에 의해 UE의 상향링크 전송신호로부터 각각 측정된 AOA들과 RTT들은 SRNC(100) 내의 PCF 블록으로 전달된다(S6). 이로써 PCF 블록은 미리 알고 있던 Node-B들(200)의 고정된 위치와 전달받은 AOA들과 RTT들을 결합하여 UE(300)의 위치를 계산한다.At this time, if two or more Node-Bs 200 (preferably three Node-Bs) have received an uplink signal from the UE 300, the two or more Node-Bs 200 AOAs and RTTs respectively measured from the uplink transmission signal of the UE are delivered to the PCF block in the SRNC 100 (S6). As a result, the PCF block calculates the position of the UE 300 by combining the fixed positions of the Node-Bs 200 previously known and the received AOAs and RTTs.
그런데 해당 UE(300)가 그 UE(300)에게 현재 서비스를 담당하고 있는 Node-B(이하, SNode-B 라 칭함)의 중심 근처에 깊숙이 들어가 그 SNode-B에 거의 근접해 있을 경우에는 주변의 다른 Node-B들(200)이 UE(300)의 전송신호를 얻지 못하게 된다. 즉 UE의 수신기가 자신에게 서비스를 제공하는 SNode-B의 강한 국부 전송신호들에 의해 막혀서 다른 Node-B들에 대한 신호의 도달 가능성(Hearability) 문제가 발생된다는 것이다.However, when the corresponding UE 300 deeply enters near the center of the Node-B (hereinafter referred to as SNode-B) that is currently in charge of the UE 300 and is near to the SNode-B, the neighboring other The Node-Bs 200 do not obtain the transmission signal of the UE 300. In other words, the receiver of the UE is blocked by strong local transmission signals of the SNode-B providing the service to the UE, thereby causing a problem of the reachability of the signal to other Node-Bs.
이 때 Node-B들(200)은 UE(300)로 하여금 더욱 증가된 전력으로 신호를 재전송하도록 요구하고(S7), 그 요구에 대한 응답으로 UE(300)는 요구된 전력만큼 증가된 전력으로 상향링크 신호를 다시 전송한다(S8). 이러한 신호 재전송은 둘 또는 그 이상의 Node-B들(200)이 UE(300)의 전송신호를 정확히 측정할 때까지 반복된다. 이후 Node-B들(200)에 의해 UE의 상향링크 전송신호로부터 각각 측정된 AOA들과 RTT들이 SRNC(100) 내의 PCF 블록으로 전달된다(S8). PCF 블록은 미리 알고 있던 Node-B들(200)의 고정된 위치와 전달받은 AOA들과 RTT들을 결합하여 UE(300)의 위치를 계산한다.At this time, the Node-Bs 200 require the UE 300 to retransmit the signal at a further increased power (S7), and in response to the request, the UE 300 at the increased power by the required power. The uplink signal is transmitted again (S8). This signal retransmission is repeated until two or more Node-Bs 200 accurately measure the transmission signal of the UE 300. Thereafter, AOAs and RTTs respectively measured from uplink transmission signals of the UE by the Node-Bs 200 are transferred to the PCF block in the SRNC 100 (S8). The PCF block calculates the position of the UE 300 by combining the fixed positions of the Node-Bs 200 previously known and the received AOAs and RTTs.
다음은 Node-B들에 대한 신호의 도달 가능성(Hearability) 문제가 발생했을 때, 본 발명에서의 대응 방안을 상세히 설명한다.The following describes in detail the countermeasure in the present invention when the problem of the reachability of signals for Node-Bs occurs.
본 발명에서는 일단 이러한 신호의 도달 가능성(Hearability) 문제가 발생했을 때(충분한 수의 Node-B에서 UE의 신호를 수신하지 못하였을 때)는 UE(300)의 탐색 윈도우(search window) 크기(내지 폭)를 2배로 늘린다.In the present invention, when such a signal reachability problem occurs (when a sufficient number of Node-Bs do not receive a signal from the UE), the search window size of the UE 300 (from Double the width).
그리고 UE(300)는 LCS 요청이 있은 후 전송되는 전용물리제어채널(DPCCH : Dedicated Physical Control Channel)에서 특정 송신 프레임을 구성하는 특정 슬롯의 파일럿 비트를 7㏈ 전력 더 높여 송신한다. 특히 UE(300)는 LCS 요청이 있은 후 최초로 전송되는 상향링크 전용물리제어채널(DPCCH)에서 최초 송신 프레임을 구성하는 슬롯 중 첫 번째 슬롯의 파일럿 비트만을 7㏈ 더 높여 송신한다. 여기서 상향링크 전용물리제어채널(DPCCH)은 72개의 송신 프레임으로 구성되며, 각 송신 프레임은 15개의 슬롯으로 구성된다. 특히 각 슬롯은 파일럿 비트가 삽입되는 파일럿 필드와, 전송포맷조합식별비트가 삽입되는 전송포맷조합식별자(TFCI : Transport Format Combination Indicator) 필드와, 피이드백 정보비트가 삽입되는 피이드백 정보(FBI : Feedback Information) 필드와, 전송전력제어비트가 삽입되는 전송전력제어(TPC : Transmit Power Control) 필드로 구성된다. 그리고 이 전용물리제어채널(DPCCH)은 스크램블링 코드와 그밖에 여러 코드들로 곱해져서 전송된다.In addition, the UE 300 transmits the pilot bit of a specific slot constituting a specific transmission frame by 7 kHz higher in the Dedicated Physical Control Channel (DPCCH) transmitted after the LCS request. In particular, the UE 300 transmits only 7 파일럿 of pilot bits of the first slot among slots constituting the first transmission frame in the uplink dedicated physical control channel (DPCCH) that is first transmitted after the LCS request. Here, the uplink dedicated physical control channel (DPCCH) is composed of 72 transmission frames, and each transmission frame is composed of 15 slots. In particular, each slot includes a pilot field into which pilot bits are inserted, a transport format combination indicator (TFCI) field into which a transport format combination identifier bit is inserted, and feedback information into which feedback information bits are inserted (FBI: Feedback). Information) field and a transmit power control (TPC) field into which a transmission power control bit is inserted. The dedicated physical control channel (DPCCH) is multiplied by a scrambling code and other codes and transmitted.
이런 과정을 거친 후 SRNC(100)는 주변 Node-B들(200)이 UE(300)의 전송신호를 측정하였는지 여부를 조사한다. 이 때도 그 Node-B들(200)이 UE(300)의 전송신호를 측정하지 못했다면, 다시 한번 UE(300)로 하여금 7㏈만큼 높인 버스트(Burst) 신호를 송신토록 한다.After this process, the SRNC 100 checks whether neighboring Node-Bs 200 measure the transmission signal of the UE 300. In this case, if the Node-Bs 200 do not measure the transmission signal of the UE 300, the UE 300 once again causes the UE 300 to transmit a burst signal increased by 7 dB.
다음에 설명하겠지만, 7㏈ 버스트 신호는 UE(300)가 그 UE(300)의 서비스를 담당하는 SNode-B에 근접해 있더라도 그 SNode-B의 셀 중심으로부터 반경 10~16% 밖에 있을 때까지는 효과적이다. 만약 UE(300)가 SNode-B의 셀 반경 10~16% 내에 있게 되면, 7㏈만큼 높인 버스트 신호라 할지라도 다른 Node-B들(200)로 전송되지못한다. 그러므로 SRNC(100)는 UE(300)로부터 정해진 특정 회수만큼 반복적으로 버스트 신호가 전송된 후에도 주변 Node-B들(200)이 UE(300)의 신호를 측정하지 못하면, 그 UE(300)의 SNode-B가 측정한 AOA와 RTT만을 사용하여 UE의 위치를 결정한다.As will be described later, the 7 ms burst signal is effective until the UE 300 is 10-10% outside of the cell center of the SNode-B even if it is close to the SNode-B in charge of the service of the UE 300. . If the UE 300 is within the cell radius of 10 to 16% of the SNode-B, even if the burst signal as high as 7 kHz can not be transmitted to the other Node-Bs (200). Therefore, if the neighboring Node-Bs 200 do not measure the signal of the UE 300 even after the burst signal has been repeatedly transmitted from the UE 300 by a predetermined number of times, the SNC of the UE 300 has received the SNode. -B uses only the measured AOA and RTT to determine the location of the UE.
다음은 도 5 및 도 6을 참조하여 본 발명의 시그널링 절차를 설명한다.Next, the signaling procedure of the present invention will be described with reference to FIGS. 5 and 6.
앞에서 이미 그 절차가 설명된 도 5는 본 발명의 위치 측정을 위한 시그널링(signalling) 절차를 나타낸 것이다.FIG. 5, which has already been described, illustrates a signaling procedure for position measurement according to the present invention.
다음 도 6은 본 발명의 위치 측정을 위한 보다 상세한 시그널링(signalling) 절차를 나타낸 도면이다.6 is a view showing a more detailed signaling (signalling) procedure for the position measurement of the present invention.
T-UE(Target-UE)(300)의 위치 측정은 코어 네트워크(CN : Core Network) 내의 인증된 클라이언트(Client)로부터 LCS 요청이 SRNC(100)의 LSCF(Location Service Control Function) 블록에 수신되면서부터 시작된다(S10). SRNC(100)내의 LSCF 블록은 코어 네트워크(CN)와 UTRAN 내의 LCS 엔티티(LCS entity)들간의 인터페이스에 의해 동작한다.The location measurement of the target-UE (T-UE) 300 is performed by receiving an LCS request from an authorized client in a core network (CN) in a location service control function (LSCF) block of the SRNC 100. Starting from (S10). The LSCF block in SRNC 100 is operated by the interface between the core network CN and LCS entities in the UTRAN.
SRNC(100)의 LSCF 블록은 LCS 요청이 수신되면, T-UE(300)와 네트워크의 능력(Capability)을 고려하여 SRNC(100) 내의 적절한 PRCF 블록으로 원하는 목표 T-UE(300)에 대한 위치 정보를 요구한다(S11).The LSCF block of the SRNC 100 is a location for the desired target T-UE 300 as an appropriate PRCF block in the SRNC 100 in consideration of the capability of the T-UE 300 and the network when an LCS request is received. Request information (S11).
그 PRCF 블록은 위치 정보가 요구된 목표 T-UE(300)의 주변 Node-B들(200)로 하여금 T-UE(300)의 전송신호로부터 AOA과 RTT을 각각 측정하도록 요구한다(S12). 이때 T-UE(300)의 AOA와 RTT 측정은 그 T-UE(300)가 비활성화 상태이거나 활성화상태일 때 모두 수행될 수 있다.The PRCF block requests neighboring Node-Bs 200 of the target T-UE 300 for which position information is required to measure AOA and RTT from the transmission signal of the T-UE 300, respectively (S12). In this case, AOA and RTT measurement of the T-UE 300 may be performed when the T-UE 300 is in an inactive state or an activated state.
이 때 만약 T-UE(300)의 전송신호가 SNode-B를 제외한 주변 다른 Node-B들(200)이 수신할 만큼 충분히 강하지 못하다면, Node-B들(200)은 상향링크 전력제어명령을 T-UE(300)로 전달하여 그 T-UE(300)로 하여금 한 스텝만큼 송신전력을 올려 신호를 전송토록 한다(S13).In this case, if the transmission signal of the T-UE 300 is not strong enough to be received by other Node-Bs 200 except for the SNode-B, the Node-Bs 200 issue an uplink power control command. The signal is transmitted to the T-UE 300 so that the T-UE 300 raises the transmission power by one step to transmit a signal (S13).
그에 따라 T-UE는 상향링크 전력제어명령에 의한 스텝크기 만큼 송신전력을 증가시켜 신호를 전송한다(S14).Accordingly, the T-UE increases the transmission power by the step size by the uplink power control command and transmits the signal (S14).
이후 Node-B들(200)은 T-UE(300)의 전송신호로부터 각각 AOA와 RTT를 측정하고, 그 측정값들을 SRNC(100)의 PRCF 블록으로 전달한다(S15). PRCF 블록은 AOA 정보들과 RTT 정보들을 포함한 여러 정보들, 즉 위치 계산에 필요한 정보들을 취합하여 PCF 블록으로 전달하면서 그 T-UE(300)에 대한 위치 계산을 요구한다(S16).Afterwards, the Node-Bs 200 measure AOA and RTT from the transmission signal of the T-UE 300, and transfer the measured values to the PRCF block of the SRNC 100 (S15). The PRCF block collects various pieces of information including AOA information and RTT information, that is, information necessary for position calculation, transfers the information to the PCF block, and requests position calculation for the T-UE 300 (S16).
PCF 블록은 PRCF 블록으로부터 전달된 측정값들을 사용하여 T-UE(300)의 위치를 계산하고, 그 추정 위치 정보가 포함된 위치 계산 결과를 PRCF 블록으로 전달한다(S17). 이 때의 위치 계산은 LCS 요청 클라이언트에 의해 요청된 지리학적 시스템으로의 좌표 변환을 포함할 수도 있으며, PRCF 블록으로 전달된 위치 계산 결과에는 T-UE(300)의 추정 위치와, 그 추정된 위치의 정확도와, 위치 추정 시간 등이 포함된다.The PCF block calculates the position of the T-UE 300 using the measured values transferred from the PRCF block, and transfers the position calculation result including the estimated position information to the PRCF block (S17). The position calculation at this time may include a coordinate transformation to a geographic system requested by the LCS request client, and the position calculation result delivered to the PRCF block includes the estimated position of the T-UE 300 and the estimated position. Accuracy, location estimation time, and the like.
다음 PRCF 블록은 측정된 T-UE(300)의 위치 정보를 LSCF 블록으로 전달하고(S18), 그 LSCF 블록은 그 전달받은 위치 정보(요청된 LSC에 대한 결과)를 코어 네트워크(CN)로 보낸다(S19).The next PRCF block transfers the measured position information of the T-UE 300 to the LSCF block (S18), and the LSCF block sends the received position information (result for the requested LSC) to the core network CN. (S19).
다음은 본 발명의 위치 측정을 위한 버스트 신호 전송에 대해 보다 상세히 설명한다.The following describes in more detail the burst signal transmission for the position measurement of the present invention.
먼저 자유 공간에서 송신신호와 수신신호와의 관계는 다음 식 1과 같다.First, the relationship between the transmission signal and the reception signal in free space is shown in Equation 1 below.
특정 셀의 셀 경계에서 셀 중심에 위치한 Node-B에 신호를 전송하는데 필요한 최소 전력을 PT_min이라 가정한다.It is assumed that P T_min is the minimum power required to transmit a signal to a Node-B located at the cell center at a cell boundary of a specific cell.
그리고 새로운 파라미터로 HAR(Hearability Ratio)를 정한다. 이 HAR은 셀 반경에 대한 그 셀 중심으로부터 찾고자 하는 T-UE 위치까지의 거리 비이다. 즉 셀 반경이 R이고 T-UE가 셀 내의 R/2 되는 지점에 있다면, 이 때의 HAR은 R/(R/2)=2가 된다. 이 파라미터는 신호의 도달 가능성(Hearability) 보상을 위한 전력제어에 사용된다.And HAR (Hearability Ratio) is determined as a new parameter. This HAR is the ratio of the distance from the cell center to the cell radius to the T-UE location to find. That is, if the cell radius is R and the T-UE is at a point R / 2 in the cell, then HAR at this time is R / (R / 2) = 2. This parameter is used for power control to compensate for the signal's reachability.
다음 도 7은 본 발명의 위치 측정 원리를 설명하기 위한 UE와 Node-B간의 거리 관계를 나타낸 도면이다.7 is a diagram illustrating a distance relationship between a UE and a Node-B for explaining a position measuring principle of the present invention.
도 7을 참조하면, A지점에서 필요로 하는 전송전력 PT=X[㏈]일 때, Node-B1과 Node-B2에서의 수신전력은 각각 다음 식 2, 식 3과 같다.Referring to FIG. 7, when the transmit power P T = X [㏈] required at the point A, the received powers at the Node-B1 and the Node-B2 are as shown in Equations 2 and 3, respectively.
다시 A지점에서 필요로 하는 전송전력 PT=(X+1)[㏈]일 때, Node-B1과 Node-B2에서의 수신전력은 각각 다음 식 4, 식 5와 같다.When the transmission power P T = (X + 1) [㏈] required at the point A again, the reception powers at the Node-B1 and the Node-B2 are as shown in Equations 4 and 5, respectively.
그리고 PT=X[㏈]일 때 신호의 최대 도달 거리(Dmax)는 다음 식 6과 같고, PT=(X+1)[㏈]일 때 신호의 최대 도달 거리(D2 max)는 다음 식 7과 같다.And when P T = X [㏈], the maximum reach distance (D max ) of the signal is as shown in Equation 6, and when P T = (X + 1) [㏈], the maximum reach distance (D 2 max ) of the signal is Equation 7
상기한 식 6 및 식 7을 통해 다음 식 8의 사실을 알 수 있다.The facts of the following Equation 8 can be seen through the above Equations 6 and 7.
상기의 내용을 근거로 하여 전송전력을 더욱 증가시켜 가면, 각 Node-B에서의 수신전력 증가는 다음 표 1과 같다. 또한 최대 도달 거리의 관계도 표 1과 같다.Based on the above, if the transmission power is further increased, the reception power increase at each Node-B is shown in Table 1 below. Table 1 also shows the relationship between the maximum reach.
다음 도 8은 본 발명의 위치 측정 원리를 설명하기 위한 인접 셀간의 핸드오프 영역을 나타낸 도면.8 is a view showing a handoff area between adjacent cells for explaining the position measuring principle of the present invention.
다음 도 8에서는 다음 식 9와 같은 관계를 고려한다.Next, in FIG. 8, a relationship as in Equation 9 is considered.
도 8에서 알 수 있듯이, D지점에 T-UE가 위치했을 때의 신호의 전송전력이 Node-B1에서 신호가 도달하기 위한 최대 전력이다. 이 때의 전송전력을 PT_max라 한다.As can be seen in FIG. 8, the transmission power of the signal when the T-UE is located at the point D is the maximum power for the signal to arrive at the Node-B1. The transmission power at this time is referred to as P T_max .
그리고 T-UE가 Node-B1 쪽으로 더욱 이동함에 따라, T-UE의 신호가 Node-B2에 도달되는데 필요한 전력은 더욱 증가한다. 이 때 길어진 거리에 대한 필요한 전력 증가의 관계는 상기한 표 1을 참조한다.And as the T-UE moves further toward Node-B1, the power required for the signal of the T-UE to reach Node-B2 further increases. At this time, the relationship between the increase in power required for the longer distance, see Table 1 above.
예를 들어, T-UE가 Node-B1과 Node-B2와의 일직선상에서 Node-B1으로부터 (AD/2)되는 지점에 위치하면, T-UE의 전송신호가 Node-B2에 도달되기 위해서는 PT_max보다 7㏈ 전력이 더 필요하다. 이 때의 HAR은 다음 식 10과 같다.For example, if the T-UE is located at a point (AD / 2) from Node-B1 in a straight line between Node-B1 and Node-B2, the transmission signal of T-UE is greater than P T_max to reach Node-B2. More power is needed. HAR at this time is as shown in Equation 10 below.
상기 식들을 통해 알 수 있듯이, Node-B들간의 핸드오프 영역이 크면 위치 측정이 요구된 T-UE가 주변의 Node-B들로부터 전해오는 파일럿 신호를 그만큼 더 잘 수신할 수 있고, 또한 주변의 Node-B들은 그 파일럿 신호들에 응답하여 T-UE가 전송하는 신호를 더 잘 수신할 수 있다.As can be seen from the above equations, if the handoff area between Node-Bs is large, the T-UE requiring location measurement can receive pilot signals from neighboring Node-Bs as well, and also the neighboring Nodes. The -Bs can better receive the signal transmitted by the T-UE in response to the pilot signals.
따라서 주변의 Node-B들은 수신된 T-UE의 전송신호로부터 그 T-UE의 AOA과 RTT을 측정할 수 있는 범위가 넓어진다. 또한 LCS 요청 상황에서 주변 Node-B들에 대한 신호의 도달 가능성(Hearability)을 고려해야될 상황이 되었을 때, T-UE가 필요에 의해 Burst하게 송신해야될 LCS를 위한 전송신호의 전력은 핸드오프시 전력제어에 의해 작아진 전력보다 더 작아지므로 시스템 간섭의 양이 줄어든다.Accordingly, the range of neighboring Node-Bs can measure the AOA and RTT of the T-UE from the received T-UE transmission signal. In addition, when the situation where the reachability of the signal to the neighboring Node-Bs is considered in the LCS request situation, the power of the transmission signal for the LCS that the T-UE needs to burst must be transmitted when necessary. The amount of system interference is reduced because it is smaller than the power reduced by power control.
본 발명에서는 상기에서 설명된 상황을 고려하여 T-UE가 사용하는 탐색 윈도우의 길이(또는 크기 또는 폭)를 두 배로 한다.In the present invention, in consideration of the situation described above, the length (or size or width) of the search window used by the T-UE is doubled.
T-UE의 탐색 윈도우 길이가 두 배로 되면, LCS 요청시 필요로 하는 버스트 신호의 전력크기는 7㏈이다. 이는 탐색 윈도우가 두 배로 되지 않았을 때 필요로하는 버스트 신호의 전력크기보다 3㏈ 더 작은 크기이다.When the search window length of the T-UE is doubled, the power size of the burst signal required for the LCS request is 7 μs. This is 3 dB smaller than the power of the burst signal needed when the search window is not doubled.
다음 도 9는 본 발명의 위치 측정에서 탐색 윈도우 크기가 2배로 될 때, 인접 셀간의 핸드오프 영역의 변화를 나타낸 도면으로, 탐색 윈도우의 크기가 2배로 되었을 때의 핸드오프 영역의 증가를 나타낸 것이다.Next, FIG. 9 is a diagram illustrating a change in the handoff area between adjacent cells when the search window size is doubled in the position measurement according to the present invention, and shows an increase in the handoff area when the size of the search window is doubled. .
도 9에서 보면, 버스트 신호의 크기가 7㏈일 경우에, T-UE의 신호 도달 거리가 1.4964배만큼 더 증가한다. 그러므로 T-UE가 셀 반경의 13.6%내에 위치할 경우에는 주변의 다른 Node-B들이 T-UE의 신호를 수신할 수 없고, 또한 7㏈ 전력의 버스트 신호로는 T-UE의 신호가 도달하지 않는다.Referring to FIG. 9, when the magnitude of the burst signal is 7 ms, the signal reach of the T-UE is further increased by 1.4964 times. Therefore, when the T-UE is located within 13.6% of the cell radius, other Node-Bs in the vicinity cannot receive the signal of the T-UE, and the signal of the T-UE does not reach the burst signal of 7 kHz power. Do not.
결국 T-UE가 셀 반경의 13.6%내에 위치할 경우에는, 그 T-UE의 서비스를 담당하는 SNode-B로부터 측정된 AOA과 RTT만을 가지고 위치를 결정한다. 이 때의 HAR은 다음 식 11과 같다.After all, when the T-UE is located within 13.6% of the cell radius, the location is determined using only the AOA and the RTT measured from the SNode-B in charge of the T-UE. HAR at this time is represented by the following equation (11).
다시 말해서, LCS를 요청 받은 SRNC는 해당 T-UE와 주변 Node-B들에게 신호의 도달 가능성(Hearability)을 고려한 위치 측정을 명령하고, 만약 삼각 측량이 불가능한 경우인 HAR≥6.3291인 경우라면 SRNC는 한 개의 AOA과 RTT만을 가지고 위치를 측정한다.In other words, the SRNC requesting the LCS instructs the T-UE and neighboring Node-Bs to measure the position considering the signal's reachability, and if SR≥6.3291, where triangulation is not possible, the SRNC Position is measured using only one AOA and RTT.
반면에 T-UE가 B'에서 C'지점 쪽으로 이동하면, SRNC는 주변의 Node-B들로부터 전달된 T-UE의 AOA들과 그 T-UE의 서비스를 담당하는 SNode-B로부터 전달된 하나의 RTT만을 가지고 위치를 측정한다.On the other hand, if the T-UE moves from point B 'to point C', the SRNC receives the AOAs of the T-UE delivered from the surrounding Node-Bs and the one delivered from the SNode-B in charge of the service of the T-UE. Measure the position with only RTT.
또한 T-UE가 C'영역과 E'영역인 핸드오프 영역에 있으면, 주변 Node-B들에 의해 AOA 뿐만 아니라 RTT도 측정되기 때문에, 주변 Node-B들로부터 전달된 충분한 AOA들과 RTT들을 사용하여 보다 정확한 위치 측정이 수행된다.In addition, when the T-UE is in the handoff region of the C 'region and the E' region, since not only the AOA but also the RTT is measured by the neighboring Node-Bs, sufficient AOAs and RTTs transmitted from the neighboring Node-Bs are used. More accurate position measurements are performed.
다음으로는 자유공간 모델 대신 이동통신 모델에서 공간 손실 모델로 잘 쓰이는 HATA 모델을 적용해서 위의 과정을 반복한다.Next, the above process is repeated by applying the HATA model, which is used as a space loss model in the mobile communication model, instead of the free space model.
일반적인 전송신호 손실 모델인 Hata 모델을 적용하면 송신신호와 수신신호의 관계는 다음과 같다.Applying the Hata model, which is a general transmission signal loss model, the relationship between the transmitted signal and the received signal is as follows.
상기 수학식 13에서 셀 안테나의 높이 h1은 20m이고, UE 안테나의 높이 h2는 2m, %는 20이고, fMHz는 2000이라고 가정하면 상기 PR(X dB)는 다음 수학식 14와 같다.In Equation 13, assuming that the height h 1 of the cell antenna is 20 m, the height h 2 of the UE antenna is 2 m,% is 20, and f MHz is 2000, the P R (X dB) is given by Equation 14 below. .
그리고, 상기 수학식 14는 dB 대신에 W단위로 변화하였을 때 다음 수학식 15와 같이 나타낸다.Equation 14 is expressed as Equation 15 below when the unit is changed to W unit instead of dB.
셀의 경계에서 중심의 기지국에 신호를 전송하는데 필요한 최소 전력을 pT_mins이라 가정한다.It is assumed that the minimum power required to transmit a signal to the base station at the cell boundary is p T_mins .
그리고, 새로운 파라미터로 HAR(HearAbility Ratio)를 정한다. 이는 셀 반경에 대한 그 셀내의 찾고자 하는 MS의 위치의 거리비를 말한다. 즉, 셀 반경이 R이고 MS가 셀 내의 R/2되는 지점에 있다면 이때의 HAR은 2(=R×(2/R))가 된다. 이 파라미터는 이후 도달 가능성(HearAbility) 보상을 위한 전력 제어에서 중요한 역할을 할 것이다.And, HAR (Hear Ability Ratio) is determined as a new parameter. This refers to the ratio of the cell's radius to the cell's position in the cell to find. That is, if the cell radius is R and the MS is at a point R / 2 in the cell, then HAR is 2 (= R × (2 / R)). This parameter will then play an important role in power control for HearAbility compensation.
도 7의 A지점에서 PT가 X dB일 때 BS1과, BS2에서의 수신전력은 각각 다음과 같다.When P T is X dB at the point A of FIG. 7, the reception powers of BS1 and BS2 are as follows.
다시 A지점에서 PT가 X +1 dB 일 때 BS1과, BS2에서의 수신전력은 다음과 같다.Again, at point A, when P T is X +1 dB, the received power at BS1 and BS2 is:
그리고 PT가 X dB 일때 신호의 최대 도달 거리를 DX max라 할 때 이는 수학식 15에서 보면 다음 수학식 20과 같다.In addition, when P T is X dB, the maximum arrival distance of the signal is D X max , which is expressed by Equation 15 below.
상기 PTS가 X+1 dB 일때 신호의 최대 도달 거리를 DX+1max라 하면 이는 다음 수학식 21과 같다.When the maximum TS of the signal when P TS is X + 1 dB is D X + 1max , it is expressed by Equation 21 below.
상기 수학식 20과 수학식 21에서 DX+1max/DX max는 1.065가 됨을 알 수 있다. 마찬가지 과정을 거쳐 전송신호를 더욱 증가시켜 보면 아래 표와 같음을 알 수 있다.In Equations 20 and 21, it can be seen that D X + 1max / D X max is 1.065. In the same process, if the transmission signal is further increased, it can be seen that the following table is provided.
도 8에서 AE:AD:AC= 2.9:2.5:2.1이다. 즉 Rmax는이다. 이 식은 정육각형 셀모양에서 핸드오프 영역을 결정하기 위해 도 8에서 반지름 R=2.9cm일 경우에 대한 예에서 도출한 것이다In FIG. 8, AE: AD: AC = 2.9: 2.5: 2.1. R max is to be. This equation is derived from the example of the case where the radius R = 2.9cm in FIG. 8 to determine the handoff area in the regular hexagonal cell shape.
도 8에서 나타나듯 D지점에 MS가 위치했을 시 전송하는 전력이 BS1에서 도달하기 위한 최대전력임을 알 수 있다. 이때 전송전력을 PT_max라 하자.As shown in FIG. 8, it can be seen that the power transmitted when the MS is located at the point D is the maximum power to reach the BS1. Let the transmission power be P T_max .
이때 MS가 BS1지점으로 더욱 이동함에 따라 MS의 신호가 BS2로 도달되기 위해서 필요한 전력은 더욱 증가한다. 이때 길어진 거리에 대한 필요한 전력 증가의 관계는 위 표 2의 결과를 참조하면 된다.At this time, as the MS moves further to the BS1 point, the power required for the MS signal to reach BS2 further increases. In this case, the relation of the increase in power required for the longer distance can be referred to the result of Table 2 above.
예를 들어 MS가 BS1과 BS2와의 직선 중 BS1으로부터되는 지점에 위치하면 이때 MS의 신호가 BS2로 도달하기 위해서는 보다 7dB가 더 필요함을 알 수 있다. 이때의 HAR은=2.32이 된다.For example, if MS is from BS1 in a straight line between BS1 and BS2, At this point, it can be seen that at this point, more 7dB is required for the MS signal to reach BS2. HAR at this time = 2.32.
위 관계식들을 통해 알 수 있듯이 Node-B간의 핸드오프 영역이 크면 UE가 주변의 Node-B로부터 오는 파이롯(Pilot) 신호를 그만큼 더 잘 수신할 수 있고 이들에 응답하여 UE가 신호를 전송하면 주변의 Node-B들이 UE의 입사각과 RTT를 수신할 수 있는 범위가 넓어지고 LCS 요청상황에서 UE가 도달 가능성(hearbility)이 고려되어야 할 상황에 들어갔을 시 필요한 버스트(Burst)하게 송신하는 LCS용 신호의 전력이 핸드오프가 그보다 작을 때보다 더 작게 되어 시스템 간섭의 양이 줄어들게 된다.As can be seen from the above relations, if the handoff area between Node-B is large, the UE can receive pilot signal from the neighboring Node-B as well and if the UE transmits the signal in response, Signal for LCS that transmits burst when necessary when Node-B of UE-B gets wider range of receiving angle of incidence of UE and RTT and UE needs to consider reachability in LCS request situation The power at is smaller than when the handoff is smaller, thereby reducing the amount of system interference.
이를 위해 UE가 사용하는 써치 윈도우(Search Window) 길이를 두 배로 하기로 한다.To this end, the search window used by the UE is doubled.
써치 윈도우(Search Window)의 길이가 두 배로 되면 LCS 모드(mode)시 필요한 버스트(Burst) 신호의 크기는 +7dB이다. 이는 Search Window가 그대로 일 때 필요한 버스트(Burst) 신호보다 3dB가 더 작은 크기이다.When the length of the search window is doubled, the amount of burst signal required in LCS mode is + 7dB. This is 3dB smaller than the burst signal required when the Search Window is intact.
도 9에서 버스트(Burst) +7dB 일 경우 UE 신호의 도달 거리가 1.557배만큼 더 도달한다. 그러므로 cell 반경의 10.6%내는 다른 Node-B로부터의 신호를 수신할 수 없고 또 +7dB 버스트(Burst)로는 UE의 신호가 도달하지 않는다. 그러므로 이 영역내의 UE는 담당 Node-B로의 입사각과 RTT만을 가지고 위치를 결정한다. 이 때의 HAR==9.433이다. 즉 LCS를 요청 받은 SRNC는 해당 UE와 주변 Node-B들에게 도달 가능성(hearability)을 고려한 위치 측정을 명령하고 만약 삼각측량이 불가능한 경우인 HAR≥9.433인 경우는 한 개의 입사각과 RTT만을 가지고 위치를 측정하도록 한다.In FIG. 9, when the burst (Burst) + 7dB, the reach of the UE signal is further reached by 1.557 times. Therefore, 10.6% of the cell radius cannot receive signals from other Node-Bs and the signal of the UE does not reach with a + 7dB burst. Therefore, the UE in this area determines the location only by the incidence angle to the Node-B in charge and the RTT. HAR = at this time = 9.433. That is, SRNC requesting LCS commands the UE and neighboring Node-Bs to measure position considering the reachability, and in case of HAR≥9.433 where triangulation is not possible, the position is determined using only one incident angle and RTT. Measure it.
반면에 UE가 B'에서 C'지점쪽으로 이동하면 주변의 Node-B들이 UE 신호의 입사각과 한 개의 Node-B로의 RTT만을 가지고 위치를 측정하고 와영역인 핸드오프 영역에 있으면 입사각뿐만 아니라 RTT도 측정할 수 있기 때문에 보다 정확한 위치를 측정할 수 있다.On the other hand, when the UE moves from B 'to C' point, neighboring Node-Bs measure the position using only the angle of incidence of the UE signal and RTT to one Node-B. Because of the measurement, more accurate position can be measured.
추정할 수 있듯이 써치 윈도우(Search Window)의 길이를 더 증가시키면 위치 측정의 정확도가 더욱 향상될 것임을 알 수 있다.As can be estimated, increasing the length of the search window further improves the accuracy of the position measurement.
이상에서 설명된 본 발명에 따른 UE의 위치 측정 방법 및 그를 위한 시스템에서는, 기존의 UTRAN을 변형없이 그대로 이용하고, 뿐만 아니라 위치 측정과 위치 계산을 위한 장비가 SRNC와 Node-B에 구비된다. 따라서 기존의 여러 위치 측정 방식들과 달리 UE에 추가로 부착되는 장비(특히 위치 측정과 위치 계산을 위한 장비)가 필요치 않기 때문에 위치 측정 서비스(LCS : Location Service)에 적용함에 있어 상당한 하드웨어적 강점을 갖는다.In the method for measuring the position of a UE and a system therefor according to the present invention described above, the existing UTRAN is used without modification, as well as equipment for position measurement and position calculation are provided in the SRNC and the Node-B. Therefore, unlike the existing location measurement methods, since there is no need for additional equipment attached to the UE (particularly, for location measurement and location calculation), a significant hardware strength is applied to the location service (LCS). Have
결국 상향링크 신호의 AOA와 RTT를 상향링크 전력제어와 결합한 본 발명은 기존의 위치 측정 방식들과 달리 UE에게 위치 측정을 위한 추가적인 복잡 요소들의 부담을 주기 않기 때문에, UE의 경량화 및 단순화를 실현시킬 수 있다. 이러한 UE의 경량화 및 단순화는 앞으로 전개될 차세대 이동 통신의 추세에 알맞다.As a result, the present invention combining the AOA and RTT of the uplink signal with the uplink power control does not burden the UE with additional complexities for position measurement unlike the existing position measurement methods, thereby realizing a lightweight and simplified UE. Can be. This lightweight and simplified UE is suitable for the next generation of mobile communication.
특히 본 발명에서는 UE의 탐색 윈도우의 크기를 가변시키거나, 신호의 도달 가능성 비율(HAR)이 6.329 이하일 경우 자유공간모델에 UE로 하여금 7㏈ 버스트 전력을 송신하도록 한다. 마찬가지로 HATA 모델일 경우는 도달 가능성 비율(HAR)이9.433 이하일 경우 자유공간모델에 UE로 하여금 7dB 버스트 전력을 송신하도록 한다. 따라서 보다 최적으로 UE의 위치를 추정할 수 있다.In particular, in the present invention, when the size of the search window of the UE is varied or the signal reachability ratio (HAR) is 6.329 or less, the UE transmits 7 kHz burst power to the free space model. Likewise, in the case of the HATA model, if the reachability ratio (HAR) is less than 9.433, the free space model causes the UE to transmit 7 dB burst power. Therefore, the position of the UE can be estimated more optimally.
또한 본 발명에서는 네트워크 보조 지피에스(network assisted GPS)를 이용한 방식과 달리 고가이고 복잡한 GPS 수신기가 필요치 않다. 물론 위치 측정과 위치 계산을 위한 장비도 UE에 필요치 않다.In addition, the present invention does not require an expensive and complicated GPS receiver, unlike the method using network assisted GPS. Of course, no equipment for position measurement and position calculation is required for the UE.
그리고 기존의 OTDOA-IPDL에 의한 위치 측정 방식에서는 신호의 도달 가능성(Hearability)을 높이기 위해 IPDL가 적용되었기 때문에 신호 전송 단절로 인한 오류 문제가 예상되었다. 그러나 본 발명에서는 발생될 수 있는 신호의 도달 가능성(Hearability) 문제를 해결하기 위해 상향링크(=역방향) 전력제어를 AOA와 RTT와 함께 결합하여 사용하므로, 신호 전송 단절로 인한 오류 걱정이 없다.In addition, in the conventional OTDOA-IPDL location measurement method, an IPDL is applied to increase the signal's reachability. Therefore, an error problem due to signal transmission disconnection is expected. However, in the present invention, since uplink (= reverse) power control is used in combination with AOA and RTT in order to solve a problem of signal reachability, there is no worry of error due to disconnection of the signal.
그리고 본 발명에서는 종래에 많이 고려되고 있는 OTDOA-IPDL에 의한 위치 측정 방식과 달리 Node-B들간과 SRNC와 UE 사이의 시간 측정의 어려움을 극복하기 위한 신호 전송 단절이 없다.In the present invention, unlike the OTDOA-IPDL location measurement method, which is widely considered in the prior art, there is no signal transmission disconnection to overcome the difficulty of time measurement between Node-Bs and between SRNC and UE.
그리고, 본 발명에서는 AOA와 RTT을 동시에 고려하기 때문에, 발생 가능한 위치 오차를 보정할 수 있고, 또한 UE에 대한 3차원상의 위치도 결정할 수 있다.In the present invention, since the AOA and the RTT are considered at the same time, possible position error can be corrected, and the three-dimensional position with respect to the UE can be determined.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.Those skilled in the art will appreciate that various changes and modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시 예에 기재된 내용으로 한정하는 것이 아니라 특허 청구 범위에 의해서 정해져야 한다.Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the embodiments, but should be defined by the claims.
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