KR100403180B1 - 이동단말기 위치확인 시스템 및 방법 - Google Patents

이동단말기 위치확인 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

이동단말기의 위치 확인 시스템 및 방법이 제공된다. 상기 이동단말기 위치 확인 시스템은 각각 수신되는 순방향 채널신호와 역방향 채널신호의 수신시간차이를 측정하여 각각 출력하는 기지국의 서비스 영역에 설치되는 다수개의 측정장치들; 및 측정된 수신시간차이들에 응답하여 상기 이동단말기의 위치를 확인하는 위치계산장치를 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

이동단말기 위치확인 시스템 및 방법{System and method for measuring position of mobile station}
본 발명은 이동단말기 위치확인 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이동통신망에서 측정장치들 각각에서 수신되는 순방향 채널신호와 역방향 채널신호의 수신시간차이를 이용하여 이동단말기의 위치를 확인하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
기지국과 이동단말기는 이동통신에 필수적인 장치들이다. 이동통신망에서 이동단말기의 현재의 위치를 측정하거나 또는 확인하기 위한 방법은 이동단말기로 이동통신 서비스를 제공하는 기지국의 위치를 확인하여 이로부터 이동단말기의 위치를 측정 또는 확인하는 방법이 있다. 그러나 이 방법은 기지국의 이동통신 서비스 영역이 너무 넓기 때문에 이동단말기의 정확한 위치를 측정 또는 확인할 수 없는 문제점이 있다.
보다 정확한 이동단말기의 위치를 확인하기 위한 방법은 이동단말기가 3개 이상의 기지국들로부터 출력되는 순방향 채널 신호들을 동시에 수신한 후 이동단말기와 각 기지국들간의 거리를 측정하여 이동단말기의 위치를 측정 또는 확인하는 방법이다. 그러나 이 방법은 이동단말기가 3개 이상의 기지국들로부터 출력되는 신호들을 수신할 수 있는 장치 및 기능을 구비해야 하는 문제점이 있다.
또 다른 이동단말기의 위치를 확인하는 방법은 이동단말기가 이동통신신호와 특정의 위치확인신호(예컨대 GPS신호)를 수신하여 자기의 위치를 확인하는 방법이다. 그러나 이 방법을 사용하기 위해 이동단말기는 특정의 위치확인신호를 수신할 수 있는 장치 및 기능을 구비해야 하는 문제점이 있다.
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제는 이동단말기의 위치를 확인하기 위하여 이동단말기에 추가적인 신호를 사용하지 않으면서 정밀한 위치확인이가능한 이동단말기 위치확인 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
또한, 이동단말기의 위치를 확인하기 위하여 이동단말기 내에 별도의 부가적인 장치나 부가기능을 사용하지 않으면서 정밀한 위치확인이 가능한 이동단말기의 위치확인 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 상세한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 기지국의 서비스영역 내에 다수개의 측정장치들을 배치한 배치도를 개략적으로 나타낸다.
도 2는 순방향 채널신호와 역방향 채널신호의 도달시간차이를 측정하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 다수개의 측정장치들을 이용하여 측정된 시간차이를 계산하여 이동단말기의 위치를 확인하는 시스템의 블락도를 나타낸다.
도 4는 도 3의 시스템을 이용하여 이동단말기의 위치를 확인하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 이동단말기 위치 확인 시스템은 각각 수신되는 순방향 채널신호와 역방향 채널신호의 수신시간차이를 측정하여 각각 출력하는 기지국의 서비스 영역에 설치되는 다수개의 측정장치들; 및 측정된 수신시간차이들에 응답하여 상기 이동단말기의 위치를 확인하는 위치계산장치를 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 이동단말기 위치 확인 시스템은 이동단말기로 이동통신을 제공하는 기지국의 서비스 영역내에 설치되는 N(N은 자연수)개의 측정장치들; 및 상기 N개의 측정장치들의 출력신호들에 응답하여 상기 이동단말기의 위치를 확인하는 위치계산장치를 구비하며, 상기 N개의 측정장치들 각각은 순방향 채널신호와 역방향 채널신호의 수신시간차이에 상응하는 출력신호를 출력한다.
상기 위치계산장치는 상기 N개의 측정장치들 중에서 두개씩의 측정장치들로부터 각각 출력되는 출력신호들의 차이들에 상응하는 쌍곡선들의 교점에 상응하는 상기 이동단말기의 위치를 확인하는 것을 특징으로 한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 이동통신 시스템의 이동단말기 위치확인 방법은 기지국의 서비스 영역내에 설치된 다수개의 측정장치들 각각이 순방향 채널신호와 역방향 채널신호의 수신시간차이를 측정하는 단계; 및 수신시간차이들에 응답하여 이동단말기의 위치를 확인하는 단계를 구비한다.
또한, 이동통신 시스템의 이동단말기 위치확인 방법은 상기 이동단말기로 이동통신을 제공하는 기지국의 서비스 영역내에 설치되는 N(N은 자연수)개의 측정장치들 각각이 순방향 채널신호와 역방향 채널신호의 수신시간차이를 각각 측정하여 이에 상응하는 출력신호들을 출력하는 단계; 및 상기 출력신호들에 응답하여 생성된 소정의 함수들에 응답하여 상기 이동단말기의 위치를 확인하는 단계를 구비한다.
그리고 이동통신 시스템의 이동단말기 위치확인 방법은 제1순방향채널신호와 제1역방향 채널신호의 수신시간차이에 상응하는 제1신호를 출력하는 단계; 제2순방향채널신호와 제2역방향 채널신호의 수신시간차이에 상응하는 제2신호를 출력하는 단계; 제3순방향채널신호와 제3역방향 채널신호의 수신시간차이에 상응하는 제3신호를 출력하는 단계; 및 상기 제1내지 제3신호를 수신하여 상기 제1신호와 상기 제2신호와의 차이에 상응하는 제 1함수와 상기 제1신호와 상기 제3신호와의 차이에 상응하는 제2함수에 응답하여 상기 이동단말기의 위치를 확인하는 단계를 구비한다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써,본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 기지국의 서비스영역 내에 다수개의 측정장치들을 배치한 배치도를 개략적으로 나타낸다.
각각의 측정장치(30, 40, 50)는 서로 다른 소정의 위치 또는 장소에 각각 설치된다. 기지국(60)과 각 측정장치(30, 40, 50)사이의 거리(L3, L4, L5)는 고정된 거리이다. 이동단말기(20)의 위치는 기지국(60)으로부터 이동단말기(20)까지의 거리와 이동단말기(20)로부터 각각의 측정장치(30, 40, 50)까지의 거리(L8, L9, L10)를 측정하여 확인할 수 있다.
도 2는 순방향 채널신호와 역방향 채널신호의 도달시간차이를 측정하는 방법을 나타내는 흐름도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 측정장치(30)는 기지국(60)으로부터 출력되는 순방향 채널신호를 수신하여 제1동기신호를 검출하고(210단계), 측정장치(30)는 이동단말기(20)로부터 출력되는 역방향 채널신호를 수신하여 제2동기신호를 검출한다(220단계).
디지털 이동통신망에서 이동단말기(60)는 순방향 채널신호에 동기된 역방향 채널신호를 전송하므로, 측정장치(30)가 수신한 역방향 채널신호는 기지국(60)으로부터 이동단말기(20)까지의 거리정보와 이동단말기(20)로부터 측정장치(30)까지의 거리정보를 포함한다. 측정장치(30)는 수학식1로 표현되는 순방향 채널신호(또는 제1동기신호)와 역방향 채널신호(또는 제2동기신호)의 도달(또는 수신)시간차이 (T2a)를 측정한다(230단계).
여기서, T3은 기지국(60)으로부터 측정장치(30)로 전송되는 신호의 도달시간을 나타내며, T7은 기지국(60)으로부터 이동단말기(20)로 전달되는 신호의 도달시간을 나타내며, T8은 이동단말기(20)로부터 측정장치(30)로 전달되는 신호의 도달시간을 나타내며, Δ는 이동단말기(20)에 의한 신호의 전달지연시간(propagation delay time)을 나타낸다.
또한, 측정장치(40)는 기지국(60)으로부터 출력되는 순방향 채널신호를 수신하여 순방향 채널신호에 포함된 동기신호('제3동기신호'라 한다.)를 검출한다(210단계). 측정장치(40)는 이동단말기(60)로부터 출력되는 역방향 채널신호를 수신하고 역방향 채널신호에 포함된 동기신호('제4동기신호'라 하다.)를 검출한다(220단계).
측정장치(40)가 수신한 역방향 채널신호는 기지국(60)으로부터 이동단말기 (20)까지의 거리정보와 이동단말기(20)로부터 측정장치(40)까지의 거리정보를 포함한다. 측정장치(40)는 수신되는 순방향 채널신호와 역방향 채널신호의 수신시간차이를 측정한다. 측정장치(40)는 수학식2로 표현되는 제3동기신호와 제4동기신호의 도달시간차이(T2b)를 측정한다(230단계).
여기서, T4는 기지국(60)으로부터 측정장치(40)로 전송되는 신호의 도달시간을 나타내며, T7은 기지국(60)으로부터 이동단말기(20)로 전송되는 신호의 도달시간을 나타내며, T9는 이동단말기(20)로부터 측정장치(40)로 전송되는 신호의 도달시간을 나타내며, Δ는 이동단말기(20)에 의한 신호전달지연시간을 나타낸다.
그리고 측정장치(50)는 순방향 채널신호와 역방향 채널신호의 수신시간차이를 측정하며, 측정된 순방향 채널신호와 역방향 채널신호의 수신시간차이(T2c)는 수학식3으로 표현된다.
여기서, T5는 기지국(60)으로부터 측정장치(50)로 전송되는 신호의 도달시간을 나타내며, T7은 기지국(60)으로부터 이동단말기(20)로 전송되는 신호의 도달시간을 나타내며, T10은 이동단말기(20)로부터 측정장치(50)로 전송되는 신호의 도달시간을 나타내며, Δ는 이동단말기(20)에 의한 신호의 전달지연시간을 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 다수개의 측정장치들을 이용하여 측정된 시간차이를 계산하여 이동단말기의 위치를 확인하는 시스템의 블락도를 나타낸다. 도 4는 도 3의 시스템을 이용하여 이동단말기의 위치를 확인하는 방법을 나타내는 흐름도이다. 도 3을 참조하면, 각각의 측정장치(30, 40, 50)는 측정된 시간차이 (T2a, T2b, T2c)정보를 무선 또는 유선통신망을 통하여 위치계산장치(70)로 전송한다.
도 3과 4를 참조하면, 예컨대 위치계산장치(70)는 측정장치(30)로부터 측정된 시간차이(T2a)로부터 전파전달속도를 고려하여 거리차이를 계산한다(310단계).그리고 위치계산장치(70)는 측정장치(30)로부터 측정된 시간차이(T2a)와 이미 알고 있는 기지국(60)으로부터 측정장치(30)로 전송되는 신호의 도달시간(T3)을 합하여, 수학식 4로 표현되는 기지국(60)에서 이동단말기(20)를 거쳐 측정장치(30)까지의 신호도달시간(T2a')을 계산한다.
위치계산장치(70)는 수학식 4를 이용하여 기지국(60)에서 이동단말기(20)를 거쳐 측정장치(30)로 이어지는 거리를 계산한다(320단계).
330단계에서 위치계산장치(70)는 측정장치(40)로부터 측정된 시간차이(T2b)와 측정장치(50)로부터 측정된 시간차이(T2c)를 계산한다. 즉, 위치계산장치(70)는 측정장치(40)로부터 측정된 시간차이(T2b)와 이미 알고 있는 기지국(60)으로부터 측정장치(40)로 전송되는 신호의 도달시간(T4)을 합하여, 수학식 5로 표현되는 기지국(60)에서 이동단말기(20)를 거쳐 측정장치(40)까지의 신호도달시간(T2b')을 계산한다.
위치계산장치(70)는 수학식 5를 이용하여 기지국(60)에서 이동단말기(20)를 거쳐 측정장치(40)로 이어지는 거리를 계산한다.
그리고, 위치계산장치(70)는 측정장치(50)로부터 측정된 시간차이(T2c)와 이미 알고 있는 기지국(60)으로부터 측정장치(50)로 전송되는 신호의 도달시간(T5)을합하여, 수학식 6으로 표현되는 기지국(60)에서 이동단말기(20)를 거쳐 측정장치 (50)까지의 신호도달시간(T2c')을 계산한다.
위치계산장치(70)는 수학식 6을 이용하여 기지국(60)에서 이동단말기(20)를 거쳐 측정장치(50)로 이어지는 거리를 계산한다.
340단계에서, 위치계산장치(70)는 수학식 7로 표현되는 기지국(60)에서 이동단말기(20)를 거쳐 측정장치(30)까지의 신호도달시간(T2a')과 기지국(60)에서 이동단말기(20)를 거쳐 측정장치(40)까지의 신호도달시간(T2b')과의 차이를 계산한다.
여기서 C1은 상수이며, 위치계산장치(70)는 C1을 이용하여 측정장치(30)와 이동단말기(20)의 거리(L8)와 측정장치(40)와 이동단말기(20)의 거리(L9)와의 거리차이를 계산하여 제1쌍곡선을 그릴 수 있다.
또한, 위치계산장치(70)는 수학식 8로 표현되는 기지국(60)에서 이동단말기 (20)를 거쳐 측정장치(30)까지의 신호도달시간(T2a')과 기지국(60)에서 이동단말기 (20)를 거쳐 측정장치(50)까지의 신호도달시간(T2c')과의 차이를 계산한다.
여기서 C2는 상수이며, 위치계산장치(70)는 C2를 이용하여 측정장치(30)와 이동단말기(20)의 거리(L8)와 측정장치(50)와 이동단말기(20)의 거리(L10)와의 거리차이를 계산하여 제2쌍곡선을 그릴 수 있다.
위치계산장치(70)는 제1쌍곡선과 제2쌍곡선의 접점을 구하여 이동단말기(20)의 위치를 확인하게된다(350). 즉, 위치계산장치(70)는 3개 이상의 측정장치들에 대하여 상기 310단계 내지 350단계를 수행하여 2개 이상의 쌍곡선을 구하고, 2개 이상의 쌍곡선들의 접점을 구하여 이동단말기(20)의 위치를 확인하게된다.
확인된 이동단말기(20)의 위치는 이동단말기(20)로 전송될 수 있으며 또한, 이동단말기(20)의 위치의 확인을 원하는 다른 이동단말기로도 전송될 수 있다. 본 발명의 실시예는 이동중인 물체의 위치를 간단하고 정확하게 확인할 수 있는 시스템과 방법에도 작용됨은 당연하다.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 이동단말기 위치 확인 시스템 및 방법은 기존의 이동단말기를 변경하거나 이동단말기에 추가적인 장치를 설치하거나 또는 이동단말기에 부가적인 기능을 부여하지 않고 이동통신 서비스를 제공하는 기지국영역 내에 다수개의 측정장치들을 설치함으로써 이동단말기의 정확한 위치를 확인할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 이동단말기 위치 확인 시스템 및 방법은 이동단말기의 위치를 확인하기 위해 이동단말기에 추가적인 신호를 사용하지 않으면서 정밀한 이동단말기의 위치를 확인할 수 있는 장점이 있다.
그리고 본 발명에 따른 이동단말기 위치 확인 시스템 및 방법은 기지국영역 내에 측정장치들의 수를 증가시킴으로서 더욱 정밀한 이동단말기의 위치를 확인할 수 있는 장점이 있다.

Claims (6)

  1. 이동단말기 위치 확인 시스템에서,
    각각 수신되는 순방향 채널신호와 역방향 채널신호의 수신시간차이를 측정하여 각각 출력하는 기지국의 서비스 영역에 설치되는 다수개의 측정장치들; 및
    측정된 수신시간차이들에 응답하여 상기 이동단말기의 위치를 확인하는 위치계산장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 이동단말기 위치 확인 시스템.
  2. 이동단말기로 이동통신을 제공하는 기지국의 서비스 영역내에 설치되는 N(N은 자연수)개의 측정장치들; 및
    상기 N개의 측정장치들의 출력신호들에 응답하여 상기 이동단말기의 위치를 확인하는 위치계산장치를 구비하며,
    상기 N개의 측정장치들 각각은,
    순방향 채널신호와 역방향 채널신호의 수신시간차이에 상응하는 출력신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 이동단말기 위치 확인 시스템.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 위치계산장치는,
    상기 N개의 측정장치들 중에서 두개씩의 측정장치들로부터 각각 출력되는 출력신호들의 차이들에 상응하는 쌍곡선들의 교점에 상응하는 상기 이동단말기의 위치를 확인하는 것을 특징으로 하는 이동단말기 위치 확인 시스템.
  4. 이동통신 시스템의 이동단말기 위치확인 방법에 있어서,
    (a) 기지국의 서비스 영역내에 설치된 다수개의 측정장치들 각각이 순방향 채널신호와 역방향 채널신호의 수신시간차이를 측정하는 단계; 및
    (b) 수신시간차이들에 응답하여 이동단말기의 위치를 확인하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 이동단말기 위치 확인방법.
  5. 이동통신 시스템의 이동단말기 위치확인 방법에 있어서,
    (a) 상기 이동단말기로 이동통신을 제공하는 기지국의 서비스 영역내에 설치되는 N(N은 자연수)개의 측정장치들 각각이 순방향 채널신호와 역방향 채널신호의 수신시간차이를 각각 측정하여 이에 상응하는 출력신호들을 출력하는 단계; 및
    (b) 상기 출력신호들에 응답하여 생성된 소정의 함수들에 응답하여 상기 이동단말기의 위치를 확인하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 이동단말기 위치 확인방법.
  6. 제1순방향채널신호와 제1역방향 채널신호의 수신시간차이에 상응하는 제1신호를 출력하는 단계;
    제2순방향채널신호와 제2역방향 채널신호의 수신시간차이에 상응하는 제2신호를 출력하는 단계;
    제3순방향채널신호와 제3역방향 채널신호의 수신시간차이에 상응하는 제3신호를 출력하는 단계; 및
    상기 제1내지 제3신호를 수신하여 상기 제1신호와 상기 제2신호와의 차이에 상응하는 제 1함수와 상기 제1신호와 상기 제3신호와의 차이에 상응하는 제2함수에 응답하여 상기 이동단말기의 위치를 확인하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 이동단말기 위치 확인방법.
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