KR100608678B1 - 단말기 위치 추적을 위한 위치 측위 이동통신 중계기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이동통신망의 중계기에 간단한 장치를 추가해 휴대폰의 위치를 추적할 수 있는 방법에 관한것으로 특히, 중계기가 많이 설치되어 있고, GPS가 수신되지 않는 음영지역이나 건물내부, 지하등에 위치 했을 때 단말기의 위치를 찾을 수 있는 방법이다.

이를 위하여 본 발명은, 휴대폰의 기기 변동은 전혀 없고 중계기에 엑세스 채널 수신기를 설치하여 단말기가 송신하는 신호를 수신해 그 단말기의 파라미터를 검출하여 단말기가 어느 중계기에 속해 있는지를 이동통신망으로 보고 함으로써 단말기의 위치를 알 수 있는 방법이다. 현재 설치된 중계기의 수는 수 십만대에 이르며 그 중계기의 위치도 기지국 신호가 미치지 않는 음영지역에 위치하고 있고 또, 하나의 중계기가 커버할 수 있는 영역도 매우 작아 한 건물의 한 층에 하나씩 중계기가 설치되어 있다. 따라서 이러한 지역에서의 단말기의 위치는 단말기가 어느 중계기에 속해 있는지 만 알아도 그 위치가 정확하게 파악된다.

이동통신망, 위치측위, 엑세스 채널, 중계기

Description

단말기 위치 추적을 위한 위치 측위 이동통신 중계기{Position Finding Mobile Communication Repeater for Terminal Position Tracking}

도 1은 이동통신망에서의 기지국과 중계기 및 이에 속하는 단말기

도 2는 새로운 중계기의 구조

도 3는 엑세스 채널 수신기의 구조

도 4, 도 5는 중계기에 의해 단말기의 위치를 나타내는 방법

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 기지국

2,3,4 : 음영지역에서의 중계기

5 : 기지국에 속해있는 단말기

6,7,8 : 중계기에 속해있는 단말기

9 : 기지국 커버리지

10 : 단말기의 클럭

11 : 단말기와의 통신포터

12 : 중계기에서 수신한 단말기의 무선신호

13 : 중계기 관리용 단말기

14 : 중계기에서 수신한 단말국신호의 Downconverter

15 : 중계기에 위치한 엑세스 채널 모뎀

16 : 중계기에 위치한 엑세스 채널 수신기 제어기

17 : 중계기에 위치한 Maintenance 단말기 인터페이스

본 발명은 현재 그 사용량이 급격히 늘어나고 있는 이동통신의 단말기에 대한 위치추적에 대한 것으로 단말기의 위치를 알 수 있는 것으로 비상사태 발생시 유용하게 사용될 수 있어 하나의 큰 관심거리로 인식되었으나 아직까지는 명확한 해결책이 없어 그 상용화가 미루어 지고 있고, 현재 연구가 한창 진행 중에 있다.

위치 추적에는 GPS를 이용하는 방법이 일반적이나 단말기에 부착하는 것은 그 실용성이 아직까지는 문제로 남아있다. 퀄컴에서 단말기에 사용하는 칩에 GPS 수신기를 내장한 제품을 만들고 있지만 그 사용이나 정확성 및 가장 큰 문제인 음영지역에서 동작하지 않는 것이 큰 문제이다. 또한 이동통신망을 이용한 위치 추적에는 삼각법을 이용한 방법이 있으나 실제로 기지국이 가지고 있는 오차나 채널상에서 생긴 다중경로에 의한 오차로 인해 그 정확성이 매우 떨어진다. 기지국 ID를 이용하는 방안이 있는데도 이도 기지국의 반경이 큰 경우 해당기지국의 커버리지 내라는 정도의 정확성만 가지고 있어 실용화에 문제가 있다. 또 하나의 방법으로 신호의 세기로 위치를 측정하는 방법인데 역시 그 오차나 환경의 변화에 따라 매우 많은 데이터를 필요로 하고 정확성 또한 떨어진다. 이와 유사한 방안이 몇 가지 더 있으나 역시 확실한 해결책을 주진 못한다.

본 발명은 현재 사용하고 있는 기지국 ID 식별방식과 유사하나 그 적용이 기지국이 아니라 중계기로 바꿈으로 해서 그 정확도를 높이는데 목적이 있다.

본 발명은 단말기의 위치 추적에서 나타나는 비 정확성과 비용의 증가에 따른 문제를 해결하고자 하는 방안이며 이를 위해 간단한 장치가 중계기에 설치되어야 한다. 우선 수십, 수백만개의 중계기가 각각 고유의 ID를 가져야 하는데 이는 중계기에 각각 고유 ID를 부여하거나 그렇지 못할 경우 중계기의 Maintenance를 위한 단말기를 이용하면 대치되고 기존의 중계기 역할인 기지국신호와 단말기신호를 중계하는 기능에 UP Link 채널인 엑세스 채널 수신기를 부착하는 것이다. 이를 위해 엑세스 채널을 위한 기저대역 모뎀과 RF 및 IF 처리단을 가지고 있어야 하며 Maintenance 단말기와 통신할 수 있어야 한다.

엑세스 채널의 기저대역 모뎀(Access Channel Demodulator)은 IS-95의 규격을 만족해야 하고 OQPSK의 변조방식에 대한 복조와 CDMA 통신방식에서 꼭 필요한 Acquisition 과 Tracking 기능을 수행해야 한다. 한편 엑세스 채널 수신기 제어기는 이러한 기저대역 모뎀의 제어와 함께 동기 채널의 기저대역 모뎀(Sync Channel Demodulator)을 이용해 동기채널 메세지를 수신하여 필요한 데이터를 처리해야 한다. 동기채널 메세지중 GPS Time과 Long code status에 대한 정보가 매우 중요한데 이 정보는 엑세스 채널 수신단에서 단말기의 신호를 수신하는데 꼭 필요한 정보이다.

이하 첨부된 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

제 1 도는 기지국과 기지국에 속한 중계기 및 단말기의 한 예를 보여준다. 이러한 상황에서 단말기의 위치측정은 앞에서 기술한 이유로 상당한 오차를 유발한다. 만약 단말기가 GPS 수신기를 가지고 있다면 기지국의 커버리지에 들어있는 단말기(제1도의 5)는 GPS 신호만 수신된다면 이상 없이 자신의 위치를 측정할 수 있다. 그러나 GPS신호가 수신되지 않는 건물이나 지하에서는 측정할 수 없다. 본 발명은 이러한 경우에 단말기의 위치를 측정하는데 매우 유용하다.

제 2 도 는 엑세스 채널 수신기를 내장한 중계기로 중계기 본연의 역할인 기지국 신호와 단말국 신호의 중계기능을 수행하는 부분과 이에 부가하여 단말기의 위치를 파악할 수 있는 엑세스 채널 수신기로 구성된다. 중계기는 원격지에 위치하고 이를 관리하기 위한 Maintenance용 단말기가 있다.(경우에 따라 광케이블로 접속) 중계기에서는 수신한 단말기 신호를 엑세스 채널 수신기로 전송하고⑫, 또한 maintenance 단말기에서는⑬ 엑세스 채널 수신기에 기준 클럭⑩과 통신포터⑪을 제공한다. 제3도는 엑세스 채널 수신기를 나타낸다. 엑세스 채널 수신기는 중계기에서 수신한 단말기 신호를 기저대역으로 변환시키는 Down converter⑭와 엑세스 채널 메시지를 추출하는 기저대역 모뎀⑮와 엑세스 채널 수신기 제어기

로 구성되어 있다.

중계기는 기지국 신호를 받아 음영지역의 단말기로 송신하고 음영지역에 있는 단말기가 송신하는 신호를 받아 다시 기지국으로 중계시키는 역할을 한다. 이동통신에서 단말기의 위치를 알 수 있으면 많은 적용형태가 가능하다. 이러한 노력의 일한으로 많은 방안이 제시되었으나 한결같이 복잡하고 그 복잡성에 비해 정확도나 유지관리에 매우 어려운 점이 있다. 본 발명에서는 중계기 ID를 이용하는 방법이므로 중계기에 약간의 변화만 가져오면 된다. 중계기는 순방향 및 역방향에 대한 무선신호의 중계기이다. 이 중계기에서 역방향에 대한 무선신호를 기저대역 신호로 변환시킨 후에 중계기에 새로 부착하는 엑세스 채널 수신기로 보내지고, 엑세스 채널 모뎀은 단말기가 전송한 엑세스 채널 메시지를 분석한다. 이러한 과정을 보다 자세하게 설명한 것이 제 4 도 와 제 5도 이다. 제 4 도는 망에서 단말기의 위치를 알고자 할 때 메세지 플로우를 나타내고 제 5도는 단말기에서 자신의 위치를 알고자 할 때 메시지의 플로우의 한 예를 나타낸다.

먼저 제 4 도를 살펴보면 망에서 단말기의 위치를 알고자 할 때 기지국으로 위치확인 Msg.를 송신한다(1). 기지국에서는 먼저 중계기의 Maintenance 단말기로 위치를 측위하고자 하는 단말기의 Parameter를 전송하고(2) 동시에 중계기를 통해 해당 단말기로 위치확인 Msg.를 전송한다(4). 위치확인 중계기에서는 Maintenance 단말기를 통해 수신한 위치확인 목표 단말기의 Parameter를 엑세스 채널 수신기의 제어기로 송신한다(3) 단말기에서는 Page Response Msg를 중계기는 통해 기지국으로 전송하며 기지국에서는 망으로 이 Msg.를 전송한다.(5) 한편 중계기에서 단말기로부터 수신한 Page Response Msg.를 엑세스 채널 수신기가 수신하여 단말기에 대한 parameter를 추출한다.(6) 엑세스 채널 수신기 제어기는 가지고 있는 단말기의 Parameter와 엑세스 채널 수신기에서 추출한 단말기 Parameter를 비교하여 위치측위 목표 단말기이면 자신의 중계기 ID를 포함해서 Maintenance 단말기를 통해 망으로 전달한다.(7) 망에서는 위치를 측위하고자 하는 단말기가 어느 중계기에 속해 있는지를 알고 해당 중계기의 위치를 지도상이나 주소 혹은 다른 방법으로 나타내면 된다.

제 5도는 반대로 단말기에서 자신의 위치를 알고자 할 때 메시지 플로우를 나타낸다. 먼저 단말기에서 위치확인 요청 Msg.를 중계기를 경유하여 기지국으로 전송한다. 기지국에서는 망(위치측위용 서버)으로 이 Msg.를 전송하고(1), 망에서는 기지국으로 위치확인 Msg.를 전송한다(2). 기지국에서는 먼저 측위 중계기에 위치하고 있는 Maintenance 단말기로 위치측위 목표 단말기의 Parameter를 전송한다.(3) Maintenance 단말기는 Parameter를 엑세스 채널 수신기 제어기로 전송한다(4). 동시에 기지국에서는 위치확인 Msg.를 중계기를 통해 단말기로 전송한다(5) 단말기에서는 위치확인 Msg.에 대한 Page Response Msg.를 중계기를 통해 기지국으로 전송하고, 이 Msg.는 다시 망으로 전달된다. (6)한편, 측위중계기의 엑세스 채널 수신기는 단말기에서 전송한 Page Response Msg.를 수신하여 단말기의 Parameter를 추출한다(7). 이 Parameter는 Maintenance단말기로부터 받은 Parameter와 비교하여 위치측위 목표 단말기와 일치하면 측위 중계기의 ID와 함께 Maintenance 단말기를 통해 기지국으로 전송하고 기직국에선 망으로 이 Msg.를 전송한다(8). 망에서는 위치측위 목표 단말기가 속한 중계기의 위치를 기지국를 통해 다시 해당 단말기로 전송한다. 이 경우 단말기로 전송되는 정보는 지도도 될 수 있고, 주소와 같은 텍스트도 될 수 있다. 이러한 과정을 통해 음영지역이나 중계기가 설치된 지역에서는 망에서나 단말기에서 단말기의 위치를 측위 할 수 있다.

급속히 그 사용량이 증가하는 이동통신에서 단순히 통신의 목적에 부가하여 위치확인 서비스는 매우 중요한 서비스의 형태이다. 이를 위해서 여러 가지 방안이 대두되고 있으나 그 정확성이 부족하고, 장치 또한 고가이며 더 큰 문제는 설치 및 운용에 어려운 점이 많아 아직 시행되고 있지 않다. 이러한 문제를 무두 해결하고자 하는 것이 본 발명의 목적이다. 따라서 본 발명에의 의한 위치측위는 그 정확성이 매우 뛰어 나고, 장치가 독립적인으로 존재하여 고가의 장치가 되는 것이 아니라 중계내부에 설치되므로 비용을 크게 줄일 수 있다. 또한 설치 및 운용이 따로 필요한 것이 아니고 중계기와 같이 이루어지므로 그 비용절감 효과가 매우 크다고 할 수 있다. 또한 위치 측위에서 가장 문제점이던 중계기를 직접 이용하는 것이 큰 장점이다.

Claims (2)

1. 다수의 기지국과 다수의 중계기가 있는 이동통신망에서 특히, 중계기는 어느 기지국에 속해있는지 또는 중계기 형태가 무엇인지 문제가 되지 않는 상황에서 특정 단말기의 위치측위를 위해 중계기 각각에 고유의 ID를 부여하고, 단말기나 시스템의 구조 변경 없이 단말기가 어느 중계기에 속해 있는지를 측위하는 방법으로 단말기의 위치를 측위하는 수단을 이용하며, 이를 위해 중계기의 서비스 영역에 속해 있는 단말기의 존재 여부를 확인하는 방법으로 단말기가 송신하는 엑세스 채널의 메시지를 중계기에서 복조하여 단말기 ID를 인식함으로써 단말기의 존재 여부를 판단하는 중계기 장치.
2. 삭제

Images