KR100713529B1 - 이동통신시스템에서 단말기의 위치 추정 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른, 셀영역을 복수의 섹터들로 구분하고, 하나의 섹터에 대응하여 송신되는 복수의 주파수 채널들을 서로 다른 방향성을 가지는 섹터 안테나들을 통해 송신하는 기지국에서 상기 셀영역에 위치한 이동국의 위치를 추정하기 위한 장치는, 상기 기지국에 구비된 모든 섹터 안테나들의 각각에 대해 모든 방향에 따른 출력이득 값들을 저장하는 메모리와, 상기 단말기에서 측정한 복수의 파일롯 신호들의 수신세기 값들과 상기 메모리로부터의 상기 파일롯 신호들에 대응하는 섹터 안테나들의 출력이득 값들을 비교하여 그 차이 값들을 가지고 상기 단말기의 방향을 추정하는 제어기를 포함한다.

MOBILE STATION, POSITIONING, MULTISECTOR, MULTI CARRIER, ANTENNA

Description

이동통신시스템에서 단말기의 위치 추정 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR POSITIONING MOBILE STATION IN MOBILE COMMUNICATION SYSTEM}

도 1a는 종래기술에 따른, 3개의 주파수 채널들을 사용하는 기지국에서 셀영역을 3개의 섹터로 구분하고, 각 섹터 안테나의 방향 지정 방식을 보여주는 도면.

도 1b는 본 발명의 실시 예에 따른 복수의 주파수 채널들을 구비하고, 하나의 섹터에 대응하여 송신되는 복수의 주파수 채널들을 서로 다른 방향성을 가지는 섹터 안테나들을 통해 송신하는 방식을 보여주는 도면.

도 2a는 N(=6)개의 1.25MHz의 주파수 대역을 가지고 있는 기지국이 각 주파수 대역에 따라 다른 섹터 안테나를 지정해주는 구현 예를 도시하는 도면.

도 2b는 도 2a의 구현 예를 상기한 도 1b와 같은 방식으로 도시하는 도면.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 복수의 주파수 채널들을 구비하고, 하나의 섹터에 대응하여 송신되는 복수의 주파수 채널들을 서로 다른 방향성을 가지는 섹터 안테나들을 통해 송신하기 위한 기지국 송신단 구조를 도시하는 도면.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 단말기와 기지국 간의 메시지 송수신 절차를 도시하는 도면.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 단말기가 측정한 파일롯 신호들의 수신세 기(RSSI 또는 SIR) 값들을 가지고 패턴매칭(pattern matching)기법을 이용해 단말기의 방향을 추정하기 위한 제어절차를 도시하는 도면.

도 6은 파일롯신호 P1의 주 송신방항으로부터 시계방향으로 30도 이격된 위치에 단말기(MS1)이 위치하는 일 예를 도시하는 도면.

도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 다중섹터를 지원하는 경우, 각 섹터 안테나의 모든 방향에 대한 출력이득 분포를 도표로 보여주는 도면.

도 8은 상기 도 7에서 파일롯신호 P1에 해당하는 안테나 출력이득 분호를 도시하는 도면.

도 9는 3섹터 셀 구조에서 섹터중심으로부터 60도, 70도, 80도 이격된 곳의 안테나 출력이득 분호를 도시하는 도면.

도 10a 및 도 10b는 본 발명에 따라, 멀티캐리어를 지원하는 이동통신시스템에서 다중섹터를 구현하기 위한 주파수 대역 조합의 일예를 보여주는 도면.

본 발명은 이동통신시스템에 관한 것으로, 특히 단말기의 위치를 측정하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 기지국에 대한 단말기의 상대적 방향을 측정 가능하게 하는 기지국 송신장치 및 방법과, 기지국에서 RTD(Round trip delay)를 측정하여 기지국 과 단말기간 거리를 측정하여 단말기의 위치를 측정하는 방법에 관한 것이다.

현재 미국 FCC(Federal Communication Committee)는 2001년 10월까지 모든 이동전화기(Mobile Station : MS)의 위치를 125 m의 오차내에서 67%의 확률로 추정하는 서비스를 emergency 911 (E911)을 위하여 가능하게 하도록 요구하고 있다. 따라서 IMT-2000 system (International Mobile Telecommunication)을 비롯하여 TIA/EIA에서 제작한 CDMA (Code Division Multiple Access) 표준안(standard)인 IS-95에서도 PUF(Power Up Function)라는 역방향 링크 기능(reverse link function)을 이용하여 그 서비스를 구현하고 있다. 상기 PUF는 역방향 채널(reverse channel)을 통하여 응급상황(emergency)의 단말기가 자신의 위치를 알리기 위하여 점진적으로 높은 전력(power)으로 프로브(probe)를 송신함으로써 주변 복수개의 기지국들이 단말기의 신호를 획득, 송신단인 단말기로부터의 신호(signal)가 각 기지국에 수신되는 시간을 추정하여 단말기로부터 각 기지국(Base Station: BS)까지의 거리를 측정하는 방법이다. 참고로 상기 PUF의 구현은 IS-95B에 표준으로 지정되어 있다. 이러한 역방향 채널의 이용은 원거리의 기지국까지도 충분한 크기의 신호 세기를 제공해 주어야 하므로 근거리의 기지국에게는 커다란 간섭 신호로 작용하게 된다. 따라서 간섭을 일으키지 않는 대안으로 순방향 채널을 이용한 방안이 연구되고 있는데 순방향을 이용하는 방안으로 순방향 파일럿 채널을 이용하는 방안이 가장 손쉽게 구현 가능하다. 그러나 순방향 파일럿 채널을 다수개의 기지국으로부터 수신하여 삼각 측정법에 의거한 단말기의 위치 측정 방안들은 모두 다수개의 기지국으로부터 전송된 순방향 파일럿 채널을 수신할 수 있는 지역이 한정되어 있다는 한계가 있다. 현재의 단말기 구조를 근거리 기지국에서 전송한 파일럿 채널 신호에 대하여 상대적으로 매우 미약한 원거리 기지국으로부터 송신된 파일럿 신호를 수신하도록 설계하는 방안도 근거리 기지국에서 송신되는 순방향 신호 성분에 의한 간섭효과를 극복하지 못한다. 따라서 순방향 파일럿 신호를 이용하는 방안은 근본적인 문제로 기지국 셀 반경의 1/2 안쪽에서는 다기지국 파일럿 신호를 잘 수신할 수 없다는 결과를 갖는다. 구현 가능한 방안으로 Non-Coherent Detection을 이용한 Long time integration등이 있지만 모두 구현과 성능면에서 약속할 수 있는 결과를 주지는 못한다. 본 발명에서는 이러한 문제를 해결하기 위한 방안으로 기지국에서 기존의 방식처럼 모든 주파수 밴드의 채널이 섹터 안테나를 공유하여 전송되는 방안과는 달리 각 주파수 밴드마다 조금씩 다른 방향의 안테나를 갖는 섹터 방향을 지정함으로써 단말기의 위치를 측정하는 방안을 제안한다.

따라서 본 발명의 목적은 이동통신시스템에서 기지국을 중심으로 단말기의 상대적인 방향을 측정하고, RTD를 통해 단말기의 위치를 추정하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 이동통신 시스템에서 다중섹터를 지원하는 기지국에서 단말기의 위치를 추정하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.

상기 목적들을 달성하기 위한, 셀영역을 복수의 섹터들로 구분하고, 하나의 섹터에 대응하여 송신되는 복수의 주파수 채널들을 서로 다른 방향성을 가지는 섹터 안테나들을 통해 송신하는 기지국에서 상기 셀영역에 위치한 단말기의 위치를 추정하기 위한 장치는, 상기 기지국에 구비된 모든 섹터 안테나들의 각각에 대해 전 방향에 따른 출력이득 값들을 저장하는 메모리와, 상기 단말기에서 측정한 복수의 파일롯 신호들의 수신세기 값들과 상기 메모리로부터의 상기 파일롯 신호들에 대응하는 섹터 안테나들의 출력이득 값들을 비교하여 그 차이 값들을 가지고 상기 단말기의 방향을 추정하는 제어기를 포함함을 특징으로 한다.

상기 목적들을 달성하기 위한, 셀영역을 복수의 섹터들로 구분하고, 하나의 섹터에 대응하여 송신되는 복수의 주파수 채널들을 서로 다른 방향성을 가지는 섹터 안테나들을 통해 송신하는 이동통신시스템에서 상기 셀영역에 위치한 단말기의 위치를 추정하기 위한 방법은, 상기 단말기가 소정 기준값 이상으로 수신되는 복수의 파일롯신호들의 수신세기 값들을 기지국으로 보고하는 과정과, 상기 기지국은 모든 섹터 안테나들의 각각에 대해 모든 방향에 따른 출력이득 값들을 저장하고 있으며, 상기 단말기로부터의 상기 수신세기 값들과 상기 검출된 파일롯신호들에 대응하는 섹터 안테나들의 출력이득 값들을 비교하여 모든 방향에 대해서 그 차이 값들을 산출하는 과정과, 상기 차이 값들을 평균하여 각 방향에 대한 평균 값들을 산출하는 과정과, 상기 평균 값들을 가지고 각 방향에 따른 표준편차 값들을 산출하며, 상기 산출된 각 방향에 대한 표준편차 값들중 가장 작은 값을 가지는 방향을 단말기의 방향으로 결정하는 과정과, 상기 기지국이 RTD를 이용해 상기 단말기와의 거리를 산출하는 과정과, 상기 결정된 방향과 상기 산출된 거리를 가지고 상기 단 말기의 위치를 추정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면의 참조와 함께 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 동일 부호를 가지도록 하였다. 또한 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

이하 설명에서 기지국을 중심으로 단말기의 방향을 측정하는데 사용하는 채널을 순방향채널이라 명한다. 상기 순방향채널은 파일럿 채널을 비롯한 동기채널(sync channel) 및 페이징채널(paging channel) 등, 순방향에서 공용채널로 사용될 수 있는 모든 채널을 이용할 수 있다.

도 1a는 일반적인 다중 주파수 채널(또는 멀티캐리어(multi carrier) 기지국에서의 섹터 구분을 도시하고 있다. 현재의 IS-95를 기반으로 하는 기지국은 모든 주파수 채널들에 대해서 섹터 안테나를 공유하고, 모든 주파수 채널에 있어 섹터 안테나는 같은 방향이며 같은 지역에 대하여 동일한 서비스를 제공한다. 상기 도 1a에서와 같이 3 섹터인 경우 각 섹터는 일반적으로 120도의 너비(angular width)를 가지며 각 섹터를 지원하는 방향성 안테나의 주 송신 방향(main lobe direction)은 각 섹터의 중앙 방향이 된다. 상기 각 섹터에서 중앙 방향으로 전송되는 신호를 각각 p1, p2, p3(P3=정남향)으로 나타내고 그 방향을 화살표로 도시하고 있다. 실선의 원은 실제 기지국의 정보채널이 수신되는 순방향 셀 커버 영역(coverage area)이고 점선의 원은 셀 반지름의 1/2로 커버되는 영역이다. 상기 점선의 안쪽 영역은 주변의 타 기지국에서 송신하는 파일럿 신호의 검출이 쉽지 않다. 본 발명은 상기 점선내부의 영역에서의 단말기의 위치 측정을 위주로 하며 또한 이 점선 밖 영역에서의 응용도 가능하다.

도 1b는 본 발명에 따른 3개의 주파수 채널(FA: Frequency Assignment)들을 가지는 기지국에서 각 주파수 채널을 서로 다른 3섹터로 구분한 경우를 도시하고 있다. 이렇게 각 주파수 채널을 서로 다른 복수개의 섹터들로 구분하는 것을 다중 섹터(Multi sectorization)라 칭한다. 이 경우, 상기 다중 섹터를 구현하기 위해 3개의 주파수 채널들에 대하여 각각 3 섹터를 지원하기 위한 9개의 안테나가 설치된다. 여기서 안테나 A1,A2,A3은 주파수 채널 FA1의 순방향 채널신호를 송신하고, 안테나 A4,A5,A6은 주파수 채널 FA2의 순방향 채널신호를 송신하며, 안테나 A7,A8,A9는 주파수 채널 FA3의 순방향 채널신호를 송신한다. 또한 각 안테나는 서로 일정 각도의 간격을 두고 서로 다른 방향으로 신호를 송신한다. 일반적인 모델을 가정할 때 하나의 주파수 채널에 대응하는 3개의 섹터 안테나는 각각 120도의 너비의 영역을 커버하므로, 각 주파수 채널을 지원하는 3(=S)개의 섹터 안테나들의 각각의 주 전송방향은 서로 360/S = 120도씩 간격을 가지게 된다. 따라서 주파수 채널당 S개의 섹터가 있다면 동일 주파수 채널에서 사용되는 각각의 섹터 안테나가 커버하는 각도 폭은 (360/S)도가 된다. 상기 도 1b는 3-다중섹터를 구현한 경우로, 각각의 섹터 안테나들은 인접 안테나와 최소 40(=360/(S*M))도의 간격을 가진다.

여기서 Pij는 i번째 주파수 채널(FAi)에 대응하는 j번째 섹터의 파일롯신호를 나타내며 화살표는 해당 파일럿신호를 전송하는 방향성 안테나의 주 전송 방향을 나타낸다. 도시된 바와 같이 FA1의 경우 안테나 A1,A2,A3에 의해 파일롯신호 P11, P12, P13(P13:정남향)가 각각 120도씩 다른 방향으로 송신되며, FA2의 경우 안테나 A4,A5,A6에 의하여 파일롯신호 P21, P22, P23가 각각 FA1의 각각의 송신방향에서 시계방향으로 40(=360/S/M)도 틀어진 방향을 주 송신방향으로 해서 송신되며, FA3에 대한 P31,P32,P33도 같은 방식으로 안테나 A7,A8,A9에 의하여 각각 FA2의 각각의 주 송신방향에서 시계방향으로 40(=360/(S*M))도 틀어진 방향을 주 송신방향으로 하여 송신된다. 일반적으로 임의의 기지국이 N개의 주파수채널들을 사용하고 M(M<=N)개의 다중섹터를 구현한다면 최소 (360/(S*N))도 간격으로 안테나 방향이 지정된다. 따라서 S 또는 N가 클수록 안테나의 주 방향은 좀더 촘촘하게 설정될 수 있을 것이다.

도 2a는 N(=6)개의 1.25MHz의 주파수 대역을 가지고 있는 기지국이 각 주파수 대역에 따라 서로 다른섹터화를 구현하기 위한 일 예를 보여준다. 여기서 1개의 주파수 채널은 IS-95에서 사용하는 1.25Mhz 이며 M=3, S=3로 가정한다. 도시된 바와 같이 주파수 채널 f1, f2, f4는 같은 섹터 안테나를 공유한다. 여기서 SA는 섹터 A1, 섹터 A2, 섹터 A3로 구성되는 섹터 조합이다. 즉, 각 주파수 채널 fi로 전 송되는 순방향 채널들이 섹터1(alpha), 섹터2(beta), 섹터3(gamma)으로 나누어 전송되고, 주파수 채널 fi의 각 섹터로 전송되는 순방향 파일롯신호를 Pi1, Pi2, Pi3 로 가정하면, P11, P21, P41은 섹터A1의 동일 섹터 안테나를 통하여 전송되고, P12, P22, P42는 섹터A2의 동일 섹터 안테나를 통하여 전송되며, P13, P23, P43는 섹터A3의 동일 섹터 안테나를 통하여 전송된다. 여기서 S=3이므로 각 섹터는 120도 안테나 빔 너비에 각 섹터 안테나는 120도씩 시계 방향으로 방향이 틀어져 있는 이상적인 경우를 가정한다. 한편, 다른 섹터C1, 섹터C2, 섹터C3를 사용하는 주파수 채널 f6은 타 주파수 채널과 섹터 안테나를 공유하지 않는다.

도 2a의 구현 예를 상기한 도 1b와 같이 도시하면 도 2b와 같다. 도 2b에서도 각 화살표는 섹터 안테나의 주 송신방향이고 이상적인 경우를 가정하여 같은 주파수 대역의 각각의 섹터는 서로 120도의 간격을 가지며, S*M=9이므로 9개의 각 안테나의 주 송신방향은 인접한 안테나의 주 전송 방향과 40(=360/S/M)도 간격을 가진다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 다중 섹터를 지원하는 기지국 구조를 도시하고 있다. 여기서, N=3(총 주파수 채널 개수), M=3(다중섹터를 지원하는 주파수 채널 개수), S=3(주파수 채널당 섹터 개수)인 경우를 예로 들어 설명한다. 본 발명에 따른 기지국 구조 설명에 앞서, 기존의 기지국 구조를 간략히 살펴보면, 먼저 송신데이타 dataij (주파수 채널 i의 j섹터로 전송될 순방향 데이터)는 송신부 모뎀(MODEM, Transmitter)를 거친후 증폭기에 의하여 전력 증폭되고, 같은 섹터 j로 전송될 전력 증폭된 다른 주파수 채널 성분들과 결합기(Combiner)를 통하여 합쳐진 후 대역통과필터(BPF)를 거쳐 j섹터를 지원하는 방향성 안테나(Aj)를 통해 송신된다. 이는 각 섹터마다 동일한 과정으로 이루어진다. 그러나 본 발명은 도 3에서 도시하는 바와 같이 서로 다른 주파수 채널에 대해 서로 다른 섹터화가 이루어진다. 따라서, 본 발명이 제안하는 방식의 기지국 송신부 구조는 상기한 주파수 채널 결합기(Combiner)가 필요하지 않지만, 각각의 주파수 채널과 각각의 섹터에 따라서 대역폭 제한 필터와 안테나가 부가적으로 필요하다.

상기 도 3을 참조하여 기지국 구조를 살펴보면, 송신기(transmitter)311 내지 319는 각각 입력 송신데이타(Dat11,21,31,12,22,32,13,23,33)를 채널코딩(channel coding) 및 확산변조(spreading modulating)하여 출력한다. 증폭기(power amp.)321 내지 329는 대응되는 송신기의 출력을 전력증폭하여 출력한다. 대역통과필터(BPF, band pass filter)331 내지 339는 대응되는 증폭기의 출력을 대역필터링하여 대응되는 안테나를 통해 송신한다. 본 실시 예에서는 하나의 주파수 채널에 대해 3 섹터를 구현하였기 때문에 안테나는 각각의 송신신호에 대응되도록 모두 9개가 필요하다. 즉, 기존의 멀티캐리어(또는 다중주파수) 시스템에서 세 개의 주파수 채널신호들을 하나의 신호로 결합하여 하나의 안테나를 통해 송신하던 것으로, 본 발명에서는 결합없이 개별적으로 서로 다른 방향을 갖는 안테나들을 통해 송신하게 된다. 이러한 다중섹터 방식은 후술되는 단말기의 위치 추정에 용이하게 사용되어진다.

본 발명에 따른 단말기의 위치추정(positioning)에 대해 상세히 설명하면 다 음과 같다.

도 4는 도 1b와 같은 다중섹터를 지원하는 기지국의 셀영역에서 임의의 위치에 있는 단말기의 위치 추정하기 위한 신호 송수신 절차를 도시하고 있다.

먼저, 단말기가 위치 서비스를 받기 위하여 기지국에 자신의 위치확인을 요구하는 것으로 가정한다. 하지만, 상위 시스템(기지국, 제어국 및 교환국 등)에서 자체적으로 수행할수도 있다. 상기 도 4를 참조하면, 단말기는 411단계에서 위치측정 요구메시지 (Positioning Request Message)를 기지국에 전송한다. 그러면, 기지국은 413단계에서 위치 측정 요구 메시지에 대한 응답(ACK)와 함께 단말기에게 특정 주파수 대역의 파일럿 신호를 찾아서 보고하도록 요구하는 파일롯신호 탐색요구메세지를 단말기로 전송한다. 상기 파일롯신호 탐색요구메세지는 주변 파일럿 신호들을 검출할 수 있도록 주파수 채널에 대한 정보와 주파수 채널에서 단말기가 탐색할 파일럿 신호의 PN 오프셋(offset)정보를 포함한다. 여기서 상기 PN 오프셋은 해당 기지국과 주변 기지국에서 지원하는 파일럿 신호의 PN 오프셋 값들이다.

예를들어, 상기 도 2a와 같이 주파수간 다중 섹터를 구현하고, 단말기가 f1 주파수 채널에서 기지국과 연결되어 있다고 가정하면, 기지국은 파일롯 신호를 탐색하도록 f1 주파수 채널의 섹터들과 주 전송 방향이 다르게 설정되어 있는 안테나들에 의해 섹터화된 f3, f6 정보를 준다. 마찬가지로, f1의 단말기가 파일럿 신호를 측정하도록 요구받는 주파수 채널은 f5, f6이 될 수도 있다. 이는 f3와 f5가 같은 방향의 섹터 안테나를 공유하고 있으므로 f3와 f5가 서로 대체 가능하기 때문이다. 즉, 기지국이 단말기에게 파일럿을 측정하도록 요청하는 주파수 채널은 현재 단말기가 지원 받고 있는 주파수 채널의 섹터 안테나 및 상기 안테나와 방향이 다른 섹터 안테나가 지원하는 주파수 채널들이 된다. 이러한 파일롯 탐색요구메세지는 기존 IS-95 시스템에서 주파수간 핸드오프를 지원하기 위해, 구현되어 있는 후보주파수탐색 요구메세지(Candidate Frequency Search Request Message)와 동일한 형식으로 구현된다.

그리고 단말기는 415단계에서 기지국의 요청에 대한 응답 메시지 (ACK)를 전송하고, 417단계에서 상기 요구된 주파수 채널들에서 수신되는 파일럿 신호를 탐색한다. 그리고 그 결과를 419단계에서 상기 기지국으로 보고한다. 여기서 상기 단말기는 기지국이 요청한 바에 따라 특정 주파수의 특정 파일럿 신호만을 검출하여 그 결과를 기지국에 보고할 수도 있다. 여기서, 상기 특정 파일럿 신호의 검출 결과는 후보주파수탐색 응답메세지(Candidate Frequency Search Response Message) 형태로 기지국에 전송되며 내용은 해당 특정 주파수에서 검출된 파일럿 신호들의 PN Offset들, 파일럿 신호의 신호대 간섭비(Signal to Interference Ratio) 또는 검출한 파일럿 신호의 수신전계강도(RSSI : Received Signal Strength Indicator)가 될 수 있다.

이후, 상기 단말기가 보내온 측정응답메세지(Candidate Frequency Search Response Message)에 대하여, 기지국은 421단계에서 상기 측정응답 메시지에 대한 응답(ACK)을 전송하고, 이와 동시에 상기 단말기로 RTD(Round Trip Delay)를 측정하기 위한 RTD측정요구메세지를 전송한다. 그러면 상기 단말기는 423단계에서 상기 RTD측정요구메세지에 대한 응답(ACK)을 전송하고, 이에 기지국은 425단계에서 상기 응답(ACK)이 도달된 시간을 가지고 RTD를 측정하며, 상기 측정된 RTD에 따른 상기 기지국과 이동국 사이의 거리를 계산한다. 이후, 상기 기지국은 427단계에서 상기 단말기로부터 수신된, 기지국이 단말기에게 지정한 복수(도 2b의 예에서는 3개)의 주파수 채널들에서 검출된 파일럿 신호들로부터 기지국을 중심으로 단말기의 방향을 결정하고, 429단계에서 상기 RTD를 이용하여 계산된 거리와 상기 결정된 방향을 가지고 단말기의 위치를 추정한다.

상기 단말기의 방향을 추정하는 방안에 대해 설명하면 다음과 같다.

기지국은 단말기가 측정한 파일롯 신호의 수신세기(RSSI 또는 SIR)를 가지고 패턴매칭(pattern matching)기법을 이용해 단말기의 방향을 측정한다. 도 5를 참조하여 설명한다. 먼저, 기지국은 511단계에서 단말기로부터 수신한 주변 파일롯 신호들의 수신세기 값들과 상기 파일롯 신호들에 대응하는 섹터 안테들의 출력이득 값들의 차이를 모든 방향에 대해서 구한다. 이후, 513단계에서 기지국을 중심으로 각 방향에 대해 구해진 상기 차이 값들을 평균하여 평균 값들을 구하고, 상기 평균 값들을 가지고 분산(또는 표준편차)을 구한다. 그리고, 515단계에서 상기 구해진 분산(또는 표준편차)가 최소가 되는 방향(θ)을 추출하고, 517단계에서 상기 방향(θ) 값을 필터링하여 최종 방향을 결정한다. 여기서, 단말기는 기지국이 요구한 주파수 채널에서 파일럿 신호를 검출한후 그 파일럿 신호의 수신세기(RSSI 또는 SIR)를 필터링하여 최종 파일럿 신호의 수신세기를 얻는다. 이때 단말기가 파일럿 신호의 최종 수신세기를 검출하는 방식은 일정 시간 동안 여러번의 측정치를 평균화하 는 무빙평균필터(Moving Average Filter) 또는 평균이상의 측정치들만 가지고 평균값을 얻는 필터 등을 사용한다. 단말기가 최종 검출한 주파수 채널들에 대한 파일럿 신호들의 수신세기 값들을 기지국으로 송신되고, 상기 수신세기 값들은 위치측정서버 (Positioning Server 혹은 제어기)로 입력되어 단말기의 방향을 결정하는데 사용된다. 한편, 단말기는 측정된 수신세기 값들중 소정 기준값을 넘는 수신세기 값들만 보고한다.

상기 도 5는 단순히 표준편차 또는 분산 값을 이용하여 패턴매칭의 척도로 사용하고 있으나, 패턴 매칭의 기법과 척도는 여러 가지 응용된 방법과 계산치를 이용할수 있다. 단말기가 측정한 파일롯 신호들중 그 수신세기가 소정의 기준값을 초과하는 파일롯신호만 추출하고 있다. 여기서, 상기 기준값은 단말기가 파일롯신호 측정을 위해 사용하는 상관기(correlator)의 길이에 따라 달라질수 있다. 상기 기준값에 의한 측정값 선별법을 변형하여 가장 크게 수신된 파일롯 신호 대비 일정값 이하의 수신세기 차이를 보이는 파일롯 신호만을 선별하는 방법도 이용 가능한다. 하기 <표 1>은 이와 같은 방법에 근거하여 파일롯 신호를 선별한 것이다.

상기한 과정을 구체적인 예를 들어 설명하면 다음과 같다.

단말기가 측정한 파일럿 신호의 수신세기(RSSI 또는 SIR)를 Rx_Pwr[i,j](여기서 i는 주파수 채널 번호이고, j는 파일롯신호를 식별하기 위한 번호)라고 하고, 기지국을 중심으로 각 방향으로 전송되는 안테나의 출력(송신세기)을 Tx_Pwr[θ,i, j]라 한다. 여기서, Tx_Pwr[θ,i,j]는 모든 방향(0°∼360°)에 대하여 미리 계산 되어 진다. 상기 Rx_Pwr값들은 단말기가 측정하여 기지국에 전송한 데이터이고, 상기 Tx_Pwr값들은 기지국이 사용하는 모든 주파수의 모든 섹터 안테나에 의한 각 방향으로 전송되는 안테나의 출력이다.

예를 들어, 도 6과 같이 단말기가 P1 송신방향으로부터 시계방향으로 30도 방향에 위치한다면, 상기 단말기(MS1)가 측정하는 3개의 주파수 채널에서 수신되는 파일럿 수신세기는 도 7에 도시된 바와 같이 약 P1=-(0.54+X)dB, P2=-(15+X)dB, P3=-(15+X)dB, P4=-(0.1376+X)dB, P5=-(15+X)dB, P6=-(15+X)dB, P7=-(1.03+X)dB, P8=-(15+X)dB, P9=-(9.46+X)dB가 된다. 여기서 "X" 값은 기지국과 단말기간의 거리에 의한 수신세기 감소값이다. 상기 도 7은 각 안테나의 각 방향에 대한 안테나 출력이득을 도표로 보여주는 것으로, 상기 안테나 출력이득들은 사이드 로브(side lobe)와 백 로브(back lobe)를 제외하고 구한 것이다. 여기서, 기준값(threshold)을 -10dB로 가정하면 신뢰도 있는 측정치는 최대(maximum) Rx_Pwr의 값(P4=-(0.1376+X)dB)에서 -10dB이상의 차이가 생기는 측정치를 제외한 P1,P4,P7,P9가 된다. 따라서 단말기가 기지국으로 전송하는 정보는 하기 <표 1>과 같다.

Rx_Pwr[1,1]=주파수 채널 FA1에서 PN Offset P1 파일럿 신호의 수신세기 Rx_Pwr[2,4]=주파수 채널 FA2에서 PN Offset P4 파일럿 신호의 수신세기 Rx_Pwr[3,7]=주파수 채널 FA3에서 PN Offset P7 파일럿 신호의 수신세기 Rx_Pwr[3,9]=주파수 채널 FA3에서 PN Offset P9 파일럿 신호의 수신세기

그리고, 기지국은 상기 표 1과 같은 정보를 가지고 하기 <표 2>와 같은 알고리즘을 이용하여 단말기의 방향을 추정한다. 이하의 알고리즘에서 사용되는 Tx_Pwr[θ,i,j]값은 기지국에서 사용하는 방향성 안테나의 성능에 따라서 정확히, 각 방향에 따른 안테나 이득(또는 출력)을 계산 및 측정하여 기지국(또는 위치측정서버)에 그 값을 미리 저장해 두어야 한다. 즉, 기지국 또는 위치 측정 서버에 데이터베이스로 미리 구축되어 있어야 한다.

1.기지국을 중심으로 모든 방향(angle)에 대하여 1.1, 1.2, 1.3을 수행한다. 1.1.A = Tx_Pwr[θ,1,1]-Rx_Pwr[1,1]; B = Tx_Pwr[θ,2,4]-Rx_Pwr[2,4]; C = Tx_Pwr[θ,3,7]-Rx_Pwr[3,7]; D = Tx_Pwr[θ,3,9]-Rx_Pwr[3,9]; 1.2 M[θ] (= Mean_of_difference) = mean(A,B,C,D) 1.3 V[θ] (= Variance _of_difference ) = Var(A-M, B-M, C-M, D-M) 또는 1.3 STD[θ] (= Standard Deviation_of_difference) = Std(A-M,B-M,C-M,D-M) 2. V 또는 STD 값이 minimum이 되는θ를 찾는다. 3. 단말기의 위치 방향 =θ

상기 표 2를 설명하면, 먼저 (1.1) 단계에서 기지국을 중심으로 모든 방향(θ)에 대해 파일롯 신호에 해당하는 안테나 출력 Tx_Pwr[θ,i,j]과 단말기가 측정한 수신세기 Rx_Pwr[i,j] 사이의 차이를 구한다. 여기서, 단말기는 4개의 파일롯신호를 검출하였고, 따라서 상기 4개의 파일롯신호들에 대한 차이를 구하게 된다. 그리고 (1.2) 단계에서 상기 구한 4개의 차이들을 가지고 평균을 구하고, (1.2) 단계(혹은 (1.3) 단계)에서 상기 평균을 가지고 표준편차들을 산출한다. 이후, (2) 단계에서 상기 산출한 모든 방향에 대한 표준편차들중 가장 작은 값을 가지는 방향(θ)을 구하고, (3)단계에서 상기 방향(θ)을 필터링하여 최종 단말기의 방향을 구한다. 일반적으로, 섹터 안테나의 경우 섹터내의 모든 방향에 대하여 안테나 이득은 다르기 때문에 단말기가 검출한 파일럿 신호들의 세기는 단말기의 위치 방 향에 따라 그 비율이 달라진다. 단말기가 3개 이상의 주파수 채널에서 기지국이 전송하는 파일럿 신호의 수신세기(RSSI 또는 SIR)를 측정한다면 단말기의 방향을 쉽게 얻을 수 있다.

상기 도 7은 방향성 안테나의 각 방향에 다른 안테나 출력이득을 수치화하여 도표로 나타낸 것이다. 여기서, 안테나의 주 전송 방향에서 85도 이상의 각도부터는 안테나의 측방향 전송(side lobe)과 역방향 전송(back lobe)의 영향이 미약하므로 안테나 이득을 -15dB로 모델링하였다. 임의의 위치에 있는 단말기가 수신하는 순방향 채널의 수신 세기는 거리에 따라 달라지지만 거리에 상관없이 각 안테나로부터 수신되는 순방향 채널의 수신세기(RSSI 또는 SIR)의 비율은 방향에 따라 유일하게 결정된다. 도 7에서 실선(―), 점선(…), 기호선(+++) 들은 각각 서로 다른 주파수 채널(또는 주파수 대역)에서 송신되는 순방향 채널의 송신 세기이며 주파수 채널들은 서로 다른 섹터화(sectorization)를 구현하고 있다. 상기한 바와 같이, 임의의 방향에 있는 단말기로 수신되는 각 파일럿 신호의 수신세기 비율은 유일(Unique)하게 결정되므로 상기와 같은 도표로부터 단말기의 방향을 쉽게 결정할 수 있다.

도 8은 상기 도 7에서 p1 파일롯신호에 해당하는 안테나의 이득분포를 도시하고 있다. 도시된 바와 같이 상기 P1의 주 송신방향에서 60도 가량 이격되면 안테나 이득이 -3dB이고, 70도 가량 이격되면 안테나 이득이 -5dB이며, 80도 가량 이격 되면 안테나 이득이 -10dB로 떨어짐을 알수 있다. 일반적으로, 방향성 안테나의 성능에 따라 기지국에서 같은 거리의 임의 방향에 위치한 단말기에서 수신하는 파일럿 신호의 세기가 다르게 되는데 일반적인 방향성 안테나 모델은 섹터 경계지점에서 안테나 주 전송 방향보다 신호 세기가 -3dB 작아지고 섹터 경계 지점에서 이웃 섹터 안쪽으로 20도까지는 -10dB이상을 유지하며 그 이상에서는 급격하게 신호 세기가 떨어져 20∼25도 사이에서는 -15dB이하로 신호가 거의 소멸된다.

상기 도 9는 3섹터(α, β, γ 섹터)를 가진 기지국의 α 섹터를 이루는 120도 안테나의 송신 전력 분포를 도시하고 있다. 3섹터로 전송되는 신호의 안테나 방향을 화살표로 나타내고 있으며 그중 하나의 안테나(α 섹터)를 예로하여 그 안테나 주 전송 방향(main lobe)으로부터 시계 방향으로의 송신 전력를 도시하고 있다. 여기서 α 섹터 안테나의 주 전송 방향을 0dB 이득(gain)으로 했을 때 주 전송 방향으로 부터 방향이 달라짐에 따라 안테나 이득에 따른 신호의 전송 전력이 달라지는데 40도에서 대략 -1dB, 53도에서 대략 -2dB, 이웃 섹터와 겹쳐지기 시작하는 60도에서 -3dB 그리고 81도에서 대략 -10dB, 85도에서는 -15dB의 안테나 전송 전력 이득에 감쇠가 생긴다. 이러한 수치는 방향성 안테나의 특성에 따라 달라질 수 있으며 이것은 실제 측정에 의하여 각도에 따른 안테나 이득을 얻을 수도 있고 일반적인 방향성 안테나의 모델링을 통해 얻을 수 있다.

상기와 같이, 기지국은 단말기로부터 수신한 파일럿 수신세기 값들을 가지고 상기 도 5와 같은 과정을 통해 단말기의 방향을 결정하고, 상기 기지국은 RTD(round trip delay)를 이용하여 단말기와 기지국간의 거리 측정한다. RTD의 측정은 기지국 수신단의 복조기(Demodulator)에서 수행하며 그 측정값 오차는 평균 필터를 이용하여 제거한다. 따라서 위치 측정 서버(기지국 또는 상위 시스템에 위치한다)는 해당 기지국을 중심으로 단말기의 방향과 거리를 통해 단말기의 위치를 추정한다.

이상은, 3 다중섹터를 사용하는 기지국을 가정하여 단말기의 위치를 추정하는 방안에 대해 설명하였다. 그러나, 주파수 채널당 섹터수(S)가 "3"이상인 경우도 가능하며 주파수 채널의 개수(M)도 "3"이상 또는 그 이하에서도 위치 측정은 가능하다. 일반적으로 S*M이 클수록 단말기의 방향 측정이 정확하지만, 섹터수를 크게 하는 것은 섹터의 각도 폭이 좁은 안테나를 사용해야 하므로 안테나의 개수 증가에 따른 비용 증가외에 더 성능이 우수한 안테나를 사용하는데 따른 추가적인 비용이 증대된다. 또한 주파수 채널의 개수(M)을 크게 하는 것은 단말기가 위치 측정을 위해서 더 많은 주파수 채널들에 대한 파일럿 탐색/검출을 의미하므로 단말기가 위치 측정에 사용되는 시간과 부하(Load)가 많아진다. 따라서 기존의 CDMA 시스템에서 다중섹터를 이용해 단말기의 위치를 추정하는 경우 S>=3, M>=2를 사용하는 것이 바람직하다.

도 10a와 도 10b는 IMT-2000 단말기가 순방향으로 멀티 캐리어를 지원받는 경우 각 캐리어(또는 주파수 채널)의 다중섹터 지정방안을 보여준다. IMT-2000 단말기가 순방향 채널을 멀티캐리어(Multicarrier)방식으로 수신하는 경우 각 캐리어 마다 서로 다른 섹터화된 주파수 채널을 갖게 하므로써 단말기의 위치를 용이하게 추정할수 있다. 상기 도 10a에서는 3개의 주파수채널(멀티캐리어 Multicarrier)들을 할당받은 단말기가 각 주파수 채널들이 서로 다르게 섹터화되어 전송되는 경우를 일 예로서 보여주고 있다. 상기 도 6의 참조와 함께 설명하면 MS1 위치에 있는 단말기에게 3개의 멀티캐리어를 각각 P1, P4, P7방향의 방향성 안테나를 통하여 수신하도록 함으로서, 단말기는 각 캐리어에서 수신되는 파일럿 신호 검출 정보(수신세기)를 기지국에 보고하므로서 기지국에서 상기 단말기의 위치를 추정할수 있다.

도 10a와 같은 예는 또한 멀티캐리어 각각의 주파수 채널이 모두 동시에 핸드오프(Handoff) 상황에 놓이지 않는 이점을 가진다. 즉, 각 캐리어가 각각 다른 방향으로 설정된 안테나로부터 전송되므로 소프터 핸드오프( Softer Handoff)의 발생도 캐리어에서 동시에 발생하지 않으며, 소프트(soft) 핸드오프와 하드(hard) 핸드오프도 동시에 발생하지 않는다. 이것은 단말기와 기지국에서 핸드오프 수행과 핸드오프 지원에 따른 Load(부하) 및 핸드오프시 발생할 수 있는 호 드롭(Call drop)의 가능성을 줄여주는 방안이 되기도 한다.

한편, 도 10b는 IMT-2000 단말기가 3개의 캐리어들중 2개의 캐리어는 같은 섹터로부터 수신하고 1개의 캐리어는 다른 섹터로부터 수신하는 경우를 도시하고 있다. 이러한 경우 단말기가 위치 측정을 위하여 같은 섹터로 부터 전송되는 캐리어의 수신 채널 하나를 또 다른 제3의 섹터를 제공하는 주파수채널(FA)로 이동시켜 그 주파수채널에서 파일럿 신호를 탐색하여 단말기가 서로 다른 3개의 섹터로부터 파일럿 신호를 탐색할 수 있도록 한다. 도 2b의 경우를 예로 들 경우, 도 10b의 SA 는 도 2b의 f1,f2가 사용하는 섹터이고, 도 9b의 SA는 도 2b의 f3가 사용하는 섹터라 볼수 있다. 그러면, 상기 도 10b의 단말기는 f1,f2 주파수 대역에서 P11, P21 파일럿을 전송하는 같은 방향성 안테나로부터 전송되는 2개의 캐리어를 수신하고 f3 주파수 대역에서는 P31 파일럿을 전송하는 방향성 안테나로부터 전송되는 1개의 캐리어를 수신한다. 이때 기지국과 단말기가 본 발명에서 제안하는 방안에 따라 위치 측정을 수행하는 경우 기지국은 단말기에게 f1 또는 f2를 수신하는 1개의 주파수 채널을 f6로 전환하여 P61, P62, P63을 탐색하게 함므로써 단말기는 3개의 각 캐리어로부터 각각 다른 섹터 안테나에서 전송되는 파일럿 신호를 탐색할 수 있도록 한다.

상술한 바와 같이 본 발명은 기존의 단말기에서 수행 가능하며 CDMA 물리계층(physical layer)의 변화를 요구하지 않고 기지국 장비의 작은 수정으로 단말기의 위치를 측정할수 있는 이점이 있다. 본 발명에서 제안하는 방안은 1개의 기지국으로부터 전송되는 신호들을 검출하는 것으로도 단말기의 위치 측정이 가능하므로 기존 복수의 기지국 순방향 파일럿 채널을 이용한 위치 측정 방안의 제약을 받지 않는다. 또한 기존에 구현된 PUF와 같이 기지국 역방향 채널 수신단에서 전혀 간섭을 일으키지 않으며 순방향 파일럿 채널의 수신도를 높이기 위한 어떠한 부가적인 방법이 필요하지 않기 때문에 채널 상황에 주는 영향도 거의 없다.

Claims (21)

1. 셀영역을 복수의 섹터들로 구분하고, 하나의 섹터에 대응하여 송신되는 복수의 주파수 채널들을 서로 다른 방향성을 가지는 섹터 안테나들을 통해 송신하는 기지국에서 상기 셀영역에 위치한 단말기의 위치를 추정하기 위한 장치에 있어서,

   상기 기지국에 구비된 모든 섹터 안테나들의 각각에 대해 모든 방향에 따른 출력이득 값들을 저장하는 메모리와,

   상기 단말기에서 측정한 복수의 파일롯 신호들의 수신세기 값들과 상기 메모리로부터의 상기 파일롯 신호들에 대응하는 섹터 안테나들의 출력이득 값들을 비교하여 그 차이 값들을 가지고 상기 단말기의 방향을 추정하는 제어기를 포함하는 단말기의 위치 추정 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 제어기는,

   상기 기지국과 상기 단말기 사이의 거리를 알티디(Round Trip Delay)를 이용해 산출하고, 상기 산출된 거리와 상기 추정된 방향을 가지고 상기 단말기의 위치를 추정하는 단말기의 위치 추정 장치.
3. 재1항에 있어서, 상기 제어기는,

   상기 모든 방향에 대해서 상기 차이 값들을 산출하고, 상기 차이 값들을 평균하여 각 방향에 대한 평균 값들을 산출하고, 상기 평균 값들을 가지고 각 방향에 대한 표준편차 값들을 산출하며, 상기 각 방향에 대한 표준편차 값들중 가장 작은 값을 가지는 방향을 단말기의 방향으로 추정하는 단말기의 위치 추정 장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 주파수 채널은 적어도 2개 이상이고, 각 주파수 채널에 대응하는 섹터는 적어도 3개 이상인 단말기의 위치 추정 장치.
5. 제1항에 있어서,

   상기 단말기는 미리 정해지는 기준값 이상인 파일롯신호들의 수신세기 값들을 상기 기지국으로 보고하는 단말기의 위치 추정 장치.
6. 제1항에 있어서,

   상기 파일롯신호의 수신세기는 RSSI 및 SIR 중 어느 하나인 단말기의 위치 추정 장치.
7. 이동통신시스템에서 단말기의 위치 추정 장치에 있어서,

   위치추정시 주변 파일롯신호들을 탐색하고, 검출된 복수의 파일롯신호들의 수신세기 값들을 기지국으로 보고하는 단말기와,

   셀영역을 복수의 섹터들로 구분하고, 하나의 섹터에 대응하여 송신되는 복수의 주파수 채널들을 서로 다른 방향성을 가지는 섹터 안테나들을 통해 송신하며, 모든 섹터 안테나들의 각각에 대해 전 방향에 따른 출력이득 값들을 저장하고, 상기 단말기로부터의 상기 수신세기 값들과 상기 파일롯신호들에 대응하는 섹터 안테나들의 출력이득 값들을 비교하여 그 차이 값들을 가지고 상기 단말기의 방향을 추정하는 기지국을 포함하는 단말기의 위치 추정 장치.
8. 제7항에 있어서,

   상기 기지국은, 상기 모든 방향에 대해서 상기 차이 값들을 산출하고, 상기 차이 값들을 평균하여 각 방향에 대한 평균 값들을 산출하고, 상기 평균 값들을 가지고 각 방향에 대한 표준편차 값들을 산출하며, 상기 각 방향에 대한 표준편차 값들중 가장 작은 값을 가지는 방향을 단말기의 방향으로 추정하는 단말기의 위치 추정 장치.
9. 제7항에 있어서,

   상기 주파수 채널은 적어도 2개 이상이고, 각 주파수 채널에 대응하는 섹터는 적어도 3개 이상인 단말기의 위치 추정 장치.
10. 제7항에 있어서,

    상기 단말기는 미리 정해지는 기준값 이상인 파일롯신호의 수신세기들을 상기 기지국으로 보고하는 단말기의 위치 추정 장치.
11. 제7항에 있어서,

    상기 파일롯신호의 수신세기는 RSSI 및 SIR 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 장치.
12. 셀영역을 복수의 섹터들로 구분하고, 하나의 섹터에 대응하여 송신되는 복수의 주파수 채널들을 서로 다른 방향성을 가지는 섹터 안테나들을 통해 송신하는 이동통신시스템에서 상기 셀영역에 위치한 단말기의 위치를 추정하는 방법에 있어서,

    위치추정시 기지국이 파일롯신호 탐색요구메세지를 상기 단말기로 전송하는 과정과,

    상기 단말기가 파일롯신호를 탐색하고, 검출된 파일롯신호들의 수신세기 값들을 상기 기지국으로 보고하는 과정과,

    상기 기지국은 모든 섹터 안테나들의 각각에 대해 모든 방향에 따른 출력이득 값들을 저장하며, 상기 단말기로부터의 상기 수신세기 값들과 상기 검출된 파일롯신호들에 대응하는 섹터 안테나들의 출력이득 값들을 비교하여 그 차이 값들을 가지고 상기 단말기의 방향을 추정하는 과정을 포함하는 단말기의 위치 추정 방법.
13. 제12항에 있어서,

    상기 파일롯신호 탐색요구메세지는, 주변 파일럿 신호들을 검출할 수 있도록 주파수 채널 정보와 주파수 채널에서 상기 단말기가 탐색할 파일럿신호의 PN오프셋(offset)정보를 포함하는 단말기의 위치 추정 방법.
14. 제12항에 있어서,

    상기 기지국은 알티디(Round Trip Delay) 방식을 이용해 상기 단말기와의 거리를 산출하고, 상기 산출된 거리와 상기 추정된 방향을 가지고 상기 단말기의 위치를 추정하는 과정을 더 포함하는 단말기의 위치 추정 방법.
15. 제14항에 있어서, 상기 방향 추정과정은,

    상기 모든 방향에 대해서 상기 차이 값들을 산출하는 과정과,

    상기 차이 값들을 평균하여 각 방향에 대한 평균 값들을 산출하는 과정과,

    상기 평균 값들을 가지고 각 방향에 대한 표준편차 값들을 산출하며, 상기 산출된 각 방향에 대한 표준편차 값들중 가장 작은 값을 가지는 방향을 상기 단말기의 방향으로 결정하는 과정을 포함하는 단말기의 위치 추정 방법.
16. 제12항에 있어서,

    상기 주파수 채널은 적어도 2개 이상이고, 각 주파수 채널에 대응하는 섹터는 적어도 3개 이상인 단말기의 위치 추정 방법.
17. 제12항에 있어서,

    상기 단말기는 미리 정해지는 기준값 이상인 파일롯신호들의 수신세기 값들을 상기 기지국으로 보고하는 단말기의 위치 추정 방법.
18. 제12항에 있어서,

    상기 파일롯신호의 수신세기는 RSSI 및 SIR 중 어느 하나인 단말기의 위치 추정 방법.
19. 셀영역을 복수의 섹터들로 구분하고, 하나의 섹터에 대응하여 송신되는 복수의 주파수 채널들을 서로 다른 방향성을 가지는 섹터 안테나들을 통해 송신하는 이동통신시스템에서 상기 셀영역에 위치한 단말기의 위치를 추정하기 위한 방법에 있어서,

    상기 단말기가 소정 기준값 이상으로 수신되는 복수의 파일롯신호들의 수신세기 값들을 기지국으로 보고하는 과정과,

    상기 기지국은 모든 섹터 안테나들의 각각에 대해 전 방향에 따른 출력이득 값들을 저장하고 있으며, 상기 단말기로부터의 상기 수신세기 값들과 검출된 파이롯신호들에 대응하는 섹터 안테나들의 출력이득 값들을 비교하여 모든 방향에 대해서 그 차이 값들을 산출하는 과정과,

    상기 차이 값들을 평균하여 각 방향에 대한 평균 값들을 산출하는 과정과,

    상기 평균 값들을 가지고 각 방향에 대한 표준편차 값들을 산출하며, 상기 산출된 각 방향에 대한 표준편차 값들중 가장 작은 값을 가지는 방향을 단말기의 방향으로 결정하는 과정과,

    상기 기지국이 RTD를 이용해 상기 단말기와의 거리를 산출하는 과정과,

    상기 결정된 방향과 상기 산출된 거리를 가지고 상기 단말기의 위치를 추정하는 과정을 포함하는 단말기의 위치 추정 방법.
20. 제19항에 있어서,

    상기 주파수 채널은 적어도 2개 이상이고, 각 주파수 채널에 대응하는 섹터는 적어도 3개 이상인 단말기의 위치 추정 방법.
21. 제19항에 있어서,

    상기 파일롯신호의 수신세기는 RSSI 및 SIR 중 어느 하나인 단말기의 위치 추정 방법.

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