KR100744571B1 - 피에스엠엠 데이터에 의한 네트워크 기반의 측위방법 및시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 PSMM 데이터에 의한 네트워크 기반의 측위방법은, (a) 서비스 요청자가 이동통신 네트워크를 통하여 LBS 시스템으로 측위 서비스를 요청하는 단계; (b) 상기 LBS 시스템은 상기 측위 서비스 요청에 응답하여 상기 이동통신 네트워크를 통하여 피측위 단말에게 PSMM 데이터를 요청하는 단계; (c) 상기 피측위 단말은 상기 PSMM 데이터 요청에 응답하여 상기 이동통신 네트워크를 통하여 상기 LBS 시스템에 PSMM 데이터를 전송하는 단계; (d) 상기 LBS 시스템은 상기 PSMM 데이터를 이용하여 상기 피측위 단말의 위치를 계산하는 단계; 및 (e) 상기 LBS 시스템은 상기 피측위 단말의 위치 계산 결과를 상기 서비스 요청자에게 전송하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면 레거시폰에서도 위치 측위 요구시마다 언제라도 단말 측정 데이터를 측위 서버에 전달할 수 있도록 함으로써 레거시폰의 위치 정확도를 획기적으로 향상시킬 수 있다.

Description

피에스엠엠 데이터에 의한 네트워크 기반의 측위방법 및 시스템{Network based location measurement method and system using PSMM data}

도 1은 본 발명의 이동통신 네트워크를 활용한 레거시폰에서 제공하는 PSMM 데이터에 의한 네트워크 기반의 위치측정 시스템의 구성 예이다.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 레거시폰에 대한 서비스 요청 시 피측위 단말의 PSMM 데이터를 수신하기 위한 방법을 설명하기 위한 플로우차트이다.

도 3은 본 발명의 바람직한 다른 실시예로서 도 2에 S110, S112 단계가 추가된 실시예이다.

도 4는 도 3의 실시예의 구현시에 레거시폰의 위치 측위를 위한 망 연동에 대해 설명한 플로우이다.

도 5는 도 4의 측위 과정 중 CDMA2000 및 IS-95B 이동통신 네트워크에서 PSMM 데이터의 요청 및 응답 과정(도 4의 S208, S210)의 보다 구체적인 일 실시예를 설명한 것이다.

도 6은 도 4의 측위 과정 중 IS-95A 이동통신 네트워크에서 PSMM 데이터의 요청 및 응답의 과정(도 4의 S208, S210)의 보다 구체적인 다른 실시예를 설명한 것이다.

도 7은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 pCELL 데이터베이스 구축방법을 설명하기 위한 플로우차트이다.

도 8은 본 발명의 pCELL 데이터베이스 구축방법이 구현된 측위 시스템의 기본 개념도이다.

도 9는 도 2의 S106 단계의 바람직한 일 실시예를 설명하기 위한 플로우차트이다.

도 10은 도 9의 S606 단계의 바람직한 일 실시예를 설명하기 위한 플로우차트이다.

본 발명은 이동통신 시스템에서 제공하는 네크워크 기반의 위치측정 기술에 관한 것이다.

위치기반 서비스(location based service, LBS) 제공을 위한 위치측정 기술은 이동단말기의 위치를 측정하기 위하여 이동통신 네트워크의 기지국의 셀 반경인 전파환경을 이용하여 소프트웨어적으로 위치를 확인하는 네트워크 기반(network based) 방식과 이동단말기내에 장착된 GPS(global positioning system) 수신기를 이용한 핸드셋 기반(handset based) 방식, 그리고 이들 두 가지 방식을 혼합한 혼합(hybrid) 방식으로 분류된다.

핸드셋 기반 방식으로는 A-GPS 방식과 E-OTD 방식이 있다.

A-GPS는 TDMA 무선접속방식을 사용하는 유럽의 GSM 기반망과 CDMA 무선접속방식을 사용하는 IS-95 기반망 기술에서 모두 사용 가능한 방식이다. CDMA 무선접속방식에서는 GPS 수신기를 내장한 이동단말기와 CDMA망 내의 PDE간에 IS-801-1 인터페이스를 통한 메시지 송수신으로 단말기의 위치를 결정한다. 이 때에 GPS 위성에서 수신되는 신호는 4개 이상의 위성신호가 수신됨으로써 위치 결정이 매우 정확하다. A-GPS는 이동단말기에서 수신한 위성신호를 전송받아서 위치를 계산하는 PDE와 이동통신 네트워크 내의 기지국 정보에 의한 계산을 가공 또는 다른 시스템으로 연계하는 위치정보센터(mobile positioning center, MPC)로 구성되어 있다.

E-OTD(enhanced observed time difference) 방식은 TDMA 무선접속 규격을 사용하는 유럽의 TDMA 기반 GSM 방식의 GSM 표준위원회에서 LCS Release 98과 99를 통해 표준화되었다. 이동단말기가 3개 이상의 기지국에서 수신된 신호를 상대적인 도착시간과 거리의 차를 계산하여 위치를 결정한다. E-OTD 방식은 OTD, RTD(real time difference), GTD(geometric time difference) 방식을 조합하여 사용한다. OTD 방식은 기지국에서 단말기까지의 두 기지국으로부터 신호 도착시간을 계산하고, RTD 방식은 두 기지국에서 신호송신 시작시간의 차를 계산한다. 또한 GTD 방식은 기지국과 단말기까지의 거리를 계산하여 두 기지국의 거리차를 계산한다.

네트워크 기반의 위치측정 기술은 이동단말과 서버와의 약속된 측위 프로토콜(IS-801-1:CDMA네트워크, RRLP:GSM네트워크, RRC:W-CDMA네트워크)에 의해 단말에서 측정한 데이터(PPM, OTD등)를 측위서버에 전달하고, 그 단말 측정 데이터(PPM, OTD등)를 이용하여 측위서버에서 해당 이동단말의 위치측정 기능을 수행한다. 측위 서버는 네트워크 기반의 위치측정(GPS 위성을 이용한 위치측정 방식을 제외한 서버 단에서 측위 요청한 단말의 위치를 측위하는 방식)을 수행하여 그 결과를 측위 서비스 요청한 대상에게(MPC, CP(Contents Provider) 혹은 서비스 요구한 단말) 전송한다.

이러한 네트워크 기반의 위치측정 기술은 기지국 반경 셀을 이용한 셀ID 방식, 이동단말기에서 보내는 신호를 기지국에서 수신하면서 방향각(LOB: line of bearing)을 계산하여 위치를 계산하는 AOA(angle of arrival) 방식, 3개 이상의 기지국간에서 발사한 전파의 도착시간으로 이동단말기에서 위치를 계산하는 TOA(time of arrival) 방식, 그리고 이동단말기에서 3개의 기지국으로부터 수신한 파일롯(pilot) 신호의 도착시간 차이를 측정하여 기지국간의 거리차를 계산하여 얻어진 2개의 쌍곡선(hyperbola)이 교차하는 지점을 이동단말기의 위치로 결정하는 TDOA(time difference of arrival) 방식 등이 있다.

이러한 종래의 네트워크를 이용한 레거시폰(legacy phone: non GPS enabled phone)의 위치측정 방식은 다음과 같은 문제점이 있다.

첫째, 단말에서 측정한 데이터(기지국 정보, 기지국의 거리 데이터 및 신호 세기 등)을 측위 서버로 전송하기 위하여는 측위 프로토콜(IS-801-1:CDMA네트워크, RRLP:GSM네트워크, RRC:W-CDMA네트워크)이 단말에 탑재되어야 한다. 그러나 레거시폰의 경우 이러한 측위 프로토콜이 탑재되어 있지 않기 때문에 단말에서 측정한 데이터를 측위 서버에게 전송하지 못한다. 따라서 레거시폰으로는 기지국의 정보 데이터베이스 중 기지국의 중심점 위, 경도를 측위 결과로서 보내주는 셀ID 방식 이 외에는 측위할 수 있는 방법이 존재하지 않아, 측위 정확도가 최대 수 km 범위까지 차이가 발생하게 되는 문제점이 있다.

둘째, 네트워트의 변경없이 단말에서 기지국 정보, 기지국의 거리 데이터 및 신호 세기 등의 데이터를 측정할 수 있도록 하기 위해 단말에 프로그램을 추가하여 위치 측위가 가능하게 하는 경우에도, 개인별 소유하고 있는 단말에 프로그램을 다운로드 한다는 것은 현실적으로 어려운 문제점이 있다.

셋째, 이동단말 또는 이동통신 네트워크에서 측정한 파라미터인 시간 및 거리 측정 데이터를 이용하여 삼각측량 또는 쌍곡선 교차점 계산시 중계기에 의한 영향을 많이 받게 된다. 즉, 중계기 사용시 단말에서 측정한 기지국과 단말과의 시간 및 거리 데이터가 원 데이터 대비하여 지연이 발생하기 때문에 위치측정 정확도가 저하되는 문제점이 있다.

넷째, 기지국 재배치시에 재배치된 기지국 위,경도 데이터를 즉시 반영하지 못하므로, 이 경우 원천적으로 참조되는 위,경도 데이터의 정확도에 심각한 오류가 초래되는 문제점이 있다.

다섯째, 네트워크 기반의 위치측정 기술별로 이동통신 기지국 및 섹터마다 특성이 다른 관계로 위치측정 정확성을 높이기 위한 기지국 또는 섹터별로 다르게 사용되는 파라미터 최적화 과정에서 인적, 물적 자원 투입의 과다로 인하여 상용화 추진의 어려움이 발생하는 문제점이 있다.

따라서 종래의 레거시폰에 의한 위치측정 기술은 오로지 기지국의 중심점을 데이터베이스화 한 위, 경도 정도 밖에는 제공할 수 없으므로 위치측정의 정확도 면에서 매우 부정확한 방식이다. 이에 더하여 종래의 네트워크 기반의 위치측정 기술은 위치측정의 정확도면에서 중계기 여부, 최적화의 완성도 여부에 따라 최대 수백m ~ 수km 까지 오차가 발생하는 등 상당한 문제가 내포된 방식을 사용하였다.

전체 이동전화 가입자 중 약 80%를 점유하는 레거시폰 소유 가입자들은 이와같이 정확도가 매우 저하된 측위 결과만을 제공받게 되어 이러한 점들이 LBS 서비스 활성화에 걸림돌로 작용하고 있는 실정이다.

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 레거시폰에서도 위치 측위 요구시마다 언제라도 단말 측정 데이터를 측위 서버에 전달할 수 있도록 함으로써 레거시폰의 위치 정확도를 획기적으로 향상시킨 네트워크 기반의 측위 방법 및 시스템을 제공하는데 있다. 아울러 종래의 중계기 영향 문제와 초기 상용화시의 인적, 물적 자원 소요를 절감하면서도 위치측정의 정확도를 향상시킨 네트워크 기반의 측위 방법 및 시스템을 제공하는데 있다.

상기한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 의한 PSMM 데이터에 의한 네트워크 기반의 측위방법은, (a) 서비스 요청자가 이동통신 네트워크를 통하여 LBS 시스템으로 측위 서비스를 요청하는 단계; (b) 상기 LBS 시스템은 상기 측위 서비스 요청에 응답하여 상기 이동통신 네트워크를 통하여 피측위 단말에게 PSMM 데이터를 요청하는 단계; (c) 상기 피측위 단말은 상기 PSMM 데이터 요청에 응답하여 상기 이동통신 네트워크를 통하여 상기 LBS 시스템에 PSMM 데이터를 전송하는 단계; (d) 상기 LBS 시스템은, 위치측정 서비스 대상 지역을 소정 크기의 격자 단위로 분할하고, 각 격자마다 고유정보를 갖는 pCELL ID를 부여하고, 각 pCELL ID 마다의 이동통신 시스템 번호(SID), 이동통신 네트워크 번호(NID), 기지국 번호(BSID), 현재 서비스 중인 섹터의 번호(PN) 중 적어도 하나를 포함하는 측위 결과를 수집하고, 수집한 각 pCELL ID 마다의 측위 결과로부터 필요한 파라미터를 선별적으로 추출하여 미리 구축한 pCELL 측위 데이터베이스와, 상기 PSMM 데이터를 비교하여 정합되는 pCELL을 결정하여 상기 서비스 요청자의 위치를 계산하되, (d1) 측위 서비스 요청시 포함된 피측위 단말의 데이터 중에서 시스템 번호(SID), 네트워크 번호(NID), 기지국 번호(BSID), 기준 섹터의 번호(ref-PN) 중 적어도 하나의 데이터를 이용하여 상기 pCELL 데이터베이스 중 해당되는 pCELL 후보군을 선별하고, (d2) 상기 선택된 pCELL 후보군 전체에 대하여 파일롯 페이즈를 레거시폰의 클럭 정밀도(resolution)로 변환하고, (d3) 상기 클럭 정밀도가 변환된 pCELL 후보군 중에서 상기 PSMM 데이터와 패턴 정합성이 가장 좋은 pCELL을 선택하고, (d4) 선택된 pCELL DB의 위, 경도를 상기 서비스 요청자에게 전송하는 단계; 및 (e) 상기 LBS 시스템은 상기 피측위 단말의 위치 계산 결과를 상기 서비스 요청자에게 전송하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 한다.

여기서 상기 (d) 단계는, 위치측정 서비스 대상 지역을 소정 크기의 격자 단위로 분할하고, 각 격자마다 고유정보를 갖는 pCELL ID를 부여하고, 각 pCELL ID 마다의 측위 결과를 수집하고, 수집한 각 pCELL ID 마다의 측위 결과로부터 필요한 파라미터를 선별적으로 추출하여 미리 구축한 pCELL 측위 데이터베이스와 상기 PSMM 데이터를 비교하여 정합되는 pCELL을 결정하여 상기 서비스 요청자의 위치를 계산하는 것이 바람직하다.

상기 PSMM 데이터를 이용한 네트워크 기반의 측위방법은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 소정 프로그램으로서 기록될 수 있다.

상기한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 의한 레거시폰용 네트워크 기반의 측위시스템은, 측위요청의 대상이 되며 자신이 서비스 중인 기지국과 인접 기지국의 정보인 PSMM 데이터를 이동통신 네트워크를 통해 소정 프로토콜을 통하여 전송하는 레거시폰; 상기 레거시폰에서 측정한 상기 PSMM 데이터를 상기 이동통신 네트워크를 통하여 수신하여 위치계산을 수행하는 PSMM 서버; 및 상기 PSMM 서버와 레거시폰 사이에 위치하여 상기 PSMM 데이터의 요청 및 그 응답을 수신하는 PSMM 정합 서버를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 레거시폰용 네트워크 기반의 측위 시스템은, 자신의 현재 위치에 대한 측위결과를 상기 이동통신 네트워크에서 소정 프로토콜을 통하여 전송하는 GPS폰; 및 상기 GPS폰에서 측정한 측위결과를 수신하여 위치계산을 수행하는 위치계산 서버를 더 구비하고, 상기 PSMM 서버는 상기 위치 계산결과를 이용하여 측위 서비스 대상지역을 소정 크기의 격자 단위로 분할한 pCELL의 측위 데이터베이스를 구축하는 것이 바람직하다.

본 발명의 측위 정확도 향상을 위한 기본적인 개념은 기지국 정보, 기지국의 거리 데이터 및 신호 세기 등을 포함하는 PSMM(Pilot Strength Measurement Message) 데이터를 위치 측위 요구 시마다 언제라도 서버에 전달할 수 있도록 함으로써 이를 이용하여 레거시폰의 위치를 측정할 수 있도록 하는 것이다.

또한 본 발명의 측위 정확도 향상을 위한 추가적인 개념은 가장 측위 정확도가 좋은 측위 데이터를 데이터베이스화하여 측위 요청시 데이터베이스 검색 및 가장 최적의 데이터베이스를 선택하여 이를 요청 단말 및 서비스 요청 엔터티에게 제공하는 간단하면서도 정확한 네트워크 기반의 측위 방법 및 시스템을 제공하는 것이다.

현재 이동통신 시스템 구조상 PSMM 데이터는 핸드오프가 일어날 수 있는 경우에 즉 임계치 이상의 신호 세기가 검출된 경우에만 이를 단말에서 자동으로 상위 기지국 및 기지국 제어기에 보고할 수 있도록 되어 있다. 이때문에 PSMM 데이터를 측위를 위한 데이터로 사용하는 것이 불가능하다.

이를 개선하기 위하여 이동통신 네트워크과 연동(CCS NO.7 규격으로 통신) 하도록 하고 이동통신 교환기(MSC) 및 기지국 제어기(BSC)에 PSMM 데이터 요청 및 이에 대한 응답 명령어를 처리할 수 있도록 변경하여 핸드오프가 없는 경우에도 위 치 측위 요청이 있는 경우에는 항상 PSMM 데이터를 레거시폰에게 요구할 수 있도록 하는 시스템을 제공하는 것이다.

이러한 PSMM 데이터를 PSMM 위치 측위 서버에서 피 측위 레거시폰에 요청 및 응답을 받기 위해서는 PSMM 위치 측위 서버와 이동통신 네트워크과 연동할 수 있어야하며 이동통신 네트워크의 망 요소인 MSC(Mobile Switching Center)와 BSC(Base Station Controller)에서 PSMM 데이터 요구에 대한 처리를 위해 요구 명령어(RMP request, Radio Measurement for Position Request) 및 응답 명령어 (RMP response, Radio Measurement for Position Response)에 대한 별도의 처리 프로세스를 추가하여야 한다.

LBS는 이동통신 네트워크 또는 측위위성(GPS) 등을 이용하여 모바일 단말기의 위치를 측정하여 다양한 정보 서비스를 제공하는 기술이다. LBS는 이동단말기의 위치 측정 기술, 기지국을 통하여 이동단말기의 정보를 연결하는 이동통신 네트워크 기술, LBS 플랫폼 기술, 다양한 LBS 응용기술이 통합되어 제공된다.

이동통신 네트워크 기술은 기존에 사용 중인 GPS에 의한 동기방식인 CDMA 기술로서 단일 동기를 사용하므로 시간차(offset)에 의한 이동단말기의 위치 확인에 매우 효과적으로 사용이 가능하다. 이동통신 네트워크 교환기(MSC)와 위치정보센터(MPC), 정밀 위치 계산 서버(PDE) 등이 연동되어 LBS 시스템을 경유하여 위치정보 서비스 의뢰자에게 정확한 정보를 제공하여 준다.

LBS 플랫폼의 기술은 위치기반 정보, 위치정보관리, 인증 및 보안, 프로파일 관리 등으로 구성되며, 공통적인 API(application processor interface)를 통하여 LBS 응용기술인 위치기반 정보 서비스, 지도 및 관광정보, m-커머스와 연동되어 서비스를 제공하여 준다.

도 1은 본 발명의 이동통신 네트워크를 활용한 레거시폰에서 제공하는 PSMM 데이터에 의한 네트워크 기반의 위치측정 시스템의 구성 예이다.

레거시폰(legacy phone)은 GPS 기능이 활성화되지 않았거나 GPS 기능이 없는 이동 단말기(non GPS enabled phone)를 의미한다.

레거시폰(10, 11)은 네트워크 방식 위치측정을 위한 기본 데이터인 PSMM 데이터들을 수집하여 PSMM 서버(44)에 제공한다.

여기서 레거시폰(10, 11)이 수집하는 기본 데이터들은 현재 서비스 중인 시스템의 정보와 현재 서비스 중인 기지국과 인접 기지국의 PN, 파일롯 신호, 신호세기(Ec/lo) 등이다. 현재 서비스 중인 시스템의 정보는 이동통신 시스템 번호(SID), 이동통신 네트워크 번호(NID), 기지국 번호(BSID), 현재 서비스 중인 섹터의 번호(PN) 등을 포함한다. 또한 서비스중인 기지국 및 인접 기지국의 파일롯 신호는 해당 기지국들의 거리 데이터와, 시간 데이터를 포함한다.

여기서 PSMM 서버(44)가 NO.7 맵 프로토콜(map protocol)을 처리할 수 있는 경우에는 PSMM 위치계산 서버(44)에서 직접 STP(Signalling Transfer Point, 25, 35)를 통하여 이동통신 네트워크과 직접적으로 연동할 수 있다. 여기서 HLR(Home Location Register, 이동통신 네트워크의 홈 위치 등록 시스템)은 해당 레거시폰이 속한 MSC(23)의 정보(MSC-ID)를 가지고 있다. 본 발명에 있어서는 이 MPC(43)에서 STP(25)를 통하여 HLR(26)에 해당 단말이 어떤 MSC에 속해 있는지를 조회하고, LBS 시스템에서 조회된 MSC를 통하여 레거시폰으로 PSMM 데이터를 요청하게 된다. 이에 대하여는 도 4에서 다시 설명하기로 한다.

또한 PSMM 서버(44)가 NO.7 맵 프로토콜(map protocol)을 처리할 수 없는 경우에는, 도 1과 같이 PSMM 연동 서버 예컨대 PDE(Position Determination Entity, 41), MPDE(Multi-mode PDE, 42), 그 밖에 NO.7 MAP 기능이 가능한 서버를 별도로 구성하여 이동통신 네트워크과 연동할 수도 있다.

여기서 PDE(41)는 퀄컴社의 엔진(Qualcomm Engine)을 탑재하고 GPS폰(GPS Enabled Phone)의 A-GPS(Assisted-GPS) 측위 기능을 수행하는 서버이다. 그리고 MPDE(42)는 서프社의 엔지(SiRF Engine)을 탑재하고 GPS폰의 A-GPS 측위 기능을 수행하는 서버이다.

레거시폰(10, 11)과 PSMM 서버(44)간의 연동을 위해 이동 통신 시스템(23, 22, 21)(33, 32, 31)을 연결 통로로 하여 PSMM 데이터 송,수신을 위한 프로토콜(ISPOSREQ/isposreq, RMP request/response, PMR Order/PSMM message) 정합을 수행한다. 이러한 프로토콜의 수행을 위하여는 이동통신 네트워크의 요소인 MSC, BSC에서 상기 프로토콜 및 명령어를 처리할 수 있어야 한다. 이에 대하여는 도 4 및 도 5에서 상세히 설명한다.

PDE(41) 및 MPDE(42)는 GPS 기능이 활성화되어 있는 레거시폰 단말기와의 연동을 통해 위성을 이용한 위치측정 기능을 수행한다. 여기서 PDE(41) 또는 MPDE(42)는 PSMM 연동 서버 역할을 수행하기 위해 이동통신 네트워크를 통해 레거시폰(10)에서 수신한 PSMM 데이터를 PSMM 서버(44)에 전달한다.

또한 PSMM 서버(44)에 NO.7 MAP 프로토콜을 탑재하여 PSMM 서버(44)에서 직접 STP(25,35)를 통하여 이동통신 네트워크과 직접적으로 연동할 수 있다. 이 경우 PSMM 서버(44)는 PSMM 연동서버의 역할과 위치 측위 기능을 동시에 수행하게 된다.

본 발명에 있어서, PSMM 서버(44)는 PSMM 위치 측위를 위한 PSMM용 파일롯 셀(PSMM pilot cell, 이하 pCELL) 데이터베이스를 저장하고 있고, 이를 이용하여 측위를 하는 것이 바람직하다. PSMM 서버(44)는 수신된 PSMM 데이터로부터 측정된 위치 관련 데이터를 추출하고 이를 이용하여 pCELL 데이터베이스를 검색하여 pCELL 중 가장 패턴이 일치하는 pCELL을 선택하여 그 결과를 본 발명에 의한 네트워크 기반의 위치측정 결과로 사용할 수 있다.

MPC(43) 및 어플리케이션 서버(50)는 PSMM 서버(44), PDE(41) 및 MPDE(42)에서 위치측정 결과로 송신한 결과 데이터를 처리하는 서버이다. 어플리케이션 서버(50)는 WIG(wireless internet gateway)를 통하여 데이터 네트워크에 연동될 수 있다.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 레거시폰에 대한 서비스 요청 시 피측위 단말의 PSMM 데이터를 수신하기 위한 방법을 설명하기 위한 플로우차트이다.

먼저 레거시폰(10, 11) 또는 CP(content provider) 등의 서비스 요청자가 이동통신 네트워크(20, 30)와 어플리케이션 서버(도 1의 50)를 통하여 LBS 시스템(40)으로 측위서비스를 요청한다(S100).

LBS 시스템(40)은 이동통신 네트워크(20, 30)를 통하여 피측위 레거시폰에게 PSMM 데이터를 요청한다(S102).

피측위 레거시폰(10, 11)은 상기 요청에 응답하여 이동통신 네트워크를 통하여 LBS 시스템(40)에 PSMM 데이터를 전송한다(S104).

LBS 시스템(40)은 PSMM 데이터를 이용하여 피측위 레거시폰(10, 11)의 위치를 계산한다(S106).

LBS 시스템(40)은 상기 위치계산 결과를 이동통신 네트워크(20, 30)와 어플리케이션 서버(도 1의 50)를 통하여 서비스 요청자에게 전송한다(S108).

도 3은 본 발명의 바람직한 다른 실시예로서 도 2에 S110, S112 단계가 추가된 실시예이다.

먼저 레거시폰(10, 11) 또는 CP 등의 서비스 요청자가 이동통신 네트워크(20, 30)와 어플리케이션 서버(도 1의 50)를 통하여 LBS 시스템(40)으로 측위서비스를 요청한다(S100).

측위서비스 요청을 받은 LBS 플랫폼은 피측위 단말이 레거시폰인가를 판단한다(S110).

만일 피측위 단말이 레거시폰인 경우에는 LBS 시스템(40)은 이동통신 네트워크(20, 30)를 통하여 피측위 레거시폰에게 PSMM 데이터를 요청하고(S102), 피측위 레거시폰(10, 11)으로부터 전송받은 PSMM 데이터를 이용하여 피측위 레거시폰(10, 11)의 위치를 계산한다(S104, S106).

만일 피측위 단말이 레거시폰이 아닌 경우에는 PDE 또는 MPDE를 통해 GPS 측위를 수행하거나 네트워크 기반의 측위 방식으로 측위한다(S112). 레거시폰이 아닌 경우라는 것은 피측위 단말이 GPS폰인 경우이거나 측위요청이 종래의 네트워크 기반의 측위방식에 의한 측위요청인 경우 등을 의미한다.

그리고 S106 단계 또는 S112 단계 후에 측위 결과를 LBS 시스템(40)은 상기 위치계산 결과를 이동통신 네트워크(20, 30)와 어플리케이션 서버(도 1의 50)를 통하여 서비스 요청자에게 전송한다(S108).

도 4는 도 3의 실시예의 구현시에 레거시폰의 위치 측위를 위한 망 연동에 대해 설명한 플로우로서, 레거시폰에 의한 측위서비스 요청부터 위치 측위 결과를 전송하는 단계까지를 포함한다.

먼저 MS(10, 11) 또는 CP로부터 서비스 요청(Service Request, S200)에 측위 서비스 요청(S200)이 이루어진다. 측위 서비스 요청(S200)에는 모바일 식별번호(MIN:Mobile ID Number)와 이동단말의 타입(mobile type) 정보가 포함되는 것이 바람직하다. 이동단말의 타입에 의해 레거시폰인가 여부를 판단하게 된다.

그리고 측위 서비스 요청(S200)을 받은 LBSP는 이동단말의 타입에 따라 가입자 관리서버에 해당 단말의 서비스 타입(SV_TYPE)을 조회하여, 모바일 식별정보(MIN)와 함께 측위요청(location request) 메시지로서 MPC(43)로 전송한다(S202). 여기서 서비스 타입(SV_TYPE)은 이동단말의 타입이 레거시폰인 경우 본 발명의 PSMM 데이터를 이용한 측위방식으로 측위하고, 레거시폰이 아닐 경우 A-GPS 측위 또는 네트워크 기반의 측위방식으로 측위하는 등의 측위방식을 결정하는 파라미터이다.

그리고 서비스 타입(SV_TYPE)과 모바일 식별정보(MIN)를 수신한 MPC(43)는 해당 단말이 어떤 MSC에 속해 있는지를 알아보기 위해 HLR(Home Location Register, 도 1의 26)에 조회하여 해당 레거시폰이 속해 있는 MSC의 식별정보(MSCID)를 구한 다음 이를 GPOSREQ 메시지(SV_TYPE, MIN, MSCID)를 통해 PSMM 정합 서버(44a)로 전송한다(S204).

GPOSREQ 메시지를 수신한 PSMM 정합 서버(44a)에서는 이를 MSC→BSC→BTS를 통해 해당 레거시폰에 전송하기 위해서 J-STD-036 규격에 정의한 바와 같이 ISPOSREQ 메시지를 통해 MSC(23,33)에 전송하고(S206), 이를 수신한 MSC(23,33)에서는 이동통신 네트워크를 통해 PSMM 데이터 요청(PSMM Request) 메시지를 해당 피측위 단말에 전달한다(S208). 그리고 피측위 단말의 PSMM 데이터가 포함된 응답(PSMM response) 메시지를 수신하여(S210), 이를 isposreq 메시지 형태로서 PSMM 정합 서버(44a)에 전달한다(S212).

PSMM 정합 서버(44a)에서는 PSMM 서버(44b)와 연동하여 위치계산 요청(Location Calculation request) 메시지 형태로 측위 요구한다. 위치계산 요청을 수신한 PSMM 서버(44b)는 PSMM 데이터를 이용하여 피측위 단말의 위치를 측위하고 그 결과(Location Calculation response)를 PSMM 정합 서버(44a)에 전달한다(S216). 본 발명에 있어서 S216 단계는 기 구축한 pCell 데이터베이스를 활용한 측위방식으로 수행되는 것이 더욱 바람직하며 이에 대하여는 도 7 이하에서 상세히 설명하기로 한다.

PSMM 서버(44b)로부터 측위 결과를 전송받은 PSMM 정합 서버(44a)는 gposreq 메시지를 통해 이를 MPC→LBSP에 전송하고(S218, S220), LBSP에서 측위 결과를 최 종적으로 측위 요청한 단말 혹은 CP에게 전달함으로써 도 4의 측위 과정을 종료한다.

위에서 언급한 PSMM 측위를 위한 서버(44)는 PSMM 정합 서버(44a)와 PSMM 서버(44b)로 구분할 수 있는데, 이는 기능적으로 분리되는 개념이며 필요에 따라 물리적으로는 하나의 서버(44)로 통합될 수 있는 개념이다.

도 5는 도 4의 측위 과정 중 CDMA2000 및 IS-95B 이동통신 네트워크에서 PSMM 데이터의 요청 및 응답 과정(도 4의 S208, S210)의 보다 구체적인 일 실시예를 설명한 것이다.

본 발명에서는 ISPOSREQ 메시지를 통해 PSMM 정합 서버(44a)에서 이동통신 네트워크의 MSC(23,33) 망 요소로 PSMM 데이터의 측정 요구(S300)를 하였을 경우 이를 이동통신 네트워크에서 처리하는 과정에 대한 것이다. 여기서 ISPOSREQ에는 측정할 PSMM 메시지의 갯수를 지정하는 파라미터인 PSMMC(Pilot Strength Measurement Message Count)가 포함된다.

먼저 MSC(23,33)에서 BSC(22,32)로 RMP request 메시지를 전송하여 PSMMC 갯수만큼의 PSMM 데이터 측정 요청을 한다(S302).

이를 수신한 BSC(22,32)에서는 BTS(21,31)를 통해 피측위 단말(10,11)로 Periodic PMR(Pilot Measurement Request) Order 메시지로서 PSMM 메시지 측정 요구(S304)를 하면 이를 수신한 단말에서는 PSMM 1~n(PSMMC) 까지의 메시지로 단말에서 측정한 서비스 중인 기지국과 인접 기지국의 모든 PSMM 정보를 수집하여 기지국을 통해 BSC(22,32)로 전송한다(S306).

본 발명의 특징은 단말에서 별도의 프로그램 변경없이도 측위 요청시마다 PSMM 데이터를 측정하도록 하는 것이다. 이를 위하여 BSC(22,32)에서 피측위 단말(10,11)로 Periodic PMR Order 메시지를 내릴때 핸드오프 임계치 파라미터인 MIN_PILOT_PWR_THRESH 및 MIN_PILOT_EC_IO_THRESH 파라미터를‘11111’로 하여 요청하면, 피측위 단말은 핸드오프로 인식하여 측정된 PSMM 메시지를 요청한 대상에게 응답해 줄 수 있다는 특징이 있다.

그리고 n개의 PSMM 메시지를 모두 수신한 BSC(22,32)는 피측위 단말(10,11)로 다시 Periodic PMR Order 메시지로서 핸드오프 임계치 파라미터인 MIN_PILOT_PWR_THRESH 및 MIN_PILOT_EC_IO_THRESH 파라미터를 원래의 값으로 환원하도록 요청한다(S308).

PSMM 메시지를 수신한 BSC(22,32)에서는 이러한 메시지를 분석 및 재구성하여 RMP response 메시지를 통해 MSC(23,33)로 전송하고(S310), 이를 수신한 MSC(23,33)에서는 isposreq 메시지를 이용하여 RMP response 메시지의 내용을 PSMM 정합 서버(44a)로 전달한다(S312).

도 6은 도 4의 측위 과정 중 IS-95A 이동통신 네트워크에서 PSMM 데이터의 요청 및 응답의 과정(도 4의 S208, S210)의 보다 구체적인 다른 실시예를 설명한 것이다.

도 6을 참조하면, 도 5의 CDMA2000 및 IS-95B 망에서의 처리와 다른 점은 BSC(22,32)가 단말(10,11)과 통신하여 PMR 메시지 및 PSMM 메시지를 주고 받을 때 CDMA2000 및 IS-95B 망에서는 한 번의 PMR Order 메시지 만으로 전체 측정된 PSMM 메시지를 모두 수신할 수 있었지만(도 5의 S304~S308), 도 6의 IS-95A 망에서는 하나의 PMR Order 메시지에 하나의 PSMM 메시지만 수신할 수 있고 계속 수신하려면 연속적으로 PMR Order 메시지를 요구해야 모두 인접 기지국까지의 PSMM 메시지를 수신할 수 있다는 것이다(S404, S406). 그 외의 S400, S402, S408, S410 단계는 각각 도 5의 S300, S302, S310, S312 단계와 동일한 과정으로 이루어진다.

이상에서 설명한 본 발명의 제1특징을 요약하여 정리하면 다음과 같다. 즉 기존에도 레거시폰에 대한 보다 개선된 측위 방법은 계속 강구되어 왔으나 대부분 단말기에 별도의 프로그램을 이식하여 이러한 프로그램을 통해 PSMM 데이터 등을 수집하는 개념이었으나 이는 현실적으로 개인 소유의 단말에 모두 해당 프로그램을 다운로드 받아 사용할 수 있도록 하기에는 불가능한 측면이 있어서 실제적으로 서비스로 이어질 수 없는 한계가 분명히 존재하였다. 이에 본 발명에서는 단말의 프로그램은 전혀 수정하거나 별도의 프로그램을 이식함이 없이도 이동통신 네트워크에서 공통 요소 중 MSC와 BSC의 프로그램 변경 만으로 PSMM 데이터의 요청 및 응답이 가능하도록 하는 측위방식을 제공함으로써, 구현이 용이하여 실제적인 측위 서비스가 가능하도록 한다.

한편 PSMM 데이터를 수집하는 단말에서 측정하여 제공하는 기지국과 단말과의 거리를 산정할 수 있는 파일롯 페이즈(Pilot Phase) 값의 클럭 정밀도(단말에서 제공하는 정밀도의 최소 단위, resolution)면에서 레거시폰은 GPS폰보다 1/8 또는 1/16 정도에 그치고 있으므로 삼각 측량의 방법으로 네트워크 기반의 측위를 할 경우 그 오차가 훨씬 커지게 된다. 예컨대 단말의 거리 계산 최소 단위인 칩(chip)당 계산 시 레거시폰은 1 칩당 244m 정도의 거리 오차 발생하고, GPS폰은 244/16=15.25m 정도의 거리 오차 발생하게 된다. 따라서 GPS폰의 경우는 1~2 chip의 측정 오차 또는 환경 구성에 따른 오차, 중계기 등의 오차 등을 감안하더라도 측위 정확도면에서 수용 가능한 정도의 네트워크 기반의 측위결과가 얻어지게 되지만, 레거시폰의 경우는 1칩 차이 발생시마다 244m의 거리 오차가 발생하므로 이를 측위 결과로서 사용하기에는 정확도면에서 부족한 면이 있다.

이러한 부정확성을 개선하기 위하여 본 발명의 PSMM 데이터를 이용한 측위방식의 측위 정확도 향상을 위한 제2특징의 개념은, 가장 측위 정확도가 좋은 측위 데이터를 데이터베이스화하여 측위 요청시 데이터베이스 검색 및 가장 최적의 데이터베이스를 선택하여 이를 요청 단말 및 서비스 요청 엔터티에게 제공하는 간단하면서도 정확한 네트워크 기반의 측위 방법 및 시스템을 제공하는 것이다.

도 7은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 pCELL 데이터베이스 구축방법을 설명하기 위한 플로우차트이다.

본 발명에 있어서, PSMM 서버(도 1의 44)는 도 7의 방법에 의하여 구축된 파일롯 셀(pilot cell, 이하 pCELL) 데이터베이스 저장하고 있다. PSMM 서버(44)는 PSMM 데이터로부터 측위 파라미터를 추출하고 이를 이용하여 pCELL 데이터베이스를 검색하여 pCELL 중 가장 패턴이 일치하는 pCELL을 선택하여 그 결과를 본 발명에 의한 위치측정 결과로 사용한다.

먼저 본 발명의 특징적인 pCELL 데이터베이스를 구축하기 위하여 위치측정 서비스 대상 지역을 소정 크기의 격자 단위로 분할하고, 각 격자를 pCELL로 정의하 여 고유정보를 갖는 ID를 부여한다(S500). 여기서 pCELL ID의 고유정보는 각 격자의 중심점의 위경도 데이터, 사방의 꼭지점의 위경도 데이터가 될 수 있다. 여기서 격자의 크기는 요구되는 측위 정확도 사양에 따라 서비스 대상지역을 예컨대 100×100m, 50×50m, 25×25m 등으로 분할할 수 있다.

그리고 각 pCELL ID 마다의 측위 결과를 수집한다(S502). 측위 결과는 이동 단말기에서 수신된 PPM(Pilot Phase Measurement) 데이터 및 호 측위 결과(A-GPS 또는 네트워크 기반의 측위결과)인 위,경도 데이터가 될 수 있다.

여기서 S502 단계는 상용 서비스 중인 위성 측위 서비스 요청자의 측위 결과를 로그화하거나, 상용 서비스 중인 네트워크 측위 서비스 요청자의 측위 결과를 로그화할 수 있다.

또한 S502 단계에서 상용 서비스 중인 위성 측위 데이터를 이용하는 경우, LBS의 호 측위 시마다 PDE에서 PPM 데이터를 수신하고, 위치 정확도가 좋은 위성 호만을 별도의 파일에 로그화하여 측위 결과를 수집할 수 있다.

또한 S502 단계는 위성 측위 장비(simulator)를 이용하여 측위한 결과 중 위치 정확도가 좋은 결과를 선별하여 로그 파일을 생성할 수도 있다. 또한 S502 단계는 사람에 의한 임의의 지역 또는 여러 사람이 동시 다발적으로 요구한 위성 측위 결과를 선별하여 로그 파일을 생성할 수도 있다. 또한 S502 단계에서 상용 서비스 중인 장비에서 네트워크 기반의 측위 결과 중 측위 결과가 좋은 데이터만을 선별하여 로그 파일을 생성할 수도 있다.

그리고 수집한 각 pCELL ID 마다의 측위 결과로부터 필요한 파라미터를 추출 하여 pCELL 측위 데이터베이스를 구축한다(S504). S504 단계는 S502 단계에서 로그화하여 파일 형태로 만든 로그 파일에서 필요한 파라미터만을 추출하기 위해 프로그램 파싱을 수행하여 별도의 데이터 파일로 생성한다. 그리고 격자형 pCELL의 위,경도 범위와 파싱 결과로서 생성된 데이터 파일의 LBS 호별 측위 결과 데이터인 위,경도를 비교하여 가장 범위내에 포함되는 pCELL 격자에 LBS 호 당시 단말에서 측정한 PPM 데이터를 데이터베이스 테이블로 작성한다. 모든 파싱 결과 데이터를 데이터베이스 테이블화하면 측위 서비스 대상지역의 pCELL 데이터베이스가 구축된다.

도 8은 본 발명의 pCELL 데이터베이스 구축방법이 구현된 측위 시스템의 기본 개념도이다.

이동 단말기(101)과 PDE(CDMA는 PDE, GSM은 SMLC, W-CDMA는 PS)(103)는 측위 프로토콜(IS-801-1:CDMA네트워크, RRLP:GSM네트워크, RRC:W-CDMA네트워크)(102)을 이용하여 연동한다.

이 때 PDE(103)는 자체적으로 구축되어 있는 기준 위성 수신 장치에서 위성 데이터를 받아 측위 요청한 이동 단말기(101)의 위성을 이용한 측위를 수행한다. 이러한 위성을 이용한 측위 결과 중 적절한 측위 정확도를 제공하는 위성 데이터만을 별도로 선택한다. 여기서 적절한 측위 정확도는 일정 개수 이상의 위성 예컨대 5개 이상의 위성을 선택하여 측위하고 위치 결과 데이터 중에서 위치 정확도 판단 기준인 불확정성(uncertainty)이 요구한 수준을 만족하지 여부에 의하여 판단한다.

그리고 PDE(103)는 측위 결과인 위, 경도 데이터와 이동 단말기(101)로부터 수신된 PPM 데이터를 pCELL 측위 서버(106)로 전달한다. 여기서 pCELL 측위 서버 (106)는 도 1의 시스템에서는 PSMM 서버(44)로서 구비될 수 있다.

CDMA 시스템에서의 PPM(pilot phase measurement) 데이터(W-CDMA에서는 SFN(System Frame Number)-SFN observed time difference 또는 UE RX-TX time difference 데이터)는 이동 단말기(101)에서 측정한 시스템 정보 및 인접 기지국의 시간 및 거리 정보를 포함한다. 여기서 시스템 정보는 이동통신 시스템 번호(SID), 이동통신 네트워크 번호(NID), 기지국 번호(BSID), 현재 서비스 중인 섹터의 번호(PN) 등을 포함한다.

pCELL 측위 서버(106)는 미리 전국을 기본 셀 단위로 나눈 pCELL 데이터베이스(S200) 중 측위 결과와 측정 셀과의 위,경도 범위 여부를 검색하여 적절한 셀에 저장하므로서 본 발명에서 사용하는 pCELL 데이터베이스를 계속적으로 구축한다.

위성을 이용한 측위 결과 뿐만 아니라 A-GPS 측위, 네트워크 기반의 측위(예:삼각 측량 기법) 결과 중 위치 정확도가 좋은 데이터만을 선별하여 본 발명의 pCELL 데이터베이스에 적용하여 구축할 수도 있다. 여기서 위치 정확도가 좋은 데이터는 A-GPS 측위에서는 위성 개수가 일정 개수 이상 예컨대 5개 이상이면 불확정성이 요구 수준 이상인 경우의 측위 결과를 의미한다. 또한 위치 정확도가 좋은 데이터는 네트워크 기반의 측위에서는 측위시 인접한 셀이 소정 개수 이상 예컨대 4개 이상인 경우와 모든 사용된 셀에서 중계기가 사용되지 않은 경우의 측위 결과를 의미한다.

그 밖에 위성측정장비(simulator) 또는 사람에 의한 임의의 지역 또는 여러 사람이 동시 다발적으로 요구한 위성 측위 결과 중 좋은 데이터를 선별하여 pCELL 데이터베이스를 구축할 수도 있다.

도 9는 도 2의 S106 단계의 바람직한 일 실시예를 설명하기 위한 플로우차트이다.

먼저 PSMM 데이터를 이용하여 pCELL 데이터베이스에서 후보군 pCELL들을 선별한다(S600). 이는 측위 요청시 포함된 피측위 레거시폰의 데이터 중에서 시스템 번호(SID), 네트워크 번호(NID), 기지국 번호(BSID), 기준 섹터의 번호(PN) 등의 데이터를 이용하여 전체 pCELL 데이터베이스 중 해당되는 후보군 pCELL을 선별하여 뽑아낸다.

그리고 후보군 pCELL이 존재하는가를 판단한다(S602).

pCELL 후보군이 존재하는 경우에는, 후보군 pCELL의 파일롯페이즈의 클럭 정밀도를 레거시폰의 클럭 정밀도로 변환한다(S604). 이미 도 7, 도 8에서 설명한 pCELL 데이터베이스는 GPS폰을 기준으로 확립된 측위 데이터베이스이므로, 여기서 선택된 후보군 pCELL들의 파일롯 페이즈 파라미터를 레거시폰에 그대로 적용할 수 없다. 이를 레거시폰에서 측정된 PSMM 데이터와 정합성을 판단하기 위하여는 레거시폰의 클럭 정밀도로 변환하는 것이 필요하다. 선택된 후보군 pCELL의 클럭 정밀도 변경 결과를 임시 PSMM 정합용 데이터베이스로 생성하여 사용한다.

그리고 클럭 정밀도 변환된 후보군 pCELL 중에서 레거시폰으로부터 수신된 PSMM 데이터와 정합성이 가장 좋은 pCELL을 선택한다(S606). S606 단계의 정합성 판단의 실시예에 대하여는 도 10에서 설명하기로 한다.

만일 선별된 pCELL 후보군이 없는 경우에는, 위치계산 서버(PDE)에서 네트워 크 기반의 삼각측량 방법으로 측위한 측위 결과를 사용할 수 있다(S608).

S608 단계에서 측위방식으로 사용되는 삼각측량 방법은 CDMA는 AFLT(advanced forward link trilateration), GSM은 E-OTD(enhanced observed time difference), W-CDMA는 OTDOA(observed time difference of arrival)에 의해 수행될 수 있다.

CDMA 표준위원회(TR 45.5)에서 표준화한 AFLT 방식은, 서비스 기지국과 주변 기지국(neighbor BTS)에서 송신하는 파일럿 신호의 도착시간 차이를 구하여 쌍곡선 원리를 적용한다.

E-OTD 방식은 TDMA 무선접속 규격을 사용하는 유럽의 TDMA 기반 GSM 방식의 GSM 표준위원회에서 LCS Release 98과 99를 통해 표준화되었다. 이동단말기가 3개 이상의 기지국에서 수신된 신호를 상대적인 도착시간과 거리의 차를 계산하여 위치를 결정한다. E-OTD 방식은 OTD(observed time difference), RTD(real time difference), GTD(geometric time difference) 방식을 조합하여 사용한다. OTD 방식은 기지국에서 단말기까지의 두 기지국으로부터 신호 도착시간을 계산하고, RTD 방식은 두 기지국에서 신호 송신시작 시간의 차를 계산한다. 또한 GTD 방식은 기지국과 단말기까지의 거리를 계산하여 두 기지국의 거리차를 계산한다.

OTDOA 방식은 이동단말기에서 3개의 기지국으로부터 수신한 파일롯 신호의 도착시간 차이를 측정하여 기지국간의 거리차를 계산하여 얻어진 2개의 쌍곡선이 교차하는 지점을 이동단말기의 위치로 결정한다.

또한 도면에 도시되지는 않았지만 측위 단말이 위치하는 셀의 중심점과 두 개의 인접한 셀의 중심점을 구하여 이 세 꼭지점의 중심점을 구하여 이를 측위 결과로 사용할 수도 있다.

또한 S608 단계에서 측정한 측위결과와 상기 세 개의 인접 셀의 중심점을 구하는 방식 중 위치 정확도가 높은 측위 결과를 채택하여 이를 서비스 요청자에게 통지할 수도 있다. 여기서 삼각 측량 방법에 의한 측위 결과 중 인접 셀의 PN을 4개 이상 사용하고 단말에서 각 측정 PN과의 거리를 계산할 때 중계기가 없을 경우에는 삼각 측량 방법에 의한 측위 방식을 선택하고 그렇지 않을 경우에는 세 꼭지점의 중심적을 구하는 방법에 의하여 위치 정확도가 높은 측위 결과를 채택할 수 있다.

도 10은 도 9의 S606 단계의 바람직한 일 실시예를 설명하기 위한 플로우차트이다.

S606 단계에서 패턴 정합성이 가장 좋은 pCELL을 선택하기 위한 가중치 부여의 4가지 기준을 다음과 같이 예시한다.

먼저, 시스템 번호(SID), 네트워크 번호(NID), 기지국 번호(BSID), 기준 섹터 번호(PN)의 정합성 정도에 따라 가중치를 부여한다(S700).

그리고 PSMM 데이터의 측정된 PN과 pCELL 데이터베이스의 PN과의 정합성 정도에 따라 가중치를 부여한다(S702).

PSMM 데이터의 측정된 PN별 파일롯 페이즈와 pCELL 데이터베이스의 동일 PN에 대한 파일롯 페이즈의 지정단계별 정합성 정도에 따라 가중치를 부여한다(S704).

PSMM 데이터의 측정된 PN별 파일롯 신호세기와 pCELL 데이터베이스의 동일 PN에 대한 파일롯 신호세기의 지정단계별 정합성 정도에 따라 가중치를 부여한다(S706).

그리고 pCELL 후보군에 상기 가중치 부여 결과 정합성이 가장 좋은 pCELL을 선택한다(S708).

도 10에서는 S700 내지 S706 단계의 4가지 기준이 모두 적용되는 실시예가 예시되어 있으나 이에 한정하는 것을 아니며, 본 발명의 측위 시스템을 구현함에 있어서 그 정확성 사양에 따라 위 가중치 부여 기준 중 어느 하나 또는 둘 이상의 조합에 의하여 S606 단계가 구현될 수 있다.

그리고 레거시폰이 GPS폰에 비해 정밀도가 최대 1/16이므로 파일롯 페이즈의 정합성 여부 평가 알고리즘도 보다 완화된 형태로(예: 1칩 차이 시마다 별도의 변별력 가중치 부여) 변경하여 적용하는 것이 바람직하다. 즉 GPS폰의 경우에는 높은 클럭 정밀도를 가지고 있으므로 레거시폰보다 최대 16배 정도의 변별력 평가 단계를 가질 수 있다. 다시말해 레거시폰의 1칩은 GPS폰의 16칩과 동일한 거리 차이를 나타내는 것이다. 따라서 GPS폰에서는 특정 범위 예컨대 1~5칩, 6~10칩 등의 측정 오차를 허용하여 하나의 변별력 가중치를 부여한다면, 레거시폰의 경우는 1칩마다 상당한 거리 오차를 나타내므로 1칩 차이마다 변별력 가중치를 부여하여 파일롯 페이즈의 정합성 여부의 평가를 수행하여야 한다.

전술한 본 발명에 의한 PSMM 데이터에 의한 네트워크 기반의 측위 방법은, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 프로그램이나 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 하드디스크, 플로피디스크, 플래쉬 메모리, 광데이터 저장장치 등이 있다. 여기서, 기록매체에 저장되는 프로그램이라 함은 특정한 결과를 얻기 위하여 컴퓨터 등의 정보처리능력을 갖는 장치 내에서 직접 또는 간접적으로 사용되는 일련의 지시 명령으로 표현된 것을 말한다. 따라서, 컴퓨터라는 용어도 실제 사용되는 명칭의 여하에 불구하고 메모리, 입출력장치, 연산장치를 구비하여 프로그램에 의하여 특정의 기능을 수행하기 위한 정보처리능력을 가진 모든 장치를 총괄하는 의미로 사용된다.

또한, 전술한 본 발명에 의한 PSMM 데이터에 의한 네트워크 기반의 측위 방법은, 컴퓨터상에서 스키매틱(schematic) 또는 초고속 집적회로 하드웨어 기술언어(VHDL) 등에 의해 작성되고, 컴퓨터에 연결되어 프로그램 가능한 집적회로 예컨대 FPGA(Field Programmable Gate Array)에 의해 구현될 수 있다. 상기 기록매체는 이러한 프로그램 가능한 집적회로를 포함한다. 또한 상기 기록매체는 상기 네트워크 기반의 측위 방법이 LBS 시스템에서 집적회로에 의해 플랫폼으로 구현된 ASIC(application specific integrated circuit)을 포함하는 개념이다.

이상 도면과 명세서에서 최적 실시예들이 개시되었다. 여기서 사용된 특정한 용어나 수치들은 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 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 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 PSMM 데이터에 의한 네트워크 기반의 측위 방법 및 시스템에 의하면 레거시폰에서도 위치 측위 요구시마다 언제라도 단말 측정 데이터를 측위 서버에 전달할 수 있도록 함으로써 레거시폰의 위치 정확도를 획기적으로 향상시킬 수 있으며, 아울러 종래의 중계기 영향 문제와 초기 상용화시의 인적, 물적 자원 소요를 절감하면서도 위치측정의 정확도를 향상시킨 네트워크 기반의 측위 방식을 제공한다.

기존 삼각 측량 방식(AFLT, E-OTD, OTDOA)에 의한 네트워크 측위 방식의 경우는 파일롯 페이즈에 거의 전적으로 의존하는 방식이므로 레거시폰의 클럭 정밀도 문제로 원하는 위치 정확도를 제공할 수 없는 문제가 있다.

본 발명에 의하면 PSMM 데이터를 이용하고, 전국적인 pCELL 데이터베이스를 이용하여 단말의 측위를 수행함으로써 전국 단위의 건물 밖(outdoor) 및 건물 내(Indoor) 레거시폰 가입자 모두에게 보다 향상된 측위 정확도를 갖는 서비스 제공이 본격적으로 가능해진다.

Claims (22)

1. (a) 서비스 요청자가 이동통신 네트워크를 통하여 LBS 시스템으로 측위 서비스를 요청하는 단계;

   (b) 상기 LBS 시스템은 상기 측위 서비스 요청에 응답하여 상기 이동통신 네트워크를 통하여 피측위 단말에게 PSMM 데이터를 요청하는 단계;

   (c) 상기 피측위 단말은 상기 PSMM 데이터 요청에 응답하여 상기 이동통신 네트워크를 통하여 상기 LBS 시스템에 PSMM 데이터를 전송하는 단계;

   (d) 상기 LBS 시스템은, 위치측정 서비스 대상 지역을 소정 크기의 격자 단위로 분할하고, 각 격자마다 고유정보를 갖는 pCELL ID를 부여하고, 각 pCELL ID 마다의 이동통신 시스템 번호(SID), 이동통신 네트워크 번호(NID), 기지국 번호(BSID), 현재 서비스 중인 섹터의 번호(PN) 중 적어도 하나를 포함하는 측위 결과를 수집하고, 수집한 각 pCELL ID 마다의 측위 결과로부터 필요한 파라미터를 선별적으로 추출하여 미리 구축한 pCELL 측위 데이터베이스와, 상기 PSMM 데이터를 비교하여 정합되는 pCELL을 결정하여 상기 서비스 요청자의 위치를 계산하되, (d1) 측위 서비스 요청시 포함된 피측위 단말의 데이터 중에서 시스템 번호(SID), 네트워크 번호(NID), 기지국 번호(BSID), 기준 섹터의 번호(ref-PN) 중 적어도 하나의 데이터를 이용하여 상기 pCELL 데이터베이스 중 해당되는 pCELL 후보군을 선별하고, (d2) 상기 선택된 pCELL 후보군 전체에 대하여 파일롯 페이즈를 레거시폰의 클럭 정밀도(resolution)로 변환하고, (d3) 상기 클럭 정밀도가 변환된 pCELL 후보군 중에서 상기 PSMM 데이터와 패턴 정합성이 가장 좋은 pCELL을 선택하고, (d4) 선택된 pCELL DB의 위, 경도를 상기 서비스 요청자에게 전송하는 단계; 및

   (e) 상기 LBS 시스템은 상기 피측위 단말의 위치 계산 결과를 상기 서비스 요청자에게 전송하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 PSMM 데이터에 의한 네트워크 기반의 측위방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 피측위 단말은 레거시폰인 것을 특징으로 하는 PSMM 데이터에 의한 네트워크 기반의 측위방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 (a) 단계 후에

   상기 측위 서비스 요청이 레거시폰에 대한 측위 서비스 요청인가를 판단하여, 레거시폰에 의한 측위 서비스 요청이라고 판단되면 상기 (b) 단계로 진행하는 단계; 및

   상기 측위 서비스 요청이 레거시폰에 대한 측위 서비스 요청이 아니라고 판단되면 A-GPS 또는 네트워크 기반의 측위 방식에 의해 측위를 수행하고 상기 (e) 단계로 진행하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 PSMM 데이터에 의한 네트워크 기반의 측위방법.
4. 제1항에 있어서,

   상기 (b) 단계에서 상기 LBS 시스템은 상기 측위 서비스 요청에 응답하여 상기 피측위 단말의 핸드오프 스레시홀드값을 최저값으로 설정하도록 요청하고,

   상기 (c) 단계에서 상기 피측위 단말은 핸드오프 스레시홀드값을 최저값으로 설정함으로써, 현재 서비스중인 기지국과 인접 기지국의 모든 PSMM 데이터를 수집하여 이를 상기 LBS 시스템으로 전송하는 것을 특징으로 하는 PSMM 데이터에 의한 네트워크 기반의 측위방법.
5. 제4항에 있어서,

   상기 (b) 단계는

   (b1) 상기 LBS 시스템은 상기 서비스 요청자가 속한 해당 MSC를 조회하는 단계;

   (b2) 상기 LBS 시스템은 상기 해당 MSC에게 상기 측위 요청 메시지를 전송하는 단계; 및

   (b3) 상기 해당 MSC는 이동통신 네트워크를 통하여 상기 서비스 요청자에게 레거시폰의 핸드오프 스레시홀드값을 최저값으로 설정하도록 요청하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 PSMM 데이터에 의한 네트워크 기반의 측위방법.
6. 제5항에 있어서,

   상기 (b3) 단계는

   (b31) 상기 MSC는 상기 이동통신 네트워크상의 BSC에게 상기 PSMM 데이터를 요청하는 메시지(RMP request)를 전송하는 단계; 및

   (b32) 상기 BSC는 BTS를 통하여 상기 서비스 요청자에게 핸드오프 스레시홀드값을 최저값으로 설정하도록 요청하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 PSMM 데이터에 의한 네트워크 기반의 측위방법.
7. 삭제
8. 제1항에 있어서, 상기 pCELL 측위 데이터베이스는

   상용 서비스 중인 위성 측위 서비스 가입자의 측위 결과를 로그화하여 각 pCELL ID 마다의 측위 결과를 수집하고, 수집한 각 pCELL ID 마다의 측위 결과로부터 필요한 파라미터를 선별적으로 추출하여 구축된 것을 특징으로 하는 PSMM 데이터에 의한 네트워크 기반의 측위방법.
9. 제1항에 있어서, 상기 pCELL 측위 데이터베이스는

   상용 서비스 중인 네트워크 측위 서비스 가입자의 측위 결과를 로그화하여 각 pCELL ID 마다의 측위 결과를 수집하고, 수집한 각 pCELL ID 마다의 측위 결과로부터 필요한 파라미터를 선별적으로 추출하여 구축된 것을 특징으로 하는 PSMM 데이터에 의한 네트워크 기반의 측위방법.
10. 제1항에 있어서, 상기 pCELL 측위 데이터베이스는

    매뉴얼에 의한 위성 측위 결과를 로그화하여 각 pCELL ID 마다의 측위 결과를 수집하고, 수집한 각 pCELL ID 마다의 측위 결과로부터 필요한 파라미터를 선별적으로 추출하여 구축된 것을 특징으로 하는 PSMM 데이터에 의한 네트워크 기반의 측위방법.
11. 제1항에 있어서, 상기 pCELL 측위 데이터베이스는

    매뉴얼에 의한 네트워크 측위 결과를 로그화하여 각 pCELL ID 마다의 측위 결과를 수집하고, 수집한 각 pCELL ID 마다의 측위 결과로부터 필요한 파라미터를 선별적으로 추출하여 구축된 것을 특징으로 하는 PSMM 데이터에 의한 네트워크 기반의 측위방법.
12. 삭제
13. 제1항에 있어서, 상기 (d3) 단계는

    상기 PSMM 데이터 중에서 시스템 번호(SID), 네트워크 번호(NID), 기지국 번호(BASE-ID), 기준 섹터 번호(REF-PN) 중 적어도 하나 이상에 대한 정합성 정도에 따라 가중치를 부여하는 것을 특징으로 하는 PSMM 데이터에 의한 네트워크 기반의 측위방법.
14. 제1항에 있어서, 상기 (d3) 단계는

    상기 PSMM 데이터 중에서 섹터번호와 pCELL 데이터베이스의 섹터번호와의 정합성 정도에 따라 가중치를 부여하는 것을 특징으로 하는 PSMM 데이터에 의한 네트워크 기반의 측위방법.
15. 제1항에 있어서, 상기 (d3) 단계는

    상기 PSMM 데이터 중에서 기지국의 섹터별 시간 및 거리 파라미터와 pCELL 데이터베이스의 동일한 섹터에 대한 시간 및 거리 파라미터와의 지정 단계별 정합성 정도에 따라 가중치를 부여하는 것을 특징으로 하는 PSMM 데이터에 의한 네트워크 기반의 측위방법.
16. 제1항에 있어서, 상기 (d3) 단계는

    상기 PSMM 데이터 중에서 섹터별 파일롯 신호세기와 pCELL 데이터베이스의 동일한 섹터에 대한 파일롯 신호세기의 지정 단계별 정합성 정도에 따라 가중치를 부여하는 것을 특징으로 하는 PSMM 데이터에 의한 네트워크 기반의 측위방법.
17. 제1항에 있어서, 상기 (d) 단계는

    (d5) 상기 (d1) 단계 후에 선별된 pCELL 후보군이 존재하는가를 판단하고, pCELL 후보군이 존재하는 경우에 상기 (d2) 단계로 진행하는 단계; 및

    (d6) pCELL 후보군이 존재하지 않는다고 판단되면, 네트워크 기반의 삼각측량 측위방법에 의하여 측정한 이동단말의 위,경도 데이터를 서비스 요청자에게 통지하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 PSMM 데이터에 의한 네트워크 기반의 측위방법.
18. 제17항에 있어서, 상기 (d6) 단계는

    이동단말이 위치하는 셀의 중심점과 두 개의 인접한 셀의 중심점을 구하여 이 세 꼭지점의 중심점을 구하여 이를 측위 결과로 사용하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 PSMM 데이터에 의한 네트워크 기반의 측위방법.
19. 제1항 내지 제6항, 제8항 내지 제11항, 제13항 내지 제18항 중 어느 한 항의 PSMM 데이터에 의한 네트워크 기반의 측위방법을 구현한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
20. 측위요청의 대상이 되며 자신이 서비스 중인 기지국과 인접 기지국의 정보인 PSMM 데이터를 이동통신 네트워크에서 정해진 프로토콜을 통하여 전송하는 레거시폰;

    상용 서비스 중인 GPS 위성 측위 서비스를 이용하여 자신의 현재 위치에 대한 GPS 기반의 위치 측위결과를 수집하여 상기 이동통신 네트워크에서 정해진 프로토콜을 통하여 전송하는 측위 서비스 가입자 GPS폰;

    상기 가입자 GPS폰에서 측정한 GPS 기반의 위치 측위결과를 수신하여 위치계산을 수행하는 위치계산 서버;

    상기 PSMM 서버는 상기 위치계산 서버의 위치 계산결과를 이용하여 측위 서비스 대상지역을 소정 크기의 격자 단위로 분할한 pCELL의 측위 데이터베이스를 구축하고, 상기 레거시폰에서 측정한 상기 PSMM 데이터를 상기 이동통신 네트워크를 통하여 수신하여 위치계산을 수행하는 PSMM 서버; 및

    상기 PSMM 서버와 레거시폰 사이에 위치하여 상기 PSMM 데이터의 요청 및 그 응답을 수신하는 PSMM 정합 서버를 구비하는 것을 특징으로 하는 PSMM 데이터에 의한 네트워크 기반의 측위 시스템.
21. 삭제
22. 측위 데이터베이스 구축을 위하여 상용 서비스 중인 네트워크 측위 서비스를 이용하여 자신의 현재 위치에 대한 네트워크 기반의 위치 측위결과를 수집하여 상기 이동통신 네트워크에서 정해진 프로토콜을 통하여 전송하고, 측위요청의 대상이 되며 자신이 서비스 중인 기지국과 인접 기지국의 정보인 PSMM 데이터를 이동통신 네트워크에서 정해진 프로토콜을 통하여 전송하는 레거시폰;

    상기 레거시폰에서 측정한 네트워크 기반의 위치 측위결과를 수신하여 위치계산을 수행하는 위치계산 서버;

    상기 위치 계산결과를 이용하여 측위 서비스 대상지역을 소정 크기의 격자 단위로 분할한 pCELL의 측위 데이터베이스를 구축하고, 상기 레거시폰에서 측정한 상기 PSMM 데이터를 상기 이동통신 네트워크를 통하여 수신하여 상기 레거시폰의 현재 위치계산을 수행하는 PSMM 서버; 및

    상기 PSMM 서버와 레거시폰 사이에 위치하여 상기 PSMM 데이터의 요청 및 그 응답을 수신하는 PSMM 정합 서버를 구비하는 것을 특징으로 하는 PSMM 데이터에 의한 네트워크 기반의 측위 시스템.

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