KR100781692B1 - 디지털 오디오방송을 이용한 위치 추적 방법 - Google Patents

디지털 오디오방송을 이용한 위치 추적 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 실내 위치 추적 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 디지털오디오방송(Digital Audio Broadcasting: DAB) 시스템을 이용한 실내 위치 추적 방법 및 이를 위한 실내 위치 추적 시스템에 관한 것이다.
이를 위하여 본 발명은, 각각이 동기채널, 고속정보채널, 주서비스채널로 구성되는 전송 프레임을 갖는 다수의 디지털 오디오 방송(DAB) 신호를 다수의 송출기에서 생성하는 단계와; 상기 동기채널의 상기 다수의 DAB 신호는 각각 제1전력으로 송출하고, 상기 고속정보채널 및 주서비스채널의 상기 다수의 DAB 신호는 각각 상기 제1전력보다 낮은 제2전력으로 송출하는 단계와; 이동 단말기가 상기 다수의 DAB 신호의 도달시각을 측정하는 단계; 측정된 상기 다수의 DAB 신호의 도달시각을 이용하여 상기 이동 단말기와 상기 다수의 송출기 사이의 거리를 산출하고, 산출된 상기 이동 단말기와 상기 다수의 송출기 사이의 거리와 상기 다수의 송출기의 위치정보로부터 상기 이동 단말기의 위치를 결정하는 단계를 포함하는 위치 추적 방법을 제공한다.
위치추적, DAB, T-DMB, 삼각측량법

Description

디지털 오디오방송을 이용한 위치 추적 방법 {Positioning Method Using Digital Audio Broadcasting}
본 발명은 위치 추적 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 디지털오디오방송(Digital Audio Broadcasting: DAB)을 이용한 실내 위치 추적 방법 및 이를 위한 위치 추적 시스템에 관한 것이다.
최근 정보통신 기술의 급격한 발전으로 인해 네트워크 인프라가 광범위하게 보급되고 있고, 첨단 디지털 장비가 일상생활에 보편화 되어감에 따라 이를 바탕으로 한 유비쿼터스(Ubiquitous) 시대가 도래하고 있다. 이러한 유비쿼터스 시대에 다양한 고객의 요구를 만족하기 위해서는 물체의 인식과 위치 추적에 관련된 연구가 필요하다.
기존의 위치 추적 시스템은 GPS를 활용한 실외 환경 중심으로 개발되었으나, 유비쿼터스가 제시하는 많은 사용자 위주의 서비스들은 사용자의 주생활 공간인 실내에서 제공됨으로 인하여 실내 환경에서의 위치 추적에 대한 관심과 필요성이 증가 되고 있다. 실내 환경에서의 위치 추적 시스템은 다양한 분야에 활용될 수 있는데, 응급상황 발생 시 구조본부에 자신의 위치를 알려줌으로써 위험으로부터 구출 될 수 있으며, 그 외에도 물류나 유통 분야에서의 사용자의 구매프로세스를 추적하여 분석함으로써 다양한 서비스 제공 및 부가가치를 창출하거나, 친구 찾기, 길 찾기 등에 유용하게 활용할 수 있다.
위치 추적 시스템에서 물체의 위치를 인식하는 데에는 비용적인 측면과 인식 정확성과 같은 고도의 기술을 필요로 한다. 그러나 동적인 움직임과 정적인 장애물 등이 위치 인식에 있어 많은 영향을 주게 된다. 이러한 영향 등은 곧 인식 정확성의 에러와 데이터의 손실로 발전하게 된다. 즉, 정확하게 물체를 인식하고 추적하는 것은 위치 추적 기술의 기본이 되는 것이다.
위치 추적 기술의 기본적인 것에는 삼각 측량법, 장면 분석법, 그리고 근접법이 있다.
이 중에서 가장 널리 사용되는 삼각 측량법(Triangulation Method)에 대하여 도면을 참고하여 설명한다.
도 1은 삼각 측량법에 의하여 물체의 위치를 파악하는 방법을 설명하는 도면으로, 삼각 측량법은 다수의 송출기와 물체 간의 거리를 측정하여 이로부터 물체의 위치(즉, 공간상의 좌표)를 파악하는 방법이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 제1 내지 제3서버(S1 내지 S3) 사이에 물체(O)가 위치할 경우, 각 서버로부터 송출된 신호가 물체(O)에 도착하는 시간을 측정하여 각 서버와 물체(O) 사이의 거리를 산출할 수 있다.
즉, 전자기파인 신호가 광속으로 전달된다고 가정할 때, 제1서버(S1)로부터 물체(O)까지의 신호 도달 시간을 측정하여 광속을 곱하면 제1서버(S1)와 물체(O) 사이의 제1거리(d1)를 구할 수 있다. 제2 및 제3서버(S2, S3)와 물체(O) 사이의 제2 및 제3거리(d2, d3)도 유사한 방법으로 구할 수 있다. 제1 내지 제3서버(S1 내지 S3) 각각을 중심으로 산출된 제1 내지 제3거리(d1 내지 d3)를 각각 반지름으로 하는 3개의 원을 그리면, 3개의 원의 교점이 물체(O)의 위치가 된다.
이러한 방법들을 이용하는 위치 추적 기술에 기초를 둔 시스템 중에 가장 잘 알려진 것 중의 하나는 GPS(Global Positioning System)이다. GPS는 추적된 궤도에 의해서 정확한 위치를 알고 있는 위성에서 발신하는 전파를 수신하여 위성에서 관측점까지의 전파 도달시간을 측정함으로써 공간적 위치를 구하는 원리이다. 그러나, GPS는 추적범위가 광범위한 반면 장비가 고가이고, 실내나 도심지역에서는 신호의 반사, 회절, 분산 등으로 오차가 커서 실내용으로 보다는 주로 일반 사용자용 특히 자동차 네비게이션용으로 사용되는 상황이다. 이것을 해결하기 위한 한가지 방법은 건물 옥상에 GPS 리피터를 설치하여 지상에서 위성 신호를 다시 방송해 주는 것인데, 그에 따라 장치 및 비용이 더욱 증가한다는 단점이 있다.
그 외에, 실내 위치 추적 시스템으로 초음파를 사용하는 액티브 뱃 시스템(Active Bat System)을 사용하기도 한다. 그러나, 이 시스템은 효율적인 면과 정확성을 높이기 위해 고도의 기반 기술을 요구하고 비용면에서 터무니없이 높다는 문제가 있다.
또한, 실내 위치 추적 시스템으로 적외선을 사용하는 액티브 배지 시스템(Active Badge System)을 사용하기도 하는데, 이는 액티브 배지의 적외선 신호를 네트워크 센서를 통하여 수신하고 그 위치를 추적하는 것이다. 그러나, 적외선 신 호는 빛의 간섭이 있으며 작은 장애물도 투과하지 못하는 단점이 있다. 그리고, 비교적 많은 수의 리더기와 게이트웨이가 필요하며, 대규모 공장이나 놀이공원에 적용하는 것에는 한계가 있다.
본 발명은 간섭에 의한 신호 손실이 최소화된 위치 추적 방법 및 이를 위한 위치 추적 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 디지털오디오방송(DAB) 또는 지상파 디지털멀티미디어방송(Terrestrial-Digital Multimedia Broadcasting: T-DMB)의 송출 프레임에 있어서, 동기 채널(synchronization channel)의 신호를 송출기 위치 정보 파악에 이용함으로써 송출 출력과 송출기의 수가 최소화된 위치 추적 방법 및 이를 위한 위치 추적 시스템을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 각각이 동기채널, 고속정보채널, 주서비스채널로 구성되는 전송 프레임을 갖는 다수의 디지털 오디오 방송(DAB) 신호를 다수의 송출기에서 생성하는 단계와; 상기 동기채널의 상기 다수의 DAB 신호는 각각 제1전력으로 송출하고, 상기 고속정보채널 및 주서비스채널의 상기 다수의 DAB 신호는 각각 상기 제1전력보다 낮은 제2전력으로 송출하는 단계와; 이동 단말 기가 상기 다수의 DAB 신호의 도달시각을 측정하는 단계; 측정된 상기 다수의 DAB 신호의 도달시각을 이용하여 상기 이동 단말기와 상기 다수의 송출기 사이의 거리를 산출하고, 산출된 상기 이동 단말기와 상기 다수의 송출기 사이의 거리와 상기 다수의 송출기의 위치정보로부터 상기 이동 단말기의 위치를 결정하는 단계를 포함하는 위치 추적 방법을 제공한다.
상기 다수의 송출기는 제1 내지 제3송출기이고, 상기 이동 단말기는 상기 제1 내지 제3송출기 각각의 위치 정보와 상기 제1 내지 제3송출기 각각과 자신과의 거리 정보를 이용하여 삼각 측량법으로 자신의 위치를 결정한다.
그리고, 상기 다수의 DAB 신호 각각의 상기 동기채널은, 상기 다수의 송출기의 송출기 식별정보가 선택적으로 부가되는 널심볼(Null Symbol)과, 상기 고속정보채널 및 주서비스채널의 시작위상에 대한 기준이 되는 위상기준심볼(Phase Reference Symbol)로 이루어지고, 상기 다수의 DAB 신호의 위상기준심볼은 모두 동일하며, 이때 상기 널심볼의 상기 다수의 DAB 신호는 각각 상기 제1전력으로 송출되고 상기 위상기준심볼의 상기 다수의 DAB 신호는 각각 상기 제1전력보다 작고 상기 제2전력보다 큰 제3전력으로 송출된다.
본 발명에 따른 위치 추적 방법은, 상기 이동 단말기가 측정한 상기 다수의 DAB 신호의 도달시각을 위치계산서버로 전송하는 단계와; 상기 위치계산서버가, 상기 이동 단말기로부터 전송 받은 상기 다수의 DAB 신호의 도달시각과, 상기 다수의 DAB 신호의 송출시각으로부터 상기 이동 단말기와 상기 다수의 송출기 사이의 거리를 산출하는 단계와; 상기 위치계산서버가, 삼각측량법을 이용하여 상기 이동 단말 기와 상기 다수의 송출기 사이의 거리와 상기 다수의 송출기의 위치정보로부터 상기 이동 단말기의 위치를 결정하는 단계를 더욱 포함한다.
또한, 상기 고속정보채널 및 주서비스채널에는 상기 다수의 송출기 중 인접한 송출기의 위치 정보 및 상기 송출기 식별정보가 부가되고, 상기 널심볼의 상기 다수의 DAB 신호는 각각 상기 제1전력보다 작고 상기 제2전력보다 큰 제4전력으로 송출되고, 상기 위상기준심볼의 상기 다수의 DAB 신호는 각각 상기 제1전력보다 작고 상기 제2전력보다 큰 제3전력으로 송출된다.
이때, 본 발명에 따른 위치 추적 방법은, 상기 이동 단말기가, 삼각측량법을 이용하여 상기 인접한 송출기의 상기 위치 정보 및 상기 송출기 식별정보와, 상기 이동 단말기와 상기 다수의 송출기 사이의 거리로부터 상기 이동 단말기의 위치를 결정하는 단계를 더욱 포함한다.
다른 한편 본 발명은, 각각이 동기채널, 고속정보채널, 주서비스채널로 구성되는 전송 프레임을 갖는 다수의 디지털 오디오 방송(DAB) 신호를 다수의 송출기에서 생성하는 단계와; 상기 동기채널, 고속정보채널, 주서비스채널 중 적어도 하나에 의사잡음부호(Pseudo Random Noise Code)를 부가하는 단계와; 상기 동기채널, 고속정보채널, 주서비스채널의 상기 다수의 DAB 신호는 각각 제1전력으로 송출하고, 상기 의사잡음부호의 상기 다수의 DAB 신호는 각각 제2전력으로 송출하는 단계와; 이동 단말기가 상기 다수의 DAB 신호를 수신하여 상기 이동 단말기와 상기 다수의 송출기 사이의 거리를 산출하는 단계를 포함하는 위치 추적 방법을 제공한다.
상기 다수의 송출기는 서로 상이하고 독립적인(orthogonal) 의사잡음부호를 사용하거나, 서로 상이한 위상편차(phase offset)를 갖는 동일한 의사잡음부호를 사용한다.
또 다른 한편 본 발명은, 외부로부터 고속정보채널용 데이터와 주서비스채널용 데이터를 입력 받는 전송프레임 다중화부와; 상기 전송프레임 다중화부로부터 상기 고속정보채널용 데이터 및 주서비스채널용 데이터를 전달받아 제1심볼을 생성하는 고속정보채널/주서비스채널 심볼발생부와; 동기채널 정보에 대응되는 제2심볼을 생성하는 동기채널 심볼발생부와; 상기 제2심볼의 전력을 제1이득율만큼 증폭하는 제1이득블럭과; 상기 고속정보채널/주서비스채널 심볼발생부로부터 상기 제1심볼을 입력 받고, 상기 동기채널 심볼발생부와 상기 제1이득블럭으로부터 그 전력이 증폭된 상기 제2심볼을 입력 받아 직교주파수분할다중 신호을 생성하는 직교주파수분할다중 신호발생부와; 송출기 식별정보 신호를 생성하여 상기 직교주파수분할다중 신호에 부가하여 디지털 오디오 방송(DAB) 신호를 완성하는 송출기 식별정보 신호발생부를 포함하는 위치 추적용 송출기를 제공한다.
그리고, 본 발명의 위치 추적용 송출기는 상기 송출기 식별정보 신호의 전력을 제2이득율만큼 증폭하는 제2이득블럭을 더욱 포함한다.
또 다른 한편 본 발명은, 외부로부터 고속정보채널용 데이터와 주서비스채널용 데이터를 입력 받는 전송프레임 다중화부와; 상기 전송프레임 다중화부로부터 상기 고속정보채널용 데이터 및 주서비스채널용 데이터를 전달받아 제1심볼을 생성하는 고속정보채널/주서비스채널 심볼발생부와; 동기채널 정보에 대응되는 제2심볼을 생성하는 동기채널 심볼발생부와; 상기 고속정보채널/주서비스채널 심볼발생부 로부터 상기 제1심볼을 입력 받고, 상기 동기채널 심볼발생부로부터 상기 제2심볼을 입력 받아 직교주파수분할다중 신호을 생성하는 직교주파수분할다중 신호발생부와; 송출기 식별정보 신호를 생성하여 상기 직교주파수분할다중 신호에 부가하여 디지털 오디오 방송(DAB) 신호를 완성하는 송출기 식별정보 신호발생부와; 의사잡음부호(PRN code)를 생성하여 상기 DAB 신호에 부가하는 의사잡음 부호발생부와; 상기 의사잡음부호의 전력을 제3이득율만큼 증폭하여 상기 송출기 식별정보와 중첩시키는 제3이득블럭을 포함하는 위치 추적용 송출기를 제공한다.
본 발명에서는 DAB 또는 T-DMB 신호를 이용하여 물체의 위치를 추적하므로 별도의 설치비용 증가 없이 위치추적이 가능하고, DAB 또는 T-DMB 신호를 전송 프레임의 채널 별로 상이한 전력으로 송출하여 송출기의 수를 감소시켜 비용 감소가 가능하고, 특히 주변 송출기의 위치 정보 및 시간편차(time offset) 정보를 획득함으로써 송출전력을 더 감소시키고 자율 위치 선정이 가능하다. 다른 한편 본 발명에서는 의사잡음부호(Pseudo Random Noise Code)를 DAB 또는 T-DMB 신호에 삽입하여 물체의 위치를 추적하므로 별도의 설치비용 증가 없이 정확한 위치 추적이 가능하다.
본 발명에 따른 실내 위치 추적 방법은, 디지털 오디오 방송(DAB) 신호 또는 지상파 디지털 멀티미디어 방송(T-DMB) 신호를 이용하여 삼각 측량법(Triangulation Method)으로 물체의 위치(공간상의 좌표)를 파악한다. 지상파 디지털 멀티미디어 방송(T-DMB) 시스템은 기본적으로 디지털 오디오 방송(DAB) 시스템과 동일한 물리계층(physical layer)을 가지므로, 이하의 실시예에서는 디지털 오디오 방송(DAB) 신호를 이용한 경우를 예로 들어 설명하며, 지상파 디지털 멀티미디어 방송(T-DMB) 신호를 이용할 경우에도 본 발명의 실시예를 구현할 수 있음은 당연하다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 위치 추적 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에서는 디지털 오디오 방송(DAB) 신호를 이용하여 이동단말기(M)의 위치를 추적한다.
즉, DAB 시스템의 제1 내지 제3송출기(T1 내지 T3) 사이에 이동단말기(M)가 위치할 경우, 각 송출기가 DAB 신호를 이동단말기(M)로 전송하면, 이동단말기(M)는 전송 받은 DAB 신호의 도달시각에 관한 정보를 각 송출기 별로 기록하고, 휴대폰 등의 다른 통신수단을 이용하여 각 송출기 별 DAB 신호의 도달시각에 관한 정보를 위치계산서버(미도시)로 전송한다. 위치계산서버는 각 송출기 별 DAB 신호의 송출시각에 대한 정보와 각 송출기의 정확한 위치정보를 확보하고 있으므로, 전달받은 도달시각과 송출시각을 분석하여 제1 내지 제3송출기(T1 내지 T3)로부터 이동단말기(M)까지의 제1 내지 제3거리(D1 내지 D3)를 산출하고, 제1 내지 제3송출기(T1 내 지 T3)의 정확한 위치정보를 고려하여 삼각 측량법으로 이동단말기(M)의 위치를 파악한다. 그 후, 위치계산서버는 산출된 이동단말기(M)의 위치를 다른 통신수단으로 이동단말기(M)로 전송하거나, 기타 필요한 서비스 서버로 전송한다.
제1 내지 제3송출기(T1 내지 T3)가 각각 송출하는 제1 내지 제3 DAB 신호(TS1 내지 TS3)는 광속으로 이동단말기(M)에 전달되는 것으로 볼 수 있으므로, 위치계산서버는, 각 송출기로부터 이동단말기(M)까지 DAB 신호의 전송시간에 광속을 곱하여 송출기와 이동단말기(M) 사이의 제1 내지 제3거리(D1 내지 D3)를 구할 수 있다.
물론, 이때 송출기 말단에서 송출 안테나까지의 신호 전달에 걸리는 시간인 시간 편차(time offset)도 고려하여야 한다. 즉, 실제로 DAB 신호가 각 송출기로부터 이동단말기(M)까지 전달되는 전송시간은 도달시각에서 송출시각을 빼고 다시 시간편차를 빼서 구할 수 있고, 이 전송시간에 광속을 곱하여 각 송출기와 이동단말기(M) 사이의 거리를 각각 구할 수 있다.
이때, 제1 내지 제3 송출기(T1 내지 T3)는 동기화(synchronization)되어 있는 경우에는, 절대적인 시각을 결정하는 시각 관측부(time monitoring station)를 필요로 하지 않지만, 제1 내지 제3 송출기(T1 내지 T3)가 동기화되어 있지 않은 다른 실시예의 경우에도 별도의 시각 관측부를 구비함으로써 정확한 송출시각을 알아낼 수 있다.
예를 들어, 정해진 위치에 시각 관측부를 설치하면, 시각 관측부는 각 송출기에서 전송된 DAB 신호의 도달시각을 측정하여 위치계산서버에 전송하고, 이미 각 송출기의 송출시각과 시각 관측부의 위치정보를 확보하고 있는 위치계산서버는, 이로부터 각 송출기의 시간편차를 산출하여 이동단말기(M)의 위치 추적에 사용하거나 다른 통신수단으로 이동 단말기(M)로 전송하여 이동단말기(M)가 필요한 곳에 사용하도록 한다.
또한, 제1 내지 제3 DAB 신호(TS1 내지 TS3)는 각각 제1 내지 제3송출기(T1 내지 T3)의 식별 정보를 포함하고 있어서, 이동단말기(M)는 제1 내지 제3 DAB 신호(TS1 내지 TS3)가 제1 내지 제3송출기(T1 내지 T3) 중 어느 것으로부터 전송되어 온 신호인지 식별할 수 있고, 측정 결과인 각 송출기로부터의 DAB 신호의 도달시각과 함께 각 송출기의 식별 정보를 위치계산서버로 전송한다.
위치계산서버는 모든 송출기에서의 DAB 신호의 송출시각 및 모든 송출기의 정확한 위치 정보를 가지고 있으므로, 삼각 측량법을 이용하여 이동단말기(M)가 보내온 DAB 신호의 도달시각 및 송출시각과 해당 송출기의 위치 정보로부터 이동단말기(M)의 위치를 구할 수 있고, 이동단말기(M)의 위치정보를 다시 이동단말기(M)로 전송하여 이동단말기(M)가 자신의 위치를 파악하도록 하거나, 해당 서비스 서버에 전송하여 적절한 서비스가 제공되도록 한다.
이때 제1 내지 제3 DAB 신호(TS1 내지 TS3)가 각각 인접 송출기의 위치 정보를 포함하고 있다면, 이동단말기(M)는 각 송출기의 도움 없이 스스로 자신의 위치를 파악할 수 있다. 즉, 삼각 측량법을 이용하여 제1 내지 제3거리(D1 내지 D3)와 해당 송출기의 위치 정보로부터 직접 이동단말기(M) 자신의 위치를 계산할 수 있으며, 이 경우 이동단말기(M)는 자율 위치 선정(autonomous positioning)까지 가능하 다.
결론적으로, 본 발명에서는 이동단말기(M)가 DAB 신호에 포함된 시간 편차 등을 이용하여 전송시간을 구하고 이로부터 각 송출기와 이동단말기(M) 사이의 거리를 구하고, 이를 송출기 위치 정보와 조합하여 삼각 측량법으로 이동단말기(M)의 정확한 위치를 파악한다.
특히, 본 발명에서는 이동단말기(M)가 실내에 위치한 경우에도 그 위치를 정확하게 추적할 수 있는데, 그것은 각 송출기에서 송출된 DAB 신호의 최우선 도착신호를 감지함으로써 가능하다.
이동단말기(M)가 건물 등의 실내에 위치할 경우, 전자기파인 DAB 신호는 건물을 직접 투과하거나, 건물 외부의 물체에 반사되거나, 건물 외측에서 회절되어 이동단말기(M)로 전송된다. 여기서 반사 또는 회절되어 전송된 신호는 직접 투과된 신호보다 더 늦게 이동단말기(M)에 전송된다.
따라서, 실내에 위치하는 이동단말기(M)는 하나의 송출신호인 DAB 신호를 시차를 두고 여러 번 전송 받게 되며 이는 DAB 신호의 도달시각의 부정확성을 초래하는 원인이 된다.
본 발명에서는, 시차를 두고 이동단말기(M)에 전송되는 투과 신호, 반사 신호, 회절 신호 중에서 가장 먼저 도달하는 투과 신호를 최우선 도착신호로 파악하여, 이로부터 각 송출기에서 이동단말기(M)까지의 DAB 신호의 전송시간을 결정하므로, 각 송출기와 이동단말기(M) 사이의 거리를 정확하게 산출할 수 있다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 DAB 송출기의 구조를 도시한 개략도이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 DAB 송출기(100)는 전송프레임(Transmission Frame) 다중화부(110), 고속정보채널(Fast Information Channel: FIC)/주서비스채널(Main Service Channel: MSC) 심볼 발생부(120), 직교주파수분할다중(Orthogonal Frequency Division Multiplex: OFDM)신호 발생부(130), 동기채널(Synchronization Channel: SC) 심볼 발생부(140), 송출기 식별정보(Transmitter Identification Information: TII) 신호 발생부(150), 제1이득블럭(Gain Block)(160)을 포함한다.
전송프레임 다중화부(110)는 외부로부터 고속정보채널(FIC)용 데이터와 주서비스채널(MSC)용 데이터를 입력받아 고속정보채널/주서비스채널(FIC/MSC) 심볼 발생부(120)에 전달하고, 고속정보채널/주서비스채널(FIC/MSC) 심볼 발생부(120)는 고속정보채널(FIC)용 데이터와 주서비스채널(MSC)용 데이터에 대응되는 심볼을 생성하여 직교주파수분할다중(OFDM) 신호 발생부(130)로 전달한다.
한편, 동기채널(SC) 심볼 발생부(140)는 동기채널(SC)에 대응되는 심볼을 생성하는데, 이때 제1이득블럭(160)이 생성된 동기채널 심볼의 전력을 제1이득율(G1)만큼 증폭하여 직교주파수분할다중(OFDM) 신호 발생부(130)로 전달한다.
직교주파수분할다중(OFDM) 신호 발생부(130)는 고속정보채널/주서비스채널(FIC/MSC) 심볼과 동기채널(SC) 심볼을 이용하여 직교주파수분할다중(OFDM) 신호 를 생성하는데, 송출기 식별정보(TII) 신호 발생부(150)는 송출기 인식에 관한 정보를 포함하는 송출기 식별정보(TII) 신호를 생성하여 직교주파수분할다중(OFDM) 신호의 전송 프레임의 동기채널(SC)의 널(Null) 심볼에 삽입하여 DAB 신호를 완성하는 역할을 한다.
즉, 본 발명의 제1실시예에 따른 DAB 송출기에서는, 고속정보채널/주서비스채널(FIC/MSC) 심볼과 동기채널(SC) 심볼이 독립적으로 생성되어 직교주파수분할다중(OFDM) 신호 발생부(130)에 공급되어 고속정보채널/주서비스채널(FIC/MSC) 심볼과 동기채널(SC) 심볼의 전력을 독립적으로 제어할 수 있으며, 동기채널(SC) 심볼의 전력을 별도로 조절할 수 있는 제1이득블럭(160)을 구비함으로써 동기채널(SC) 심볼이 고속정보채널/주서비스채널(FIC/MSC) 심볼과 상이한 전력을 갖도록 할 수 있으며, 이를 통해 직교주파수분할다중(OFDM) 신호의 동기채널(SC)이 고속정보채널/주서비스채널(FIC/MSC)보다 더 넓은 셀경계(cell boundary)를 갖도록 하여 적은 송출기 숫자로도 넓은 가청범위를 갖도록 할 수 있다.
이때, 고속정보채널/주서비스채널(FIC/MSC) 심볼이 아닌 동기채널(SC) 심볼을 위치 추적에 이용하는 이유는, 디지털오디오방송의 데이터가 직접 삽입되는 고속정보채널/주서비스채널(FIC/MSC)은 그대로 유지하고 짧은 유지시간을 갖는 동기채널을 더 높은 출력으로 송출함으로써, 별도 비용 추가 없이 기존의 DAB 송출기의 전력 증폭기(power amplifier)를 그대로 신호를 위치추적에 사용하도록 하기 위함이다. 즉, DAB 망을 위치 추적에 사용하기 위해서는 DAB 신호의 출력을 높이거나 송출기의 숫자를 증가시켜야 하는데, 위치 추적을 위하여 디지털오디오방송의 데이 터가 삽입되는 고속정보채널/주서비스채널(FIC/MSC)의 출력을 증가시키는 것은 방송신호의 중복이며, 송출기의 숫자를 증가시키는 것 역시 디지털오디오방송의 입장에서 보면 투자의 중복이므로, 동기채널(SC)의 출력을 증가시켜서 중복 투자 없이 위치추적을 가능하게 하는 것이 동기채널(SC)을 위치추적에 사용하는 이유이다.
또한, 고속정보채널/주서비스채널(FIC/MSC) 심볼은 순방향에러정정(Forward Error Correction: FEC) 방식을 사용하는 반면, 동기채널(SC) 심볼은 이를 사용하지 않으므로, 동기채널(SC) 심볼이 더 높은 신호잡음비(S/N)를 가지고 있기 때문이다.
이러한 제1실시예의 직교주파수분할다중(OFDM) 신호의 채널과 전력의 관계를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 DAB 신호의 전송 프레임을 도시한 개략도이고, 도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 DAB 신호의 송출전력을 도시한 도면이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 DAB 신호의 전송프레임은 동기채널(Synchronization Channel: SC), 고속정보채널(Fast Information Channel: FIC), 주서비스채널(Main Service Channel: MSC)로 구성되며, 각 전송프레임은 대략 96msec의 지속시간(duration)을 갖는다.
동기채널은 널심볼(Null Symbol)과 위상기준심볼(Phase Reference Symbol: PRS)로 이루어지는데, 위상기준심볼은 시작위상에 대한 기준이 되며, 널심볼과 위 상기준심볼은 동기화(Synchronization)에 사용된다. 고속정보채널과 주서비스채널은 각각 3 심볼과 72 심볼로 이루어지며, 각종 정보가 부가된다. 동기채널의 널심볼과 위상기준심볼은 각각 제1시간(t1)과 제2시간(t2)의 지속시간을 가지며, 고속정보채널 및 주서비스채널은 제3시간(t3)의 지속시간을 갖는다.
동기채널의 널심볼에는 송출기 식별정보(TII)가 선택적으로 부가될 수 있다. 따라서, 이동 단말기(도 2의 M)는 DAB 신호의 송출기 식별정보(TII)로부터 각 송출기(도 2의 T1 내지 T3)를 식별하고, 측정된 DAB 신호의 도달시각을 송출기 식별정보(TII)와 함께 위치계산서버로 전송하며, 위치계산서버는 이미 확보하고 있는 각 송출기에서의 DAB 신호의 전송시각과 전달받은 DAB 신호의 도달시각을 이용하여 각 송출기(도 2의 T1 내지 T3)와 이동 단말기(도 2의 M) 사이의 거리를 산출하고, 삼각 측량법을 이용하여, 이미 확보하고 있는 각 송출기의 위치정보와 산출된 각 송출기(도 2의 T1 내지 T3)와 이동 단말기(도 2의 M) 사이의 거리를 해석함으로써 이동 단말기(도 2의 M)의 위치를 파악하고, 파악된 위치정보를 이동 단말기(도2의 M) 또는 서비스 서버에 제공한다.
결론적으로, 본 발명에서는 전송 프레임의 동기채널(SC)을 이용하여 이동 단말기(도 2의 M)의 위치를 파악하는데, 정확한 위치 파악과 보다 넓은 가청범위를 확보하기 위하여 동기채널의 송출전력을 고속정보채널/주서비스채널의 송출전력보다 높이는 것이 특징이다.
즉, 도 5에 도시한 바와 같이, 동기채널(SC)에 해당되는 제1 및 제2시간(t1, t2)에는 제1전력(P1)으로 DAB 신호를 송출하고, 고속정보채널/주서비스채 널(FIC/MSC)에 해당되는 제3시간(t3)에는 제1전력(P1)보다 낮은 제2전력(P2)으로 DAB 신호를 송출한다.
이러한 전력관계를 도 3의 송출기의 제1이득블럭(160)과 관련하여 설명하면, 송출기(100)의 고속정보채널/주서비스채널(FIC/MSC) 심볼발생부(120) 및 동기채널(SC) 심볼발생부(140)에서 고속정보채널/주서비스채널(FIC/MSC) 심볼 및 동기채널(SC) 심볼을 각각 제2전력(P2)으로 생성한 후, 제1이득율(G1)을 갖는 제1이득블럭(160)에 의하여 동기채널(SC) 심볼의 제2전력(P2)에 제1이득율(G1)을 곱한 제1전력(P1)이 동기채널(SC) 심볼의 새로운 전력 값으로 설정된다. (P1 = P2 X G1)
여기서 제1이득율(G1)은 1보다 큰 값이며 이에 따라 동일한 환경에서 동기채널(SC)의 가청범위(Cell Coverage)는 고속정보채널/주서비스채널(FIC/MSC)의 가청범위보다 크게 되고, 이에 따라 위치 추적에 이용되는 송출기의 숫자를 감소시킬 수 있으며, 송출기에 추가되는 제1이득블럭에 의한 비용 증가를 최소화 할 수 있다.
DAB 신호의 전송프레임의 채널 별 가청범위를 도면을 참조하여 설명한다.
도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 위치 추적 방법의 가청범위를 도시한 개략도이다.
도 6에 도시한 바와 같이, DAB 신호를 송출하는 제1 내지 제3송출기(T1 내지 T3)는 각각 가청범위(Cell Coverage)를 가지는데, 동기채널(SC)에 해당되는 DAB 신호의 송출전력인 제1전력(P1)이 고속정보채널/주서비스채널(FIC/MSC)에 해당되는 DAB 신호의 송출전력인 제2전력(P2)보다 높으므로, 동기채널(SC)에 해당되는 DAB 신호의 가청범위가 고속정보채널/주서비스채널(FIC/MSC)에 해당되는 DAB 신호의 가청범위보다 더 넓다. 즉, 동기채널(SC)에 해당되는 DAB 신호의 가청범위는 제1반경(R1)의 제1경계(CB1)를 셀경계(cell boundary)로 가지고, 고속정보채널/주서비스채널(FIC/MSC)에 해당되는 DAB 신호의 가청범위는 제1반경(R1)보다 작은 제2반경(R2)의 제2경계(CB2)를 셀경계(cell boundary)로 가진다. 본 발명에 따른 위치 추적 방법에서는 동기채널(SC)에 해당되는 DAB 신호만으로 위치 추적이 가능하므로, 각 송출기의 제1경계(CB1)에 의하여 모든 영역을 커버하면 되고 이에 따라 송출기의 숫자를 감소시킬 수 있으며 그에 따른 비용 감소가 가능하다.
한편, 동기채널(SC)의 널심볼에 부가된 송출기 식별정보(TII)는 각 송출기마다 상이한 반면, 동기채널(SC)의 위상기준심볼(PRS)은 모든 송출기에서 동일하므로, 위상기준심볼(PRS)은 이미 알려진 정보(known pattern)이며 이에 따라 위상기준심볼(PRS)에 요구되는 필요 신호잡음비(required S/N)가 낮다. 따라서, 위상기준심볼(PRS)을 널심볼보다 더 낮은 전력으로 송출하더라도 동일한 가청범위를 유지할 수 있으므로, 기존의 송출기의 전력 증폭기를 그대로 사용할 수 있는 장점이 있다.
이러한 제2실시예를 도면을 참조하여 설명한다.
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 DAB 송출기의 구조를 도시한 개략도이다.
도 7에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 DAB 송출기(200)는 전송프레임 다중화부(210), 고속정보채널/주서비스채널(FIC/MSC) 심볼 발생부(220), 직교주파수분할다중(OFDM)신호 발생부(230), 동기채널(SC) 심볼 발생부(240), 송출기 식별정보(TII) 신호 발생부(250), 제1이득블럭(Gain Block)(260), 제2이득블럭(270)을 포함한다.
전송프레임 다중화부(210)는 외부로부터 고속정보채널(FIC)용 데이터와 주서비스채널(MSC)용 데이터를 입력받아 고속정보채널/주서비스채널(FIC/MSC) 심볼 발생부(220)에 전달하고, 고속정보채널/주서비스채널(FIC/MSC) 심볼 발생부(220)는 고속정보채널(FIC)용 데이터와 주서비스채널(MSC)용 데이터에 대응되는 심볼을 생성하여 직교주파수분할다중(OFDM) 신호 발생부(230)로 전달한다.
한편, 동기채널(SC) 심볼 발생부(240)는 동기채널(SC)에 대응되는 심볼을 생성하는데, 이때 제1이득블럭(260)이 생성된 동기채널 심볼의 전력을 제1이득율(G1)만큼 증폭하여 직교주파수분할다중(OFDM) 신호 발생부(230)로 전달한다.
직교주파수분할다중(OFDM) 신호 발생부(230)는 고속정보채널/주서비스채널(FIC/MSC) 심볼과 동기채널(SC) 심볼을 이용하여 직교주파수분할다중(OFDM) 신호를 생성하는데, 송출기 식별정보(TII) 신호 발생부(250)는 송출기 인식에 관한 정보를 포함하는 송출기 식별정보(TII) 신호를 생성하여 직교주파수분할다중(OFDM) 신호의 전송 프레임의 동기채널(SC)의 널(Null) 심볼에 삽입하여 DAB 신호를 완성하는 역할을 한다. 이때 제2이득블럭(270)은, 생성된 송출기 식별정보(TII) 신호가 갖는 동기채널(SC)의 전력을 제2이득율(G2)만큼 증폭하여 동기채널(SC)의 널 심볼로 삽입한다.
즉, 본 발명의 제2실시예에 따른 DAB 송출기에서는, 고속정보채널/주서비스채널(FIC/MSC) 심볼과 동기채널(SC) 심볼이 독립적으로 생성되어 직교주파수분할다중(OFDM) 신호 발생부(230)에 공급되고, 제1이득블럭(260)을 이용하여 동기채널(SC) 심볼의 전력을 독립적으로 제어할 수 있으며, 추가적으로 제2이득블럭(270)을 이용하여 동기채널(SC)의 널 심볼의 전력을 위상기준심볼로부터 독립적으로 제어할 수 있다. 따라서, 송출기에서의 출력을 감소시켜서 기존의 DAB 송출기에서 사용하는 전력 증폭기(power amplifier)를 그대로 사용할 수 있으므로 고가 장비에 대한 추가적인 투자가 필요 없다는 장점이 있으며, 제1실시예에 비하여 소비전력을 개선할 수 있다.
이러한 제2실시예의 직교주파수분할다중(OFDM) 신호의 채널 및 심볼과 전력의 관계를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 DAB 신호의 송출전력을 도시한 도면이다. 제2실시예의 DAB 신호의 전송프레임의 구조는 제1실시예의 DAB 신호의 전송프레임의 구조와 동일하므로 도 4를 참조하여 설명한다.
즉, 제2실시예의 DAB 신호의 전송프레임 역시 동기채널(SC), 고속정보채널(FIC), 주서비스채널(MSC)로 구성되며, 동기채널(SC)은 널심볼(Null Symbol)과 위상기준심볼(PRS)로 이루어진다.
동기채널(SC)의 널심볼과 위상기준심볼은 각각 제1시간(t1)과 제2시간(t2)의 지속시간을 가지며, 고속정보채널/주서비스채널(FIC/MSC)은 제3시간(t3)의 지속시 간을 갖는다.
물체의 위치 파악을 위하여 DAB 신호의 동기채널(SC)을 이용하며, 정확한 위치 추적과 넓은 가청범위 확보를 위하여 동기채널(SC)의 전력을 고속정보채널/주서비스채널(FIC/MSC)의 전력보다 크게 송출하되, 특히 제2실시예에서는 동기채널(SC)의 위상기준심볼(PRS)이 알려진 정보임을 고려하여, 널심볼보다 위상기준심볼(PRS)을 더 낮은 전력으로 송출하여 가청범위 감소없이 소비전력을 개선할 수 있다.
즉, 동기채널(SC)의 널심볼에 해당되는 제1시간(t1)에는 제1전력(P1)으로 DAB 신호를 송출하고, 고속정보채널/주서비스채널(FIC/MSC)에 해당되는 제3시간(t3)에는 제1전력(P1)보다 낮은 제2전력(P2)으로 DAB 신호를 송출하고, 동기채널(SC)의 위상기준심볼(PRS)에 해당되는 제2시간(t2)에는 제1전력(P1)보다 낮고 제2전력(P3)보다 높은 제3전력(P3)으로 DAB 신호를 송출하여, 소비전력을 개선할 수 있다.
이러한 전력관계를 도 7의 송출기의 제1 및 제2이득블럭(260, 270)과 관련하여 설명하면, 송출기(200)의 고속정보채널/주서비스채널(FIC/MSC) 심볼발생부(220) 및 동기채널(SC) 심볼발생부(240)에서 고속정보채널/주서비스채널(FIC/MSC) 심볼 및 동기채널(SC) 심볼이 각각 제2전력(P2)으로 생성된 후, 제1이득율(G1)을 갖는 제1이득블럭(260)에 의하여 동기채널(SC) 심볼의 제2전력(P2)에 제1이득율(G1)을 곱한 제3전력(P3)이 동기채널(SC) 심볼의 새로운 송출 전력 값으로 설정된다. (P3 = P2 X G1)
여기서 제1이득율(G1)은 1보다 큰 값으로, 동기채널(SC)의 가청범위(Cell Coverage)는 고속정보채널/주서비스채널(FIC/MSC)의 가청범위보다 크게 되고, 이에 따라 위치 추적에 이용되는 송출기의 숫자를 감소시킬 수 있으며, 송출기에 추가되는 제1이득블럭(260)에 의한 비용 증가를 최소화 할 수 있다.
또한, 제1이득율(G1)은 위상기준심볼(PRS)이 알려진 정보임을 고려하여 최적화한 값으로 제1실시예의 제1이득율(G1)보다 작은 값이 될 수 있으며, 이에 따라 동일한 환경에서 제1실시예와 동일한 가청범위를 동기채널(SC)의 위상기준심볼의 송출전력을 감소(P1->P3)하여 확보하므로, 송출기의 출력을 감소시킴으로써 기존의 전력 증폭기를 그대로 사용할 수 있는 장점이 있고, 제1실시예보다 소비전력을 개선할 수 있다.
한편, 제2이득율(G2)을 갖는 제2이득블럭(270)에 의하여, 동기채널(SC)의 송출전력인 제3전력(P3)에 제2이득율(G2)을 곱한 제1전력(P1)이 송출기 식별정보(TII)가 부가되는 동기채널(SC)의 널심볼의 송출 전력 값으로 설정된다. (P1 = P3 X G2 = P2 X G1 X G2) 여기서, 제2이득율(G2)은 1보다 큰 값인데, 제2실시예의제2이득율(G2)과 제1이득율(G1)을 곱한 값이 제1실시예의 제1이득율(G1)과 동일한 값일 수 있다.
한편, 동기채널(SC)의 널심볼에는 송출기 식별정보(TII)가 부가되는데, 이에 따른 각 송출기의 위치 정보는 위치계산서버가 가지고 있어서, 물체의 위치를 계산하기 위해서는 이동 단말기가 송출기로부터의 DAB 신호의 도달시각 및 송출기 식별정보(TII)를 다시 위치계산서버로 전송해야 한다. 즉, 이동 단말기는 자신의 위치 를 스스로 파악할 수 없다.
본 발명의 제3실시예에서는, DAB 신호의 고속정보채널/주서비스채널(FIC/MSC)에 인접 송출기의 위치 정보와 송출기 식별정보(TII)를 부가하여 전송한다.
따라서, 각 이동 단말기가 근접 송출기와의 거리 정보는 물론, 근접 송출기의 위치 정보를 획득하여 자신의 위치를 스스로 파악하는 자율위치선정(autonomous positioning) 기능을 가진다.
또한 이동 단말기(M)는 고속정보채널/주서비스채널(FIC/MSC)에 의하여 근접 송출기의 송출기 식별정보(TII)를 이미 확보하게 되므로, 동기채널(SC)의 널심볼의 송출기 식별정보(TII)는 이미 알려진 정보(known pattern)가 되고, 그 신호잡음비(S/N)가 급격히 개선되므로, 가청범위 감소없이 동기채널(SC)의 널심볼의 송출전력을 감소시킬 수 있다. 이에 따라 소비전력은 더욱 개선된다.
이를 도면을 참조하여 설명한다.
도 9는 본 발명의 제3실시예에 따른 위치 추적 방법의 가청범위를 도시한 개략도이다.
도 9에 도시한 바와 같이, DAB 신호를 송출하는 제1 내지 제3송출기(T1 내지 T3)가 배치되어 있고, 각 송출기는 제1반경(R1)의 제1경계(CB1)를 셀경계(cell boundary)로 하는 동기채널(SC)의 가청범위와, 제1반경(R1)보다 작은 제2반경(R2)의 제2경계(CB2)를 셀경계(cell boundary)로 하는 고속정보채널/주서비스채널(FIC/MSC)의 가청범위를 가진다.
여기서, 이동 단말기(M)가 도면에서와 같이 위치할 경우, 즉, 제1송출기(T1)의 제1 및 제2경계(CB1, CB2)내에 위치하지만, 제2 및 제3송출기(T2, T3)의 제2경계(CB2)의 외부에 위치할 경우, 이동 단말기(M)는 제1송출기(T1)로부터는 동기채널(SC)과 고속정보채널/주서비스채널(FIC/MSC)의 정보를 모두 전송 받을 수 있지만, 제2 및 제3송출기(T2, T3)로부터는 동기채널(SC)의 정보는 전송 받고 고속정보채널/주서비스채널(FIC/MSC)의 정보는 전송 받지 못한다.
그러나, 제3실시예에서는, 제1송출기(T1)에서 전송되는 DAB 신호의 고속정보채널/주서비스채널(FIC/MSC)에 자신의 위치 정보는 물론 제2 및 제3송출기(T2, T3)의 위치 정보와 송출기 식별정보(TII)가 부가되어 있으므로, 결국 이동 단말기(M)는 제1 내지 제3송출기(T1 내지 T3)의 위치 정보와 송출기 식별정보(TII)를 모두 확보하게 된다.
DAB 신호는 각 송출기의 제2경계(CB2)에 의하여 모든 영역을 커버할 수 있으므로, 이동 단말기(M)가 어떤 위치에 있든지 위의 결과는 동일하다.
따라서, 이동 단말기(M)는 각 송출기에서 전송되는 DAB신호의 동기채널(SC)을 이용하여 각 송출기까지의 거리를 산출하고, 제1송출기(T1)에서 전송되는 DAB 신호의 고속정보채널/주서비스채널(FIC/MSC)을 이용하여 각 송출기의 위치 정보를 확보하여 자신의 위치를 스스로 파악할 수 있다(자율 위치 선정).
또한, 제1송출기(T1)에서 전송되는 DAB 신호의 고속정보채널/주서비스채널(FIC/MSC)에 의하여 제2 및 제3송출기(T2, T3)의 송출기 식별정보(TII)를 확보하고 있으므로, 제2 및 제3송출기(T2, T3)에서 전송되는 DAB 신호의 동기채널(SC)의 널심볼에 포함된 송출기 식별정보(TII)는 이미 알려진 정보(known pattern)가 되며, 이에 따라 널심볼에 요구되는 필요 신호잡음비(required S/N)가 개선되므로 가청범위 감소 없이 DAB 신호의 동기채널(SC)의 널심볼의 송출전력을 감소시킬 수 있다.
도 10은 본 발명의 제3실시예에 따른 DAB 신호의 송출전력을 도시한 도면이다. 제3실시예의 DAB 신호의 전송프레임의 구조는 제1 및 제2실시예의 DAB 신호의 전송프레임의 구조와 동일하므로 도 4를 참조하여 설명한다.
즉, 제3실시예에 따른 DAB 신호의 전송프레임 역시 동기채널(SC), 고속정보채널(FIC), 주서비스채널(MSC)로 구성되며, 동기채널(SC)은 널심볼(Null Symbol)과 위상기준심볼(PRS)로 이루어진다.
동기채널(SC)의 널심볼과 위상기준심볼은 각각 제1시간(t1)과 제2시간(t2)의 지속시간을 가지며, 고속정보채널/주서비스채널(FIC/MSC)은 제3시간(t3)의 지속시간을 갖는다.
물체의 위치 파악을 위하여 DAB 신호의 동기채널(SC)을 이용하며, 정확한 위치 추적과 넓은 가청범위 확보를 위하여 동기채널(SC)의 전력을 고속정보채널/주서비스채널(FIC/MSC)의 전력보다 크게 송출하되, 동기채널(SC)의 위상기준심볼(PRS)이 알려진 정보임을 고려하여 널심볼보다 위상기준심볼(PRS)을 더 낮은 전력으로 송출하는 것이 제2실시예인데, 제3실시예에서는 널심볼 역시 알려진 정보가 되므로 제2실시예에서보다 더 낮은 전력으로 널심볼을 송출하여도 동일한 가청범위를 유지할 수 있고 이에 따라 송출기의 출력을 더욱 감소시킴으로써 기존의 전력 증폭기를 그대로 사용할 수 있는 가능성이 더욱 높아지고, 제2실시예보다 소비전력이 더욱 개선된다.
즉, 고속정보채널/주서비스채널(FIC/MSC)에 해당되는 제3시간(t3)에는 제2전력(P2)으로 DAB 신호를 송출하고, 동기채널(SC)의 위상기준심볼(PRS)에 해당되는 제2시간(t2)에는 제2전력(P3)보다 높은 제3전력(P3)으로 DAB 신호를 송출하고, 동기채널의 널심볼에 해당되는 제1시간(t1)에는 제2전력보다 높은 제4전력(P4)으로 DAB 신호를 송출하여 송출기의 출력을 더욱 감소시킴으로써 기존의 전력 증폭기를 그대로 사용할 수 있는 가능성이 더욱 높아지고, 제2실시예에서보다 소비전력을 더욱 개선할 수 있다.
즉, 동기채널(SC)의 널심볼을 제1전력(P1)으로 송출하는 제2실시예(도 8)와 비교해 볼 때, 제1전력(P1)보다 낮은 제4전력(P4)으로 동기채널(SC)의 널심볼을 송출함으로써, 기존의 전력 증폭기를 그대로 사용할 수 있는 가능성이 더욱 높아지고, 제2실시예보다 소비전력을 더욱 줄일 수 있다.
도 10에서는 제4전력(P4)이 제3전력(P3)보다 높은 것으로 도시되어 있지만, 실제 DAB 망의 환경에 따라 제4전력(P4)은 제3전력(P3)과 동일하거나 작은 값일 수 있다.
제3실시예의 송출기 구조는 제2실시예의 송출기 구조와 동일할 수 있으므로, 이러한 전력관계를 도 7의 송출기의 제1 및 제2이득블럭(260, 270)과 관련하여 설명하면, 송출기(200)의 고속정보채널/주서비스채널(FIC/MSC) 심볼발생부(220) 및 동기채널(SC) 심볼발생부(240)에서 고속정보채널/주서비스채널(FIC/MSC) 심볼 및 동기채널(SC) 심볼이 각각 제2전력(P2)으로 생성된 후, 제1이득율(G1)을 갖는 제1이득블럭(260)에 의하여 동기채널(SC) 심볼의 제2전력(P2)에 제1이득율(G1)을 곱한 제3전력(P3)이 동기채널(SC) 심볼의 새로운 송출 전력 값으로 설정된다. (P3 = P2 X G1)
여기서 제1이득율(G1)은 1보다 큰 값으로, 동기채널(SC)의 가청범위(Cell Coverage)는 고속정보채널/주서비스채널(FIC/MSC)의 가청범위보다 크게 되고, 이에 따라 위치 추적에 이용되는 송출기의 숫자를 감소시킬 수 있으며, 송출기에 추가되는 제1이득블럭(260)에 의한 비용 증가를 최소화 할 수 있다.
또한, 제1이득율(G1)은 위상기준심볼(PRS)이 알려진 정보임을 고려하여 최적화한 값으로 제1실시예의 제1이득율(G1)보다 작은 값이 될 수 있으며, 이에 따라 동일한 환경에서 제1실시예와 동일한 가청범위를 동기채널(SC)의 위상기준심볼의 송출전력을 감소(P1->P3)하여 확보하므로, 송출기의 출력을 감소시킴으로써 기존의 전력 증폭기를 그대로 사용할 수 있는 가능성이 높아지고, 제1실시예보다 소비전력을 개선할 수 있다.
그리고, 제2이득율(G2)을 갖는 제2이득블럭(270)에 의하여, 동기채널(SC)의 송출전력인 제3전력(P3)에 제2이득율(G2)을 곱한 제4전력(P4)이 송출기 식별정보(TII)가 부가되는 동기채널(SC)의 널심볼의 송출 전력 값으로 설정된다. (P4 = P3 X G2 = P2 X G1 X G2)
여기서 제2이득율(G2)은 1보다 크거나 같거나 작은 값일 수 있는데, 그 결과인 제4전력(P4)이 제2전력보다 낮아지지 않는 범위에서 DAB 망의 환경에 따라 결정 될 수 있다. 즉, 제1이득율(G1)과 제2이득율(G2)의 곱이 1보다 크거나 같은 범위에서 결정될 수 있다. (G1 X G2 = 1)
이에 따라, 제2실시예와 동일한 가청범위를 동기채널(SC)의 널심볼의 송출전력을 감소(P1->P4)하여 확보하므로, 송출기의 출력을 더욱 감소시킴으로써 기존의 전력 증폭기를 그대로 사용할 수 있는 가능성이 더욱 높아지며, 제2실시예보다 소비전력을 더욱 개선할 수 있다.
한편, 각 송출기와 이동 단말기 사이의 거리를 산출하는데 있어서, DAB 신호의 동기채널(SC)을 이용하는 대신, 의사잡음부호(Pseudo Random Noise Code: PRN Code)를 동기채널(SC)에 부가하여 이용할 수 있는데, 이에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.
도 11은 본 발명의 제4실시예에 따른 DAB 신호의 전송프레임의 일부를 도시한 도면이다.
도 11에 도시한 바와 같이, 송출기 식별정보(TII)가 부가되어 있는 DAB 신호의 동기채널(SC)의 널심볼은 송출기 식별이라는 목적상 비트밀도(bit density)가 매우 낮아서, 스펙트럼 분석기로 보면 몇 개의 델타함수(delta function)같은 펄스가 있는 것으로 보인다.
따라서, 동기채널(SC)의 널심볼 구간에 의사잡음부호(PRN code)를 삽입한다고 하더라도, 그 송출전력만 적절히 제어하면 송출기 식별정보(TII)와 의사잡음부호(PRN code)의 구별에는 문제가 없으며, 송출기의 출력 증강을 위해 기존의 DAB 송출기의 전력 증폭기를 더 높은 출력의 전력 증폭기로 교체할 필요가 없다.
즉, DAB 신호는 1.536 MHz의 대역폭(bandwidth)을 갖는데, 1.536 MHz의 의사잡음부호(PRN code)는 약 61.86 dB의 확산이득(spreading gain)을 가지므로, 그 주파수 당 에너지 밀도가 충분히 낮아서 DAB 신호의 널심볼에 부가된 송출기 식별정보(TII)를 훼손시키지 않는다. 또한, 송출기 식별정보(TII)의 밀도가 매우 낮으므로, 역확산(de-spreading) 시 송출기 식별정보(TII)의 반송파(carriers)에 의한 잡음수준(noise floor)은 의사잡음부호(PRN code)의 인식(상관: correlation)에 큰 지장을 주지 않는다.
그리고, 도면으로 도시하지는 않았지만, 환경에 따라서는 동기채널(SC)뿐만 아니라 고속정보채널/주서비스채널(FIC/MSC)에도 의사잡음부호(PRN code)를 삽입하여 각 송출기와 이동 단말기 사이의 거리를 산출하는데 이용할 수 있다.
이러한 의사잡음부호(PRN code)의 송출전력 제어를 도면을 참조하여 설명한다.
도 12는 본 발명의 제4실시예에 따른 DAB 송출기의 구조를 도시한 개략도이다.
도 12에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제4실시예에 따른 DAB 송출기(300)는 전송프레임 다중화부(310), 고속정보채널/주서비스채널(FIC/MSC) 심볼 발생부(320), 직교주파수분할다중(OFDM)신호 발생부(330), 동기채널(SC) 심볼 발생부(340), 송출기 식별정보(TII) 신호 발생부(350), 의사잡음(PRN) 코드발생부(380), 제3이득블럭(Gain Block)(390)을 포함한다.
전송프레임 다중화부(310)는 외부로부터 고속정보채널(FIC)용 데이터와 주서비스채널(MSC)용 데이터를 입력받아 고속정보채널/주서비스채널(FIC/MSC) 심볼 발생부(320)에 전달하고, 고속정보채널/주서비스채널(FIC/MSC) 심볼 발생부(320)는 고속정보채널(FIC)용 데이터와 주서비스채널(MSC)용 데이터에 대응되는 심볼을 생성하여 직교주파수분할다중(OFDM) 신호 발생부(330)로 전달한다.
동기채널(SC) 심볼 발생부(340)는 동기채널(SC)에 대응되는 심볼을 생성하여 직교주파수분할다중(OFDM) 신호 발생부(330)로 전달하고, 직교주파수분할다중(OFDM) 신호 발생부(330)는 고속정보채널/주서비스채널(FIC/MSC) 심볼과 동기채널(SC) 심볼을 이용하여 직교주파수분할다중(OFDM) 신호를 생성하는데, 송출기 식별정보(TII) 신호 발생부(350)는 송출기 인식에 관한 정보를 포함하는 송출기 식별정보(TII) 신호를 생성하여 직교주파수분할다중(OFDM) 신호의 전송 프레임의 동기채널(SC)의 널(Null) 심볼에 삽입하여 DAB 신호를 완성하는 역할을 한다.
의사잡음(PRN) 부호발생부(380)는 의사잡음부호(PRN code)를 생성하는데, 제3이득블럭(390)은 생성된 의사잡음부호(PRN code)의 전력을 제3이득율(G3)만큼 증폭하여 동기채널(SC)의 널 심볼에 부가하여 송출기 식별정보(TII)와 중첩시킨다.
여기서 제3이득율(G3)은 DAB의 효율을 떨어뜨리지 않는 한도 내에서 시뮬레이션과 실험으로 결정된다.
한편, 제4실시예의 의사잡음부호(PRN code)를 사용하는 방법은 제1 내지 제3실시예의 DAB 신호의 동기채널(SC)의 전력 증대 방법과 함께 사용될 수 있으며, 그 경우 송출기는 제1 내지 제3이득블럭을 동시에 포함할 수 있다.
제4실시예에서 사용되는 의사잡음부호(PRN code)의 형태는 2가지가 가능하다.
우선, GPS에서와 같이, 각 송출기가 서로 다른 의사잡음부호(PRN code)를 사용할 수 있다. 이 경우 모든 송출기에서 사용되는 의사잡음부호(PRN code)는 서로 독립적(orthogonal)인 황금 의사잡음부호군(golden PRN codes)을 이루고, 나아가 제3실시예를 함께 적용할 경우 신속한 위치 추적을 위하여 DAB 신호의 고속정보채널/주서비스채널(FIC/MSC)에는 인접 송출기가 사용하는 의사잡음 번호(PRN number)가 부가될 수 있다.
다른 형태는, CDMA(Code Division Multiple Access)에서와 같이, 각 송출기가 서로 다른 위상편차(phase offset)를 가지는 동일한 의사잡음부호(PRN code)를 사용하는 것으로, 이 경우 원활한 동작을 위하여 적절한 의사잡음 위상거리(PRN phase distance)를 찾아내야 한다. 또한, 제3실시예를 함께 적용할 경우 신속한 위치 추적을 위하여 DAB 신호의 고속정보채널/주서비스채널(FIC/MSC)에는 인접 송출기의 절대시간(absolute time)으로부터의 의사잡음 위상거리(PRN phase distance)에 대한 정보가 부가될 수 있다.
본 발명에 따른 실내 위치 추적 방법에 의하면, 설치 비용 추가 없이 위치 추적이 가능하고, 송출전력 최적화를 통하여 송출기의 수를 줄여서 비용을 감소시킬 수 있으므로, 즉시 실시 가능하다.
도 1은 삼각 측량법에 의하여 물체의 위치를 파악하는 방법을 설명하는 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 실내 위치 추적 방법을 설명하기 위한 개념도.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 DAB 송출기의 구조를 도시한 개략도.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 DAB 신호의 전송 프레임을 도시한 개략도.
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 DAB 신호의 송출전력을 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 위치 추적 방법의 가청범위를 도시한 개략도.
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 DAB 송출기의 구조를 도시한 개략도.
도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 DAB 신호의 송출전력을 도시한 도면.
도 9는 본 발명의 제3실시예에 따른 위치 추적 방법의 가청범위를 도시한 개략도.
도 10은 본 발명의 제3실시예에 따른 DAB 신호의 송출전력을 도시한 도면.
도 11은 본 발명의 제4실시예에 따른 DAB 신호의 전송프레임의 일부를 도시한 도면.
도 12는 본 발명의 제4실시예에 따른 DAB 송출기의 구조를 도시한 개략도.

Claims (12)

  1. 각각이 동기채널, 고속정보채널, 주서비스채널로 구성되는 전송 프레임을 갖는 다수의 디지털 오디오 방송(DAB) 신호를 다수의 송출기에서 생성하는 단계와;
    상기 동기채널의 상기 다수의 DAB 신호는 각각 제1전력으로 송출하고, 상기 고속정보채널 및 주서비스채널의 상기 다수의 DAB 신호는 각각 상기 제1전력보다 낮은 제2전력으로 송출하는 단계와;
    이동 단말기가 상기 다수의 DAB 신호의 도달시각을 측정하는 단계;
    측정된 상기 다수의 DAB 신호의 도달시각을 이용하여 상기 이동 단말기와 상기 다수의 송출기 사이의 거리를 산출하고, 산출된 상기 이동 단말기와 상기 다수의 송출기 사이의 거리와 상기 다수의 송출기의 위치정보로부터 상기 이동 단말기의 위치를 결정하는 단계
    를 포함하는 위치 추적 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 다수의 송출기는 제1 내지 제3송출기이고, 상기 이동 단말기는 상기 제1 내지 제3송출기 각각의 위치 정보와 상기 제1 내지 제3송출기 각각과 자신과의 거리 정보를 이용하여 삼각 측량법으로 자신의 위치를 결정하는 위치 추적 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 다수의 DAB 신호 각각의 상기 동기채널은, 상기 다수의 송출기의 송출기 식별정보가 선택적으로 부가되는 널심볼(Null Symbol)과, 상기 고속정보채널 및 주서비스채널의 시작위상에 대한 기준이 되는 위상기준심볼(Phase Reference Symbol)로 이루어지고, 상기 다수의 DAB 신호의 위상기준심볼은 모두 동일한 것을 특징을 하는 위치 추적 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 널심볼의 상기 다수의 DAB 신호는 각각 상기 제1전력으로 송출되고 상기 위상기준심볼의 상기 다수의 DAB 신호는 각각 상기 제1전력보다 작고 상기 제2전력보다 큰 제3전력으로 송출되는 위치 추적 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 이동 단말기가 측정한 상기 다수의 DAB 신호의 도달시각을 위치계산서버로 전송하는 단계와;
    상기 위치계산서버가, 상기 이동 단말기로부터 전송 받은 상기 다수의 DAB 신호의 도달시각과, 상기 다수의 DAB 신호의 송출시각으로부터 상기 이동 단말기와 상기 다수의 송출기 사이의 거리를 산출하는 단계와;
    상기 위치계산서버가, 삼각측량법을 이용하여 상기 이동 단말기와 상기 다수의 송출기 사이의 거리와 상기 다수의 송출기의 위치정보로부터 상기 이동 단말기의 위치를 결정하는 단계
    를 더욱 포함하는 위치 추적 방법.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 고속정보채널 및 주서비스채널에는 상기 다수의 송출기 중 인접한 송출기의 위치 정보 및 상기 송출기 식별정보가 부가되는 위치 추적 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 널심볼의 상기 다수의 DAB 신호는 각각 상기 제1전력보다 작고 상기 제2전력보다 큰 제4전력으로 송출되고, 상기 위상기준심볼의 상기 다수의 DAB 신호는 각각 상기 제1전력보다 작고 상기 제2전력보다 큰 제3전력으로 송출되는 위치 추적 방법.
  8. 각각이 동기채널, 고속정보채널, 주서비스채널로 구성되는 전송 프레임을 갖 는 다수의 디지털 오디오 방송(DAB) 신호를 다수의 송출기에서 생성하는 단계와;
    상기 동기채널, 고속정보채널, 주서비스채널 중 적어도 하나에 의사잡음부호(Pseudo Random Noise Code)를 부가하는 단계와;
    상기 동기채널, 고속정보채널, 주서비스채널의 상기 다수의 DAB 신호는 각각 제1전력으로 송출하고, 상기 의사잡음부호의 상기 다수의 DAB 신호는 각각 제2전력으로 송출하는 단계와;
    이동 단말기가 상기 다수의 DAB 신호를 수신하여 상기 이동 단말기와 상기 다수의 송출기 사이의 거리를 산출하는 단계
    를 포함하는 위치 추적 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 다수의 송출기는, 서로 상이하고 독립적인(orthogonal) 의사잡음부호를 사용하거나, 서로 상이한 위상편차(phase offset)를 갖는 동일한 의사잡음부호를 사용하는 위치 추적 방법.
  10. 외부로부터 고속정보채널용 데이터와 주서비스채널용 데이터를 입력 받는 전송프레임 다중화부와;
    상기 전송프레임 다중화부로부터 상기 고속정보채널용 데이터 및 주서비스채 널용 데이터를 전달받아 제1심볼을 생성하는 고속정보채널/주서비스채널 심볼발생부와;
    동기채널 정보에 대응되는 제2심볼을 생성하는 동기채널 심볼발생부와;
    상기 제2심볼의 전력을 제1이득율만큼 증폭하는 제1이득블럭과;
    상기 고속정보채널/주서비스채널 심볼발생부로부터 상기 제1심볼을 입력 받고, 상기 동기채널 심볼발생부와 상기 제1이득블럭으로부터 그 전력이 증폭된 상기 제2심볼을 입력 받아 직교주파수분할다중 신호을 생성하는 직교주파수분할다중 신호발생부와;
    송출기 식별정보 신호를 생성하여 상기 직교주파수분할다중 신호에 부가하여 디지털 오디오 방송(DAB) 신호를 완성하는 송출기 식별정보 신호발생부
    를 포함하는 위치 추적용 송출기.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 송출기 식별정보 신호의 전력을 제2이득율만큼 증폭하는 제2이득블럭을 더욱 포함하는 위치 추적용 송출기.
  12. 외부로부터 고속정보채널용 데이터와 주서비스채널용 데이터를 입력 받는 전송프레임 다중화부와;
    상기 전송프레임 다중화부로부터 상기 고속정보채널용 데이터 및 주서비스채널용 데이터를 전달받아 제1심볼을 생성하는 고속정보채널/주서비스채널 심볼발생부와;
    동기채널 정보에 대응되는 제2심볼을 생성하는 동기채널 심볼발생부와;
    상기 고속정보채널/주서비스채널 심볼발생부로부터 상기 제1심볼을 입력 받고, 상기 동기채널 심볼발생부로부터 상기 제2심볼을 입력 받아 직교주파수분할다중 신호을 생성하는 직교주파수분할다중 신호발생부와;
    송출기 식별정보 신호를 생성하여 상기 직교주파수분할다중 신호에 부가하여 디지털 오디오 방송(DAB) 신호를 완성하는 송출기 식별정보 신호발생부와;
    의사잡음부호(PRN code)를 생성하여 상기 DAB 신호에 부가하는 의사잡음 부호발생부와;
    상기 의사잡음부호의 전력을 제3이득율만큼 증폭하여 상기 송출기 식별정보와 중첩시키는 제3이득블럭
    을 포함하는 위치 추적용 송출기.
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