KR100855429B1

KR100855429B1 - 무선측위시스템의 거리오차 감소방법

Info

Publication number: KR100855429B1
Application number: KR1020020087227A
Authority: KR
Inventors: 최용준
Original assignee: 엘지노텔 주식회사
Priority date: 2002-12-30
Filing date: 2002-12-30
Publication date: 2008-09-01
Also published as: KR20040060432A

Abstract

본 발명은 무선측위시스템에서 초기화된 기지국의 초기정보를 이용하여 안테나함수(b)를 산출하는 안테나함수 산출단계와, 상기 안테나함수 산출단계후에 기지국시스템의 초기정보를 이용하여 실제안테나폴의 높이함수(H)를 산출하는 실제 안테나폴 높이함수 산출단계와, 상기 실제 안테나폴 높이함수 산출단계후에 측위를 위해 방출된 실제 단말기로부터 회수된 전파시간을 위한 거리함수(a)를 산출하는 전파도달거리 함수산출단계와, 상기 전파도달거리 함수산출단계후에 상기 단계들에 의해 산출된 함수값들을 이용하여 안테나의 실제거리(r)를 산출하고 그 산출값을 이용하여 측위오차를 보정하여 호처리에 적용시키는 실거리측위오차 보정단계로 이루어진 무선측위시스템의 거리오차 감소방법을 제공한다.

상기와 같은 본 발명은 무선측위시스템과 단말기사이에서 측정된 전파시간에 실제거리정보를 부가하여 실거리측정의 오차를 보정하므로써, 무선측위 서비스망에서 단말기와의 실제거리를 구하기위한 오버헤드와 계산오차를 최소화할 수 있으므로 그에따라 서비스의 통화품질을 극대화할 수 있음은 물론 거리측정을 위해 별도의 추가회로구성없이 실제거리를 정확하게 측정할 수 있으므로 그에 따라 무선측위시스템의 기능성도 상당히 향상시킨다.

Description

무선측위시스템의 거리오차 감소방법{method for reducing a distance error of the wireless position measuring system}

도 1은 종래 무선측위시스템을 설명하는 설명도.

도 2는 본 발명이 적용되는 무선측위시스템을 설명하는 설명도.

도 3은 본 발명의 플로우차트.

도 4는 본 발명의 방법을 삼각함수법을 이용하여 설명하는 설명도.

<부호의 상세한 설명>

1 : 단말기 2A-N: 기지국

3 : RNC 4 : 네트워크 코어

본 발명은 무선측위시스템의 거리오차 감소방법에 관한 것으로, 특히 무선측위시스템과 단말기사이에서 측정된 전파시간에 실제거리정보를 부가하여 실거리측정의 오차를 보정하는 무선측위시스템의 거리오차 감소방법에 관한것이다.

일반적으로 이동통신체계중 특히 이동통신시스템은 1980년대 초에 북미지역에서 서비스 대상지역을 수 km ~ 수 10 km 직경의 육각형 셀로 분할한 후 , 지리적 으로 떨어진 셀에서 동일한 주파수 채널을 반복적으로 사용하고 가입자의 이동에 따라 셀간에서 무선채널 절체 기능을 구현한 셀룰러폰(cellular-phone) 이동 통신 시스템을 최초로 상용화하므로써 급성장하게 되었다. 그리고, 최근에는 IMT-2000으로 불리는 제 3 세대 이동통신시스템이 개발되어 사용되는데, 이러한 시스템은 이동 사용자의 요구에 따라 PSTN/ISDN/B-ISDN 등과 같은 고정 통신망에 의해 지원되는 다양한 통신 서비스 예컨대, 음성 및 영상 데이터가 포함된 정보서비스망에 무선링크를 사용하여 접속을 가능케 하는 이동 통신시스템이다. 그런데, 이러한 IMT-2000시스템에서는 단말기와의 호채널을 유지하기 위해 무선측위를 실행해야 하는데, 이러한 무선측위방식으로는 GPS를 이용하는 방식과 그렇치 않은 방식으로 구분할 수 있고 특히, GPS를 이용하지 않고 무선측위를 하는 방식만을 살펴보면, 예컨데, Cell id방식, cell id + RTT 방식, OTDOA방식, AOA 방식, TDOA방식을 들 수 있다.

이중 Cell id방식은 UE(user equipment)에 위치 등록한 cell의 좌표를 이용하는 것이고, cell id+ RTT방식은 UE로의 전파도달시간인 RTT(ROUND TRIP TIME)을 이용하여 UE의 불확실성(Uncertainty)좌표를 구하여 UE의 위치를 근사화하는 방법이다.

그러면, 상기와 같은 방법중에서 종래 무선측위시스템의 Cell id + RTT방법을 도 1을 참고로 살펴보면, 먼저 단말기(70)가 셋업을 실행할 경우 인접 기지국시스템부(71)에 위치등록절차를 수행해야 하는데, 이때 네트워크 코어(72)는 기지국시스템부(71)를 통해 동기를 위한 페이징신호를 계속 방출한다. 그러면, 상기 단말 기(70)는 상기 기지국시스템부(71)로부터 방출된 페이징신호에 응답하여 무선링크를 구성하게 되는데, 이때, 상기 기지국시스템부(71)는 네트워크 코어(72)의 무선측위지시에 따라 단말기(70)와 인접 기지국시스템부(71)사이의 전파도달시간 및 전파속도정보등을 이용하는 RTT방식을 이용하여 단말기(70)의 위치를 파악한다. 그리고, 상기와 같은 무선측위방법에 의해 단말기(70)의 위치를 파악하게 될 경우 통상의 이동통신 호처리동작을 실행한다.

그러나, 상기와 같은 종래 이동통신시스템의 무선측위방법은 기지국시스템부와 단말기사이의 무선측위시 지오이드면과 실제 지면사이의 차이가 고려되어 있지 않기 때문에 단말기의 위치계산에 있어서 거리오차가 상당부분 발생되었으며, 또한, 단말기의 거리오차로 인하여 기지국시스템부에서 정확한 호처리동작을 실행할 수가 없으므로 그에 따라 이동통신시스템의 통화품질도 저하되는 문제점이 발생되었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래 제반 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로, 무선측위 서비스망에서 단말기와의 실제거리를 구하기위한 오버헤드와 계산오차를 최소화할 수 있으므로 그에따라 서비스의 통화품질을 극대화할 수 있는 무선측위시스템의 거리오차 감소방법을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 거리측정을 위해 별도의 추가회로구성없이 실제거리를 정확하게 측정할 수 있으므로 그에 따라 무선측위시스템의 기능성도 상당히 향상시키는 무선측위시스템의 거리오차 감소방법을 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 무선측위시스템에서 초기화된 기지국의 초기정보를 이용하여 안테나함수(b)를 산출하는 안테나함수 산출단계와, 상기 안테나함수 산출단계후에 기지국시스템의 초기정보를 이용하여 실제안테나폴의 높이함수(H)를 산출하는 실제 안테나폴 높이함수 산출단계와, 상기 실제 안테나폴 높이함수 산출단계후에 측위를 위해 방출된 실제 단말기로부터 회수된 전파시간을 위한 거리함수(a)를 산출하는 전파도달거리 함수산출단계와, 상기 전파도달거리 함수산출단계후에 상기 단계들에 의해 산출된 함수값들을 이용하여 안테나의 실제거리(r)를 산출하고 그 산출값을 이용하여 측위오차를 보정하여 호처리에 적용시키는 실거리측위오차 보정단계로 이루어진 무선측위시스템의 거리오차 감소방법을 제공한다.

이하, 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명한다.

본 발명이 적용되는 장치는 도 2에 도시된 바와같이 자신의 섹터영역내의 단말기(1)와 무선측위를 실행하여 호를 형성시키는 다수의 기지국(2A-N)과, 상기 다수의 기지국(2A-N)과 연결되어 무선측위기능을 포함하여 기지국들을 관리하고 처리된 전송데이터를 IPOA방식의 TCP/IP 형태로 출력하는 RNC(3)와, 상기 단말기(1)의 무선측위기능을 제어하여 단말기(1)의 위치등록절차를 관리하고 NE형태로 연결된 RNC(A-N)의 패킷데이터를 수신처리하는 네트워크 코어(4)로 이루어진다.

다음에는 상기와 같은 무선측위시스템에 적용되는 본 발명의 방법을 설명한다.

먼저, 본 발명의 방법은 도 3에 도시된 바와같이 초기상태(S1)에서 안테나함수 산출단계(S2)로 진행하여 초기화된 기지국의 초기정보를 이용하여 안테나함수(b)를 산출한다. 그리고, 상기 안테나함수 산출단계(S2)후에 실제 안테나폴 높이함수 산출단계(S3)로 진행하여 기지국시스템의 초기정보를 이용하여 실제안테나폴의 높이함수(H)를 산출한다. 또한, 상기 실제 안테나폴 높이함수 산출단계(S3)후에 전파도달거리 함수산출단계(S4)로 진행하여 측위를 위해 방출된 실제 단말기로부터 회수된 전파시간을 위한 거리함수(a)를 산출한다. 한편, 상기 전파도달거리 함수산출단계(S4)후에 실거리측위오차 보정단계(S5)로 진행하여 상기 단계들에 의해 산출된 함수값들을 이용하여 안테나의 실제거리(r)를 산출하고 그 산출값을 이용하여 측위오차를 보정하여 호처리에 적용시킨다.

즉, 먼저 단말기(1)가 셋업을 실행할 경우 단말기(1)는 인접된 기지국들(2A-N)에 위치등록절차를 수행해야 하는데, 이때 네트워크 코어(4)는 RNC(3)를 경유하여 기지국(2A-N)을 통해 동기를 위한 페이징신호를 계속 방출한다.

여기서, 상기 기지국들(2A-N)은 시스템이 초기화될 경우 도 4에 도시된 바와같이 기지국 초기정보를 이용하여 수학식 1과 같이, 안테나 길이의 절반으로 표현되는 길이함수(b)를 얻을 수 있다.

도 4를 참조하면, 높이가 H인 안테나 폴은 일단 E1과 일단 E1으로부터 H 만큼 떨어져 지면과 접하는 타단 E2를 갖는다. 이로부터, 수학식 1과 같이 표현된 "b"는 안테나로부터 길이의 1/2 지점에서 안테나 폴 일단(E1)까지의 길이거리가 된다. 수학식 1에서 "c"는 안테나폴과 안테나의 접속점(P)으로부터 안테나폴 일단(E1)까지의 길이를 나타내고, "θ"는 안테나 폴과 안테나가 이루는 각도, 즉 기지국 안테나의 경사각을 나타낸다.

그리고, 상기 기지국들(2A-N)은 상기 길이함수(b)를 산출한 후에 기지국 초기정보를 이용하여 실제 안테나의 폴(pole)의 높이(H)즉, 안테나의 고도와 지표면의 고도의 차이를 수학식 2와 같이 산출하게 된다.

안테나 폴의 높이(H)= c + d

여기서, 상기 안테나 폴의 높이(H)는 기지국의 시스템이 초기화되면 자동적으로 주어진다.

한편, 상기 과정중에 단말기(1)는 상기 기지국(2A-N)로부터 방출된 페이징신호에 응답하여 무선링크를 구성하게 되는데, 이때, 상기 단말기(1)로부터 응답신호를 수신받은 기지국(2A-N)은 네트워크 코어(4)의 무선측위지시에 따라 단말기(1)와 인접 기지국(2A-N)사이의 전파도달시간 및 전파속도정보등을 이용하는 RTT방식을 이용하여 측위를 위해 방출된 실제 단말기(1)로부터 회수된 전파시간을 위한 거리함수(a)를 산출하므로 단말기(1)의 위치를 파악한다.

그리고, 상기와 과정을 거쳐 거리함수(a)를 산출하였을 경우 인접 기지국(2A-N)은 상기 과정에서 산출한 길이함수(b), 실제 안테나의 폴(pole)의 높이(H) 및 지면의 단말기로부터 안테나에 이르는 거리함수(a)를 이용하여 수학식3과 같은 과정을 경유하여 단말기와의 실제거리(r)를 산출한다.

'a'는 지면의 단말기로부터 안테나까지의 길이,'b'는 안테나로부터 안테나폴 일단(E1)까지의 길이, 'c'는 안테나폴과 안테나의 접속점(P)으로부터 안테나폴 일단(E1)까지의 길이, 'd'는 안테나폴 타단(E2)으로부터 안테나폴과 안테나의 접속점(P)까지의 길이이다.

그리고, 상기와 같은 본 발명에 의해 실제거리(r)가 산출되면 이를 이용하여 해당 단말기(1)의 정확한 위치를 파악하여 통상의 이동통신 호처리동작을 실행한다.

다시말해서, 종래 무선측위법에 위해 측정되는 거리는 도 4에 도시된 바와같이 삼각함수 "a"변과 같이 실제 안테나와의 거리가 정확하게 측정되지 못하였었는데, 본 발명에서는 단말기와 경사각 θ를 갖는 기지국 안테나 간의 실제 거리가 도 4에 도시된 바와 같이 "r"변과 같이 지표면을 기준으로 측정되므로 정확하게 측정할 수가 있다.

물론, 상기 해당 기지국의 초기구성정보에는 안테나의 좌표, 안테나의 고도, 지표면의 높이, 안테나 경사각이 시작되는 점의 높이 및 안테나 경사각 등의 정보가 포함된다.

이상 설명에서와 같이 본 발명은 무선측위시스템과 단말기사이에서 측정된 전파시간에 실제거리정보를 부가하여 실거리측정의 오차를 보정하므로써, 무선측위 서비스망에서 단말기와의 실제거리를 구하기위한 오버헤드와 계산오차를 최소화할 수 있으므로 그에따라 서비스의 통화품질을 극대화할 수 있는 장점을 가지고 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 거리측정을 위해 별도의 추가회로구성없이 실제거리를 정확하게 측정할 수 있으므로 그에 따라 무선측위시스템의 기능성도 상당히 향상시키는 효과도 있다.

Claims

무선측위시스템에서 초기화된 기지국의 초기정보를 이용하여 안테나함수(b)를 산출하는 안테나함수 산출단계와, 상기 안테나함수 산출단계후에 기지국시스템의 초기정보를 이용하여 실제안테나폴의 높이함수(H)를 산출하는 실제 안테나폴 높이함수 산출단계와, 상기 실제 안테나폴 높이함수 산출단계후에 측위를 위해 방출된 실제 단말기로부터 회수된 전파시간을 위한 거리함수(a)를 산출하는 전파도달거리 함수산출단계와, 상기 전파도달거리 함수산출단계후에 상기 단계들에 의해 산출된 함수값들을 이용하여 단말기와 안테나의 실제거리(r)를 산출하고 그 산출값을 이용하여 측위오차를 보정하여 호처리에 적용시키는 실거리측위오차 보정단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 무선측위시스템의 거리오차 감소방법.
제1항에 있어서, 상기 안테나 폴이 일단과 상기 일단으로부터 상기 높이(H) 만큼 연장된 타단을 가질 때,

상기 안테나로부터 상기 안테나 폴의 일단에 이르는 안테나 함수(b)는 다음의 수학식과 같이 표현되고,

상기 안테나함수(b)는

상기 수학식에서 상기 “c”는 상기 안테나폴과 상기 안테나의 접속점으로부터 안테나 폴 일단까지의 길이이고, 상기“θ”는 상기 안테나 폴과 상기 안테나가 이루는 각도인, 무선측위시스템의 거리오차 감소방법.
제2항에 있어서, 상기 단말기와 안테나의 실제거리(r)는 다음의 수학식과 같이 표현되고,

상기 수학식에서 상기 "a"는 지면의 단말기로부터 상기 안테나까지의 길이이고, "b"는 안테나로부터 안테나폴 일단까지의 길이, "c"는 안테나폴과 안테나의 접속점으로부터 안테나폴 일단까지의 길이, 'd'는 안테나폴 타단으로부터 안테나폴과 안테나의 접속점까지의 길이이고, 상기 "(c+d)"와 상기 안테나 폴의 높이“H”는 H=c+d를 만족하는, 무선측위시스템의 거리오차 감소방법.