KR101051752B1 - Positioning method based on cooperative communication - Google Patents

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Abstract

개시되는 협력통신 시스템에서의 측위 방법은 위치를 측정하고자 하는 목적 무선통신 단말기가 적어도 하나의 인접 무선통신 단말기의 위치정보를 수집하는 과정 및 수집한 인접 무선통신 단말기의 위치정보를 기초로 목적 무선통신 단말기가 위치를 결정하는 과정을 포함한다.In the disclosed cooperative communication system, a positioning method includes a process of collecting location information of at least one neighboring wireless communication terminal by a target wireless communication terminal for measuring a position and based on the collected location information of the adjacent wireless communication terminal. The terminal includes determining a location.

협력통신, 측위, GPS Cooperative Communication, Positioning, GPS

Description

협력통신 기반의 측위 방법{Positioning Method Based on Cooperative Communication}Positioning Method Based on Cooperative Communication

본 발명은 무선통신 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 협력 통신 기반 측위 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a wireless communication system, and more particularly to a cooperative communication-based positioning method.

무선통신망을 기반으로 하는 서비스는 그 종류가 매우 다양하며, 그 중 하나로 위치기반 서비스를 들 수 있다.There are many kinds of services based on wireless communication network, and one of them is location based service.

위치기반 서비스는 무선통신 단말기의 위치 정보를 바탕으로 위치추적, 공공안전, 위치기반 정보 서비스 등 위치와 관련된 각종 정보를 제공하는 서비스이다. 위치기반 서비스를 제공하기 위해서는 무선통신 단말기의 위치를 추적하는 기술이 반드시 필요하며, 위치추적 방식으로는 네트워크 기반 방식 및 GPS 기반 방식을 들 수 있다.Location-based service is a service that provides a variety of information related to the location, such as location tracking, public safety, location-based information services based on the location information of the wireless communication terminal. In order to provide a location-based service, a technology for tracking the location of a wireless communication terminal is essential, and the location tracking method may include a network-based method and a GPS-based method.

네트워크 기반 위치추적 방식은 기지국으로부터 측정된 위치 정보를 이용하며, 오차 범위가 약 100m 정도이다. 한편, GPS 기반 위치추적 방식은 무선통신 단말기에 GPS 수신기가 내장된 경우 적용 가능하며 오차 범위가 약 50m 정도로, 네트워크 기반 방식보다 정확도가 높은 장점이 있다. 다만, GPS 기반 방식은 단말기가 GPS 위성의 음영 지역, 예를 들어 건물 내, 지하 등에 위치하는 경우 위치추적이 불가능한 반면, 네트워크 기반 방식은 GPS 위성의 음영 지역에 위치하여도 위치추적이 가능한 이점이 있다.The network-based location tracking method uses location information measured from a base station and has an error range of about 100 m. On the other hand, the GPS-based location tracking method can be applied when the GPS receiver is embedded in the wireless communication terminal, and the error range is about 50m, which is more accurate than the network-based method. However, the GPS-based method does not allow location tracking when the terminal is located in a shadowed area of the GPS satellites, for example, in a building or underground, whereas the network-based method has the advantage of location tracking even when located in a shadowed area of the GPS satellites. have.

한편, 위치기반 서비스가 긴급 구조 서비스에 적용되는 경우, 무선통신 단말기의 위치를 높은 정확도로 측정할 수 있어야 한다. 따라서 GPS 수신기를 구비한 무선통신 단말기가 GPS 위성의 음영 지역에 위치하는 경우에도 높은 정확도를 보장하면서 무선통신 단말기의 위치를 측정할 수 있는 기술이 필요하다.On the other hand, when the location-based service is applied to the emergency rescue service, it should be possible to measure the position of the wireless communication terminal with high accuracy. Therefore, even when a wireless communication terminal having a GPS receiver is located in a shadowed area of a GPS satellite, there is a need for a technology capable of measuring the position of the wireless communication terminal while ensuring high accuracy.

본 발명은 무선통신 단말기의 위치를 높은 정확도로 측정할 수 있는 협력 통신 기반 측위 프로토콜 및 이를 이용한 측위 방법을 제공하는 데 그 기술적 과제가 있다.The present invention has a technical problem to provide a cooperative communication-based positioning protocol and a positioning method using the same that can measure the position of the wireless communication terminal with high accuracy.

본 발명의 다른 기술적 과제는 GPS 수신기를 구비한 무선통신 단말기가 GPS 음영 지역에 위치한 경우에도 무선통신 단말기의 위치를 측정할 수 있도록 하는 데 있다.Another technical problem of the present invention is to enable a wireless communication terminal having a GPS receiver to measure the position of the wireless communication terminal even when located in a GPS shadow area.

상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 의한 협력 통신 기반의 측위 방법은 위치를 측정하고자 하는 목적 무선통신 단말기가 적어도 하나의 인접 무선통신 단말기의 위치정보를 수집하는 과정; 및 상기 수집한 인접 무선통신 단말기의 위치정보를 기초로 상기 목적 무선통신 단말기가 위치를 결정하는 과정;을 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a cooperative communication-based positioning method comprising: collecting location information of at least one neighboring wireless communication terminal by a target wireless communication terminal to measure a location; And determining, by the destination wireless communication terminal, a location based on the collected location information of the adjacent wireless communication terminal.

본 발명에 의하면, 협력통신을 이용하여 인접 무선통신 단말기로부터의 위치정보를 통해 목적 무선통신 단말기의 위치를 측정할 수 있다. 따라서, GPS 위성으로부터의 신호가 도달하지 않는 음영지역에서도 무선통신 단말기의 위치 측정이 가능하다.According to the present invention, it is possible to measure the position of the target wireless communication terminal through the location information from the adjacent wireless communication terminal using the cooperative communication. Therefore, it is possible to measure the position of the wireless communication terminal even in a shaded area where signals from the GPS satellites do not reach.

또한, 시분할 이중화 방식을 사용하는 협력통신 시스템에서, 업링크 구간의 협력통신 구간에 위치정보를 함께 전송함으로써 인접 단말기들과 위치정보를 공유할 수 있다. 이에 따라, 무선통신 단말기의 변경을 최소화하면서도 GPS 음영지역에서 무선통신 단말기의 위치를 측정할 수 있다.In addition, in a cooperative communication system using a time division duplexing scheme, location information may be shared with adjacent terminals by transmitting location information together in a cooperative communication section of an uplink section. Accordingly, it is possible to measure the position of the wireless communication terminal in the GPS shadow area while minimizing the change of the wireless communication terminal.

한편, 주파수 분할 이중화 방식을 사용하는 협력통신 시스템의 경우, 무선통신 단말기에 협력통신을 위한 별도의 하드웨어를 추가하여 GPS 음영지역에 위치한 무선통신 단말기의 위치를 높은 정확도로 측정할 수 있다.On the other hand, in the case of the cooperative communication system using the frequency division duplex method, it is possible to measure the position of the wireless communication terminal located in the GPS shadow area with high accuracy by adding a separate hardware for the cooperative communication to the wireless communication terminal.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the present invention.

도 1은 본 발명에 의한 무선통신 단말기의 측위 개념을 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining a positioning concept of a wireless communication terminal according to the present invention.

먼저, 본 발명에서는 실내에 위치하여 GPS 위성(30)으로부터 신호를 수신하지 못하는 무선통신 단말기(10)를 목적 무선통신 단말기라 칭한다. 그리고, 실내 또는 실외에 위치하여 자신의 위치정보를 알고 있는 무선통신 단말기(22, 24, 26)를 인접 무선통신 단말기라 칭한다.First, in the present invention, a wireless communication terminal 10 which is located indoors and does not receive a signal from the GPS satellite 30 is called a target wireless communication terminal. In addition, the wireless communication terminals 22, 24, and 26, which are located indoors or outdoors and know their location information, are called adjacent wireless communication terminals.

목적 무선통신 단말기(10)는 GPS 수신기를 구비하고 있으나, GPS 음영지역에 위치하기 때문에 GPS 기반 방식으로 측위를 수행할 수 없으므로, 인접 무선통신 단말기(22, 24, 26)의 위치정보를 이용한다. 한편, 인접 무선통신 단말기(22, 24, 26)는 GPS 수신기를 구비하거나 구비하지 않을 수 있다. 인접 무선통신 단말기(22, 24, 26)가 GPS 수신기를 구비한 경우에는 GPS 위성(30)으로부터 신호를 수 신하여 위치를 측정하게 되며, GPS 수신기를 구비하지 않은 경우에는 기지국(40)과 접속하여 네트워크 기반 방식으로 위치를 측정한다.Although the target wireless communication terminal 10 includes a GPS receiver, since the GPS-based method cannot perform positioning because it is located in the GPS shadow area, the location information of the adjacent wireless communication terminals 22, 24, and 26 is used. Meanwhile, adjacent wireless communication terminals 22, 24, and 26 may or may not have a GPS receiver. When the adjacent wireless communication terminals 22, 24, and 26 are equipped with a GPS receiver, they receive a signal from the GPS satellites 30 and measure the position thereof. Measure your location in a network-based manner.

목적 무선통신 단말기(10)는 자신의 위치를 결정하기 위하여, 자신과 가장 가까운 거리에 위치하는 인접 무선통신 단말기로부터 위치정보를 수신하여 위치를 결정할 수 있다. 또는, 목적 무선통신 단말기(10)로부터 지정된 반경 내에 위치한 인접 무선통신 단말기들로부터 위치정보를 수신하고, 위치정보를 제공한 각 인접 무선통신 단말기들의 위치정보에 거리에 따른 가중치를 부여하여 목적 무선통신 단말기의 위치를 결정할 수 있다.In order to determine its own location, the target wireless communication terminal 10 may receive location information from a neighboring wireless communication terminal located at the closest distance to the mobile communication terminal 10 to determine its location. Alternatively, by receiving location information from neighboring wireless communication terminals located within a specified radius from the target wireless communication terminal 10, and assigning a weight to the location information of each adjacent wireless communication terminal providing the location information according to the distance, the target wireless communication. The location of the terminal can be determined.

이러한 위치 측정 방법을 수행하기 위하여, 각 무선통신 단말기들은 자신의 위치정보를 기지국(40)으로 제공하여야 하며, 본 발명에서는 협력통신(Cooperative Communication)을 통해 각 무선통신 단말기들이 위치정보를 공유할 수 있도록 한다.In order to perform such a location measurement method, each wireless communication terminal should provide its own location information to the base station 40, and in the present invention, each wireless communication terminal can share location information through cooperative communication. Make sure

협력통신은 두 원천 노드 간에 데이터 통신을 중계하는 또 다른 노드(Relay)를 사용하여 두 노드 간 통신 링크의 품질을 향상시키고자 제안된 기술로, 협력 다이버시티(Cooperative Diversity)라 불리운다. 즉, 협력통신은 동등한 기능을 갖는 둘 이상의 통신 노드들에 의해 형성된 다수의 경로를 통해 신호를 전달하고, 적어도 하나의 경로를 통해서 목적 노드까지 신호가 중계되며, 이들 다수의 경로들로부터 수신된 신호를 결합하거나 또는 선택하여 전송 정보를 추정하는 통신 방식으로 정의할 수 있다.Cooperative communication is a technique proposed to improve the quality of a communication link between two nodes by using another node (Relay) that relays data communication between two source nodes, and is called cooperative diversity. That is, the cooperative communication transmits a signal through a plurality of paths formed by two or more communication nodes having equivalent functions, a signal is relayed to at least one path to a destination node, and a signal received from the plurality of paths. It may be defined as a communication method of estimating transmission information by combining or selecting.

본 발명에서는 이러한 협력통신에서 무선통신 단말기로부터 기지국으로 전송 되는 프레임에 무선통신 단말기의 위치정보를 포함시켜 전송함으로써, 측위를 수행하고자 하는 무선통신 단말기가 인접 무선통신 단말기의 위치정보를 유용하게 이용할 수 있도록 한다.In the present invention, by including the location information of the wireless communication terminal in the frame transmitted from the wireless communication terminal to the base station in the cooperative communication, the wireless communication terminal to perform the positioning can use the location information of the adjacent wireless communication terminal usefully. Make sure

도 2a 및 2b는 위치정보 전송을 위한 프레임 구조를 설명하기 위한 도면이다.2A and 2B are diagrams for explaining a frame structure for transmitting location information.

먼저, 도 2a는 일반적인 시분할 이중화 모드에서 사용하는 프레임 구조를 나타낸다.First, FIG. 2A illustrates a frame structure used in a general time division duplication mode.

무선통신 시스템에서, 이중화 모드는 시분할 이중화(Time Division Duplex; TDD) 모드 및 주파수 분할 이중화(Frequency Division Duplex; FDD) 모드로 구분된다. TDD 모드에서 무선통신 단말기와 기지국은 시간 도메인에서 신호를 송수신하며, 특정 시점에 무선통신 단말기와 기지국 중 어느 하나만 신호를 송신 또는 수신한다. 한편, FDD 모드에서 무선통신 단말기 또는 기지국은 각기 다른 두 개의 주파수 밴드를 사용하여 동시에 신호를 송수신한다.In a wireless communication system, the duplication mode is divided into a time division duplex (TDD) mode and a frequency division duplex (FDD) mode. In the TDD mode, the wireless terminal and the base station transmit and receive signals in the time domain, and only one of the wireless terminal and the base station transmits or receives a signal at a specific time. Meanwhile, in the FDD mode, the wireless communication terminal or the base station simultaneously transmits and receives signals using two different frequency bands.

협력통신에서는 각 통신 노드간, 통신 노드와 릴레이 노드 간의 신호전송에 TDD 모드를 사용하는 것이 일반적이며, 도 2a는 전형적인 TDD 프레임 구조를 나타낸다. 다운링크 프레임(DL)과 업링크 프레임(UL)에 동일한 시간이 할당되며, 다운링크 프레임(DL)과 업링크 프레임(UL) 사이에 가드 구간을 두어 신호 송수신시의 에러 발생률을 낮춘다.In cooperative communication, it is common to use a TDD mode for signal transmission between communication nodes, communication nodes and relay nodes, and FIG. 2A illustrates a typical TDD frame structure. The same time is allocated to the downlink frame DL and the uplink frame UL, and a guard period is provided between the downlink frame DL and the uplink frame UL to reduce an error occurrence rate during signal transmission and reception.

한편, 도 2b는 협력통신에 적용되는 프레임 구조로서, 업링크 프레임(UL)의 일정 구간을 협력통신에 필요한 정보를 전송하는 구간으로 사용함을 알 수 있다.On the other hand, Figure 2b is a frame structure applied to the cooperative communication, it can be seen that a certain section of the uplink frame (UL) is used as a section for transmitting information necessary for the cooperative communication.

따라서, 본 발명에서는 협력통신 구간에 무선통신 단말기의 위치정보를 전송함으로써, 인접 무선통신 단말기들이 위치정보를 상호 공유할 수 있게 된다.Therefore, in the present invention, by transmitting the location information of the wireless communication terminal in the cooperative communication section, adjacent wireless communication terminals can share the location information with each other.

무선통신 단말기들은 직접 위치정보를 획득하거나(GPS 기반, 네트워크 기반), 인접 무선통신 단말기들의 위치정보로부터 자신의 위치를 획득(협력통신 기반)할 수 있다. 목적 무선통신 단말기가 인접 무선통신 단말기들의 위치정보를 이용하여, 즉 협력통신에 의해 위치정보를 획득하고자 하는 경우, 인접 무선통신 단말기들이 각각 어떠한 방식으로 위치정보를 획득하였는지 인지할 수 있어야, 해당 무선통신 단말기에 대한 측위의 정확도를 향상시킬 수 있다. 따라서, 각 무선통신 단말기들은 업링크 프레임에 자신의 위치정보를 포함시켜 전송할 때, 측위 방식 또한 포함시켜 전송하는 것이 바람직하다. 즉, 업링크 프레임의 협력통신 구간에 위치정보 및 위치정보 획득 방법(GPS 기반, 네트워크 기반 또는 협력통신 기반)을 포함시켜 전송하는 것이다. 그리고, 협력통신에 의해 자신의 위치를 측정하고자 하는 무선통신 단말기는 기지국으로부터 인접 무선통신 단말기의 위치정보를 수신하고, 위치정보 획득 방법에 따라 가중치를 달리하여 자신의 위치를 결정할 수 있다.Wireless communication terminals may directly obtain location information (GPS-based, network-based), or obtain their location from location information of neighboring wireless communication terminals (cooperative communication-based). When a target wireless communication terminal wants to acquire location information by using location information of neighboring wireless communication terminals, that is, by cooperative communication, it must be able to recognize how each of the adjacent wireless communication terminals acquires location information. It is possible to improve the accuracy of positioning for the communication terminal. Accordingly, when each wireless communication terminal includes its own location information in the uplink frame and transmits it, it is preferable to include the location scheme as well. That is, the location information and the location information acquisition method (GPS-based, network-based or cooperative communication-based) are included in the cooperative communication section of the uplink frame and transmitted. In addition, the wireless communication terminal to measure its location by cooperative communication may receive the location information of the adjacent wireless communication terminal from the base station and determine its location by varying the weight according to the location information acquisition method.

이때, GPS 신호로부터 위치를 측정한 무선통신 단말기의 경우, 네트워크 기반 또는 협력통신 기반으로 위치를 측정한 무선통신 단말기보다 정확도가 높은 것으로 판단할 수 있으므로, GPS 신호로부터 위치를 측정한 무선통신 단말기의 위치정보에 더 높은 가중치를 부여하는 것이 바람직하다.In this case, the wireless communication terminal measuring the position from the GPS signal may be determined to have a higher accuracy than the wireless communication terminal measuring the position based on network or cooperative communication. It is desirable to give a higher weight to the location information.

한편, 협력통신 시스템에서 FDD 모드를 사용하기 위해서는 무선통신 단말기에 협력통신을 위한 별도의 수신기가 구비되어야 한다. 이와 같이 하는 경우, FDD 모드에서도 협력통신을 기반으로 목적 무선통신 단말기가 자신의 위치를 결정할 수 있다.Meanwhile, in order to use the FDD mode in the cooperative communication system, a separate receiver for cooperative communication should be provided in the wireless communication terminal. In this case, even in the FDD mode, the target wireless communication terminal may determine its own location based on the cooperative communication.

본 발명의 다른 실시예에서, 목적 무선통신 단말기는 실외에 위치한 인접 무선통신 단말기들로부터 신호를 수신하지 못할 수 있다. 이 경우, 목적 무선통신 단말기는 실내에 위치한 인접 무선통신 단말기로부터의 위치정보를 이용하여 자신의 위치를 결정할 수 있다.In another embodiment of the present invention, the target wireless communication terminal may not receive signals from adjacent wireless communication terminals located outdoors. In this case, the target wireless communication terminal may determine its location using location information from the adjacent wireless communication terminal located indoors.

도 3은 멀티 홉을 통한 측위 개념을 설명하기 위한 도면이다.3 is a view for explaining a positioning concept through multi-hop.

도시한 것과 같이, 실내에 위치한 무선통신 단말기들(12, 14, 16) 중 일부는 실외 무선통신 단말기들(20)로부터 위치정보를 수신할 수 없는 상태에 있을 수 있다. 이때, 실내 무선통신 단말기들 중 실외 무선통신 단말기들(20)로부터 위치정보를 획득한 무선통신 단말기들(12)이 존재한다면, 이로부터 타 실내 무선통신 단말기들(14, 16)의 위치를 결정할 수 있다.As illustrated, some of the wireless communication terminals 12, 14, 16 located indoors may be in a state in which location information may not be received from the outdoor wireless communication terminals 20. At this time, if there are wireless communication terminals 12 having obtained location information from the outdoor wireless communication terminals 20 among the indoor wireless communication terminals, the positions of the other indoor wireless communication terminals 14 and 16 are determined therefrom. Can be.

보다 구체적으로 설명하면, 제 1 실내 무선통신 단말기 그룹(12)은 실외에 위치한 인접 무선통신 단말기 그룹(20)의 위치정보를 이용하여 위치를 결정한다(1차 홉(hop)). 그리고, 제 2 실내 무선통신 단말기 그룹(14)은 실외에 위치한 인접 무선통신 단말기를 인지할 수 없으나 위치정보를 알고 있는 실내 무선통신 단말기 그룹을 인지할 수 있는 경우, 위치정보를 제공하는 제 1 실내 무선통신 단말기 그룹(12)의 위치정보를 이용하여 위치를 결정한다(2차 홉). 같은 방식으로, 제 3 실내 무선통신 단말기 그룹(16)은 제 2 실내 무선통신 단말기 그룹(14)의 위치정보를 통해 위치를 결정한다(3차 홉).More specifically, the first indoor wireless communication terminal group 12 determines the location using the location information of the adjacent wireless communication terminal group 20 located outdoors (first hop). When the second indoor wireless communication terminal group 14 cannot recognize an adjacent wireless communication terminal located outdoors, but can recognize the indoor wireless communication terminal group that knows the location information, the second indoor wireless communication terminal group 14 provides the first indoor location. The location is determined using the location information of the wireless communication terminal group 12 (secondary hop). In the same manner, the third indoor wireless communication terminal group 16 determines the location through the location information of the second indoor wireless communication terminal group 14 (third hop).

본 실시예는 멀티 홉 방식으로 위치정보를 획득하는 방법을 설명한 것으로, 본 발명에서는 목적 무선통신 단말기가 직접 또는 간접적으로 실외에 위치한 무선통신 단말기를 인지하여 자신의 위치를 결정할 수 있게 된다.The present embodiment has described a method of obtaining location information in a multi-hop manner. In the present invention, a target wireless communication terminal can directly or indirectly recognize a wireless communication terminal located outdoors to determine its location.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 측위 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.4 is a flowchart illustrating a positioning method according to an embodiment of the present invention.

목적 무선통신 단말기는 협력통신 기반으로 위치를 결정하기 위해, 인접 무선통신 단말기들의 위치정보를 수집한다(S10). 이때, 인접 무선통신 단말기들은 GPS 기반, 네트워크 기반 또는 협력통신 기반으로 위치정보를 획득한 상태이며, 목적 무선통신 단말기에 의해 직접 또는 간접적으로 인지된다. 즉, 인접 무선통신 단말기들은 실외에 위치하거나 목적 무선통신 단말기와 같은 실내에 위치할 수 있다. 인접 무선통신 단말기의 위치정보를 수집하는 구체적인 방법은 도 5 및 도 6을 통해 후술할 것이다.The target wireless communication terminal collects location information of neighboring wireless communication terminals in order to determine a location based on cooperative communication (S10). In this case, the adjacent wireless communication terminals are in a state of obtaining location information based on GPS, network, or cooperative communication, and are recognized directly or indirectly by the target wireless communication terminal. That is, the adjacent wireless communication terminals may be located outdoors or in the same room as the target wireless communication terminal. A detailed method of collecting location information of an adjacent wireless communication terminal will be described later with reference to FIGS. 5 and 6.

그리고, 목적 무선통신 단말기는 수집한 인접 무선통신 단말기들의 위치정보로부터 자신의 위치를 결정한다(S20). 이때에는 가장 근접한 인접 무선통신 단말기의 위치정보를 이용하거나, 인접 무선통신 단말기의 거리에 따른 가중치를 부여하거나, 인접 무선통신 단말기의 위치정보 획득 방식에 따라 가중치를 부여하여 위치를 결정할 수 있다. 인접 무선통신 단말기의 위치정보로부터 자신의 위치를 결정하는 구체적인 방법은 도 7 및 도 8을 통해 후술한다.The target wireless communication terminal determines its location from the collected location information of adjacent wireless communication terminals (S20). In this case, the location may be determined by using location information of the nearest neighboring wireless communication terminal, weighting according to the distance of the neighboring wireless communication terminal, or weighting according to the location information acquisition method of the neighboring wireless communication terminal. A detailed method of determining its location from the location information of the neighboring wireless communication terminal will be described later with reference to FIGS. 7 and 8.

도 5는 도 4에 도시한 인접 단말기의 위치정보 획득 과정의 일 예를 설명하기 위한 흐름도이다.5 is a flowchart illustrating an example of a process of obtaining location information of a neighboring terminal shown in FIG. 4.

본 실시예에서, 인접 단말기들은 지정된 주기마다 기지국으로 자신의 위치정 보를 송출한다(S101, S103). 이때에는 도 2b에서 설명한 것과 같이, 업링크 프레임의 협력통신 구간에 위치정보를 포함시켜 전송하며, 보다 바람직하게는 위치정보와 함께 위치정보 획득 방식(GPS 기반, 네트워크 기반, 협력통신 기반)을 함께 전송할 수 있다.In this embodiment, neighboring terminals transmit their location information to the base station at designated periods (S101 and S103). In this case, as described with reference to FIG. 2B, the location information is included in the cooperative communication section of the uplink frame and transmitted. More preferably, the location information acquisition method (GPS-based, network-based, cooperative communication-based) is included together with the location information. Can transmit

각 무선통신 단말기들로부터 위치정보를 수신한 기지국은 지정된 주기로 자신의 셀 영역에 있는 무선통신 단말기들로 각 무선통신 단말기들의 위치정보(및 위치정보 획득방식)을 방송한다(S105).The base station receiving the location information from each of the wireless communication terminals broadcasts the location information (and location information acquisition method) of each of the wireless communication terminals to the wireless communication terminals in its cell area at a specified period (S105).

따라서, 목적 무선통신 단말기는 주기적으로 방송되는 인접 무선통신 단말기의 위치정보를 이용하여 자신의 위치를 결정할 수 있다.Therefore, the target wireless communication terminal can determine its own location using the location information of the adjacent wireless communication terminal that is periodically broadcast.

다만, 이와 같이 하는 경우 위치정보를 주기적으로 방송하기 위해 무선 자원이 낭비될 수 있으며, 이를 해결하기 위해 도 6과 같은 방식을 적용하는 것도 가능하다.However, in this case, radio resources may be wasted in order to periodically broadcast the location information, and in order to solve this problem, the method shown in FIG. 6 may be applied.

도 6은 도 4에 도시한 인접 단말기의 위치정보 획득 과정의 다른 예를 설명하기 위한 흐름도로서, 본 실시예에서는 위치정보를 요구하는 목적 무선통신 단말기에게만 인접 무선통신 단말기의 위치정보를 제공한다.FIG. 6 is a flowchart illustrating another example of a process of obtaining location information of a neighboring terminal shown in FIG. 4. In this embodiment, location information of a neighboring wireless communication terminal is provided only to a target wireless communication terminal requesting location information.

보다 구체적으로, 무선통신 단말기들은 지정된 주기로 기지국으로 자신의 위치정보를 전송한다(S111, S113).More specifically, the wireless communication terminals transmit their location information to the base station at a specified period (S111, S113).

기지국은 각 무선통신 단말기의 위치정보를 수집하고, 지정된 주기로 갱신하며, 목적 무선통신 단말기가 자신과 인접한 무선통신 단말기의 위치정보를 요청하는 경우(S115), 해당 목적 무선통신 단말기로부터 지정된 반경 내에 위치하는 인접 무선통신 단말기의 위치정보를 제공한다(S117).The base station collects the location information of each wireless communication terminal, updates at a specified period, and when the target wireless communication terminal requests the location information of the wireless communication terminal adjacent to the base station (S115), the base station is located within a specified radius from the target wireless communication terminal. To provide the location information of the adjacent wireless communication terminal (S117).

따라서, 기지국은 각 무선통신 단말기들의 위치정보를 지정된 주기로 방송하지 않으므로 무선 자원을 절약할 수 있다. 그리고, 측위를 수행하고자 하는 목적 무선통신 단말기는 기지국으로부터 인접 무선통신 단말기의 위치정보를 수신하여 자신의 위치를 결정할 수 있다.Therefore, since the base station does not broadcast the location information of each wireless communication terminal at a specified period, it is possible to save radio resources. In addition, the target wireless communication terminal to perform the positioning may determine its location by receiving the location information of the adjacent wireless communication terminal from the base station.

목적 무선통신 단말기가 인접 무선통신 단말기의 위치정보로부터 자신의 위치를 결정하는 방식은 최인접 위치정보를 이용하는 방식과 평균값 계산 방식으로 구분할 수 있다.The method of determining the location of the target wireless communication terminal from the location information of the adjacent wireless communication terminal may be divided into a method using the nearest location information and an average value calculation method.

도 7은 도 4에 도시한 위치 결정 과정의 일 예를 설명하기 위한 흐름도로서, 최인접 위치정보를 이용하는 방식을 나타낸다.FIG. 7 is a flowchart illustrating an example of the positioning process illustrated in FIG. 4 and illustrates a method of using nearest neighbor information.

목적 무선통신 단말기는 기지국으로부터 수신한 위치정보가 복수개 존재하는지 확인한다(S201). 즉, 복수의 인접 무선통신 단말기로부터 위치정보가 제공되었는지 확인하는 것이다.The target wireless communication terminal checks whether a plurality of location information received from the base station exists (S201). That is, it is to check whether the location information is provided from a plurality of adjacent wireless communication terminals.

확인 결과, 하나의 위치정보만 획득된 경우에는 해당 인접 무선통신 단말기의 위치를 자신의 위치로 결정한다(S203).As a result of the check, when only one location information is obtained, the location of the neighboring wireless communication terminal is determined as its location (S203).

한편, 복수의 위치정보가 획득된 경우, 목적 무선통신 단말기는 위치정보를 제공한 각 인접 무선통신 단말기와 자신과의 거리를 측정한다(S205). 이를 위해, 목적 무선통신 단말기는 신호 도달 시간 측정 방식을 이용할 수 있다. 즉, 각 인접 무선통신 단말기로 동시에 신호를 송출하고 이에 대한 응답 신호를 수신하여, 응답 신호 도달 시간에 따라 인접 무선통신 단말기와의 거리를 결정하는 것이다.On the other hand, when a plurality of location information is obtained, the target wireless communication terminal measures the distance between itself and each adjacent wireless communication terminal providing the location information (S205). To this end, the target wireless communication terminal may use a signal arrival time measurement method. That is, by simultaneously transmitting a signal to each adjacent wireless communication terminal and receiving a response signal thereto, the distance to the adjacent wireless communication terminal is determined according to the response signal arrival time.

이에 따라, 목적 무선통신 단말기와 가장 근접한 최인접 무선통신 단말기를 결정할 수 있으며, 해당 최인접 무선통신 단말기의 위치를 자신의 위치로 결정한다(S207).Accordingly, the nearest wireless communication terminal closest to the target wireless communication terminal can be determined, and the position of the closest wireless communication terminal is determined as its position (S207).

도 8은 도 4에 도시한 위치 결정 과정의 다른 예를 설명하기 위한 흐름도로서, 평균값 계산 방식을 설명하기 위한 흐름도이다.FIG. 8 is a flowchart illustrating another example of the positioning process illustrated in FIG. 4, and is a flowchart illustrating an average value calculation method.

먼저, 목적 무선통신 단말기는 복수의 인접 무선통신 단말기로부터 위치정보가 제공되었는지 확인한다(S211). 그리고 확인 결과, 하나의 위치정보만 획득된 경우에는 해당 인접 무선통신 단말기의 위치를 자신의 위치로 결정한다(S213).First, the target wireless communication terminal checks whether location information is provided from a plurality of adjacent wireless communication terminals (S211). As a result of the check, when only one location information is obtained, the location of the corresponding neighboring wireless communication terminal is determined as its location (S213).

한편, 복수의 위치정보가 획득된 것으로 확인되면, 목적 무선통신 단말기는 위치정보를 제공한 각 인접 무선통신 단말기와 자신과의 거리를 측정한다(S215). 이를 위해, 목적 무선통신 단말기는 신호 도달 시간 측정 방식 등 다양한 방식을 이용할 수 있다.On the other hand, if it is confirmed that a plurality of location information has been obtained, the target wireless communication terminal measures the distance between each adjacent wireless communication terminal and the self that provided the location information (S215). To this end, the target wireless communication terminal may use various methods such as a signal arrival time measurement method.

각 인접 무선통신 단말기와의 거리가 결정되면, 인접 무선통신 단말기의 위치정보에 거리에 따라 가중치를 부여하여(S217), 위치를 산출한다(S219).When the distance to each adjacent wireless communication terminal is determined, weights are assigned to the position information of the adjacent wireless communication terminal according to the distance (S217), and the position is calculated (S219).

여기에서, 목적 무선통신 단말기로부터의 최인접 무선통신 단말기까지의 거리가 X0인 경우, 예를 들어 가중치를 1로 부여한다. 그리고, 그 외 인접 무선통신 단말기에 대해서는 각 인접 무선통신 단말기까지의 거리(Xn)에 대한 최인접 무선통신 단말기까지의 거리(XO)를 가중치로 부여한다(X0/Xn).Here, when the distance from the target radio communication terminal to the nearest radio communication terminal is X0, the weight is assigned to 1, for example. For the other adjacent radio communication terminals, the distance XO to the nearest radio communication terminal is given as a weight to the distance Xn to each adjacent radio communication terminal (X0 / Xn).

한편, 인접 무선통신 단말기까지의 거리에 대한 가중치 외에, 인접 무선통신 단말기의 위치정보 획득 방식에 대해서도 가중치를 적용할 수 있다. 이를 위해, 목적 무선통신 단말기는 각 인접 무선통신 단말기가 어떠한 방식으로 위치정보를 획득하였는지 확인한다(S221). 즉, 각 인접 무선통신 단말기가 GPS 기반 방식, 네트워크 기반 방식 또는 협력통신 기반 방식 중 어떠한 방식으로 위치정보를 획득하였는지 확인하고, 위치정보 획득 방식에 따라 가중치를 달리하여 위치 결정에 적용하는 것이다.On the other hand, in addition to the weight for the distance to the adjacent wireless communication terminal, the weight may be applied to the location information acquisition method of the adjacent wireless communication terminal. To this end, the target wireless communication terminal checks how the neighboring wireless communication terminal obtained the location information (S221). That is, each neighboring wireless communication terminal checks whether the location information is acquired by the GPS-based method, the network-based method, or the cooperative communication-based method, and applies the location information by varying the weight according to the location information acquisition method.

본 발명의 다른 실시예에서, 목적 무선통신 단말기는 거리에 대한 가중치를 적용하지 않고, 위치정보 획득 방식에 대한 가중치만으로 자신의 위치를 결정할 수 있음은 물론이다.In another embodiment of the present invention, the target wireless communication terminal may determine its own location only by weighting the location information acquisition method without applying the weight for the distance.

현재의 셀룰러 이동통신 시스템은 CDMA(IS-95), CDMA2000, GSM, UMTS(WCDMA) 및 TDMA(IS-136) 등과 같은 2세대 및 3세대 무선 표준을 기반으로 하고 있으며, 최근에는 WiMAX(IEEE 802.16e)과 같은 새로운 3.5세대 무선 시스템이 개발되었다. 현재, 현존하는 두 가지 무선 표준으로부터 진화된 4세대 무선 표준이 연구되고 있다. 하나는 3GPP 표준으로부터 진화된 3GPP Long Term Evolution(LTE)이고, 또 다른 하나는 WiMAX 표준으로부터 진화된 IEEE 802.16m 이다. 이러한 표준들은 개발 단계에 있으며, 본 발명은 이러한 다양한 무선 표준에 적용될 수 있다.Current cellular mobile communication systems are based on second and third generation wireless standards such as CDMA (IS-95), CDMA2000, GSM, UMTS (WCDMA) and TDMA (IS-136), and recently WiMAX (IEEE 802.16). New 3.5G wireless systems such as e) have been developed. Currently, 4th generation wireless standards are being studied that evolve from two existing wireless standards. One is 3GPP Long Term Evolution (LTE) evolved from the 3GPP standard and the other is IEEE 802.16m evolved from the WiMAX standard. These standards are in development and the present invention can be applied to these various wireless standards.

또한, 이중화 방식으로 TDD를 사용하는 무선통신 시스템 뿐 아니라, 협력통신을 위한 수신기를 추가하는 경우 FDD 방식의 무선통신 시스템에 적용할 수 있음은 물론이다.In addition, in addition to a wireless communication system using TDD as a duplex method, if a receiver for cooperative communication is added, it can be applied to a wireless communication system of the FDD method.

미국 연방통신 위원회(Federal Communications Commission)는 긴급구조 서비스의 더욱 높은 정확도를 요구하고 있다.The US Federal Communications Commission demands higher accuracy in emergency services.

본 발명을 적용하는 경우, GPS 음영 지역에 위치한 무선통신 단말기의 위치를 인접 GPS 수신기를 구비한 무선통신 단말기의 위치정보로부터 파악할 수 있다. 따라서, GPS 음영지역에서도 높은 정확도로 측위를 수행할 수 있어 긴급구조 서비스의 정확도 요구를 만족시킬 수 있다.When the present invention is applied, the position of the wireless communication terminal located in the GPS shadow area can be grasped from the location information of the wireless communication terminal having the adjacent GPS receiver. Therefore, the positioning can be performed with high accuracy even in the GPS shadow area, thereby satisfying the accuracy requirements of the emergency rescue service.

이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.As such, those skilled in the art will appreciate that the present invention can be implemented in other specific forms without changing the technical spirit or essential features thereof. Therefore, the above-described embodiments are to be understood as illustrative in all respects and not as restrictive. The scope of the present invention is shown by the following claims rather than the detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included in the scope of the present invention. do.

도 1은 본 발명에 의한 무선통신 단말기의 측위 개념을 설명하기 위한 도면,1 is a view for explaining a positioning concept of a wireless communication terminal according to the present invention;

도 2a 및 2b는 위치정보 전송을 위한 프레임 구조를 설명하기 위한 도면,2A and 2B are views for explaining a frame structure for transmitting location information;

도 3은 멀티 홉을 통한 측위 개념을 설명하기 위한 도면,3 is a view for explaining a positioning concept through multi-hop,

도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 측위 방법을 설명하기 위한 흐름도,4 is a flowchart illustrating a positioning method according to an embodiment of the present invention;

도 5는 도 4에 도시한 인접 단말기의 위치정보 획득 과정의 일 예를 설명하기 위한 흐름도,5 is a flowchart for explaining an example of a process of obtaining location information of a neighboring terminal shown in FIG. 4;

도 6은 도 4에 도시한 인접 단말기의 위치정보 획득 과정의 다른 예를 설명하기 위한 흐름도,6 is a flowchart for explaining another example of a process of obtaining location information of a neighboring terminal shown in FIG. 4;

도 7은 도 4에 도시한 위치 결정 과정의 일 예를 설명하기 위한 흐름도,7 is a flowchart for explaining an example of a positioning process shown in FIG. 4;

도 8은 도 4에 도시한 위치 결정 과정의 다른 예를 설명하기 위한 흐름도이다.8 is a flowchart for explaining another example of the positioning process shown in FIG. 4.

<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>Description of the Related Art [0002]

10 : 목적 무선통신 단말기 22, 24, 26 : 인접 무선통신 단말기10: purpose wireless communication terminal 22, 24, 26: adjacent wireless communication terminal

30 : GPS 위성 40 : 기지국30: GPS satellite 40: base station

Claims (12)

협력통신 시스템에서의 측위 방법으로서,As a positioning method in a cooperative communication system, 위치를 측정하고자 하는 목적 무선통신 단말기가 적어도 하나의 인접 무선통신 단말기의 위치정보를 수집하는 과정; 및Collecting location information of at least one adjacent wireless communication terminal by a target wireless communication terminal for measuring a location; And 상기 수집한 인접 무선통신 단말기의 위치정보를 기초로 상기 목적 무선통신 단말기가 위치를 결정하는 과정;Determining, by the destination wireless communication terminal, a location based on the collected location information of the adjacent wireless communication terminal; 을 포함하고,Including, 상기 적어도 하나의 인접 무선통신 단말기는 업링크 프레임의 일부 구간을 협력 통신 구간으로 이용하여 기지국으로 위치정보를 전송하는 것을 특징으로 하는 협력통신 기반의 측위 방법.And the at least one neighboring wireless communication terminal transmits location information to a base station using a partial section of an uplink frame as a cooperative communication section. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 인접 무선통신 단말기의 위치정보를 수집하는 과정은, 상기 적어도 하나의 인접 무선통신 단말기가 상기 기지국으로 위치정보를 전송하는 단계; 및The collecting of the location information of the adjacent wireless communication terminal may include: transmitting, by the at least one adjacent wireless communication terminal, location information to the base station; And 상기 기지국이 상기 인접 무선통신 단말기의 위치정보를 방송하는 단계;Broadcasting, by the base station, location information of the adjacent wireless communication terminal; 를 포함하는 협력통신 기반의 측위 방법.Positioning method based on cooperative communication comprising a. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 인접 무선통신 단말기의 위치정보를 수집하는 과정은, 상기 적어도 하나의 인접 무선통신 단말기가 상기 기지국으로 위치정보를 전송하는 단계;The collecting of the location information of the adjacent wireless communication terminal may include: transmitting, by the at least one adjacent wireless communication terminal, location information to the base station; 상기 목적 무선통신 단말기가 상기 기지국으로 상기 인접 무선통신 단말기의 위치정보를 요청하는 단계; 및Requesting, by the target wireless communication terminal, location information of the adjacent wireless communication terminal from the base station; And 상기 기지국이 상기 목적 무선통신 단말기로 상기 적어도 하나의 인접 무선통신 단말기의 위치정보를 전송하는 단계;Transmitting, by the base station, location information of the at least one neighboring wireless communication terminal to the destination wireless communication terminal; 를 포함하는 협력통신 기반의 측위 방법.Positioning method based on cooperative communication comprising a. 삭제delete 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 적어도 하나의 인접 무선통신 단말기는 상기 업링크 프레임의 협력통신 구간에 위치정보 획득 방식을 포함시켜 전송하는 것을 특징으로 하는 협력통신 기반의 측위 방법.The at least one neighboring wireless communication terminal is a cooperative communication-based positioning method, characterized in that for transmitting the location information acquisition method in the cooperative communication interval of the uplink frame. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, 상기 위치정보 획득 방식은 GPS 기반 방식, 네트워크 기반 방식 또는 협력통신 기반 방식 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 협력통신 기반의 측위 방법.The location information acquisition method is a cooperative communication-based positioning method, characterized in that any one of the GPS-based, network-based or cooperative communication-based. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 목적 무선통신 단말기가 위치를 결정하는 과정은, 상기 수집한 인접 무 선통신 단말기의 위치정보가 복수개인지 확인하는 단계; 및The determining of the location by the target wireless communication terminal may include: checking whether the collected location information of the adjacent wireless communication terminal is plural; And 상기 수집한 인접 무선통신 단말기의 위치정보가 하나인 경우, 상기 수집한 인접 무선통신 단말기의 위치정보를 상기 목적 무선통신 단말기의 위치로 결정하는 단계;Determining the location information of the neighboring wireless communication terminal as the location of the target wireless communication terminal when the collected location information of the adjacent wireless communication terminal is one; 를 포함하는 협력통신 기반의 측위 방법.Positioning method based on cooperative communication comprising a. 제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 수집한 인접 무선통신 단말기의 위치정보가 복수개인 경우, 상기 목적 무선통신 단말기가 상기 인접 무선통신 단말기와의 거리를 측정하는 단계; 및When the collected location information of the neighboring wireless communication terminal is plural, by the target wireless communication terminal measuring a distance from the adjacent wireless communication terminal; And 상기 거리 측정 결과를 참조하여, 상기 목적 무선통신 단말기와 가장 근접한 인접 무선통신 단말기의 위치를 상기 목적 무선통신 단말기의 위치로 결정하는 단계;Determining a location of an adjacent wireless communication terminal closest to the target wireless communication terminal as the location of the target wireless communication terminal with reference to the distance measurement result; 를 포함하는 협력통신 기반의 측위 방법.Positioning method based on cooperative communication comprising a. 제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 수집한 인접 무선통신 단말기의 위치정보가 복수개인 경우, 상기 목적 무선통신 단말기가 상기 인접 무선통신 단말기와의 거리를 측정하는 단계; 및When the collected location information of the neighboring wireless communication terminal is plural, by the target wireless communication terminal measuring a distance from the adjacent wireless communication terminal; And 상기 인접 무선통신 단말기의 위치정보에 대하여, 상기 인접 무선통신 단말기와의 거리 측정 결과에 따른 가중치를 부여하여 상기 목적 무선통신 단말기의 위치를 결정하는 단계;Determining the location of the target wireless communication terminal by giving a weight to the location information of the adjacent wireless communication terminal according to a result of the distance measurement with the adjacent wireless communication terminal; 를 포함하는 협력통신 기반의 측위 방법.Positioning method based on cooperative communication comprising a. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,10. The method according to claim 8 or 9, 상기 목적 무선통신 단말기가 상기 인접 무선통신 단말기와의 거리를 측정하는 단계는 신호 도달 시간 측정 방식으로 거리를 측정하는 단계인 것을 특징으로 하는 협력통신 기반의 측위 방법.And measuring the distance between the target wireless communication terminal and the adjacent wireless communication terminal by measuring a distance in a signal arrival time measurement method. 제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 목적 무선통신 단말기가 상기 적어도 하나의 인접 무선통신 단말기의 위치정보를 수집하는 과정은 상기 인접 무선통신 단말기의 위치정보 획득 방식을 수집하는 과정을 더 포함하고,The step of collecting the location information of the at least one neighboring wireless communication terminal by the target wireless communication terminal further comprises the step of collecting the location information acquisition method of the adjacent wireless communication terminal, 상기 수집한 인접 무선통신 단말기의 위치정보가 복수개인 경우, 상기 목적 무선통신 단말기가 상기 인접 무선통신 단말기의 위치정보에 상기 위치정보 획득 방식에 따른 가중치를 부여하여 상기 목적 무선통신 단말기의 위치를 결정하는 단계;When the collected location information of the adjacent wireless communication terminal is plural, the target wireless communication terminal determines the location of the target wireless communication terminal by assigning a weight value according to the location information acquisition method to the location information of the adjacent wireless communication terminal. Making; 를 포함하는 협력통신 기반의 측위 방법.Positioning method based on cooperative communication comprising a. 제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 목적 무선통신 단말기가 상기 적어도 하나의 인접 무선통신 단말기의 위치정보를 수집하는 과정은 상기 인접 무선통신 단말기의 위치정보 획득 방식을 수집하는 과정을 더 포함하고,The step of collecting the location information of the at least one neighboring wireless communication terminal by the target wireless communication terminal further comprises the step of collecting the location information acquisition method of the adjacent wireless communication terminal, 상기 수집한 인접 무선통신 단말기의 위치정보가 복수개인 경우, 상기 목적 무선통신 단말기가 상기 인접 무선통신 단말기와의 거리를 측정하는 단계;When the collected location information of the neighboring wireless communication terminal is plural, by the target wireless communication terminal measuring a distance from the adjacent wireless communication terminal; 상기 인접 무선통신 단말기의 위치정보에 대하여, 상기 인접 무선통신 단말기와의 거리 측정 결과 및 상기 위치정보 획득 방식에 따른 가중치를 부여하여 상기 목적 무선통신 단말기의 위치를 결정하는 단계;Determining a location of the target wireless communication terminal by assigning weights according to a result of distance measurement with the adjacent wireless communication terminal and the location information acquisition method with respect to the location information of the adjacent wireless communication terminal; 를 포함하는 협력통신 기반의 측위 방법.Positioning method based on cooperative communication comprising a.
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