KR101418993B1

KR101418993B1 - 위치 측정 방법

Info

Publication number: KR101418993B1
Application number: KR1020080002307A
Authority: KR
Inventors: 차재선; 임광재; 윤철식
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2007-01-08
Filing date: 2008-01-08
Publication date: 2014-07-14
Also published as: US20090325605A1; US8346283B2; JP2010515916A; KR20080065247A; WO2008084967A1; JP4988863B2

Abstract

본 발명에 따른 위치 측정 방법은 이동국에 대한 제1 레인징 코드 및 제1 레인징 구간을 할당하는 단계, 이웃한 기지국으로부터 상기 이동국에 대한 제2 레인징 코드 및 제2 레인징 구간에 대한 할당 정보를 수신하는 단계, 상기 제1 레인징 코드 및 상기 제2 레인징 코드를 상기 이동국으로 전송하는 단계, 상기 이동국으로부터 상기 제1 레인징 코드를 상기 제1 레인징 구간에 수신하는 단계, 상기 제1 레인징 코드의 수신 시간 오차를 계산하는 단계, 상기 제2 레인징 코드의 수신 시간 오차를 상기 이웃한 기지국으로부터 수신하는 단계, 그리고 상기 제1 레인징 코드의 수신 시간 오차 및 상기 제2 레인징 코드의 수신 시간 오차에 따라 상기 이동국의 위치를 측정하는 단계를 포함한다. 따라서 기존 시스템에서 사용하는 레인징 방식의 변형을 통해 이동국의 위치를 측정함으로써 비용 및 효율을 높일 수 있다.

광대역 무선 접속 시스템, 위치 기반 서비스, 전용 레인징, 위치 측정

Description

위치 측정 방법{THE MATHOD FOR LOCATION DETERMINATING}

본 발명은 무선 통신 시스템에서의 이동국의 위치 측정 방법에 관한 것이다. 특히 본 발명은 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.16과 같은 광대역 무선 접속 시스템에서 전용 레인징을 통한 이동국의 위치 측정 방법에 관한 것이다.

본 발명은 정보통신부 및 정보통신연구진흥원의 정보통신표준개발지원의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2007-P10-03, 과제명: WiBro Evolution 표준 개발].

광대역 무선 접속 시스템은 고정된 액세스 포인트(access point)를 이용하는 근거리 데이터 통신 방식에 이동성을 지원하는 차세대 통신 방식이다. 이러한 광대역 무선 접속 시스템에 대하여 다양한 표준들이 제안되고 있으며, IEEE 802.16에서 광대역 무선 접속 시스템의 국제 표준화가 활발하게 진행되고 있다.

종래의 무선 LAN(Local Area Network) 방식은 고정된 액세스 포인트를 중심으로 근거리 내에서의 무선 통신이 가능하나, 이는 유선이 아닌 무선으로 근거리 데이터 통신을 지원할 뿐 이동국의 이동성을 보장하지는 않는다.

반면, IEEE 802.16와 같은 광대역 무선 접속 방식은 이동국이 하나의 기지국이 관장하는 셀에서 다른 기지국이 관장하는 다른 셀로 이동하는 경우에도 이동성을 보장하여 끊기지 않는 데이터 통신 서비스를 제공할 수 있다.

한편, 이동 통신 시스템에서 이동국의 위치 추정은 이동국에 위치 추정을 위한 장치를 부착하는 방식, 이동국이 특정 신호를 발생하는 방식, 이동국과 기지국에서 별도로 할당된 채널을 이용하는 방식 또는 기지국의 3각 측위 방식 등이 사용될 수 있다.

이동국에 위치 추정 장치를 부착하는 방식은 대표적으로 GPS(Global Positioning System)를 사용할 수 있으며, GPS를 통해 얻어진 정보를 기지국으로 전송하여 이동국의 위치를 추정한다. 이동국이 특정 신호를 발생하는 방식은 기지국 또는 중계기에서 이동국이 송신한 특정 신호를 수신하여 위치를 측정하는 것이다. 이동국과 중계기가 별도로 할당된 채널을 이용하는 방식은 특정 채널을 통해 위치 정보를 교환하여 위치를 측정한다. 기지국의 3각 측위 방식은 3개 이상의 기지국에서 특정 이동국이 방사하는 주파수를 측정하여 3각 측위법으로 이동국의 위치를 추정한다.

그러나, 이러한 이동국의 위치 추정 방식은 이동국에 추가 장치를 부착하거나 추가 기능을 수행하도록 하여 비용과 효율의 측면에서 불리하고, 주파수 활용의 측면에서도 불리하다. 또한 모든 기지국이 동일한 주파수를 이용할 경우 기존 이동 통신의 3각 측위 방식을 이용하기도 힘들다.

한편, 이동국과 여러 기지국 간의 신호 도착 시간의 차이를 이용하여 이동국 의 위치를 추정할 수 있으며, 신호 도착 시간의 차이는 이동국의 기본 기능인 레인징을 통해 측정할 수 있다. 하지만 레인징 방식은 경쟁 기반의 접근 방식으로 여러 이동국이 동시에 레인징을 시도할 경우 충돌이 발생하여 해당 이동국이 전송한 신호의 도착 시간을 측정하기 힘들다.

또한 IEEE 802.16와 같은 광대역 무선 접속 시스템에서의 레인징은 CDMA (Code Division Multiple Access) 코드를 통해 이루어지며, 이때 CDMA 코드는 사용자 정보를 포함하고 있지 않아 해당 CDMA 코드를 전송한 이동국의 식별이 어려워 이동국의 위치 측정에 사용하기에 어려움이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 광대역 무선 접속 시스템, 특히 IEEE 802.16 시스템에서 이동국의 레인징 기능을 이용하여 효율적으로 이동국의 위치를 측정할 수 있는 위치 측정 방법을 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 위치 측정 방법은 이동국에 대한 제1 레인징 코드 및 제1 레인징 구간을 할당하는 단계, 이웃한 기지국으로부터 상기 이동국에 대한 제2 레인징 코드 및 제2 레인징 구간에 대한 할당 정보를 수신하는 단계, 상기 제1 레인징 코드 및 상기 제2 레인징 코드를 상기 이동국으로 전송하는 단계, 상기 이동국으로부터 상기 제1 레인징 코드를 상기 제1 레인징 구간에 수신하는 단계, 상기 제1 레인징 코드의 수신 시간 오차를 계산하는 단계, 상기 제2 레인징 코드의 수신 시간 오차를 상기 이웃한 기지국으로부터 수신하는 단계, 그리고 상기 제1 레인징 코드의 수신 시간 오차 및 상기 제2 레인징 코드의 수신 시간 오차에 따라 상기 이동국의 위치를 측정하는 단계를 포함한다.

상기 제2 레인징 코드 및 상기 제2 레인징 구간에 대한 상기 할당 정보를 수신하는 단계는 상기 이동국에 대한 전용 레인징 할당 요구를 상기 이웃한 기지국으로 전송하는 단계, 그리고 상기 이동국에 대한 제2 레인징 코드를 포함하는 응답 신호를 수신하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 제1 레인징 코드 및 상기 제2 레인징 코드를 상기 이동국으로 전송하는 단계는, 상기 제1 레인징 코드, 제1 랑데부 시간 및 제1 전송 기회 오프셋을 포함하는 제1 레인징 신호를 전송하는 단계, 그리고 상기 제1 레인징 코드의 상기 수신 시간 오차를 연산한 후, 상기 제2 레인징 코드, 제2 랑데부 시간 및 제2 전송 기회 오프셋을 포함하는 제2 레인징 신호를 전송하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 제1 레인징 신호를 전송한 후, 상기 제1 랑데부 시간 다음 프레임의 상기 제1 전송 기회 오프셋에서 상기 제1 레인징 코드를 수신하고, 상기 제2 레인징 신호를 전송한 후, 상기 제2 랑데부 시간 다음 프레임의 상기 제2 전송 기회 오프셋에서 상기 제2 레인징 코드를 수신할 수 있다.

상기 제2 랑데부 시간을 상기 이웃한 기지국으로부터 상기 제2 랑데부 시간의 수신 시점에서 상기 제2 레인징 신호를 전송할 때까지의 시간을 뺀 시간으로 보정하여 전송할 수 있다.

또한 본 발명에 따른 위치 측정 방법은 이웃한 기지국과 이동국에 대한 전용 레인징 코드 및 전용 레인징 구간을 협상하는 단계, 상기 전용 레인징 코드를 포함하는 레인징 신호를 상기 이동국으로 전송하는 단계, 상기 이동국으로부터 상기 전용 레인징 코드를 상기 전용 레인징 구간에 수신하는 단계, 상기 전용 레인징 코드의 수신 시간 오차를 연산하는 단계, 상기 이웃한 기지국으로부터 상기 전용 레인징 코드의 수신 시간 오차를 수신하는 단계, 그리고 상기 전용 레인징 코드의 수신 시간 오차에 따라 상기 이동국의 위치를 측정하는 단계를 포함한다.

상기 레인징 신호는 상기 전용 레인징 코드, 랑데부 시간 및 전송 기회 오프셋을 포함할 수 있다.

상기 레인징 신호는 전력 레벨 조정 값을 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 위치 측정 방법은 이동국에 대한 제1 레인징 코드 및 제1 레인징 구간을 할당하는 단계, 상기 제1 레인징 코드 및 제1 상기 레인징 구간에 대한 정보를 상기 이동국으로 전송하는 단계, 상기 이동국으로부터 상기 제1 레인징 코드를 상기 제1 레인징 구간에 수신하는 단계, 그리고 상기 제1 레인징 코드의 수신 시간 오차를 계산하는 단계를 포함한다.

상기 이동국에 대한 제2 레인징 코드 및 제2 레인징 구간 할당을 이웃한 기지국에 요청하는 단계, 상기 이웃한 기지국으로부터 상기 이동국에 대한 제2 레인징 코드 및 제2 레인징 구간에 대한 정보를 수신하는 단계, 상기 제2 레인징 코드를 상기 이동국으로 전송하는 단계, 그리고 상기 이동국으로부터 상기 제2 레인징 코드를 수신한 수신 시간 오차를 상기 이웃한 기지국으로부터 수신하는 단계, 그리고 상기 제1 레인징 코드의 수신 시간 오차 및 상기 제2 레인징 코드의 수신 시간 오차에 따라 상기 이동국의 위치를 측정하는 단계를 포함한다.

상기 제1 레인징 구간에 대한 정보는 제1 랑데부 시간 및 제1 전송 기회 오프셋을 포함하고, 상기 제2 레인징 구간에 대한 정보는 제2 랑데부 시간 및 제2 전송 기회 오프셋을 포함할 수 있다.

상기 이웃한 기지국으로부터 수신한 상기 제2 랑데부 시간에서 상기 제2 레인징 코드를 상기 이동국으로 전송할 때까지의 시간을 뺀 시간 정보를 상기 제2 랑데부 시간으로 전송할 수 있다.

본 발명에 따르면, 기존 시스템에서 사용하는 레인징 방식의 변형을 통해 이동국의 위치를 측정함으로써 비용 및 효율을 높일 수 있다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

본 명세서에서 이동국(Mobile Station, MS)은 단말(terminal), 이동 단말(Mobile Terminal, MT), 가입자국(Subscriber Station, SS), 휴대 가입자국(Portable Subscriber Station, PSS), 사용자 장치(User Equipment, UE), 접근 단말(Access Terminal, AT) 등을 지칭할 수도 있고, 이동 단말, 가입자국, 휴대 가입자 국, 사용자 장치 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.

본 명세서에서 기지국(Base Station, BS)은 접근점(Access Point, AP), 무선 접근국(Radio Access Station, RAS), 노드B(Node B), 송수신 기지국(Base Transceiver Station, BTS), MMR(Mobile Multihop Relay)-BS 등을 지칭할 수도 있고, 접근점, 무선 접근국, 노드B, 송수신 기지국, MMR-BS 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.

이하에서는 도 1을 참고하여, 본 발명의 한 실시예에 따른 이동국의 위치 추정 방법을 설명한다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 광대역 무선 접속 시스템에서의 이동국의 위치 측정 방법을 도시한 신호 흐름도이다.

본 발명의 한 실시예에 따른 통신 시스템은 복수의 기지국(200, 300) 및 이동국(100)을 포함한다. 각각의 기지국(200)은 각각의 셀을 관장한다. 셀은 복수의 섹터를 포함할 수 있으며, 각각의 기지국(200)은 각각의 셀 내의 이동국(100)과 통신한다.

도 1을 참고하면, 이동국(100)이 위치하고 있는 셀을 관장하는 제1 기지국(200)이 이동국(100)의 위치 측정이 필요하다고 판단하면, 제1 기지국(200)은 인접한 제2 기지국(300)에 해당 이동국(100)을 위한 전용 레인징 구간의 할당을 요구한다(S10).

제1 기지국(200)이 제2 기지국(300)에게 요구하는 전용 레인징 구간은 해당 이동국(100)이 제2 기지국(300)으로 레인징을 수행할 때 사용할 수 있는 레인징 구간으로서, 제2 기지국(300)에 등록하여 서비스 중인 다른 이동국들(도시하지 않음)은 해당 이동국(100)에 대한 전용 레인징 구간을 사용할 수 없으며, 해당 이동국(100)만이 전용으로 사용할 수 있다.

제1 기지국(200)으로부터 전용 레인징 구간 할당 요구를 수신한 제2 기지국(300)은 전용 레인징에 필요한 파라미터를 할당하고, 이를 제1 기지국(200)으로 전송한다(S12).

이때, 제2 기지국(300)은 전용 레인징 구간 할당에 필요한 파라미터만 할당할 뿐, 실제 레인징 구간 할당은 이후에 이루어지며, 이 때 할당되는 파라미터는 랑데부(Rendezvous) 시간, CDMA 코드, 전송 기회 오프셋(transmission opportunity offset)등을 포함한다.

제1 기지국(200)은 해당 이동국(100)과 제1 기지국(200) 사이의 전용 레인징을 위한 파라미터를 할당한다(S14).

이러한 파라미터는 또한 랑데부 시간, CDMA 코드 및 전송 기회 오프셋을 포 함한다. 이때, 제1 기지국(200)이 할당하는 파라미터는 제2 기지국(300)이 할당한 파라미터와 종류는 동일하나 그 값은 서로 다를 수 있다. 제1 기지국(200)이 할당한 파라미터는 제1 기지국(200)과 해당 이동국(100) 사이의 전용 레인징에 사용되고, 제2 기지국(300)이 할당한 파라미터는 제2 기지국(300)과 해당 이동국(100) 사이의 전용 레인징에 사용된다.

제1 기지국(200)은 할당한 파라미터를 레인징 응답 메시지(Ranging Response; RNG-RSP)에 TLV(Type/Length/Value) 형태로 담아 해당 이동국(100)으로 전송하며, 이때의 레인징 응답 메시지(RNG-RSP)는 표 1과 같을 수 있다(S16).

[표 1]

Syntax		Size	Notes
RNG-RSP_Message_format () {
Management message type = 5		8 bits
Reserved		8 bits
TLV encoded information {
Name	Type	Length	Value
Rendezvous time	36	1 byte	This is offset, measured in units of frame duration, when the BS is expected to provide non-contention-based ranging opportunity for the MS. The offset is calculated from the frame where RNG-RSP message is transmitted. The BS is expected to provide non-contention-based Ranging opportunity at the frame specified by Rendezvous time parameter.
CDMA code	37	1 byte	A unique code assigned to the MS, to be used for dedicated ranging. Code is from the initial ranging codeset.
Transmission opportunity offset	38	1 byte	A unique transmission opportunity assigned to the MS, to be used for dedicated ranging in units of symbol duration.
Power Level Adjust	2	1 byte	Tx Power offset adjustment ( signed 8 bit, 0.25 dB unit) Specifies the relative change in transmission power level that MS is to make in order that transmissions arrive at the BS at the desired power.
}
}

표 1에서와 같이, 랑데부 시간은 일종의 오프셋(offset)으로서, 복수의 프레임 단위로 구성되며, 레인징 응답 메시지(RNG-RSP)가 전송된 프레임으로부터 기산된다. 즉, 랑데부 시간은 제1 기지국(200)이 전용 레인징 구간(dedicated raging region)이 정의된 UL-MAP(UPLINK-MAP)을 전송하는 프레임을 나타낸다.

CDMA 코드는 이동국(100)을 식별하는 코드로서, 각 이동국(100)에 할당된 전용 레인징 구간에 사용된다.

전송 기회 오프셋은 복수의 심볼 구간에서 해당 이동국(100)에 할당된 고유 의 전송 시작점을 정의한다. 즉 이동국(100)은 랑데부 시간 경과 후의 첫번째 프레임에 수신한 UL-MAP의 전용 레인징 구간에서 전송 기회 오프셋에 의해 정의되는 시점에 CDMA 코드를 전송한다.

전력 레벨 조정 값(Power Level Adjust)은 이동국(100)이 전송한 CDMA 코드가 적절한 세기로 제1 기지국(200) 또는 제2 기지국(300)에 전송되기 위한 전력 레벨 조정 값을 정의하며, 주파수 재사용 계수가 1인 경우 포함될 수 있다.

제1 및 제2 기지국(200, 300)은 프레임에 대한 자원 할당 정보를 UL-MAP에 정의하여 이동국(100)으로 전송하며, 이러한 UL-MAP은 레인징을 위한 레인징 구간의 할당 정보를 포함한다. 또한, UL-MAP은 전용 레인징 지시자를 포함하며, 제1 및 제2 기지국(200, 300)이 전용 레인징을 수행하는 경우 전용 레인징 지시자를 활성화하여 레인징 구간을 전용 레인징 구간으로 정의한다.

제1 기지국(200)은 레인징 응답 메시지(RNG-RSP)를 전송한 후 레인징 응답 메시지(RNG-RSP)를 전송한 프레임부터 랑데부 시간이 경과한 후 첫번째 프레임에 이동국(100)이 전용 레인징을 수행할 수 있도록 전용 레인징 지시자를 활성화하여 UL-MAP을 이동국(100)으로 전송한다(S18).

한편, 제1 기지국(200)으로부터 레인징 응답 메시지(RNG-RSP)를 수신한 이동국(100)은 레인징 응답 메시지(RNG-RSP)를 수신한 프레임부터 랑데부 시간 경과 후 첫번째 프레임에 제1 기지국(200)으로부터 전송되는 UL-MAP(Uplink MAP)을 수신한다.

이동국(100)은 UL-MAP으로부터 전용 레인징 지시자가 활성화 되었는지 확인 하고, 전용 레인징 지시자가 활성화된 경우 UL-MAP의 레인징 구간을 전용 레인징 구간으로 판단한다.

다음으로, 이동국(100)은 전용 레인징 구간 중 레인징 응답 메시지(RNG-RSP)의 전송 기회 오프셋에 정의된 시작점부터의 할당 자원을 통하여 레인징 응답 메시지(RNG-RSP)에 포함된 CDMA 코드를 제1 기지국(200)으로 전송한다(S20).

제1 기지국(200)은 이동국(100)으로부터 CDMA 코드를 수신하고, 이를 이용하여 CDMA 코드의 도착 시간에 대한 타이밍 조정치(t1)를 측정한다(S22).

한편, 제1 기지국(200)은 해당 이동국(100)과 제2 기지국(300)과의 전용 레인징을 위해 제2 기지국(300)으로부터 수신한 전용 레인징 정보를 스캐닝 응답 메시지(Scanning Response: MOB_SCN-RSP)에 담아 해당 이동국(100)으로 전송한다(S24).

이때 스캐닝 응답 메시지(MOB_SCN-RSP)에 포함되는 랑데부 시간은 제1 기지국(200)이 제2 기지국(300)으로부터 수신한 랑데부 시간에서 스캐닝 응답 메시지(MOB_SCN-RSP)가 전송되는 시점까지를 뺀 시간으로서, 제1 기지국(200)이 랑데부 시간을 변경하여 해당 이동국(100)에 전송한다.

제2 기지국(300)은 제1 기지국(200)으로 전용 레인징 할당 응답을 한 시점부터 랑데부 시간이 경과한 후의 첫번째 프레임을 해당 이동국(100)과의 전용 레인징을 수행할 프레임으로 정의하고, 해당 프레임에 전용 레인징 지시자를 활성화하여 UL-MAP을 전송한다.

따라서 레인징을 수행하기 위해 상향링크 대역을 할당한 레인징 구간은 전용 레인징을 위한 구간으로 정의된다(S26).

해당 이동국(100)은 스캐닝 응답 메시지(MOB_SCN-RSP)를 수신한 프레임부터 랑데부 시간이 경과한 후의 첫번째 프레임에 제2 기지국(300)과 동기를 맞춘다. 해당 이동국(100)은 해당 프레임에 제2 기지국(300)으로부터 UL-MAP을 수신하고, UL-MAP의 전용 레인징 지시자가 활성화된 경우 해당 프레임에 할당된 레인징 구간 중 스캐닝 응답 메시지(MOB_SCN-RSP)를 통해 수신한 전송 기회 오프셋 시점에서 스캐닝 응답 메시지(MOB_SCN-RSP)에 포함된 CDMA 코드를 제2 기지국(300)으로 전송한다(S28).

제2 기지국(300)은 수신한 CDMA 코드를 이용하여 코드 도착 시점의 타이밍 조정치(t2) 및 수신 코드 품질을 측정하고(S30), 코드 수신 품질 결과에 의한 레인징 보정 결과는 레인징 응답 메시지(RNG-RSP)에 포함하여 해당 이동국(100)으로 전송하고(S32), 타이밍 조정치(t2)는 제1 기지국(200)으로 전달한다(S36).

제1 기지국(200)은 타이밍 조정치(t1, t2)를 이용하여 해당 이동국(100)에 대한 기지국 사이의 상향링크 도착 시간 차이를 계산하여 이동국(100)의 위치를 측정한다(S36).

이때, 제1 기지국(200)은 U-TDOA(Uplink- Time Difference of Arrival) 측정 방법으로 타이밍 조정치(t1, t2)로부터 해당 이동국(100)에 대한 기지국 간 시간 차, T=(t1-t2)/2를 측정할 수 있다. 따라서 제1 기지국(200)은 기지국 간 시간 차, T와 빛의 속도의 곱을 이용하여 양 기지국(200, 300)에 대한 해당 이동국(100)의 거리 차를 계산하여 해당 이동국(100)의 위치를 측정할 수 있다.

이때, 해당 이동국(100)과 제2 기지국(300)과의 전용 레인징 절차(S24~S34)는 제1 기지국(200)과 해당 이동국(100)과의 전용 레인징 절차(S14~S22)보다 선행하여 이루어질 수 있다. 즉, 제2 기지국(300)으로부터 수신한 랑데부 시간이 매우 짧아 랑데부 시간 전에 제1 기지국(200)과 해당 이동국(100) 사이의 전용 레인징의 절차(S14~S22)를 수행할 수 없는 경우, 제2 기지국(300)과 해당 이동국(100) 사이의 전용 레인징 절차(S24~S34)를 먼저 수행할 수 있다.

또한, 제1 기지국(200)과 제2 기지국(300) 사이의 전용 레인징 할당 구간이 겹치지 않는 경우, 제1 기지국(200)은 해당 이동국(100)과 전용 레인징 절차(S14~S22)를 수행하는 중에 제2 기지국(300)과 해당 이동국(100)의 전용 레인징 절차(S24~S34)를 수행할 수 있다.

또한 제1 기지국(200) 및 제2 기지국(300)은 복수의 이동국에 대하여 동일한 CDMA 코드 또는 동일한 전송 기회 오프셋을 할당할 수 있으나, 충돌을 방지하기 위해 CDMA 코드와 전송 기회 오프셋 중 하나는 서로 달라야 한다.

이와 같이 레인징 절차를 이용하여 전용 레인징 구간 및 전용 CDMA 코드를 위치 추정이 필요한 이동국에 부여하고, 전용 레인징 구간에 전용 CDMA 코드를 수신하여 위치 추정을 수행함으로써 효율적으로 위치 추정을 할 수 있다.

이하에서는 도 2를 참고하며, 주파수 재사용 계수가 1인 경우, 레인징 절차를 이용한 이동국의 위치 추정 방법을 설명한다.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광대역 무선 접속 시스템에서의 이동국의 위치 측정 방법을 도시한 신호 흐름도이다.

주파수 재사용 계수가 1인 경우, 제1 기지국(200)과 제2 기지국(300)은 동일한 주파수를 사용한다.

이동국(100)이 위치하고 있는 셀을 관장하는 제1 기지국(200)이 이동국(100)의 위치 측정이 필요하다고 판단하면, 제1 기지국(200)은 인접한 제2 기지국(300)에 해당 이동국(100)을 위한 전용 레인징 구간의 할당을 협상을 요청한다.

이동국(100)이 전송하는 CDMA 코드는 동일한 주파수로 제1 및 제2 기지국(200, 300)에 전송되므로 제1 및 제2 기지국(200, 300)이 동시에 CDMA 코드를 수신하여야 한다. 이를 위하여 이동국(100)이 CDMA 코드를 전송할 시점에 제1 기지국(200)은 해당 이동국(100)만이 사용할 수 있는 상향링크 대역을 할당해주어야 하며, 제2 기지국(300)은 제1 기지국(200)이 할당한 상향링크 대역과 같은 상향링크 대역을 다른 이동국(도시하지 않음)에게 할당해주지 않아야 한다.

제1 기지국(200)과 제2 기지국(300)은 전용 레인징 이전에 할당할 전용 레인징 구간의 시점과 수효를 협상한다(S40).

제1 기지국(200)은 제2 기지국(300)과의 협상으로 정해진 전용 레인징 파라미터, 즉, 랑데부 시간, CDMA 코드, 전송 기회 오프셋 및 전력 레벨 조정 값 등을 레인징 응답 메시지(RNG-RSP)에 포함하여 해당 이동국(100)으로 전송한다(S42).

제1 기지국(200)은 레인징 응답 메시지(RNG-RSP)를 전송한 후 레인징 응답 메시지(RNG-RSP)를 전송한 프레임부터 랑데부 시간 경과 후 첫번째 프레임에 전용 레인징 구간이 할당된(전용 레인징 지시자가 활성화된) UL-MAP을 해당 이동국(100)에 전송한다(S44).

한편, 제2 기지국(300)은 제1 기지국(200)이 할당한 대역과 같은 상향링크 대역을 다른 이동국(도시하지 않음)에 할당하지 않고, 해당 이동국(100)으로부터 전송될 CDMA 코드의 수신을 대기한다(S46).

도 1과 같이, 제1 기지국(200)으로부터 레인징 응답 메시지(RNG-RSP)를 수신한 이동국(100)은 레인징 응답 메시지(RNG-RSP)를 수신한 프레임부터 랑데부 시간 경과 후 첫번째 프레임의 전송 기회 오프셋 시점에 CDMA 코드를 제1 기지국(200) 및 제2 기지국(300)으로 전송한다(S48).

이러한 CDMA 코드는 시간 차를 가지고 제1 기지국(200) 및 제2 기지국(300)에 수신된다. 이동국(100)이 수신한 레인징 응답 메시지(RNG-RSP)에 전력 레벨 조정 값이 TLV 형태로 포함되어 있는 경우, 이동국(100)은 전력 레벨 조정 값에 따라 CDMA 코드의 세기를 바꾸어 전송한다.

제1 기지국(200) 및 제2 기지국(300)은 이동국(100)으로부터 CDMA 코드를 각각 수신하고, 이를 이용하여 CDMA 코드 도착 시점의 타이밍 조정치(t1, t2)를 각각 측정하고(S50, S52), 제2 기지국(300)은 측정한 CDMA 코드 도착 시점의 타이밍 조정치(t2)를 제1 기지국(200)으로 전송한다(S54).

제1 기지국(200)은 타이밍 조정치(t1, t2)이용하여 해당 이동국에 대한 기지국 사이의 상향링크 도착 시간 차이를 계산하여 이동국(100)의 위치 측정한다(S56).

제1 기지국(200)은 도 1에서와 같이 U-TDOA측정 방법으로 타이밍 조정치(t1, t2)로부터 T=(t1-t2)를 연산하고, T와 빛의 속도의 곱을 이용하여 양 기지국(200, 300)에 대한 해당 이동국(100)의 거리 차를 계산하여 해당 이동국(100)의 위치를 측정할 수 있다. 이때, 제1 기지국(200)과 제2 기지국(300)이 동일한 프레임에 CDMA 코드를 수신하므로 T값은 이분하지 않는다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims

이동국이 위치하고 있는 셀을 관장하는 기지국에서의 위치 측정 방법으로서,

상기 이동국에 대한 제1 레인징 코드 및 제1 레인징 구간을 할당하는 단계,

이웃한 기지국으로부터 상기 이동국에 대한 제2 레인징 코드 및 제2 레인징 구간에 대한 할당 정보를 수신하는 단계,

상기 제1 레인징 코드를 포함하는 제1 레인징 정보를 상기 이동국으로 전송하는 단계,

상기 제1 레인징 구간에 대한 할당 정보 및 전용 레인징 지시자를 포함하는 상향링크 맵을 상기 이동국으로 전송하는 단계,

상기 상향링크 맵에서 상기 전용 레인징 지시자가 활성화된 경우에, 상기 이동국으로부터 상기 제1 레인징 코드를 상기 제1 레인징 구간에서 수신하는 단계,

상기 제1 레인징 코드의 수신 시간 오차를 계산하는 단계,

상기 제2 레인징 코드를 포함하는 제2 레인징 정보를 상기 이동국으로 전송하는 단계,

상기 제2 레인징 코드의 수신 시간 오차를 상기 이웃한 기지국으로부터 수신하는 단계, 그리고

상기 제1 레인징 코드의 수신 시간 오차 및 상기 제2 레인징 코드의 수신 시간 오차에 따라 상기 이동국의 위치를 측정하는 단계

를 포함하는 위치 측정 방법.
제1항에 있어서,

상기 제2 레인징 코드 및 상기 제2 레인징 구간에 대한 상기 할당 정보를 수신하는 단계는 상기 이동국에 대한 전용 레인징 할당 요구를 상기 이웃한 기지국으로 전송하는 단계, 그리고

상기 이동국에 대한 제2 레인징 코드를 포함하는 응답 신호를 수신하는 단계

를 더 포함하는 위치 측정 방법.
제2항에 있어서,

상기 제1 레인징 코드를 포함하는 상기 제1 레인징 정보를 상기 이동국으로 전송하는 단계는, 상기 제1 레인징 코드, 제1 랑데부 시간 및 제1 전송 기회 오프셋을 포함하는 제1 레인징 신호를 전송하는 단계를 포함하며,

상기 제2 레인징 코드를 포함하는 상기 제2 레인징 정보를 상기 이동국으로 전송하는 단계는, 상기 제1 레인징 코드의 상기 수신 시간 오차를 연산한 후, 상기 제2 레인징 코드, 제2 랑데부 시간 및 제2 전송 기회 오프셋을 포함하는 제2 레인징 신호를 전송하는 단계를 포함하는

위치 측정 방법.
제3항에 있어서,

상기 제1 레인징 신호를 전송한 후, 상기 제1 랑데부 시간 다음 프레임의 상기 제1 전송 기회 오프셋에서 상기 제1 레인징 코드를 수신하고,

상기 제2 레인징 신호를 전송한 후, 상기 제2 랑데부 시간 다음 프레임의 상기 제2 전송 기회 오프셋에서 상기 제2 레인징 코드를 수신하는

위치 측정 방법.
제4항에 있어서,

상기 제2 랑데부 시간을 상기 이웃한 기지국으로부터 상기 제2 랑데부 시간의 수신 시점에서 상기 제2 레인징 신호를 전송할 때까지의 시간을 뺀 시간으로 보정하여 전송하는

위치 측정 방법.
이동국이 위치하고 있는 셀을 관장하는 기지국에서의 위치 측정 방법으로서,

이웃한 기지국과 상기 이동국에 대한 전용 레인징 코드 및 전용 레인징 구간을 협상하는 단계,

상기 전용 레인징 코드를 포함하는 레인징 신호를 상기 이동국으로 전송하는 단계,

상기 전용 레인징 구간에 대한 할당 정보 및 전용 레인징 지시자를 포함하는 상향링크 맵을 상기 이동국으로 전송하는 단계,

상기 상향링크 맵에서 상기 전용 레인징 지시자가 활성화된 경우에, 상기 이동국으로부터 상기 전용 레인징 코드를 상기 전용 레인징 구간에서 수신하는 단계,

상기 전용 레인징 코드의 수신 시간 오차를 연산하는 단계,

상기 이웃한 기지국으로부터 상기 전용 레인징 코드의 수신 시간 오차를 수신하는 단계, 그리고

상기 전용 레인징 코드의 수신 시간 오차에 따라 상기 이동국의 위치를 측정하는 단계

를 포함하는 위치 측정 방법.
제6항에 있어서,

상기 레인징 신호는 상기 전용 레인징 코드, 랑데부 시간 및 전송 기회 오프셋을 포함하는

위치 측정 방법.
제7항에 있어서,

상기 레인징 신호는 전력 레벨 조정 값을 더 포함하는

위치 측정 방법.
이동국이 위치하고 있는 셀을 관장하는 기지국에서의 위치 측정 방법으로서,

상기 이동국에 대한 제1 레인징 코드 및 제1 레인징 구간을 할당하는 단계,

상기 제1 레인징 코드 및 제1 상기 레인징 구간에 대한 정보를 상기 이동국으로 전송하는 단계,

상기 제1 레인징 구간에 대한 할당 정보 및 전용 레인징 지시자를 포함하는 상향링크 맵을 상기 이동국으로 전송하는 단계,

상기 상향링크 맵에서 상기 전용 레인징 지시자가 활성화된 경우에, 상기 이동국으로부터 상기 제1 레인징 코드를 상기 제1 레인징 구간에서 수신하는 단계, 그리고

상기 제1 레인징 코드의 수신 시간 오차를 계산하는 단계

를 포함하는 위치 측정 방법.
제9항에 있어서,

상기 이동국에 대한 제2 레인징 코드 및 제2 레인징 구간 할당을 이웃한 기지국에 요청하는 단계,

상기 이웃한 기지국으로부터 상기 이동국에 대한 제2 레인징 코드 및 제2 레인징 구간에 대한 정보를 수신하는 단계,

상기 제2 레인징 코드를 상기 이동국으로 전송하는 단계,

상기 이동국으로부터 상기 제2 레인징 코드를 수신한 수신 시간 오차를 상기 이웃한 기지국으로부터 수신하는 단계, 그리고

상기 제1 레인징 코드의 수신 시간 오차 및 상기 제2 레인징 코드의 수신 시간 오차에 따라 상기 이동국의 위치를 측정하는 단계

를 더 포함하는 위치 측정 방법.
제10항에 있어서,

상기 제1 레인징 구간에 대한 정보는 제1 랑데부 시간 및 제1 전송 기회 오프셋을 포함하고,

상기 제2 레인징 구간에 대한 정보는 제2 랑데부 시간 및 제2 전송 기회 오프셋을 포함하는

위치 측정 방법.
제11항에 있어서,

상기 이웃한 기지국으로부터 수신한 상기 제2 랑데부 시간에서 상기 제2 레인징 코드를 상기 이동국으로 전송할 때까지의 시간을 뺀 시간 정보를 상기 제2 랑 데부 시간으로 전송하는

위치 측정 방법.