KR101642266B1

KR101642266B1 - 이동통신 단말기 측위 장치, 측위 정보 구축 방법 및 측위 방법

Info

Publication number: KR101642266B1
Application number: KR1020100053309A
Authority: KR
Inventors: 조채환; 이창석; 강석연; 백승윤; 이혜민
Original assignee: 에스케이텔레콤 주식회사; 에스케이플래닛 주식회사
Priority date: 2010-06-07
Filing date: 2010-06-07
Publication date: 2016-07-26
Also published as: KR20110133741A

Abstract

본 발명의 실시예는 이동통신 단말기 측위 장치, 측위 정보 구축 방법 및 측위 방법에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 이동통신 단말기 측위 장치는 서로 다른 프로토콜(protocol)을 갖는 제1 및 제2 측위 요청 메시지를 생성하여 이동통신망으로 전송하고, 상기 제1 및 제2 측위 요청 메시지를 이용하여 GPS 모듈을 구비하는 단위(unit) 이동통신 단말기에 대한 측위를 요청하는 측위 요청부; 상기 이동통신망에서 제공하는 상기 제1 및 제2 측위 요청 메시지에 대한 제1 및 제2 측위 응답 메시지를 각각 수신하며, 상기 제1 및 제2 측위 응답 메시지를 통해 상기 요청에 의한 측위 정보를 수집하는 측위 정보 수집부; 상기 측위 정보 수집부에서 제공하는 상기 제1 및 제2 측위 응답 메시지의 측위 정보를 각각 추출하는 측위 정보 가공부; 및 추출한 상기 측위 정보를 저장하는 데이터베이스를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

이동통신 단말기 측위 장치, 측위 정보 구축 방법 및 측위 방법{Apparatus and Method for Positioning Mobile Station and Method of Building Data for Positioning Mobile Station}

본 발명의 실시예는 이동통신 단말기 측위 장치, 측위 정보 구축 방법 및 측위 방법에 관한 것이다. 더 상세하게는 네트워크 기반 측위 기술을 기초로 하여 이동통신 단말기와 예컨대 기지국(NodeB)과의 시간 정보 또는 시간을 거리로 환산한 거리 정보에 대한 값을 수집하여 데이터베이스화한 후, 데이터베이스에 기저장된 시간 또는 거리 정보를 활용하여 GPS 모듈을 탑재한 이동통신 단말기(이하, GPS 단말기)가 GPS 전파가 수신되지 않는 음영지역에 있는 경우의 측위 정확도를 높이고, 아울러 GPS 모듈을 비탑재한 이동통신 단말기(이하, 비GPS 단말기)의 측위 정확도도 향상시키며, GPS 단말기 및 비GPS 단말기가 기지국 신호가 거의 미치지 않는 외곽 지역에 있는 경우에도 측위 정확도를 향상시키려는 이동통신 단말기 측위 장치, 측위 정보 구축 방법 및 측위 방법에 관한 것이다.

21세기 들어 전자·통신기술의 비약적으로 발전에 따라 무선통신망(wireless network)을 이용한 다양한 무선통신 서비스가 제공되고 있다. 이에 따라, 무선통신망을 이용한 이동통신 시스템에서 제공하는 서비스는 음성 서비스뿐만 아니라 패킷(packet) 데이터 등과 같이 데이터를 송신하는 멀티미디어 통신 서비스로 발전해 가고 있다.

이동통신 단말기를 이용한 다양한 무선인터넷 서비스 중 특히 위치기반 서비스(LBS: Location Based Service)는 넓은 활용성과 편리함으로 인해 크게 각광받고 있다. 위치기반 서비스는 휴대폰 및 PDA(Personal Digital Assistant) 등 이동통신 단말기의 위치를 파악하고, 파악한 위치와 관련되어 부가 정보를 제공하는 통신 서비스를 말한다.

위치기반 서비스 제공을 위한 측위 기술은 이동통신 단말기의 위치를 측정하기 위하여 이동통신망 기지국의 셀 반경인 전파 환경을 이용하여 소프트웨어적으로 위치를 확인하는 네트워크 기반(network based) 방식과 이동통신 단말기에 탑재된 GPS 수신기를 이용한 핸드셋 기반(handset based) 방식, 그리고 이들 두 가지 방식을 혼합한 하이브리드(hybrid) 방식으로 분류된다.

그 가운데 핸드셋 기반 방식은 GPS 단말기의 위치 파악을 위하여 GPS 신호의 수신이 가능한 이동통신 단말기가 GPS 위성으로부터 전파를 수신할 수 있어야 하므로 건물 내에서와 같이 GPS 신호가 미치지 못하는 GPS 음영지역에서는 이러한 과정이 실질적으로 이루어지지 못하고 있다. 이에 기인하여 GPS 음영지역에서는 네트워크 기반 측위 기술이 많이 활용되고 있는 추세이다.

그러나, 네트워크 기반 측위 기술 또한 기지국 자체가 촘촘하게 설치되어 있지 않기 때문에 정밀하게 위치를 측위할 수 없는 문제점이 있다. 가령, 기지국의 셀(cell) 크기와 위치 결정 방식에 따라 위치 오차가 대략 500 m ~ 수 ㎞ 에 이를 정도로 정확성이 떨어지는 단점이 있다.

본 발명의 실시예는 네트워크 기반 측위 기술을 이용하여 GPS 위성 및 기지국 정보가 함께 수신되는 GPS 단말기에 대하여 예컨대 기지국과 GPS 단말기간 시간 정보 또는 거리 정보를 기지국 정보와 함께 데이터베이스화한 후, 기저장된 정보를 이용하여 비GPS 단말기, 음영지역의 GPS 단말기 및 기지국 신호가 거의 미치지 않는 외곽지역의 비 GPS 단말기 및 GPS 단말기에 대한 측위 정확도를 향상시키려는 이동통신 단말기 측위 장치, 측위 정보 구축 방법 및 측위 방법을 제공하려는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 하나의 실시예에 따른 이동통신 단말기 측위 장치는 서로 다른 프로토콜(protocol)을 갖는 제1 및 제2 측위 요청 메시지를 생성하여 이동통신망으로 전송하고, 상기 제1 및 제2 측위 요청 메시지를 이용하여 GPS 모듈을 구비하는 단위(unit) 이동통신 단말기에 대한 측위를 요청하는 측위 요청부; 상기 이동통신망에서 제공하는 상기 제1 및 제2 측위 요청 메시지에 대한 제1 및 제2 측위 응답 메시지를 각각 수신하며, 상기 제1 및 제2 측위 응답 메시지를 통해 상기 요청에 의한 측위 정보를 수집하는 측위 정보 수집부; 상기 측위 정보 수집부에서 제공하는 상기 제1 및 제2 측위 응답 메시지의 측위 정보를 각각 추출하는 측위 정보 가공부; 및 추출한 상기 측위 정보를 저장하는 데이터베이스를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이동통신 단말기 측위 장치는 가입자가 측위 요청한 이동통신 단말기에 대한 기지국의 셀(cell) 정보 또는 기지국과의 거리 정보를 포함하는 무선 환경 정보를 수신하고, 상기 무선 환경 정보로부터 추출되는 추출값과 메모리에 기저장되는 저장값을 비교하며, 상기 무선 환경 정보가 데이터베이스에 저장되어 있는지를 판별하는 판별부; 상기 판별부의 비교 및 판별 결과에 따라 서로 다른 측위 알고리즘을 수행하여 측위 결과를 제공하는 복수의 알고리즘 수행부; 및 상기 복수의 알고리즘 수행부 중 하나의 알고리즘 수행부를 선택하여 제공되는 측위 결과를 상기 가입자에게 제공하는 측위 위치 결정 및 측위 결과 제공부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 이동통신 단말기 측위 장치의 측위 정보 구축 방법은 서로 다른 프로토콜을 갖는 제1 및 제2 측위 요청 메시지를 생성하여 이동통신망으로 전송하고, 상기 제1 및 제2 측위 요청 메시지를 이용하여 GPS 모듈을 구비하는 단위(unit) 이동통신 단말기에 대한 측위를 요청하는 단계; 상기 이동통신망에서 제공하는 상기 제1 및 제2 측위 요청 메시지에 대한 제1 및 제2 측위 응답 메시지를 각각 수신하여 상기 요청에 의한 측위 정보를 수집하는 단계; 상기 제1 및 제2 측위 응답 메시지의 상기 측위 정보를 각각 추출하는 단계; 및 추출한 상기 측위 정보를 데이터베이스에 저장하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 이동통신 단말기 측위 장치의 측위 방법은 가입자가 측위 요청한 이동통신 단말기에 대한 무선 환경 정보를 수신하여 상기 무선 환경 정보로부터 추출되는 추출값과 메모리에 기저장되는 저장값을 비교하고, 상기 무선 환경 정보가 데이터베이스에 저장되어 있는지를 판별하는 단계; 상기 추출값이 상기 저장값보다 크거나 같은 경우, 상기 데이터베이스에 기저장되는 격자 셀 정보 및 상기 이동통신 단말기와 기지국 간의 거리 정보를 이용하여 매칭되는 패턴을 추출하는 제1 단계; 상기 추출값이 상기 저장값보다 작고, 상기 무선 환경 정보가 상기 데이터베이스에 존재하는 경우, 기지국의 섹터(sector)에 대한 센터값을 계산하는 알고리즘을 수행하여 상기 격자 셀 정보, 상기 거리 정보 및 상기 센터값을 이용하여 매칭되는 패턴을 추출하는 제2 단계; 상기 추출값이 상기 저장값보다 작고, 상기 무선 환경 정보가 상기 데이터베이스에 존재하지 않는 경우, 기지국의 섹터별 안테나 방향각 정보를 입력하고, 입력한 상기 방향각 정보, 상기 격자 셀 정보 및 상기 거리 정보를 이용하여 매칭되는 패턴을 추출하는 제3 단계; 및 상기 제1 내지 제3 단계 중 선택되는 하나의 단계에 의한 측위 결과를 상기 가입자에게 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 네트워크 기반 측위 기술을 기반으로 기지국과 이동통신 단말기 간의 시간 또는 거리 정보를 활용함으로써 비GPS 단말기 및 GPS 음영지역의 GPS 단말기에 대한 측위 정확도를 향상시키고, 더 나아가 기지국 신호가 미세하게 미치는 외곽지역에 이동통신 단말기가 있는 경우에도 측위 정확도를 향상시킬 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이동통신 단말기 측위 장치의 구조를 나타내는 도면,
도 2는 도 1의 이동통신망 구조를 예시하고, GPS 단말기의 제1 및 제2 측위 메시지의 전송 흐름을 나타내는 도면,
도 3은 도 1의 측위 서버 구조를 나타내는 도면,
도 4는 도 3의 측위 수행부의 구조를 나타내는 도면,
도 5는 도 1의 ILIS 서버의 구조를 나타내는 도면,
도 6은 도 1의 pCell DB의 구조를 나타내는 도면,
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 이동통신 단말기 측위 장치의 RTT 정보 수집 과정을 나타내는 도면,
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 이동통신 단말기 측위 장치의 측위 방법을 나타내는 흐름도이다.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이동통신 단말기 측위 장치의 구조를 나타내는 도면이고, 도 2는 도 1의 이동통신망 구조를 예시하고, GPS 단말기의 제1 및 제2 측위 메시지의 전송 흐름을 나타내는 도면이며, 도 3은 도 1의 측위 서버 구조를 나타내는 도면이다. 또한, 도 4는 도 3의 측위 수행부의 구조를 나타내는 도면이고, 도 5는 도 1의 ILIS 서버의 구조를 나타내는 도면이며, 도 6은 도 1의 pCell DB의 구조를 나타내는 도면이다.

도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 이동통신 단말기 측위 장치는 이동통신망(130), 측위 서버(150) 및 ILIS 서버(Integrated LBS Indoor Solution Server)(160)를 포함한다. 더 나아가서, 이동통신 단말기 측위 장치는 액세스포인트(110) 및 LBSP(Location Based Service Platform)(170)를 더 포함할 수 있으며, ILIS 서버(160)는 pCell DB(160a)를 포함한다.

여기서, 이동통신 단말기(100)는 무선통신 모듈, 무선랜(WLAN) 모듈, GPS 모듈을 포함한다. 무선통신 모듈을 구비함에 따라 이동통신 단말기(100)는 이동통신망(130)에 접속하여 상대방과 통상적인 음성 및 데이터 통신을 수행한다. 또한, 이동통신 단말기(100)는 무선랜 모듈을 구비함에 따라 주변에 인식되는 액세스포인트(110)를 경유해 유선통신망(140)에 접속하여 각종 웹 페이지 데이터를 수신하며, GPS 모듈을 구비함에 따라 GPS 위성(120)을 통해 제공되는 데이터를 수신한다.

이동통신 단말기(100)는 인터넷 접속 프로토콜인 무선 애플리케이션(WAP: Wireless Application Protocol), HTTP 프로토콜을 사용하는 HTML에 기반한 MIE(Microsoft Internet Explorer), 핸드헬드 디바이스 트랜스포트 프로토콜(HDPT: Handheld Device Transport Protocol), NTT DoKoMo사의 i-Mode 또는 특정 통신사의 무선 인터넷 접속용 브라우저를 이용해 이동통신망(130)을 경유하여 인터넷에 접속한다. 이와 관련해 최근의 스마트폰과 같은 이동통신 단말기(100)는 더욱 빠른 무선 인터넷을 제공하기 위하여 아이폰용인 오페라미니(Opera Mini)와 같은 특정 통신사의 무선 인터넷 접속용 브라우저를 사용하거나, 이와 연계해 이동통신 단말기(100)에 근거리 통신망인 와이파이 및 와이브로(WiBro) 등도 함께 사용하여 무선 초고속 인터넷을 제공하려는 연구가 활발하게 진행되고 있다. 이동통신 단말기(100)에서 사용하는 인터넷 접속 프로토콜 중에서, MIE는 HTML을 약간 변형시켜 축약하는 m-HTML을 사용하고, i-Mode의 경우에는 HTML의 서브세트인 콤팩트 HTML(c-HTML)이라는 언어를 사용한다.

본 발명의 실시예에서 이동통신 단말기(100)는 다양한 유무선 환경에 적용할 수 있도록 PDA(Personal Digital Assistant), 스마트폰, 셀룰러폰, PCS(Personal Communication Service)폰, GSM(Global System for Mobile)폰, W-CDMA(Wideband CDMA)폰, CDMA-2000폰, MBS(Mobile Broadband System)폰 등을 포함할 수 있다. 여기서 MBS폰은 현재 논의되고 있는 차세대 시스템에서 사용될 이동통신 단말기(100)를 나타낸다.

이동통신 단말기(100)는 측위 서버(150)로부터의 측위 요청에 따라 네트워크 기반 측위를 수행한다. 다시 말해, 이동통신 단말기(100)는 네트워크 기반 측위를 수행하기 위하여 자신의 위치 정보를 액세스포인트(110)를 통해 이동통신망(130)을 경유하여 측위 서버(150) 및 ILIS 서버(160)로 제공할 수 있다. 이와 같이 네트워크 기반 측위를 수행하게 될 때, GPS 단말기(101)와 측위 서버(150) 간에는 서로 다른 표준의 측위 프로토콜을 이용하여 통신을 수행한다. 여기서, 측위 프로토콜은 이동통신 단말기(100)의 측위를 위한 애플리케이션 계층의 규격을 표준화한 규약을 나타낸다.

예를 들면, 비동기식의 경우 GPS 단말기(101)는 측위 서버(150)에서 요청된 측위 정보, 가령 GPS 위성 정보 및 기지국 정보를 제공하기 위하여 SUPL(Secure User Plane Location) 메시지와 같은 제1 측위 응답 메시지를 이용할 수 있고, GPS 단말기(101)와 기지국(210) 간의 시간 또는 거리 정보를 제공하기 위하여 PCAP(Positioning Calculation Application Part) 메시지와 같은 제2 측위 응답 메시지를 이용할 수 있다. 만약, 동기식의 경우라면 GPS 단말기(101)는 측위 정보의 요청 및 전송(혹은 응답)을 위하여 IS-801(Interim Standard-801) 메시지를 제1 측위 요청 및 응답 메시지로 사용하고, PSM(Pilot Strength Measurement) 메시지를 제2 측위 요청 및 응답 메시지로 이용할 수 있을 것이다. 여기서, GPS 단말기(101)는 제1 측위 요청 및 응답 메시지로서 SUPL 및 IS-801 이외에도 RRLP(Radio Resource Location Services Protocol), RRC(Radio Resource Control) 등 다양한 측위 프로토콜을 이용할 수 있으며, 제2 측위 요청 및 응답 메시지와 측위 프로토콜이 중복되지 않는 한 다양한 측위 프로토콜을 이용할 수 있으므로 그러한 측위 프로토콜에 특별히 한정하지는 않을 것이다.

이때, 동기식의 경우 GPS 단말기(101)가 IS-801 메시지 또는 SUPL 메시지와 같은 제1 측위 응답 메시지를 통해 측위 서버(150)로 제공하는 측위 정보는 현재 서비스 중인 시스템 정보, 인접 기지국의 파일롯 신호, 신호 세기(Ec/lo) 등을 포함한다. 여기서, 시스템 정보는 예컨대 SID(System ID), NID(Network ID), BSID(Base Station ID) 및 현재 서비스 중인 기지국 섹터 번호(Ref_PN), Ref_PN 내의 파일롯 페이즈와 신호 세기 등을 포함한다. 또한 인접 기지국의 파일롯 신호는 GPS 단말기(101)로부터 수집되는 인접 기지국 섹터 번호(Measurement PN), 각 인접 기지국 섹터 번호 내의 파일롯 페이즈 및 신호 세기 등과 같은 거리 데이터 및 시간 데이터를 포함한다. 만약, 비동기식이라면 GPS 단말기(101)가 IS-801 메시지 또는 SUPL 메시지와 같은 제1 측위 응답 메시지를 통해 제공하는 측위 정보는 MCC(Mobile Country Code), MNC(Mobile Network Code), UC-ID, PSC(Primary Scrambling Code), RSCP(Received Signal Code Power), 신호 세기(Ec/No), 시스템 프레임 넘버(SFN) 간 관찰 시간차(observed time difference) 또는 GPS 단말기(101)의 송수신(RX-TX) 간 시간차 등의 데이터일 수 있으므로, 이에 한정하지 않고 다른 모든 통신 시스템에 이용되는 측위 관련 데이터일 수도 있을 것이다.

또한, GPS 단말기(101)가 제2 측위 응답 메시지, 가령 PCAP 메시지 또는 PSM 메시지를 통해 측위 서버(140), 더 정확하게는 ILIS 서버(160)로 제공하는 측위 정보는 GPS 단말기(101)와 이동통신망(130) 내 기지국(210)과의 왕복지연시간 정보인 RTT(Round Trip Time) 또는 RTD(Round Trip Delay) 값이다. GPS 단말기(101)는 왕복지연시간 정보 또는 그 값을 거리로 환산한 거리 정보를 기지국(210)에 연동하는 SAS(Stand-alone SMLC)(225)를 통해 ILIS 서버(160)로 제공한다. 이러한 제공 과정은 실질적으로 기지국 제어기(220)의 제어하에 이루어질 수 있다. 여기서, 비동기식에서의 RTT 또는 동기식에서의 RTD는 기지국(210)이 GPS 단말기(101)에 신호를 송신하고 그 송신한 신호를 다시 GPS 단말기(101)로부터 수신한 시간 또는 지연을 나타낸다.

도 2에 도시된 바와 같이, GPS 단말기(101)가 측위 서버(150)의 요청에 따라 제1 측위 요청 메시지를 이용해 측위를 수행하게 되면, SUPL 메시지와 같은 제1 측위 요청 메시지는 이동통신망(130)을 구성하는 가령, 기지국(210), 기지국 제어기(220) 및 교환국(230) 등 각각의 네트워크 노드들을 무사 통과하여 호 처리되고, 반면 제2 측위 요청 메시지는 제1 측위 요청 메시지의 전송시 함께 전송되어 각각의 네트워크 노드들을 모두 경유하여 호 처리되기 때문에 제1 측위 요청 메시지는 제2 측위 요청 메시지에 비해 그만큼 빠르게 호 처리될 수도 있다. 물론 제1 및 제2 측위 응답 메시지의 경우에도 마찬가지이다.

액세스포인트(110)는 건물 내에 많이 설치되는 펨토(femto) 또는 피코(pico) 기지국과 같은 소형 기지국을 포함한다. 여기서, 펨토 또는 피코 기지국은 소형 기지국의 분류상 이동통신 단말기(100)를 최대 몇 대까지 접속할 수 있느냐에 따라 구분된다. 또한, 액세스포인트(110)는 이동통신 단말기(100)와 와이파이 등의 근거리 통신을 수행하기 위한 근거리 통신 모듈을 포함한다. 본 발명의 실시예에서 근거리 통신은 와이파이 이외에 블루투스 통신, 지그비(zigbee) 통신, 적외선 통신(IrDA), UHF(Ultra High Frequency) 및 VHF(Very High Frequency)와 같은 RF(Radio Frequency) 및 초광대역 통신(UWB) 등의 다양한 규격으로 수행될 수 있다. 이에 따라, 액세스포인트(110)는 데이터 패킷의 위치를 추출하고, 추출된 위치에 대한 최상의 통신 경로를 지정하며, 지정된 통신 경로를 따라 데이터 패킷을 다음 장치, 예컨대 이동통신 단말기(100)로 전달할 수 있다. 액세스포인트(110)는 일반적인 네트워크 환경에서 여러 회선을 공유할 수 있으며, 예컨대 라우터(router), 리피터(repeater) 및 중계기 등이 포함될 수 있다. 또한, 케이티(KT)의 에그 또는 미국 버라이즌의 마이파이(MiFi)와 같은 특정 제조사의 브리지 제품도 포함될 수 있을 것이다.

이동통신망(130)은 도 2에서 볼 수 있는 바와 같이 기지국(210), 기지국 제어기(220) 및 교환국(230)을 포함하며, 기지국(210)과 이동통신 단말기(100) 간의 왕복지연시간(RTT/RTD) 정보를 제공하는 SAS(225)를 더 포함할 수 있다. 더 나아가서 이동통신망(130)은 기지국(210)과 이동통신 단말기(100) 사이에 배치되는 중계기(미도시)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 기지국 제어기(220)는 기지국(210)과 교환국(230)간 신호를 중계하는 역할을 한다. 이동통신망(130)은 동기식(CDMA) 및 비동기식(WCDMA)을 모두 지원한다. 따라서, 동기식인 경우 송신 및 수신 기지국은 BTS(Base Station Transmission System), 송신 및 수신 기지국 제어기는 BSC(Base Station Controller)가 될 것이고, 비동기식인 경우 송신 및 수신 기지국은 RTS(Radio Tranceiver Subsystem), 송신 및 수신 기지국 제어기는 RNC(Radio Network Controller)가 될 것이다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 이동통신망(130)은 이에 한정되는 것이 아니며, CDMA 망이 아닌 GSM 망 및 향후 구현될 차세대 이동통신망, 예컨대 EPC(Evolved Packet Core) 망 또는 LTE(Long Term Evolution) 망에 사용될 수 있는 것을 통칭하는 것이라 할 수 있다.

가령, 본 발명의 실시예에 따른 기지국(210)은 각기 셀(cell) 단위로 배치되어 있고, 신호 채널 중 트래픽 채널을 통해 이동통신 단말기(100)로부터의 통화 요청 신호를 수신하고, 수신된 통화 요청 신호를 기지국 제어기(220)로 전송하거나 자신이 관할하는 셀 영역에 존재하는 이동통신 단말기(100)의 위치를 파악하는 위치 등록을 수행한다. 또한, 기지국(210)은 이동통신 단말기(100)와 직접적으로 연결되는 실질적인 망 종단(endpoint) 장치로서 기저대역 신호처리, 유무선 변환, 무선 신호의 송수신 등을 수행한다. 만약, 이동통신 단말기(100)가 수신측인 경우라면 기지국(210)은 자신의 셀 영역에 존재하는 이동통신 단말기(100)의 위치를 파악하여, 교환국(230)으로부터 기지국 제어기(220)를 통하여 전달되는 통화 요청 신호를 자신이 관할하는 셀 영역에 존재하는 이동통신 단말기(100)로 전송한다.

또한, 기지국(210)은 GPS 위성(120)으로부터 기지국(210)이 위치한 위도 및 경도 등의 정보를 얻을 수 있으며, 이러한 기지국(210)의 위치 정보를 순방향 링크 호출 채널의 시스템 파라미터 메시지를 통하여 이동통신 단말기(100)로 전달한다. 이동통신 단말기(100)는 자신이 속해 있는 셀의 기지국(210)의 위치 정보를 이용하여 이동통신 단말기(100) 자신의 이동거리를 계산함으로써 새로운 위치 정보를 등록할 수 있다. 여기서, 위치 등록은 이동통신 단말기(100)의 위치, 상태, 식별자, 슬롯 주기 및 그 밖의 다른 특징들을 기지국(210)을 통하여 교환국(230)에 알리는 처리 절차로서, 기지국(210)이 이동통신 단말기(100)로 수신신호를 설정하고자 할 때 이동통신 단말기(100)를 효과적으로 호출할 수 있도록 하는 절차이다. 이러한 이동통신 단말기(100))의 위치 등록은 이동통신 단말기(100)의 전원을 온 또는 오프할 때, 이동통신 단말기(100)가 교환국(230) 간을 이동할 때, 그리고 이동통신 단말기(100)의 파라미터가 변경되는 경우에 실시된다.

더 나아가 기지국(210)은 GPS 단말기(101)에 대한 측위 서버(150)로부터의 측위 요청에 따라 GPS 단말기(101) 및 기지국(210) 간의 시간 또는 거리 정보를 제공하기 위하여 기지국 제어기(220)로부터 제공한 RTT 또는 RTD 요청 메시지를 수신한 후, 이에 대한 응답으로서 RTT 또는 RTD 측정 메시지를 기지국 제어기(220)로 전송한다.

기지국 제어기(220)는 기지국(210)을 제어하며, 이동통신 단말기(100)에 대한 무선 채널 할당 및 해제, 이동통신 단말기(100) 및 기지국(210)의 송신 출력 제어, 셀간 소프트 핸드오프(soft handoff) 및 하드 핸드오프(hard handoff) 결정, 트랜스코딩(transcoding) 및 보코딩(vocoding), GPS 클럭 분배, 기지국(210)에 대한 운용 및 유지 보수 기능을 수행한다. 또한, 기지국 제어기(220)는 위치 등록된 이동통신 단말기(100)의 가입자 정보를 교환국(230)으로 전송한다. 기지국 제어기(220)는 이동통신 단말기(100)로부터 기지국(210)을 통해 전달된 통화 요청 신호를 교환국(230)으로 전달하며, 반대로 교환국(230)으로부터 전달된 통화 요청 신호를 기지국(210)을 통해 이동통신 단말기(100)로 전달하는 역할도 한다.

더 나아가, 기지국 제어기(220)는 GPS 단말기(101)에 대한 측위 서버(150)로부터의 측위 요청시, 측위에 필요한 파라미터 측정 요청을 위해 교환국(230)에서 제공하는 측위 요청 메시지, 예컨대 PCAP 메시지와 같은 제2 측위 요청 메시지를 수신한다. 이어, 기지국 제어기(220)는 GPS 단말기(101) 및 기지국(210) 간 시간 또는 거리 정보를 얻기 위하여 기지국(210)을 제어하며, 기지국(210)에서 제공한 RTT 또는 RTD 측정 메시지를 수신한 후, RTT 또는 RTD 측정 메시지를 통해 얻은 RTT 또는 RTD와 같은 파라미터 값을 PCAP 메시지를 통해 SAS(225)로 전송한다. 또한, 기지국 제어기(220)는 SAS(225)로부터 PCAP 메시지에 대한 응답 메시지를 수신한 후, 교환기(230)에 측위 요청 메시지에 대한 응답 메시지를 전송한다.

예컨대, 비동기식인 경우 기지국 제어기(220)가 전용 측정 초기화 요청 메시지(DMIR: Dedicated Measurement Initiation Report)를 기지국(210)으로 전송하고 그에 따른 전용 측정 보고 메시지(DMR: Dedicated Measurement Report)를 수신하여 SAS(225)를 통해 RTT(Round Trip Time) 값을 측정할 수 있다.

RTD 또는 RTT 값 측정시 SAS(225)는 시스템상에서 발생하는 기본적 RTT 값은 배제하여야 하므로, 기지국(210)으로부터 계산된 거리값(L[m])은 <수학식 1>에서와 같이 표현될 수 있다.

<수학식 1>

L[m] = {(R[m] - R[S]) × (3 ×

) / ChipRate / Unit} × 2

R[S]: 기본 RTT 설정값(무선구간을 배제한 시스템에서 발생하는 값)

R[m]: 측위 시스템을 통해 수집된 RTT 값

ChipRate: 확산속도(WCDMA: 3. 84 Mcps, CDMA: 1. 2288 Mcps)

Unit: 단위(WCDMA: 1/16 Chip, CDMA: 1/8 Chip)

참고로 동기식의 경우 RTD는 1/8 칩(chip) 단위가 30.52 m 이며, 비동기식의 경우 RTT는 1/16 칩 단위로 TS 25. 133에 정의되어 있다. 다시 말해 비동기식의 RTD 값은 1. 2288 Mcps 일 때, 1 칩의 거리는 대략 244 m 이며, RTD 값의 단위는 1/8 칩 단위이므로 30. 52 m가 된다. 반면 비동기식의 RTT 값은 3. 84 Mcps일 때, 1 칩의 거리는 관계식 3 ×10⁸/ 3,840,000 에 따라 대략 78 m가 된다. 따라서 RTT 값의 단위는 1/ 16 칩이므로 4. 9 m 이다. 이에 근거해 볼 때, 비동기식이 동기식에 비해 측위 정확도(resolution)가 우수할 수 있다.

SAS(225)는 기지국 제어기(220)에서 제공한 RTT 또는 RTD 값을 포함하는 PCAP 메시지와 같은 제2 측위 응답 메시지를 수신한 후, 가령 TCP/IP 연동 프로토콜을 통해 ILIS 서버(160)로 왕복지연시간(RTT/RTD) 정보를 제공한다. 이후, SAS(225)는 기지국 제어기(220)로 제2 측위 요청 메시지에 대한 응답 메시지를 전송하게 된다.

도 2에 도시된 바 있는 SAS(225)는 동기식 시스템에서 PDE(Position Determination Entity)로 지칭될 수 있고, 비동기식 시스템에서는 PS(Position Server)로 지칭될 수 있으므로 본 발명의 실시예에서는 이에 특별히 한정하지는 않을 것이다. 더 나아가서, 기지국 제어기(220)에 연동하는 SAS(225), PDE 또는 PS는 도 2에서와 같이 이동통신망(130) 내에 포함되어 구성되는 것으로 이해될 수 있지만, 측위 서버(150) 또는 ILIS 서버(160)와 같이 특정 통신사에서 관리하는 하나의 시스템으로 설계될 수 있으므로 이에 특별히 한정하지는 않을 것이다.

교환국(230)은 음성 및 데이터 통신 서비스를 제공하기 위한 기본 및 부가 서비스 처리, 가입자의 착신 및 발신 호 처리, 위치등록 절차 및 핸드오프 절차 처리, 유선통신망(140)과 같은 타 망과의 연동 기능 등을 수행한다. 예를 들어, IS-95/A/B/C 시스템의 교환국(230)은 분산된 호 처리의 기능을 수행하는 ASS(Access Switching Subsystem), 집중화된 호 처리 기능을 수행하는 INS(Interconnection Network Subsystem), 운용 및 보전의 집중화 기능을 담당하는 CCS(Central Control Subsystem), 이동 가입자에 대한 정보의 저장 및 관리 기능을 수행하는 LRS(Location Registration Subsystem) 등의 서브 시스템을 포함한다.

또한, 3 세대 및 차세대를 위한 교환국(230)에는 ATM(Asynchronous Transfer Mode) 스위치가 포함될 수 있는데, ATM 스위치는 셀 단위의 패킷 전송으로 전송 속도와 회선 사용의 효율을 증대시킨다. 이러한 교환국(230)은 이동통신망(130)을 통하여 이동통신 단말기(100)의 위치 등록이 수행되면, 방문자 위치등록기(VLR)에 이동통신 단말기(100)의 가입자 정보를 임시 저장한 후, 홈 위치등록기(HLR)로 이동통신 단말기(100)의 위치 등록을 요청할 수 있다.

더 나아가, 교환국(230)은 GPS 단말기(101)에 대한 측위 서버(150)로부터의 측위 요청시, 측위 요청 메시지를 수신한 후 기지국 제어기(220)로 전달한다. 이후, 기지국 제어기(220)로부터 측위 요청 메시지에 대한 응답 메시지를 수신한다. 또한, 교환국(230)은 GPS 단말기(101)로 페이징(paging) 메시지를 전송하여 GPS 단말기(101)가 트래픽 개방(dedicated) 상태로 천이 되도록 한다. 가령, 가입자 정보 내에 이동통신 단말기(100)가 프라이버시 확인을 포함하는 통보를 받아야 하는 것으로 지정되어 있는 경우라면, 교환국(230)은 별도의 통보 메시지(LCS Location Notification Invoke Message)를 전송할 수도 있다.

측위 서버(150)는 이동통신망(130), ILIS 서버(160) 및 LBSP(170)에 연동한다. 더 나아가서는 홈 위치등록기(HLR)에 직접적으로 연동하거나, 교환국(230)을 경유하여 연동할 수 있다. 측위 서버(150)는 LBSP(170)로부터 측위 요청이 있는 경우, GPS 측위 및 네트워크 기반 측위를 위하여 GPS 단말기(101)에 대한 측위를 요청하고, GPS 단말기(101)로부터 제공되는 제1 측위 응답 메시지, 가령 동기식의 경우 SUPL 메시지에 포함되는 GPS 위성 신호 및 기지국 신호 파라미터를 수신하여 ILIS 서버(160)로 제공한다. 측위 서버(150)는 더 나아가 제1 측위 응답 메시지를 통해 GPS 위성 신호 및 기지국 신호 파라미터가 수신될 때 GPS 단말기(101)에 대한 왕복지연시간(RTT/RTD) 정보를 교환국(230)으로부터 수신하여 ILIS 서버(160)에 제공할 수도 있다. 이와 관련해 본 발명의 실시예에서는 ILIS 서버(160)가 왕복지연시간(RTT/RTD) 정보 또는 시간을 거리로 환산한 거리 정보를 이동통신망(130)의 SAS(225)로부터 직접 수신하는 것을 기술하였는데 왕복지연시간(RTT/RTD) 정보 또는 거리 정보가 어떠한 경로로 제공되느냐에 특별히 한정하지는 않을 것이다.

실질적으로 측위 서버(150)는 GPS 단말기(101)에 대한 측위를 요청한 후, 제1 측위 응답 메시지, 가령 SUPL 메시지를 통해서는 GPS 위성 및 기지국 정보를 모두 수신할 수 있고, 또는 음영지역의 GPS 단말기(101)에 대하여는 기지국 정보만을 수신할 수 있다. 이의 경우 측위 서버(150)는 ILIS 서버(160)의 pCell DB(160a)에 저장되어 있는 전파맵의 격자셀마다 정의되는 왕복지연시간(RTT/RTD) 정보를 저장하기 위하여 제1 측위 응답 메시지를 통해 GPS 위성 및 기지국 정보가 모두 수신되는 경우에만 제2 측위 응답 메시지의 왕복지연시간(RTT/RTD) 정보를 ILIS 서버(160)에 저장하도록 한다. 이에 따라 측위 서버(150)는 제1 측위 응답 메시지를 통해 GPS 위성 정보가 수신되지 않는 경우에는 왕복지연시간(RTT/RTD) 정보가 수신되더라도 해당 정보는 폐기하도록 ILIS 서버(160)를 제어할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따라 측위 서버(150)는 도 3에 도시된 바와 같이 LBSP(170)로부터의 측위 요청이 있는 경우 GPS 단말기(101)에 대한 측위 정보를 구축하기 위한 측위 요청부(310) 및 측위 정보 수신부(320)를 포함할 수 있다. 여기서, 측위 요청부(310)는 단위(unit) 혹은 하나의 GPS 단말기(101)에 대한 측위를 수행하기 위하여 이동통신망(130)의 각 노드들을 무사 통과하는 제1 측위 요청 메시지를 전송하고, 동시에 이동통신망(130)의 각 노드들을 모두 경유하여 처리되는 제2 측위 요청 메시지를 전송한다. 측위 정보 수신부(320)는 이동통신 단말기(100)가 제공한 제1 측위 응답 메시지를 통해 측위 정보 가령 기지국 정보를 수신한 후 ILIS 서버(160)로 전달한다.

측위 서버(150)는 더 나아가 가입자의 요청에 따라 측위를 수행하는 측위 수행부(330)를 더 포함할 수 있다. 측위 수행부(330)는 가입자로부터 측위 정보에 대한 제공 요구가 있는 경우, ILIS 서버(160)의 pCell DB(160a)에 기저장하고 있는 GPS 단말기(101)에 대한 측위 정보를 기반으로 비GPS 단말기(102), 음영지역의 GPS 단말기(101) 및 외곽지역에 위치하는 이동통신 단말기(100)에 대한 측위를 수행한다. 예컨대 LBSP(170)로부터 특정 가입자에 대한 측위 서비스 요청이 있는 경우, 홈 위치등록기(HLR)에 요청하여 제공되는 교환국(230) 또는 기지국(210) 정보를 이용하여 ILIS 서버(160)의 pCell DB(160a)상에서 1차적으로 후보군을 확정한 후, 이어 왕복지연시간(RTT/RTD) 정보를 이용하여 최적의 격자셀 패턴을 선정하는 방식으로 측위가 이루어진다. 이와 같이 pCell 격자 패턴 선택 및 왕복지연시간(RTT/RTD) 정보를 활용하여 측위 정확도를 증가시키는 방식은 음영지역의 GPS 단말기(101)나 비GPS 단말기(102) 및 외곽지역의 이동통신 단말기(100)에 모두 적용될 수 있다.

이를 위하여, 측위 서버(150)의 측위 수행부(330)는 도 4에 도시된 바와 같이 판별부(410), 알고리즘 수행부(420), 그리고 측위 위치 결정 및 측위 결과 수행부(430)를 포함할 수 있다.

여기서, 판별부(410)는 측위 요청된 이동통신 단말기(100)에 대한 기지국(210)의 무선 환경 정보, 그 가운데 일례로서 기지국(210) 셀 정보가 일정 개수 이상인지를 판별하고, 더 나아가 셀 정보가 일정 개수 이하일 때 해당 셀 정보가 ILIS 서버(160)의 pCell DB(160a)에 존재하는지를 판별한다. 더 정확히 말해 판별부(410)는 기지국(210)의 무선 환경 정보로부터 셀 개수 또는 RTT 값의 범위를 추출하여 추출값을 생성하고 그 추출값을 메모리에 기저장된 저장값과 비교하는 방식으로 판별이 이루어질 수 있다.

알고리즘 수행부(420)는 제1 내지 제3 알고리즘 수행부(421, 423, 425)로 이루어진다. 판별부(410)의 판별 결과에 따라, 기지국(210)의 셀 개수가 일정 개수 이상일 때, 제1 알고리즘 수행부(421)는 ILIS 서버(160)의 거리 정보 및 pCell 방식 측위 알고리즘을 수행한다. 또한 판별부(410)의 판별 결과가 일정 개수 이하, 예컨대 셀 개수가 하나이고, 해당 셀 정보가 ILIS 서버(160)의 pCell DB(160a)에 있을 때 제2 알고리즘 수행부(423)는 기지국(210)의 섹터별 센터값을 이용하여 측위를 수행한다. 가령, 셀 개수가 하나인 경우는 하나의 섹터를 갖게 되므로 센터값을 알게 되면, 센터값과 ILIS 서버(160)의 거리 정보를 서로 비교할 수 있기 때문에 센터값만을 알 때보다 좀더 정확한 측위를 수행할 수 있다. 판별부(410)의 판별 결과, 셀 개수가 일정 개수 이하이고, 해당 셀 정보가 ILS 서버(160)의 pCell DB(160a)에 없는 경우에는 제3 알고리즘 수행부(425)는 외부에서 별도로 제공되는 기지국 정보를 활용하여 측위를 수행한다. 여기서, 제3 알고리즘 수행부(425)는 CellPLAN 등의 운용 툴(tool)을 통해 기지국 섹터별 안테나 방향각 정보만을 제공해 줄 수 있는데, 그와 같은 방향각을 기준으로 pCell DB(160a)에 저장되어 있는 거리 정보를 이용하여 측위를 수행하게 된다. 여기서, 'CellPLAN 등의 운용 툴'이란 별도로 마련되는 메모리에 외부 입력수단을 통해 섹터별 안테나 방향각 정보를 입력해 주는 것을 나타낼 수 있다. 측위 위치 결정 및 측위 결과 제공부(430)는 알고리즘 수행부(420)에서의 알고리즘에 따라 이루어지는 수행 결과를 선택하고, 수행 결과에 따른 측위를 수행하여 관련정보를 요청자에게 제공하게 된다.

ILIS 서버(160)는 GPS 단말기(101)에 대한 측위 정보를 구축하기 위하여, 도 5에 도시된 바와 같이 측위 정보 수집부(510) 및 측위 정보 가공부(520)를 포함할 수 있다. 측위 정보 수집부(510)는 측위 서버(160)로부터 제공되는 제1 측위 응답 메시지의 GPS 위성 및 기지국 정보, 그리고 SAS(225)를 통해 제공되는 제2 측위 응답 메시지의 왕복지연시간(RTT/RTD) 정보를 수신한다. 여기서, 제2 측위 응답 메시지는 제1 측위 응답 메시지와 마찬가지로 측위 요청된 GPS 단말기(101)에 대한 기지국 정보를 포함할 수 있다. 또한 측위 정보 가공부(520)는 측위 정보 수집부(510)에서 제공된 제1 및 제2 측위 응답 메시지로부터 측위 정보들을 추출한 후 ILIS 서버(160)의 pCell DB(160a)에 저장시킨다. 이때, 측위 정보 가공부(520)는 제1 측위 응답 메시지 및 제2 측위 응답 메시지에 기지국 정보가 모두 포함되어 있을 때 하나의 응답 메시지에 대한 기지국 정보만을 추출할 수 있을 것이다.

본 발명의 실시예에 따라 ILIS 서버(160)는 도 6에 도시된 바와 같이 pCell 측위에 이용되는 pCell DB(160a)를 더 포함한다. pCell DB(160a)는 매번 측위된 측위 결과인 측위 결과 데이터를 기본 데이터로서 pCell ID별로 구분된 격자 셀을 저장하고 있다. 여기서, 격자 셀은 특정 지역을 기 설정된 사이즈로 구분한 셀이며, 특정 지역에 위치하는 기지국(210)에 대한 기지국 섹터 번호(Reference PN) 및 PSC(Primary Scrambling Code)를 근거로 하는 pCell ID 등을 포함한다. 예를 들어, 격자 셀은 100x100, 50x50, 30x30, 25x25, 20x20, 10x10 및 5x5 등으로 설정될 수 있다. 이러한 기본 데이터와 함께 기본 데이터를 대표할 수 있는 기준 데이터도 저장하고 있다. 여기서, 기준 데이터는 pCell 측위시 패턴 정합성을 고려하여 비교되는 데이터로서 측위 정확도에 큰 영향을 끼치는 데이터이며 pCell DB(160a)를 갱신할 때 갱신되는 데이터이다.

본 발명의 실시예에 따라 측위 서버(150)의 pCell DB(160a)는 측위 정보 가공부(520)에서 제공한 측위 결과 데이터를 각각의 셀마다 정의한다. 각각의 셀은 현재 서비스 중인 시스템의 정보, 인접 기지국의 파일롯 신호, 신호 세기(Ec/lo) 등을 더 포함한다. 여기서, 현재 서비스 중인 시스템 정보는 앞서 언급한 대로 SID, NID, BSID, Ref_PN, Ref_PN 내의 파일롯 페이즈, 신호 세기 등을 포함한다. 또한, pCell DB(160a)는 각각의 격자 셀마다 거리 정보, 예컨대 RTT 값을 하나의 파라미터 값으로 정의하여 저장한다. 그 후, 측위 서비스에 대한 요청이 발생할 때마다 SAS(225)로부터 RTT/RTD 값을 동시에 수신하여 pCell DB(160a)에 기저장된 RTT/RTD 값을 수시로 갱신할 수 있다.

이와 같은 pCell DB(160a)는 데이터베이스 관리 프로그램(DBMS)을 이용하여 컴퓨터 시스템의 저장공간 가령 하드디스크 또는 메모리에 구현된 일반적인 데이터 구조를 의미하는 것으로 데이터의 검색 혹은 추출, 삭제, 편집, 추가 등을 자유롭게 행할 수 있는 데이터 저장 형태를 뜻하는 것으로 오라클(Oracle), 인포믹스(Infomix), 사이베이스(Sybase), DB2와 같은 관계형 데이타베이스 관리 시스템(RDBMS)이나 겜스톤(Gemston), 오리온(Orion), O2 등과 같은 객체 지향 데이타베이스 관리 시스템(OODBMS) 및 엑셀론(Excelon), 타미노(Tamino), 세카이주(Sekaiju) 등의 XML 전용 데이터베이스(XML Native Database)를 이용하여 구현될 수 있고, 자신의 기능을 달성하기 위하여 적당한 필드(Field) 또는 엘리먼트들을 가질 수 있다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 이동통신 단말기 측위 장치의 RTT 정보 수집 과정을 나타내는 도면이다.

도 7을 도 1 및 도 2와 함께 참조하면, RTT 정보의 수집을 위하여 측위 서버(150)는 LBSP(170)의 요청에 따라 이동통신망(130)의 각 노드들을 경유하지 않고 무사 통과하는 방식으로 SUPL 메시지와 같은 제1 측위 응답 메시지를 처리하여 이동통신 단말기(100)로 전송한다(S701). 여기서, 이동통신망(130)의 각 노드들은 기지국(210), 기지국 제어기(220) 및 교환국(230)을 나타낼 수 있고, 이동통신 단말기(100)는 GPS 단말기(101)에 해당될 수 있다.

그리고 측위 서버(150)는 이동통신 단말기(100)에서 제공한 SUPL 메시지에 대한 응답을 수신한다(S703). 이러한 SUPL 응답 메시지 또한 이동통신망(130)의 각 노드들을 무사 통과하는 방식으로 측위 서버(150)로 제공된다.

측위 서버(150)는 SUPL 응답 메시지를 통해 이동통신 단말기(130), 예컨대 GPS 단말기(101)가 제공한 GPS 위성 정보, 주변 기지국 정보, 신호 세기 정보 등을 수집하고 이를 가공하여 ILIS 서버(160)의 pCell DB(160a)에 저장할 수 있다.

또한 측위 서버(150)는 LBSP(170)로부터의 요청에 따라 SUPL 메시지의 전송과 함께 이동통신망(130)의 각 노드들을 경유하여 호 처리되는 PCAP 메시지와 같은 제2 측위 요청 메시지를 이동통신망(130)의 교환국(230)으로 전송한다(S705).

도면에 도시되지는 않았지만, 실질적으로 측위 서버(150)는 LBSP(170)로부터의 측위 요청이 있는 경우, 홈 위치등록기(HLR)에 측위 요청된 GPS 단말기(101)에 대한 교환국 정보를 얻기 위하여 SMReq 메시지를 전송하고, 다시 홈 위치등록기(HLR)로부터 SMReq 메시지에 대한 응답을 수신하는 과정이 선행된다.

이후 교환국(230)은 측위 서버(150)로부터 GPS 단말기(101)에 대한 PCAP 메시지를 수신한 후, 기지국 제어기(220)로 무선접속망 응용부문(RANAP)의 측위 요청 메시지를 전달한다(S707). 더 나아가 교환국(230)은 측위 요청된 GPS 단말기(101)로 페이징 메시지를 전송하여 GPS 단말기(101)가 트래픽 개방 상태로 천이 되도록 한다. 만약 가입자 정보 내에 GPS 단말기(101)가 프라이버시 확인을 포함하는 통보를 받아야 하는 것으로 지정되어 있다면 통보 메시지가 전송될 수 있다.

기지국 제어기(220)는 교환국(230)의 측위 요청 메시지를 수신한 후, GPS 단말기(101)에 대한 무선 환경 정보, 가령 각 기지국 셀 ID, 신호 세기(Ec/No) 등의 정보 요청을 위해 측정 요청(Measurement Request) 메시지를 전송한 후, GPS 단말기(101)로부터 측정 요청 메시지에 대한 응답을 통해 관련 정보를 수신할 수 있다.

또한 기지국 제어기(220)는 GPS 단말기(101)가 수신한 각 기지국(210)에 대한 왕복지연시간(RTT/RTD) 정보를 얻기 위해 기지국(210)으로 왕복지연시간(RTT/RTD) 정보를 요청한 후, 기지국(210)으로부터 관련 정보를 제공받는다.

이어 기지국 제어기(220)는 SAS(225)로 위치계산응용부문(PCAP)의 무선 환경 정보 메시지를 전달한다(S709).

SAS(225)는 왕복지연시간(RTT/RTD)에 대한 거리 정보의 계산 결과를 ILIS 서버(160)로 제공한다(S711). 이때 SAS(225)로부터 제공되는 거리 정보에 대한 계산 결과는 기지국 제어기(220), 교환국(230) 및 측위 서버를 경유하여 ILIS 서버(160)로 제공될 수도 있을 것이다.

ILIS 서버(160)는 SAS(225)로부터의 거리 정보에 대한 계산 결과를 수신하여 이를 보관한다(S713). 이와 관련해 ILIS 서버(160)의 pCell DB(160a)는 각 격자셀마다 기지국(210)과 GPS 단말기(101) 간의 거리 정보, 예컨대 동기식인 경우 RTT 값을 정의하여 관리할 수 있다.

ILIS 서버(160)는 전송된 계산 결과 즉 거리 정보를 수신한 후, SAS(225)의 계산 결과 전송에 대한 응답을 SAS(225)로 전송하고(S715), 이어 SAS(225)는 기지국 제어기(220)로부터 제공된 무선환경 정보 전달 메시지에 대한 응답을 기지국 제어기(220)로 제공한다(S717).

또한 기지국 제어기(220)는 교환국(230)으로부터 제공한 측위 요청 메시지에 대한 응답을 제공하며(S719), 교환국(230)은 측위 서버(150)로부터의 측위 요청에 따라 제공된 PCAP 측위 메시지에 대한 응답을 측위 서버(150)로 제공한다(S721).

측위 서버(150)는 측위 요청된 GPS 단말기(101)로 전송한 PCAP 측위 메시지에 대한 응답을 수신하는 경우, 측위 요청된 GPS 단말기(101)에 대한 거리 정보, 가령 RTT 정보를 내부 DB에 별도로 저장할 수도 있다.

이를 위해 측위 서버(150)는 ILIS 서버(160)로 SAS(225)의 세션 ID 정보를 요청하게 되고(S723), 요청한 SAS(225)의 세션 ID 정보에 대한 응답, 예컨대 PSC 및 RTT 정보 등을 포함하는 응답을 ILIS 서버(160)로부터 다시 수신한다(S725).

이어 측위 서버(150)는 PSC 및 RTT 정보를 내부 DB에 저장한다(S727).

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 이동통신 단말기 측위 장치의 측위 방법을 나타내는 흐름도이다.

설명에 앞서, 도 8에서는 기지국 관련 무선환경 정보 중에서도 측위 요청 셀 개수를 기준으로 설명하고 있고, 셀 정보가 pCell DB에 저장되어 있는지를 판단하고 있지만, 비교 과정은 측위 요청된 이동통신 단말기(100)와 기지국(210) 간 RTT 값의 범위를 통해서도 이루어질 수 있으며, 판단 정보로는 셀 정보 이외에 다양한 무선환경 정보가 사용될 수 있으므로, 도 8에 도시된 무선환경 정보에 특별히 한정하지는 않을 것이다.

도 8을 도 1, 도 2 및 도 4와 함께 참조하면, 본 발명의 실시예에 따라 이동통신 단말기의 측위 장치는 거리 정보 수집 및 저장 과정을 선행한다(S801). 이와 관련해서는 도 7을 참조하여 충분히 설명하였으므로 더 이상의 설명은 생략하도록 한다.

이어 측위 서버(150)는 LBSP(170)의 요청에 따라 이동통신 단말기(100)에 대한 측위를 수행한다. 먼저 측위 서버(150)는 LBSP(170)에서 제공되는 측위 요청 셀 개수를 판단한다(S803). 여기서, 이동통신 단말기(100)는 음영지역의 GPS 단말기(101), 통상의 비GPS 단말기(102), 그리고 외곽지역의 GPS 단말기(101) 및 비GPS 단말기(102)를 나타낸다.

측위 요청된 이동통신 단말기(100)에 대한 셀 개수가 n(여기서, n은 양의 정수)개 이상인 경우, 예컨대 2개의 기지국 정보를 가진다고 가정할 때, 측위 서버(150)는 거리 정보를 이용하고 pCell 방식 알고리즘을 수행한다(S705). 다시 말해 측위 서버(150)는 2개의 기지국 정보를 이용하여 pCell DB(160a)에 저장되어 있는 격자들 중 후보군을 먼저 설정하고, 이어 거리 정보를 이용하여 최적의 패턴을 추출하게 된다. 여기서, n은 메모리에 저장된 저장값이고, 셀 개수는 측위 요청된 이동통신 단말기(100)에 대한 무선환경 정보로부터 추출된 추출값으로서, 저장값 n = 2인 경우, 추출값은 2와 같거나 2보다 큰 양의 정수가 될 것이다.

반면 측위 요청된 이동통신 단말기(100)의 셀 개수가 n개 미만인 경우, 가령 외곽지역에서와 같이 1개의 기지국 정보를 갖는 경우라면, 셀 정보가 pCell DB(160a)에 저장되어 있는지를 이어서 판단한다(S807).

pCell DB(160a)의 검색 결과, 해당 셀 정보가 pCell DB(160a)에 있는 경우, 측위 서버(150)는 기지국 섹터의 센터값을 계산하는 알고리즘을 수행한다(S809). 그리고 센터값과 pCell DB(160a)에 기저장된 거리 정보를 비교하여 최적 패턴을 추출한다.

만약 pCell DB(160a)의 검색 결과 해당 셀 정보가 pCell DB(160a)에 없는 경우, 측위 서버(150)는 CellPLAN 등의 운용 툴을 이용해 기지국 섹터별 안테나 방향각 정보를 활용할 수 있는 알고리즘을 수행한다(S811). 다시 말해, 외부의 메모리 등을 통해 해당 셀에 대한 기지국 섹터별 안테나 방향각 정보를 입력하고, 안테나 방향각 정보와 pCell DB(160a)에 기저장된 거리 정보를 이용하여 최적 패턴을 추출하는 것이다. 가령 어느 기지국(210)의 베타 섹터 방향이 북위 기준으로 190 도로 설정되었다면, RTT 값을 알고 있으므로 베타 섹터 상에서의 정확한 위치를 추정할 수 있을 것이다. 이를 통해 pCell DB(160a)상에서의 최적 패턴을 추출한다.

측위 서버(150)는 측위 요청된 셀 개수의 판결 결과에 따라 결정된 하나의 측위 방식을 선택하고, 그에 따른 측위 결과를 측위 요청자에게 제공한다(S813).

앞서 설명한 바에서 셀 ID가 하나일 경우 예컨대 동기식은 RTT 값을 4.9 m 단위를 기준으로 거리를 추정하여 기지국(210)으로부터 얼마나 떨어져 있는지 계산하여 추정하게 된다. 그 결과 특정 방향에 대해 거리 추정이 가능하게 된다. 즉 특정방향에서 pCell 방식의 pCell DB(160a)가 섹터별로 전파맵을 구성하고 있으므로 이를 동시에 활용함으로써 이동통신 단말기(100)에 대한 추정이 가능하게 되는 것이다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

그리고, 명세서상에 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

본 발명의 실시예는 이동통신 단말기 측위 장치, 측위 방법 및 측위 정보 구축 방법에 적용 가능한 것으로서, 네트워크 기반 측위 기술을 이용해 GPS 단말기에 대한 측위 정보를 pCell DB에 기저장해 두고 이를 측위시 활용함으로써 음영지역의 GPS 단말기, 통상의 비GPS 단말기, 그리고 기지국 신호가 거의 미치지 않는 외곽지역의 GPS 단말기 및 비GPS 단말기에 대한 측위 정확도를 향상시킬 수 있다.

100: 이동통신 단말기 101: GPS 단말기
102: 비GPS 단말기 120: GPS 위성
130: 이동통신망 140: 유선통신망
150: 측위 서버 160: ILIS 서버
170: LBSP 210: 기지국
220: 기지국 제어기 230: 교환국
310: 측위 요청부 320: 측위 정보 수신부
330: 측위 수행부 410: 판별부
420: 알고리즘 수행부 430: 측위 위치 결정 및 측위 결과 제공부
510: 측위 정보 수집부 520: 측위 정보 가공부

Claims

서로 다른 프로토콜(protocol)을 갖는 제1 및 제2 측위 요청 메시지를 생성하여 이동통신망으로 전송하여, GPS 모듈을 구비하는 이동통신 단말기에 대한 측위를 요청하는 측위 요청부;
상기 이동통신망에서 제공하는 상기 제1 및 제2 측위 요청 메시지에 대한 제1 및 제2 측위 응답 메시지를 각각 수신하며, 상기 제1 및 제2 측위 응답 메시지를 통해, 상기 이동통신단말기의 GPS 위성 정보, 기지국 정보, 상기 이동통신단말기와 기지국 간의 거리 정보 중 하나 이상을 포함하는 측위 정보를 수집하는 측위 정보 수집부;
상기 측위 정보 수집부에서 제공하는 상기 제1 및 제2 측위 응답 메시지의 측위 정보를 각각 추출하는 측위 정보 가공부; 및
추출한 상기 측위 정보를 저장하는 데이터베이스를 포함하며,
상기 제1 측위 요청 메시지 및 상기 제1 측위 응답 메시지는 상기 이동통신망의 교환국, 기지국 제어기 및 기지국을 경유하되 디폴트(default)로 통과하는 방식으로 호 처리되고, 상기 제2 측위 요청 메시지 및 상기 제2 측위 응답 메시지는 상기 교환국, 상기 기지국 제어기 및 상기 기지국을 각각 경유하여 호 처리되는 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기 측위 장치.
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제1항에 있어서,
상기 거리 정보는 RTT(Round Trip Time) 또는 RTD(Round Trip Delay)를 거리로 환산한 정보인 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기 측위 장치.
측위 요청한 이동통신 단말기에 대한 기지국의 셀(cell) 정보 또는 기지국과의 거리 정보를 포함하는 무선 환경 정보를 수신하고, 상기 무선 환경 정보로부터 추출되는 추출값과 메모리에 기저장되는 저장값을 비교하며, 상기 무선 환경 정보가 데이터베이스에 저장되어 있는지를 판별하는 판별부;
상기 판별부의 비교 및 판별 결과에 따라 서로 다른 측위 알고리즘을 수행하여 측위 결과를 제공하는 복수의 알고리즘 수행부; 및
상기 복수의 알고리즘 수행부 중 하나의 알고리즘 수행부를 선택하여 제공되는 측위 결과를 제공하는 측위 위치 결정 및 측위 결과 제공부를
포함하는 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기 측위 장치.
제7항에 있어서,
상기 추출값은 상기 셀 정보를 통해 추출되는 셀의 개수값 또는 상기 거리 정보를 통해 추출되는 범위값이며,
상기 판별부는 상기 셀의 개수값과 상기 메모리에 기저장되는 저장값을 비교하고, 또는 상기 범위값과 상기 메모리에 기저장되는 저장값을 비교하는 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기 측위 장치.
제7항에 있어서,
상기 복수의 알고리즘 수행부는 제1 내지 제3 알고리즘 수행부를 포함하며,
상기 제1 알고리즘 수행부는 상기 추출값이 상기 저장값보다 크거나 같은 경우, 상기 데이터베이스에 기저장된 거리 정보를 이용하여 셀 방식의 측위 알고리즘을 수행하고,
상기 제2 알고리즘 수행부는 상기 추출값이 상기 저장값보다 작고 상기 셀의 정보가 상기 데이터베이스에 저장되어 있는 경우, 기지국 섹터(sector)의 센터값을 계산하여 측위 알고리즘을 수행하며,
상기 제3 알고리즘 수행부는 상기 추출값이 상기 저장값보다 작고 상기 셀의 정보가 상기 데이터베이스에 저장되어 있지 않은 경우, 외부에서 입력된 상기 기지국 섹터별 안테나 방향각 정보를 활용하여 측위 알고리즘을 수행하는 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기 측위 장치.
서로 다른 프로토콜(protocol)을 갖는 제1 및 제2 측위 요청 메시지를 생성하고 이동통신망으로 전송하여, GPS 모듈을 구비하는 이동통신 단말기에 대한 측위를 요청하는 단계;
상기 이동통신망에서 제공하는 상기 제1 및 제2 측위 요청 메시지에 대한 제1 및 제2 측위 응답 메시지를 각각 수신하여, 상기 이동통신단말기의 GPS 위성 정보, 기지국 정보, 및 상기 이동통신 단말기와 기지국 간의 거리 정보 중 하나 이상을 포함하는 측위 정보를 수집하는 단계;
상기 제1 및 제2 측위 응답 메시지의 상기 측위 정보를 각각 추출하는 단계; 및
추출한 상기 측위 정보를 데이터베이스에 저장하는 단계를 포함하며,
상기 제1 측위 요청 메시지 및 상기 제1 측위 응답 메시지는 상기 이동통신망의 교환국, 기지국 제어기 및 기지국을 경유하되 디폴트(default)로 통과하는 방식으로 호 처리되고, 상기 제2 측위 요청 메시지 및 상기 제2 측위 응답 메시지는 상기 교환국, 상기 기지국 제어기 및 상기 기지국을 각각 경유하여 호 처리되는 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기 측위 장치의 측위 정보 구축 방법.
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측위 요청한 이동통신 단말기에 대한 무선 환경 정보를 수신하여 상기 무선 환경 정보로부터 추출되는 추출값과 메모리에 기저장되는 저장값을 비교하고, 상기 무선 환경 정보가 데이터베이스에 저장되어 있는지를 판별하는 단계;
상기 추출값이 상기 저장값보다 크거나 같은 경우, 상기 데이터베이스에 기저장되는 격자 셀 정보 및 상기 이동통신 단말기와 기지국 간의 거리 정보를 이용하여 매칭되는 패턴을 추출하는 제1 단계;
상기 추출값이 상기 저장값보다 작고, 상기 무선 환경 정보가 상기 데이터베이스에 존재하는 경우, 기지국의 섹터(sector)에 대한 센터값을 계산하는 알고리즘을 수행하여 상기 격자 셀 정보, 상기 거리 정보 및 상기 센터값을 이용하여 매칭되는 패턴을 추출하는 제2 단계;
상기 추출값이 상기 저장값보다 작고, 상기 무선 환경 정보가 상기 데이터베이스에 존재하지 않는 경우, 기지국의 섹터별 안테나 방향각 정보를 입력하고, 입력한 상기 방향각 정보, 상기 격자 셀 정보 및 상기 거리 정보를 이용하여 매칭되는 패턴을 추출하는 제3 단계; 및
상기 제1 내지 제3 단계 중 하나의 단계에 의한 측위 결과를 제공하는 단계를
포함하는 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기 측위 장치의 측위 방법.
제14항에 있어서,
상기 추출값은 상기 무선 환경 정보 중 기지국의 셀 정보를 통해 추출한 셀의 개수값 또는 상기 이동통신단말기와 기지국 간의 거리 정보를 통해 추출한 범위값인 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기 측위 장치의 측위 방법.
제14항에 있어서,
상기 거리 정보는 RTT(Round Trip Time) 또는 RTD(Round Trip Delay)를 거리로 환산한 정보인 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기 측위 장치의 측위 방법.
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