KR101833097B1 - 무선 접속 시스템에서 위치를 측정하기 위한 벙법 및 장치 - Google Patents

무선 접속 시스템에서 위치를 측정하기 위한 벙법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 명세서는 무선 접속 시스템에서 제 1 단말이 상기 제 1 단말 주변에 위치하는 제 2 단말을 이용하여 위치 정보를 수신하기 위한 방법에 있어서, 기지국으로부터 단말 식별자(station identifier:STID) 및 적어도 하나의 가짜 식별자(fake ID)를 수신하는 단계; 상기 제 2 단말의 가짜 식별자(fake ID)를 획득하는 단계; 상기 획득된 제 2 단말의 가짜 식별자를 이용하여 기지국으로 상기 제 2 단말의 위치 정보를 요청하는 단계; 및 상기 기지국으로부터 상기 제 2 단말의 위치 정보를 수신하는 단계를 포함하되, 상기 가짜 식별자는 위치 측정을 위해 사용되는 식별자이며, 상기 단말 식별자와 매핑되는 것을 특징으로 한다.

Description

무선 접속 시스템에서 위치를 측정하기 위한 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR MEASURING A POSITION IN A WIRELESS ACCESS SYSTEM}
본 명세서는 위치 측정 방법 및 장치에 관한 것으로 특히, 협력을 통해 위치를 측정하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
위치 측정(Localization)은 최근 스마트폰이 많이 보급되기 시작하면서 단말의 LBS (Location Based Service)를 제공하기 위해 많이 연구되어 왔다. 또한, 단말의 위치를 기지국이 알고 있는 경우, 기지국은 Directional 안테나를 활용한 Beam Forming을 수행하는데 단말의 위치를 사용함으로써, 서비스하고자 하는 단말의 방향과 전력량을 조절하여 Space Diversity와 간섭 관리를 통해 네트워크 용량을 크게 증가시킬 수 있다.
하지만, 현재 단말 Localization의 가장 큰 문제점은 단말의 전력 소모가 크다는 점이다. 단말과 네트워크가 요구하는 정확도까지 Localization을 하려면 GPS를 활용해야 하는데, GPS는 많은 전력을 소모한다. 일 예로, 단말이 GPS Localization을 3시간 연속으로 실행하는 경우, 단말의 전력이 모두 소모된다.
따라서, GPS를 사용하지 않고, 전력 효율적인 Localization 방법이 현재 많이 연구되고 있다. 하기 네 가지로 방식이 그 예이다.
1. 물리적 방법을 이용한 위치 측정 방법
이 방법은 단말이 셀룰러 네트워크나 무선랜 망을 사용하고 있을 때, 단말이 기지국이나 무선랜 AP로부터 셀룰러 신호나 무선랜 신호를 받은 다음, 그 신호의 세기를 이용하여 대략적인 위치를 파악하는 방법이다.
이 방법의 경우, GPS를 사용한 Localization보다 전력 소모 측면에서 효율적이지만, 오차범위가 100 ~ 3000m 정도로 매우 크다. 따라서, 상기 방법의 오차범위를 더 작게 하기 위해 AFLT ( Advanced Forward Link Trilateration )이라는 방법이 제안되는데, AFLT는 단말의 주변 최소 3개의 기지국이나 무선랜 AP로부터 신호를 받아서 삼각측량법을 통해 위치를 측정하는 방법이다. 하지만, AFLT 역시 셀룰러 신호나 무선랜 신호 모두 다중 경로 신호로 인해 오차범위가 50~200m 정도로 여전히 크다는 단점이 있다.
2. 간접적인 방법을 이용한 위치 측정 방법
이 방법은 단말에 내장되어 있는 여러 센서를 활용하여, 간접적으로 단말의 위치를 측정하는 방법이다. 위치 측정에 사용되는 센서는 가속도계, 디지털 나침반, 각도계 등이 있다. 이 방법 역시, 단말에 추가로 센서가 있어야 한다는 점과 위치 측정의 정확도가 크지 않다는 점이 단점이 있다.
3. GPS/WiFi/Cell ID를 최적화하여 위치를 측정하기 위한 방법
이 방법은 단말이 자신의 위치에 따라서 서로 다른 Localization 방법을 사용할 수 있는 방법이다. 예를 들어, 단말이 실외에 있고, GPS 신호를 아주 잘 받을 수 있는 장소라면, GPS를 사용하는 것이 효율적이다.
하지만, 단말이 실내에 있는 경우라면, GPS를 사용하여 정확한 위치측정을 할 수 없다. 이 경우, 오히려 GPS 신호를 받음으로써 단말의 추가적인 전력소모를 가져올 수 있다. 또한 GPS를 측정하기에 상황이 좋지 않다면 (정확도가 높지 않다면), GPS를 측정하는 주기를 늘려서 전력소모를 줄일 수 있다. 따라서, 상황적응적으로 단말의 상황에 맞는 위치측정방법 (GPS 혹은 WiFi 혹은 Cell ID)을 최적으로 선택하는 방법이다.
4. Sociality를 활용한 위치 측정 방법
이 방법은 인간 이동성을 활용하여, 사람과 사람이 만날 때, 단말끼리 현재까지 저장해 놓은 지금까지 걸어왔던 정보를 교환함으로써 실내에서 Localization이 가능한 방법이다. 하지만, 상기 Sociality를 활용한 방법은 여러 제약조건과 여러 가정을 전제로 하기 때문에, 실제 환경에서의 Localization 기술로 적용하기에는 아직 더 많은 연구가 필요한 실정이다.
모바일 단말은 GPS (or High accuracy localization technology)를 사용하여 단말의 위치를 측정함으로써 많은 에너지를 소모한다. 사람들은 거의 모든 시간 동안 다른 사람들 주위에서 생활한다는 인간 이동성의 특성으로부터, 모여있는 사람들 모두가 단말의 위치를 측정하기 위해 GPS를 사용하기 보다는 그 중 한 사람만 위치를 측정한 후, 그 위치정보를 주위 사람들과 함께 사용하는 경우, 전체 단말에서 많은 전력을 절약할 수 있다.
하지만, 한 사용자가 주위 단말의 GPS 정보를 사용하기 위해서는 어느 단말의 GPS 정보를 사용할 것인지를 알아야하기 때문에 해당 단말의 ID가 필요하다. 즉, 특정 단말이 측정한 위치 정보를 공유하기 위해서는 상기 특정 단말의 ID를 주변 단말과 공유해야한다. 하지만, 특정 단말의 ID를 주변 단말과 공유하는 경우, 사생활(Privacy) 침해 문제가 발생할 수 있다.
따라서, 본 명세서에서는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 기지국이 단말들에게 위치 측정을 위해 사용하는 가짜 식별자(fake ID)를 전송함으로써, 협력을 통해 위치를 측정하기 위한 방법을 제공함에 목적이 있다.
또한, 본 명세서는 직접 위치를 측정하는 단말(Cluster Header:CH)을 결정하기 위한 방법을 제공함에 목적이 있다.
또한, 본 명세서는 각 단말들에게 할당된 가짜 식별자(fake ID)를 재할당하기 위한 방법을 제공함에 목적이 있다.
본 명세서는 무선 접속 시스템에서 제 1 단말이 상기 제 1 단말 주변에 위치하는 제 2 단말을 이용하여 위치 정보를 수신하기 위한 방법에 있어서, 기지국으로부터 단말 식별자(station identifier:STID) 및 적어도 하나의 가짜 식별자(fake ID)를 수신하는 단계; 상기 제 2 단말의 가짜 식별자(fake ID)를 획득하는 단계; 상기 획득된 제 2 단말의 가짜 식별자를 이용하여 기지국으로 상기 제 2 단말의 위치 정보를 요청하는 단계; 및 상기 기지국으로부터 상기 제 2 단말의 위치 정보를 수신하는 단계를 포함하되, 상기 가짜 식별자는 위치 측정을 위해 사용되는 식별자이며, 상기 단말 식별자와 매핑되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 2 단말의 가짜 식별자를 획득하는 단계는 적어도 하나의 제 2 단말들의 전송 신호를 엿듣는 단계; 상기 엿들은 전송 신호의 세기를 측정하는 단계; 및 상기 측정된 신호 세기가 가장 큰 제 2 단말의 전송 신호를 선택하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 적어도 하나의 제 2 단말들이 전송하는 신호는 가짜 식별자(fake ID)인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 명세서는 상기 제 2 단말이 GPS를 이용하여 위치 정보를 측정하는 단계; 및 상기 제 2 단말이 상기 기지국으로부터 할당받은 가짜 식별자를 이용하여 상기 측정된 위치 정보를 상기 기지국으로 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 2 단말이 GPS를 이용하여 위치를 측정하는 단계는 적어도 하나의 클러스터에 속하는 각 단말들이 코스트(cost)를 계산하는 단계; 상기 각 단말들이 블루투스 통신을 이용하여 상기 각 단말에서 계산된 코스트를 서로 교환하는 단계; 상기 각 단말들 간에 교환된 코스트에 기초하여, 상기 각 단말들이 클러스터 헤더(Cluster Header:CH)를 결정하는 단계; 상기 각 단말들이 상기 각 단말들에서 결정된 클러스터 헤더를 서로 교환하는 단계; 및 상기 각 단말들 간에 교환된 클러스터 헤더가 동일한 경우, 상기 동일한 클러스터 헤더를 GPS를 이용하여 위치를 측정하는 단말로 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 코스트는 하기 수학식에 따라 계산되는 것을 특징으로 한다.
Figure 112014026748343-pct00001
또한, 본 명세서는 상기 기지국으로부터 위치 측정을 위해 각 단말들에 할당되는 가짜 식별자의 유효 사용 시간을 나타내는 제어 정보를 수신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 가짜 식별자의 유효 사용 시간이 종료한 경우, 상기 기지국으로부터 가짜 식별자를 재할당받는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 명세서는 무선 접속 시스템에서 제 1 단말 및 상기 제 1 단말 주변에 위치하는 제 2 단말 간 협력 통신을 통해 위치를 측정하기 위한 방법에 있어서, 기지국이 단말 식별자(station identifier:STID) 및 적어도 하나의 가짜 식별자(fake ID)를 상기 제 1 단말 및 제 2 단말로 전송하는 단계; 상기 기지국이 상기 제 1 단말로부터 상기 제 1 단말에 할당된 가짜 식별자를 통해 상기 제 1 단말의 위치 정보를 수신하는 단계; 상기 기지국이 상기 제 2 단말로부터 상기 제 1 단말에 할당된 가짜 식별자를 통해 상기 제 1 단말의 위치 정보를 요청하는 메시지를 수신하는 단계; 및 상기 기지국이 상기 제 2 단말로 상기 제 1 단말의 위치 정보를 전송하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 가짜 식별자는 위치 측정을 위해 사용되는 식별자이며, 상기 단말 식별자에 매핑되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 기지국이 기 저장된 매핑 테이블을 이용하여 상기 제 2 단말을 통해 전송된 상기 제 1 단말에 할당된 가짜 식별자로부터 상기 제 1 단말의 위치 정보를 추출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 명세서는 무선 접속 시스템에서 인접 단말을 이용하여 위치 정보를 수신하기 위한 단말에 있어서, 외부와 무선신호를 송수신하기 위한 무선통신부; 및 상기 무선통신부와 연결되는 제어부를 포함하되, 상기 제어부는 상기 인접 단말의 가짜 식별자(fake ID)를 획득하도록 상기 무선통신부를 제어하며, 상기 획득된 가짜 식별자를 이용하여 기지국으로 상기 인접 단말의 위치 정보를 요청하도록 제어하며, 상기 기지국으로부터 상기 인접 단말의 위치 정보를 수신하도록 상기 무선통신부를 제어하되, 상기 가짜 식별자는 위치 측정을 위해 사용되는 식별자이며, 상기 기지국이 각 단말들에게 적어도 하나씩 할당하며, 단말 식별자(station identifier:STID)와 매핑되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어부는 상기 기지국으로부터 각 단말에게 할당된 가짜 식별자의 사용 시간을 나타내는 제어 정보를 수신하도록 상기 무선통신부를 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 명세서는 단말이 적은 전력 소모만으로 GPS 위치 측정 오차범위에 약간의 오차를 더한 만큼만의 오차범위로 단말의 위치를 측정할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 명세서는 LBS 어플리케이션에서 사용되는 Localization을 전력 효율적으로 할 수 있고, 또한 최근 급증하고 있는 네트워크 트래픽을 감당하기 위해 네트워크 용량을 늘릴 필요가 있는데, 단말의 전력 효율적인 위치 측정을 높은 정확도로 해냄으로써 기지국이 단말에게 Beam Forming하는 데 사용될 수 있고, 기지국의 전력도 효율적으로 사용할 수 있어서 셀룰러 네트워크의 Greening에 도움이 되고, 셀간 간섭 효과도 크게 줄일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 명세서의 일 실시 예가 적용될 수 있는 무선통신 시스템을 나타낸 개념도이다.
도 2는 본 명세서의 제 1 실시 예에 따른 위치 측정 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 3은 본 명세서의 제 2 실시 예에 따른 위치 측정 단말을 결정하기 위한 방법을 나타낸 순서도이다.
도 4는 본 명세서의 제 3 실시 예에 따른 가짜 식별자 변경 또는 재할당 방법을 나타낸 순서도이다.
도 5 (a) 및 (b)는 본 명세서에서 제안하는 위치 측정 방법을 사용하였을 경우의 단말의 전체 전력 소비 결과 및 에너지 소비 관점에서의 공평성을 나타낸 도이다.
도 6은 본 명세서의 일 실시 예가 적용될 수 있는 무선 접속 시스템에서의 단말과 기지국의 내부 블록도를 나타낸다.
이하의 기술은 CDMA(Code Division Multiple Access), FDMA(Frequency Division Multiple Access), TDMA(Time Division Multiple Access), OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access), SC-FDMA(Single Carrier Frequency Division Multiple Access) 등과 같은 다양한 무선 통신 시스템에 사용될 수 있다. CDMA는 UTRA(Universal Terrestrial Radio Access)나 CDMA2000과 같은 무선 기술(radio technology)로 구현될 수 있다. TDMA는 GSM(Global System for Mobile communications)/GPRS(General Packet Radio Service)/EDGE(Enhanced Data Rates for GSM Evolution)와 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. OFDMA는 IEEE 802.11(Wi-Fi), IEEE 802.16(WiMAX), IEEE 802-20, E-UTRA(Evolved UTRA) 등과 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. IEEE 802.16m은 IEEE 802.16e의 진화로, IEEE 802.16e에 기반한 시스템과의 하위 호환성(backward compatibility)를 제공한다.
또한, 802.16p는 기기 간 통신(Machine Type Communication:MTC)을 지원하기 위한 통신 규격을 제공한다.
UTRA는 UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)의 일부이다. 3GPP(3rd Generation Partnership Project) LTE(Long Term Evolution)은 E-UTRA(Evolved-UMTS Terrestrial Radio Access)를 사용하는 E-UMTS(Evolved UMTS)의 일부로써, 하향링크에서 OFDMA를 채용하고 상향링크에서 SC-FDMA를 채용한다. LTE-A(Advanced)는 3GPP LTE의 진화이다.
본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 본 명세서에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니됨을 유의해야 한다. 본 발명의 사상은 첨부된 도면외에 모든 변경, 균등물 내지 대체물에 까지도 확장되는 것으로 해석되어야 한다.
도 1은 본 명세서의 일 실시 예가 적용될 수 있는 무선통신 시스템을 나타낸 개념도이다. 무선통신 시스템은 음성, 패킷 데이터 등과 같은 다양한 통신 서비스를 제공하기 위해 널리 배치된다.
도 1을 참조하면, 무선통신 시스템은 단말(10; Mobile station, MS) 및 기지국(20; Base Station, BS)을 포함한다. 단말(10)은 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, UE(User Equipment), UT(User Terminal), SS(Subscriber Station), 무선기기(Wireless Device), AMS(Advanced Mobile Station) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 또한, 단말(10)은 MTC 또는 M2M 단말의 개념을 포함한다.
기지국(20)은 일반적으로 단말(10)과 통신하는 고정된 지점(fixed station)을 말하며, 노드B(NodeB), BTS(Base Transceiver System), 액세스 포인트(Access Point) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 하나의 기지국(20)에는 하나 이상의 셀이 존재할 수 있다.
무선통신 시스템은 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) /OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 기반 시스템일 수 있다.
OFDM은 다수의 직교 부반송파를 이용한다. OFDM은 IFFT(inverse fast Fourier Transform)과 FFT(fast Fourier Transform) 사이의 직교성 특성을 이용한다. 전송기에서 데이터는 IFFT를 수행하여 전송한다. 수신기에서 수신신호에 대해 FFT를 수행하여 원래 데이터를 복원한다. 전송기는 다중 부반송파들을 결합하기 위해 IFFT를 사용하고, 다중 부반송파들을 분리하기 위해 수신기는 대응하는 FFT를 사용한다.
이하에서, 본 명세서에서 제안하는 fake ID를 이용한 위치 측정 방법, 직접 위치를 측정하는 단말(Cluster Header:CH) 결정 방법 및 할당된 fake ID 변경 방법에 대해 구체적으로 살펴보기로 한다.
또한, 이하에서 언급하는 제 1 단말은 직접 위치를 측정하지 않고 협력을 통해 위치를 측정하는 단말, 제 2 단말은 직접 위치를 측정하는 단말이라고 가정한다.
제 1 실시 예
제 1 실시 예는 가짜 식별자(fake ID)를 이용하여 위치를 측정하기 위한 방법을 제공한다.
도 2는 본 명세서의 제 1 실시 예에 따른 위치 측정 방법을 나타낸 흐름도이다.
먼저, 기지국은 제 1 단말 및 제 2 단말 즉, 모든 단말들에게 브로드캐스트 또는 유니캐스트 방식으로 단말 식별자(station identifier:STID) 및 적어도 하나의 가짜 식별자(fake ID)를 할당한다(S210).
여기서, 상기 가짜 식별자(fake ID)는 위치 측정(일 예로, GPS 정보)을 위해 사용되는 식별자를 말하며, 각 단말에 고유하게 할당되는 단말 식별자와 매핑되어 있다.
여기서, 기지국은 위치 측정을 위해 사용되는 가짜 식별자와 단말 식별자의 매핑 관계를 정의해 놓은 매핑 테이블을 미리 저장해 놓는다. 또한, 기지국은 필요에 따라(단말의 요청 또는 단말 상태(개수, 위치 등)의 변화) 상기 저장된 매핑 테이블을 업데이트할 수 있다. 이 부분에 대해서는 후술하는 도 4를 참조하여 구체적으로 살펴보기로 한다.
하기 표 1은 본 명세서의 일 실시 예에 따른 매핑 테이블의 일 예를 나타낸 표이다.
Figure 112014026748343-pct00002
상기 표 1 을 참조하면, 각 단말에는 적어도 하나의 가짜 식별자가 매핑되며, 상기 적어도 하나의 가짜 식별자는 위치 정보를 측정하기 위해 사용되는 것을 볼 수 있다.
이후, 제 2 단말은 기지국으로부터 할당받은 가짜 식별자(fake ID)를 이용하여 위치 정보(일 예로, GPS 정보)를 기지국으로 전송한다(S220).
여기서, 제 2 단말은 일정 주기 간격으로 또는 특정 이벤트가 발생한 경우, GPS를 이용하여 위치를 측정하고, 상기 측정된 위치 정보를 기지국으로 전송한다.
여기서, 상기 제 2 단말의 위치 정보는 주기적으로 또는 이벤트 발생 시(단말 또는 기지국의 요청) 기지국으로 전송될 수 있다.
이후, 제 1 단말은 제 2 단말의 가짜 식별자를 획득한다(S230). 여기서, 상기 제 2 단말의 가짜 식별자를 획득하는 과정은 하기와 같을 수 있다.
즉, 제 1 단말은 제 2 단말의 전송 신호(fake ID를 이용한 위치 정보 전송)를 엿듣는다(overhear). 상기 엿듣는 과정을 통해 제 1 단말은 제 2 단말의 가짜 식별자를 획득할 수 있다.
또한, 제 1 단말이 엿듣는 제 2 단말의 전송 신호가 복수 개인 경우, 제 1 단말은 엿들은 제 2 단말의 가짜 식별자들 중 신호 세기가 가장 큰(일 예로, 상기 제 1 단말의 위치에 가장 근접한 단말) 가짜 식별자를 선택한다.
또 다른 일 예로, 제 1 단말은 제 2 단말과 신호 교환을 통해(요청 및 응답 과정) 상기 제 2 단말의 fake ID를 획득할 수도 있다.
이후, 제 1 단말은 상기 획득된 제 2 단말의 가짜 식별자를 이용하여 기지국으로 제 2 단말의 위치 정보를 요청한다(S240).
이후, 기지국은 제 1 단말의 요청에 대응하여 상기 제 2 단말의 위치 정보를 제 1 단말로 전송한다(S250).
여기서, 기지국은 제 1 단말로부터 수신된 가짜 식별자(제 2 단말의 가짜 식별자)에 해당하는 위치 정보를 상기 표 1과 같은 매핑 테이블로부터 추출한다. 그리고, 기지국은 상기 추출된 위치 정보(제 2 단말의 위치 정보)를 상기 제 1 단말로 전송하게 된다.
제 2 실시 예
제 2 실시 예는 GPS 등을 이용하여 직접 위치 측정을 수행하는 단말(클러스터 헤더(Cluster Header:CH))을 결정하는 방법을 제공한다.
도 3은 본 명세서의 제 2 실시 예에 따른 위치 측정 단말을 결정하기 위한 방법을 나타낸 순서도이다.
먼저, 하나 또는 하나 이상의 클러스터에 속하는 각 단말들(제 1 단말 및 제 2 단말)은 코스트(cost)를 계산한다(S310).
여기서, 각 단말들은 하기 수학식 1에 따라 cost를 계산한다.
Figure 112014026748343-pct00003
여기서, wiTi(t)는 단말들의 에너지를 공정하게 사용하기 위한 factor이며, Er,i(t)는 가능한 한 오래 단말의 수명을 최대화하기 위한 factor이며, di(t)는 가능한 한 오래 에너지 소비를 줄이고 위치 측정의 정확성을 증가시키기 위한 factor이다. 구체적으로, Er ,i(t)는 i 번째 단말의 남아있는 에너지를 나타내며, {j∈J}는 인접 단말들의 집합을 나타내며, wi는 i번째 단말의 웨이트(weight)를 나타내며, Ti(t)는 i+1 번째 단말의 GPS 위치 정보를 나타내며, RSSIji는 수신된 신호 세기를 나타낸다.
이후, 각 단말들은 SRC 시그널링(일 예로, 블루투스(bluetooth) 등)을 이용하여 상기 각 단말에서 계산된 코스트를 서로 교환한다(S320).
이후, 각 단말들은 서로 교환한 코스트에 기초하여, 자신이 포함된 클러스터 내에서의 클러스터 헤더(Cluster Header:CH)를 결정한다(S330).
이후, 각 단말들은 상기 결정된 클러스터 헤더를 서로 교환한다(S340).
이후, 각 단말들 간에 서로 교환된 클러스터 헤더가 동일한지 여부를 판단한다(S350). 여기서, 상기 클러스터 헤더의 동일 여부는 기지국 또는 각 단말들이 수행할 수 있다.
상기 판단 결과, 각 단말들 간에 서로 교환된 클러스터 헤더가 동일하지 않은 경우, 각 단말들은 상기 S330 단계에서 S350 단계를 각 단말들 간 서로 교환된 클러스터 헤더가 동일할 때까지 반복하여 수행한다.
이후, 상기 판단 결과 각 단말들 간에 교환된 클러스터 헤더가 동일한 경우, 상기 동일한 클러스터 헤더를 GPS를 이용하여 위치를 측정하는 단말로 결정한다(S360).
제 3 실시 예
제 3 실시 예는 fake ID를 변경(또는 재할당)하기 위한 방법을 제공한다.
도 4는 본 명세서의 제 3 실시 예에 따른 가짜 식별자 변경 또는 재할당 방법을 나타낸 순서도이다.
도 4를 참조하면, 기지국은 모든 단말에게 브로드캐스트 또는 유니캐스트 방식을 이용하여 단말 식별자(station identifier:STID), 적어도 하나의 가짜 식별자(fake identifier:fake ID) 및 상기 적어도 하나의 가짜 식별자의 유효 사용 시간을 나타내는 가짜 식별자 지속 시간 정보를 전송한다(S410).
여기서, 상기 가짜 식별자 지속 시간 정보는 기지국이 각 단말들에게 할당한 적어도 하나의 가짜 식별자를 각 단말들이 단말 협력을 통해 위치 측정을 수행할 수 있는 시간을 나타내는 정보를 말한다.
이후, 단말들은 기지국으로부터 할당된 가짜 식별자를 상기 가짜 식별자 지속 시간 정보에 기초하여, 위치를 측정하는 과정을 수행한다(S420). 즉, 도 2의 S210 단계 내지 S250 단계를 수행한다.
이후, 기지국은 각 단말에게 할당한 가짜 식별자의 유효 사용 시간이 종료된 경우, 단말들에게 변경(또는 재할당, 업데이트, 새로운)된 가짜 식별자(fake ID)를 재할당한다(S430).
여기서, 상기 S430 단계의 과정은 기 정의된 시간(일 예로, 주기적)마다 기지국이 저장된 매핑 테이블을 업데이트함으로써, 각 단말들에게 새로운 가짜 식별자를 재할당할 수 있다.
또한, 기지국은 단말로부터 가짜 식별자의 재할당 요청을 받은 경우 또는 단말들의 상태(단말들의 위치, 단말들의 개수)가 변경된 경우, 새로운 가짜 식별자를 각 단말들에게 재할당할 수 있다.
이후, 각 단말들은 상기 기지국으로부터 재할당된 가짜 식별자를 이용함으로써, 협력을 통한 위치 측정 즉, 도 2의 S210 단계 내지 S250 단계를 수행한다(S440).
하기 표 2 및 표 3은 단말의 GPS 추적을 분석하기 위한 표를 나타낸다. 즉, 하기 표 2 및 3은 본 명세서에서 제안하는 방법의 효율을 나타내기 위하여 특정 지역(KAIST, NCSU)에서 한 명의 단말 사용자 주위 반경 10m 이내에 평균적으로 얼마나 많은 단말 사용자들이 있는지와 한 명의 사용자와 가장 가까이 있는 사용자 간의 평균 거리를 나타낸 표이다.
Figure 112014026748343-pct00004
Figure 112014026748343-pct00005
상기 표 2 및 표 3을 참조하면, KAIST (Korea Advanced Institute of Science and Technology)와 NCSU (North Carolina State University)에서 각각 90명과 100명의 학생들에 대해 일주일 동안 GPS 수신기를 가지고 자유롭게 돌아다닌 trace들을 분석하여, KAIST와 NCSU에서 한 명의 단말 사용자 주위 반경 10m 이내에 평균적으로 얼마나 많은 사용자들이 있는가와 한 명의 사용자와 가장 가까이 있는 사용자간의 평균거리를 나타낸 것이다.
상기 표 2 및 3에서 볼 수 있는바와 같이, 한 명의 사용자 주위 10m 반경 내에 KAIST의 경우는 18.7명, NCSU의 경우는 17.3명이 존재하기 때문에 만약 10m의 오차를 허용한다면, 범위 내의 한 사용자만 GPS로 위치를 측정하고 위치정보를 17명 혹은 18명이 공유할 수 있다면, 18명 전체가 가지고 있는 단말의 전력소모 측면에서 효율성이 높아진다.
여기서, 주위 사용자들과 GPS 정보를 공유하는 데 사용되는 전력이 없는 이상적인 경우를 고려한다면, GPS 정보를 공유하는 사용자 수가 증가함에 따라 전체 단말에서 사용되는 전력은 사용자 수에 반비례하여 줄어들 수 있다.
도 5 (a) 및 (b)는 본 명세서에서 제안하는 위치 측정 방법을 사용하였을 경우의 단말의 전체 전력 소비 결과 및 에너지 소비 관점에서의 공평성을 나타낸 도이다.
즉, 도 5 (a)는 전체 전력 소비를 나타내고, 도 5 (b)는 에너지 소비의 관점에서 공평성 즉, jain's fairness를 나타낸다.
도 5와 같은 결과를 얻기 위해, 1) 모든 단말들은 남아있는 에너지가 동일하고, 2) 상기 표 2의 단말 추적을 사용하고, 3) 기준 모델(baseline performance)은 모든 단말이 GPS를 사용한 경우로 가정하였다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 명세서에서 제안하는 위치 측정 방법을 사용한 경우, 기준 모델(즉, 모든 단말이 GPS 이용하여 위치 측정)에 비해 에너지 및 정확성을 측정한 경우, 단말 fairness만을 측정한 경우, 그리고 에너지/정확성/공평성 모두를 측정한 경우에 대해 전체 전력 소비가 줄어듬을 알 수 있다(57.66%, 15.74%,38.87%).
이상에서 설명한 실시예들 및 변형예들은 조합될 수 있다. 따라서, 각 실시예가 단독으로만 구현되는 것이 아니라, 필요에 따라 조합되어 구현될 수 있다. 이러한 조합에 대해서는, 본 명세서를 읽은 당업자라면, 용이하게 구현할 수 있는바, 이하 그 조합에 대해서는 상세하게 설명하지 않기로 한다. 다만, 설명하지 않더라도, 본 발명에서 배제되는 것이 아니며, 본 발명의 범주에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
이상에서 실시예들 및 변형예들은 다양한 수단을 통해 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예들은 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다.
하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 하나 또는 그 이상의 ASICs(application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서, 콘트롤러, 마이크로 콘트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.
펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차 또는 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리 유닛에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리 유닛은 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.
예를 들어, 본 발명에 따른 방법은 저장 매체(예를 들어, 내부 메모리, 플래쉬 메모리, 하드 디스크, 기타 등등)에 저장될 수 있고, 프로세서(예를 들어, 마이크로 프로세서)에 의해서 실행될 수 있는 소프트웨어 프로그램 내에 코드들 또는 명령어들로 구현될 수 있다. 이에 대해서 도 6을 참조하여 설명하기로 한다.
도 6은 본 명세서의 일 실시 예가 적용될 수 있는 무선 접속 시스템에서의 단말과 기지국의 내부 블록도를 나타낸다.
단말(10)은 제어부(11), 메모리(12) 및 무선통신(RF)부(13)을 포함한다.
또한, 단말은 디스플레이부(display unit), 사용자 인터페이스부(user interface unit)등도 포함한다.
제어부(11)는 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 무선 인터페이스 프로토콜의 계층들은 제어부(11)에 의해 구현될 수 있다.
메모리(12)는 제어부(11)와 연결되어, 무선 통신 수행을 위한 프로토콜이나 파라미터를 저장한다. 즉, 단말 구동 시스템, 애플리케이션 및 일반적인 파일을 저장한다.
RF부(13)는 제어부(11)와 연결되어, 무선 신호를 송신 및/또는 수신한다.
추가적으로, 디스플레이부는 단말의 여러 정보를 디스플레이하며, LCD(Liquid Crystal Display), OLED(Organic Light Emitting Diodes) 등 잘 알려진 요소를 사용할 수 있다. 사용자 인터페이스부는 키패드나 터치 스크린 등 잘 알려진 사용자 인터페이스의 조합으로 이루어질 수 있다.
기지국(20)은 제어부(21), 메모리(22) 및 무선통신(RF)부(radio frequency unit)(23)을 포함한다.
제어부(21)는 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 무선 인터페이스 프로토콜의 계층들은 제어부(21)에 의해 구현될 수 있다.
메모리(22)는 제어부(21)와 연결되어, 무선 통신 수행을 위한 프로토콜이나 파라미터를 저장한다.
RF부(23)는 제어부(21)와 연결되어, 무선 신호를 송신 및/또는 수신한다.
제어부(11, 21)는 ASIC(application-specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로 및/또는 데이터 처리 장치를 포함할 수 있다. 메모리(12,22)는 ROM(read-only memory), RAM(random access memory), 플래쉬 메모리, 메모리 카드, 저장 매체 및/또는 다른 저장 장치를 포함할 수 있다. RF부(13,23)은 무선 신호를 처리하기 위한 베이스밴드 회로를 포함할 수 있다. 실시 예가 소프트웨어로 구현될 때, 상술한 기법은 상술한 기능을 수행하는 모듈(과정, 기능 등)로 구현될 수 있다. 모듈은 메모리(12,22)에 저장되고, 제어부(11, 21)에 의해 실행될 수 있다.
메모리(12,22)는 제어부(11, 21) 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 제어부(11, 21)와 연결될 수 있다.

Claims (13)

  1. 무선 접속 시스템에서 제 1 단말이 상기 제 1 단말 주변에 위치하는 제 2 단말을 이용하여 위치 정보를 수신하기 위한 방법에 있어서,
    기지국으로부터 단말 식별자(station identifier:STID) 및 적어도 하나의 가짜 식별자(fake ID)를 수신하는 단계;
    상기 제 2 단말의 가짜 식별자(fake ID)를 획득하는 단계에 있어서,
    상기 제 1 단말은 적어도 하나의 제 2 단말들의 전송 신호를 엿듣고,
    상기 제 1 단말은 엿들은 전송 신호의 세기를 측정하고,
    상기 제 1 단말은 상기 측정된 신호 세기가 가장 큰 제 2 단말의 전송 신호를 선택하고;
    상기 획득된 제 2 단말의 가짜 식별자를 이용하여 기지국으로 상기 제 2 단말의 위치 정보를 요청하는 단계; 및
    상기 기지국으로부터 상기 제 2 단말의 위치 정보를 수신하는 단계를 포함하되,
    상기 가짜 식별자는 위치 측정을 위해 사용되는 식별자이며, 상기 단말 식별자와 매핑되는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2 단말이 GPS를 이용하여 위치 정보를 측정하는 단계; 및
    상기 제 2 단말이 상기 기지국으로부터 할당받은 가짜 식별자를 이용하여 상기 측정된 위치 정보를 상기 기지국으로 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 제 2 단말이 GPS를 이용하여 위치를 측정하는 단계는,
    적어도 하나의 클러스터에 속하는 각 단말들이 코스트(cost)를 계산하는 단계;
    상기 각 단말들이 블루투스 통신을 이용하여 상기 각 단말에서 계산된 코스트를 서로 교환하는 단계;
    상기 각 단말들 간에 교환된 코스트에 기초하여, 상기 각 단말들이 클러스터 헤더(Cluster Header:CH)를 결정하는 단계;
    상기 각 단말들이 상기 각 단말들에서 결정된 클러스터 헤더를 서로 교환하는 단계; 및
    상기 각 단말들 간에 교환된 클러스터 헤더가 동일한 경우, 상기 동일한 클러스터 헤더를 GPS를 이용하여 위치를 측정하는 단말로 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 코스트는,
    하기 수학식에 따라 계산되는 것을 특징으로 하는 방법.
    Figure 112014026748343-pct00006
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 기지국으로부터 위치 측정을 위해 각 단말들에 할당되는 가짜 식별자의 유효 사용 시간을 나타내는 제어 정보를 수신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 삭제
  9. 무선 접속 시스템에서 제 1 단말 및 상기 제 1 단말 주변에 위치하는 제 2 단말 간 협력 통신을 통해 위치를 측정하기 위한 방법에 있어서,
    기지국이 단말 식별자(station identifier:STID) 및 적어도 하나의 가짜 식별자(fake ID)를 상기 제 1 단말 및 제 2 단말로 전송하는 단계;
    상기 기지국이 상기 제 1 단말로부터 상기 제 1 단말에 할당된 가짜 식별자를 통해 상기 제 1 단말의 위치 정보를 수신하는 단계;
    상기 기지국이 상기 제 2 단말로부터 상기 제 1 단말에 할당된 가짜 식별자를 통해 상기 제 1 단말의 위치 정보를 요청하는 메시지를 수신하는 단계; 및
    상기 기지국이 상기 제 2 단말로 상기 제 1 단말의 위치 정보를 전송하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 삭제
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 기지국이 기 저장된 매핑 테이블을 이용하여 상기 제 2 단말을 통해 전송된 상기 제 1 단말에 할당된 가짜 식별자로부터 상기 제 1 단말의 위치 정보를 추출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 무선 접속 시스템에서 인접 단말을 이용하여 위치 정보를 수신하기 위한 단말에 있어서,
    외부와 무선신호를 송수신하기 위한 무선통신부; 및
    상기 무선통신부와 연결되는 제어부를 포함하되, 상기 제어부는,
    상기 인접 단말의 가짜 식별자(fake ID)를 획득하도록 상기 무선통신부를 제어하는데 있어서, 적어도 하나의 인접 단말들의 전송 신호를 엿듣고, 엿들은 전송 신호의 세기를 측정하고, 상기 측정된 신호 세기가 가장 큰 인접 단말의 전송 신호를 선택하고, 상기 획득된 가짜 식별자를 이용하여 기지국으로 상기 인접 단말의 위치 정보를 요청하도록 제어하며, 상기 기지국으로부터 상기 인접 단말의 위치 정보를 수신하도록 상기 무선통신부를 제어하되,
    상기 가짜 식별자는 위치 측정을 위해 사용되는 식별자이며, 상기 기지국이 각 단말들에게 적어도 하나씩 할당하며, 단말 식별자(station identifier:STID)와 매핑되는 것을 특징으로 하는 단말.
  13. 삭제
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