KR20000007804A - Tracking method of terminal position for mobile communication system of code division multiple access method - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 이동통신 시스템에서 단말기의 위치를 추적하는 방법에 관한 것으로, 특히 코드분할다중접속(CDMA;Code Division Multiple Access)방식 이동통신 시스템의 단말기 위치 추적방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for tracking the location of a terminal in a mobile communication system, and more particularly, to a method for tracking the location of a terminal in a code division multiple access (CDMA) mobile communication system.
최근, 세계적으로 이동통신이 보급됨에 따라 단말기의 위치를 추적하는 서비스를 제공하는 것이 법제화 되고 있다. 미국의 경우를 보면 연방통신위원회(FCC)에서 일정 정도의 정확도를 보장하는 위치 정보 서비스를 규정하고 있으며, 조만간 국내에서도 이러한 사항의 법제화가 예상된다.In recent years, as mobile communication spreads around the world, it has become legal to provide a service for tracking the location of a terminal. In the United States, the Federal Communications Commission (FCC) provides a location information service that guarantees a certain degree of accuracy, which is expected to be legislated in Korea soon.
이동통신 시스템에서 단말기의 위치를 추적하는 방법으로는, 단말기에 전세계 측위 시스템(GPS;Global Positioning System) 수신기를 내장시켜 위성에서 수신한 정보를 이용하여 위치를 파악하는 방법이 있다. 그러나 이 방법은 단말기에 별도의 수신기를 내장시켜야 한다는 문제가 있다.As a method of tracking the location of a terminal in a mobile communication system, a global positioning system (GPS) receiver is embedded in a terminal to determine a location using information received from a satellite. However, this method has a problem that a separate receiver must be built in the terminal.
또한, 아날로그 셀룰라 이동전화 방식(AMPS;Advanced Mobile Phone Service)에서는 단말기가 주변의 기지국들에게 송신하는 신호(역방향 채널)를 감시하여, 복수의 기지국에 수신되는 신호의 수신시간차이(TDOA;Time Difference Of Arrival)나 수신각도(AOA;Angle Of Arrival)의 정보를 수집하여 단말기의 위치를 계산하는 방법을 채용하고 있다. 이 방법에서 수신시간차이를 이용하는 방식에서는 단말기의 신호를 수신하는 기지국이 최소 3개 이상 필요하고, 상기 수신각도를 이용하는 방식에서는 기지국이 최소 2개 이상 필요하다.In addition, in an analog cellular mobile phone service (AMPS), a time difference (TDOA; time difference) between signals received by a plurality of base stations is monitored by monitoring a signal (reverse channel) transmitted by a terminal to neighboring base stations. A method of calculating the position of a terminal by collecting information of Of Arrival or Angle of Arrival (AOA) is employed. In this method, at least three base stations for receiving a signal of a terminal are required in a method using a reception time difference, and at least two base stations are required in a method using the reception angle.
그러나, 코드분할다중접속 방식의 이동통신 시스템에서는 역방향 채널의 전력 제어를 행하므로 핸드오프 영역이 아닌 경우에는 단말기의 신호를 수신하는 기지국이 하나로 될 수 있기 때문에, 아날로그 셀룰라 시스템의 역방향 채널을 이용한 단말기 위치 추적방법을 채용하는데 많은 문제점이 있다.However, in the code division multiple access mobile communication system, since the power control of the reverse channel is performed, the base station that receives the signal of the terminal may be one in a non-handoff area, so that the terminal using the reverse channel of the analog cellular system is used. There are many problems in employing the location tracking method.
본 발명은 코드분할다중접속 방식의 이동통신 시스템에서 단말기가 동작 기지국과 후보 기지국으로 전송하는 메시지를 이용하여 단말기의 위치를 정확히 파악할 수 있는 코드분할다중접속방식 이동통신 시스템의 단말기 위치 추적방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention provides a terminal location tracking method of a code division multiple access method mobile communication system that can accurately determine the location of the terminal using a message transmitted by the terminal to the operating base station and the candidate base station in the code division multiple access method mobile communication system. Its purpose is to.
도 1은 기지국 고유의 피엔 옵셋(PN offset)을 나타낸 도면 이고,1 is a diagram illustrating a PN offset peculiar to a base station.
도 2는 기지국으로부터 단말기가 멀어진 상태의 피엔 옵셋을 나타낸 도면 이며,2 is a diagram illustrating a P & N offset in a state in which a terminal is separated from a base station.
도 3은 기지국으로부터 단말기가 가까워진 상태의 피엔 옵셋을 나타낸 도면 이고,3 is a diagram illustrating a P & N offset in a state in which a terminal is close to a base station,
도 4는 본 발명의 설명을 위한 파이롯 피엔 페이스(PILOT PN PHASE)를 나타낸 도면 이며,4 is a diagram showing a pilot PN PHASE for explaining the present invention.
도 5는 단말기의 위치 계산을 위한 참조도이다.5 is a reference diagram for calculating a position of a terminal.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
BS1;동작 기지국 BS2, BS3;주변 기지국BS1; Operation base station BS2, BS3; Peripheral base station
MS;단말기MS; terminal
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 코드분할다중접속방식 이동통신 시스템의 단말기 위치 추적방법은, 단말기로부터 동작 기지국과 후보 기지국으로 전송되는 파이롯 세기 측정 메시지(PSMM ; Pilot Strength Measurement Message)에 동작 기지국(active set)과 후보 기지국(candidate set)들의 파이롯 위상(Pilot Phase)정보를 포함시켜 기지국으로 전송하고, 상기 파이롯 세기 측정 메시지에 포함된 파이롯 위상 정보에서 각 기지국이 송신한 파이롯 신호들이 단말기까지 도달하는데 소요된 도착 지연 시간의 차이를 구하여 각 기지국과 단말기 간의 거리를 계산한다.Terminal location tracking method of the code division multiple access method mobile communication system according to the present invention for achieving the above object, a pilot strength measurement message (PSMM) transmitted from the terminal to the operating base station and the candidate base station (PSMM) Includes pilot phase information of the active base station and the candidate base station to the base station and transmits it to the base station, and transmits each base station in the pilot phase information included in the pilot strength measurement message. The distance between each base station and the terminal is calculated by obtaining a difference in arrival delay time for the pilot signals to reach the terminal.
여기서, 상기 파이롯 세기 측정 메시지를 그대로 이용할 경우, 단말기의 위치 측정을 위해서는 항상 3개 이상 기지국들의 파이롯 위상 정보를 필요로 하는데, 단말기의 핸드 오프 모드에서는 그런 조건을 충족치 못할 경우도 많이 발생하고, 핸드 오프 영역이 아닐 경우에도 문제가 발생한다.In this case, when the pilot strength measurement message is used as it is, the pilot phase information of three or more base stations is always required for the measurement of the location of the terminal, which often occurs in the handoff mode of the terminal. The problem arises even when the handoff area is not.
물론, 기지국에서 제어 메세지를 이용하여 강제적으로 핸드 오프 기준값을 낮추도록 단말기에 지시하여 위치 계산에 필요한 3개 이상의 파이롯을 상기 동작 기지국과 후보 기지국에 포함되게 할 수 있으나, 그렇게 되면 핸드 오프에 관련된 또 다른 문제가 발생하게 된다.Of course, the base station may instruct the terminal to lower the handoff reference value by using a control message so that the operating base station and the candidate base station include three or more pilots necessary for position calculation, but if so, Another problem arises.
따라서, 본 발명에서는 단말기가 상기 동작 기지국과 후보 기지국외에 주변 기지국(neighbor set)의 파이롯 신호를 탐색하여 주변 기지국의 파이롯 신호의 파이롯 위상 정보도 계산하도록 한 후, 위치 계산에 필요한 3개 이상의 파이롯들의 파이롯 위상 정보를 상기 기지국에 전송하게 하여 항상 단말기의 위치를 추적할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.Therefore, in the present invention, the terminal searches for the pilot signal of the neighbor base station (neighbor set) in addition to the operation base station and the candidate base station, and also calculates the pilot phase information of the pilot signal of the neighbor base station, and then needs three positions for calculation The pilot phase information of the above pilots is transmitted to the base station so that the location of the terminal can be tracked at all times.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 코드분할다중접속방식 이동통신 시스템의 단말기 위치 추적방법을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a method for tracking a terminal location of a code division multiple access method mobile communication system according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
코드분할다중접속방식의 이동통신 시스템에서는 각 기지국마다 고유의 피엔 옵셋(Pseudo Noise offset)을 가지고 있으며, 이것은 215개의 비트로 구성되어 있다. 상기 1 비트의 시간 간격은 칩(chip = 1sec/1.2288×106= 833ns)으로 정의 된다. 또한, 각 기지국의 상기 피엔 옵셋은 26개(64)비트씩 위상 차이를 가지게 구성되므로, 결과적으로 29개(512)의 피엔 옵셋을 각각의 기지국으로 할당할 수 있다.In the code division multiple access mobile communication system, each base station has its own Pseudo Noise Offset, which is composed of 2 15 bits. The 1-bit time interval is defined as a chip (chip = 1 sec / 1.2288 x 10 6 = 833 ns). In addition, since the PN offset of each base station is configured to have a phase difference of 2 6 64 bits, as a result, 2 9 512 PN offsets may be allocated to each base station.
도 1은 기지국 고유의 피엔 옵셋을 보인 것으로, 현재 단말기와 통신하고 있는 기지국(동작 기지국)의 피엔 옵셋을 기준으로 하여 설명한다.FIG. 1 shows a peen offset inherent to a base station, and will be described based on a peen offset of a base station (operating base station) currently communicating with a terminal.
도면에서 보는 바와 같이, 각 기지국은 고유의 피엔 옵셋을 가지며, 이것은 각각 64비트의 위상 차이를 갖는다. 본 실시예에서는 설명의 편의를 위하여 상기 동작 기지국(BS1)의 피엔 옵셋 값을 0, 주변 기지국 BS2, BS3의 피엔 옵셋 값을 각각 64, 128이라 한다.As shown in the figure, each base station has its own peen offset, which each has a 64-bit phase difference. In the present embodiment, for convenience of description, the PEN offset values of the operation BS BS1 are 0, and the PEN offset values of the neighbor BSs BS2 and BS3 are 64 and 128, respectively.
이런 경우에 상기 3개의 기지국과 단말기와의 거리가 각각 동일(여기에서는 기지국에서 단말기까지의 도착지연시간을 고려하지 않음)하다고 가정하면, 단말기에 도착되는 상기 기지국들의 파이롯 신호 수신시점은 동일하다. 또한, 상기 동작기지국의 파이롯 신호의 전송 시점을 기준으로 하였을 때, 상기 BS2, BS3 기지국들의 파이롯 신호의 피엔 옵셋 값은 상기의 64값 및 128값과 동일하다. 그러나, 도 2에서 보는 바와 같이, 상기 BS2, BS3기지국의 거리가 단말기로부터 더 멀어지게 되면, 상기 단말기에서 수신되는 상기 BS2, BS3기지국의 해당 피엔 옵셋 값은 각각 64 및 128값보다 τ1 및 τ2만큼 크게 된다. 반대로 상기 기지국의 거리가 단말기로부터 가까워질 경우에는 도 3에서 보는 바와 같이, 해당 피엔 옵셋 값은 각각 64 및 128보다 τ1 및 τ2만큼 작아지게 된다.In this case, assuming that the distance between the three base stations and the terminal are the same (here, the arrival delay time from the base station to the terminal is not taken into account), the pilot signal reception points of the base stations arriving at the terminal are the same. . In addition, when the pilot signal of the operation base station is transmitted, the PEN offset values of the pilot signals of the BS2 and BS3 base stations are the same as the 64 and 128 values. However, as shown in FIG. 2, when the distance between the BS2 and BS3 base stations becomes further from the terminal, the corresponding PEN offset values of the BS2 and BS3 base stations received by the terminal are τ1 and τ2 rather than 64 and 128 values, respectively. It becomes big. On the contrary, when the distance of the base station is closer to the terminal, as shown in FIG. 3, the corresponding PEN offset value becomes smaller by τ1 and τ2 than 64 and 128, respectively.
한편, 첨부한 도 4는 본 발명에 따른 단말기 위치 추적방법을 설명 하기 위한 파이롯 피엔 페이즈(PILOT-PN-PHASE)를 나타낸 도면으로, 상기 파이롯 피엔 페이즈는 다음과 같이 표현되며, 상기한 칩(Chip) 단위로 표시된다.Meanwhile, FIG. 4 is a diagram illustrating a pilot-PN-PHASE for explaining a terminal location tracking method according to the present invention, wherein the pilot-PIEN phase is expressed as follows. It is expressed in units of (Chip).
PILOT-PN-PHASE = {PILOT-ARRIVAL + (64 X PILOT-PN)} mod 215 PILOT-PN-PHASE = {PILOT-ARRIVAL + (64 X PILOT-PN)} mod 2 15
= {Δτ+ (64 × PILOT-PN)} mod 215 = {Δτ + (64 × PILOT-PN)} mod 2 15
= {τ2 - τ1 + (64 × PILOT-PN)} mod 215 = {τ2-τ1 + (64 × PILOT-PN)} mod 2 15
상기 식에서, PILOT-PN은 해당 파이롯의 옵셋 인덱스(offset index)이며, PILOT-ARRIVAL은 단말기가 가지고 있는 시간 기준(time reference) - 즉, 단말기에 최초로 수신된 파이롯 신호의 도착시간 - 에 대한 수신 신호의 도착시간을 칩 단위로 계산한 것을 의미한다. 그리고 상기 식은 215PN offset 도메인에 대응하도록 표현되었다.In the above equation, PILOT-PN is an offset index of the corresponding pilot, and PILOT-ARRIVAL is a time reference of the terminal, that is, the arrival time of the pilot signal first received at the terminal. It means that the arrival time of the received signal is calculated in units of chips. And the equation is expressed to correspond to the 2 15 PN offset domain.
도 4에서 보는 바와 같이, 단말기가 기준(reference)으로 잡고 있는 기지국(serving BS, BS1)에서 파이롯 신호를 전송하면, τ1만큼의 도착지연 시간후에 단말기에 파이롯 신호가 도착하게 되고, 단말기는 이것을 자신의 시간 기준으로 잡는다. 그리고 다른 옵셋을 갖는 파이롯 신호를 해당 기지국(neighbor BS, BS2)에서 전송하게 되면, 단말기에는 τ2의 도착지연 시간 후에 도달하게 된다.As shown in FIG. 4, when the terminal transmits a pilot signal from a base station (serving BS, BS1) held as a reference, the pilot signal arrives at the terminal after the arrival delay time of τ1. Take this as your time base. When a pilot signal having a different offset is transmitted from a corresponding BS or BS2, the terminal arrives after the arrival delay time of τ2.
따라서, 단말기에서는 내부의 카운터를 통해 PILOT-ARRIVAL(τ2 - τ1)를 계산하여 PILOT-PN-PHASE를 215PN offset 도메인에 대응되도록 나타낸다. 현재의 코드분할다중접속 방식에서는 동작기지국(active set)이 자신의 피엔 옵셋 값 뿐만 아니라 인접 기지국들의 피엔 옵셋 값들도 단말기에 전송하므로, 단말기는 미리 인접 기지국의 피엔 옵셋을 알고 있는 상태에서 탐색하려는 해당 기지국의 파이롯의 피엔 옵셋 값을 중심으로 미리 정해진 탐색윈도우사이즈(search window size, 대략 20~24chips) 내에서 1/8칩 단위로 탐색하면서 각 포지션에서 계산된 에너지와 그 포지션을 레지스터에 저장하고 있다가 최초 도착 성분(여기에서의 최초 도착 성분은 일정 기준 이상의 에너지를 가지고 있는 성분들 중 가장 먼저 도착한 성분으로 결정하고, 여기서 일정 기준 값은 폴스 알람을 최소화 하는 적절한 값으로 선택함)을 찾아냄으로써 상기의 파이롯 신호의 도착시간을 알 수 있게 된다.Accordingly, the terminal calculates PILOT-ARRIVAL (τ2-τ1) through an internal counter to indicate that the PILOT-PN-PHASE corresponds to the 2 15 PN offset domain. In the current code division multiple access scheme, the active base station transmits not only its own PIN offset value but also the PIN offset values of neighboring base stations to the UE, so that the UE knows the PIN offset of the neighboring BS in advance. The energy calculated at each position and its position are stored in a register while searching in units of 1/8 chips within a predetermined search window size (approximately 20 to 24 chips) based on the pien offset value of the base station pilot. By first finding the first arrival component (where the first arrival component is determined to be the first of the components with energy above a certain threshold, where the constant reference value is chosen as the appropriate value to minimize false alarms). The arrival time of the pilot signal can be known.
단말기는 레지스터에 저장되어 있는 값으로 PILOT-PN-PHASE를 계산하고 이를 동작기지국에 전송한다. 상기 단말기에서 수신되는 인접 기지국들의 파이롯 신호는 대부분의 경우에 최소한 3개 이상이므로 단말기 위치의 계산이 가능하다.The terminal calculates the PILOT-PN-PHASE from the value stored in the register and sends it to the base station of operation. Since the pilot signals of adjacent base stations received by the terminal are at least three in most cases, the terminal position can be calculated.
또한, 본 발명의 실시예에서는 동작기지국이 해당 단말기에 단문 서비스(Short Message Service;SMS)로 상기 기지국들의 PILOT-PN-PHASE을 보고하라는 명령을 페이징 채널(paging channel)을 통해 송신하면, 상기 단말기는 상기 동작 기지국(active set), 후보 기지국(candidate set) 및 인접 기지국(neighbor set)의 PILOT-PN-PHASE를 상기의 방법으로 탐색하여 단문 서비스로 액세스 채널(access channel)을 통하여 보고한다. 물론 상기 동작 기지국이 일정주기로 일정시간 동안 보고하라는 명령을 보낼 수도 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, when the operation base station transmits a command to report the PILOT-PN-PHASE of the base stations to the corresponding terminal through a short message service, the terminal. Searches for the PILOT-PN-PHASE of the active base station, the candidate base station and the neighbor base station by the above-described method, and reports the short-term service through an access channel. Of course, the operating base station may send a command to report for a predetermined period of time.
또한, 본 실시예에서는 자세히 언급되지 않았지만, 상기 단문 서비스 외에 기지국과 단말기 사이에 정보를 송수신할 수 있는 기타 방법으로도 본 발명의 실시가 가능함은 자명할 것이다.In addition, although not described in detail in the present embodiment, it will be apparent that the present invention may be implemented by other methods for transmitting and receiving information between the base station and the terminal in addition to the short service.
상기 단말기로부터 송신된 단문 서비스는 기지국에서 수신된 후, 단문 서비스 센타(Short Message Service Center;SMSC)를 거쳐 계산 센타(computing center)로 보내 진다. 상기 계산 센타에서는 상기 PILOT-PN-PHASE 정보로부터 단말기의 위치를 계산한다. 상기 기지국들의 지피에스 정보(위도, 경도 등)는 이미 알려져 있으므로 상기 PILOT-PN-PHASE 정보로부터 동작 기지국의 파이롯에 대한 해당 파이롯들의 상대적인 도착지연시간을 거리로 환산하면, 상기 동작 기지국과 단말기의 거리와, 해당 파이롯을 갖는 기지국과 단말기의 거리의 차이를 알 수 있다.The short service transmitted from the terminal is received by the base station and then sent to a computing center through a short message service center (SMSC). The calculation center calculates the position of the terminal from the PILOT-PN-PHASE information. Since the GPS information (latitude, longitude, etc.) of the base stations is known, when the relative arrival delay time of the corresponding pilots with respect to the pilot of the operating base station is converted from the PILOT-PN-PHASE information into a distance, The difference between the distance and the distance between the base station having the corresponding pilot and the terminal can be known.
도 5를 참조하여 PILOT-PN-PHASE 정보로부터 단말기 위치를 계산하는 식은 아래와 같다.Referring to FIG. 5, the equation for calculating the terminal position from the PILOT-PN-PHASE information is as follows.
√(X1-X0)2+ (Y1-Y0)2- √(X2-X0)2+ (Y2-Y0)2= mtcc√ (X 1 -X 0 ) 2 + (Y 1 -Y 0 ) 2 -√ (X 2 -X 0 ) 2 + (Y 2 -Y 0 ) 2 = mt c c
√(X2-X0)2+ (Y2-Y0)2- √(X3-X0)2+ (Y3-Y0)2= (n - m)tcc√ (X 2 -X 0 ) 2 + (Y 2 -Y 0 ) 2 -√ (X 3 -X 0 ) 2 + (Y 3 -Y 0 ) 2 = (n-m) t c c
√(X3-X0)2+ (Y3-Y0)2- √(X1-X0)2+ (Y1-Y0)2= -ntcc√ (X 3 -X 0 ) 2 + (Y 3 -Y 0 ) 2 -√ (X 1 -X 0 ) 2 + (Y 1 -Y 0 ) 2 = -nt c c
상기 식에서,Where
X1Y1,X2Y2및 X3Y3= 해당 기지국 좌표(Base Station Coordinates) 이고,X 1 Y 1 , X 2 Y 2 and X 3 Y 3 = corresponding Base Station Coordinates,
tc= 칩 타임(chip time:833ns) 이며,t c = chip time (833 ns),
c = 전파 속도(propagation speed) 이고,c = propagation speed,
X0,Y0= 단말기 위치 좌표(Mobile Coordinates to be estimated)이다.X 0 , Y 0 = Mobile Coordinates to be estimated.
따라서, 기지국의 좌표는 이미 알고 있고 있으므로 단말기의 위치를 구할 수 있게 된다.Therefore, since the coordinates of the base station are already known, the position of the terminal can be obtained.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 종래의 단말기 추적방법이 가지고 있는 많은 문제점을 제거할 수 있으며, 코드분할다중접속 방식에서의 단말기의 위치를 정확히 파악할 수 있게 된다.As described above, according to the present invention, many problems of the conventional terminal tracking method can be eliminated, and the position of the terminal can be accurately determined in the code division multiple access method.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been illustrated and described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and the general knowledge in the field to which the present invention pertains without departing from the gist of the present invention as claimed in the following claims. Anyone with a variety of changes will be possible.
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Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR1019980027319A KR100272764B1 (en) | 1998-07-07 | 1998-07-07 | Method for tracing phone location of a mobile communication cdma |
Publications (2)
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Family
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Family Applications (1)
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100625431B1 (en) * | 1999-12-18 | 2006-09-18 | 주식회사 케이티 | Apparatus and method for position location in wireless communication network |
-
1998
- 1998-07-07 KR KR1019980027319A patent/KR100272764B1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100625431B1 (en) * | 1999-12-18 | 2006-09-18 | 주식회사 케이티 | Apparatus and method for position location in wireless communication network |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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