KR20020020702A - Ｇｐｓ 보조 데이터 전송 방법 및 시스템 - Google Patents

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Abstract

네트워크 보조 이동 단말 GPS 시스템은 각각 트랜시버를 포함하는 다수의 GPS-가능 이동 단말기들(10), 및 점-대-점 시그널링 프로토콜을 사용하여 상기 다수의 GPS-가능 이동국들의 개개의 이동국에 GSP 보조 데이터를 송신하는 적어도 하나의 기지 사이트 트랜시버를 포함하는 무선 원격 통신 네트워크(32)를 포함한다. 여기 기술된 예시적인 실시예에서, 점-대-점 시그널링 프로토콜은 IMSI(International Mobile Subscriber Identity) 첨부, 정규 위치 갱신, 또는 주기적 위치 갱신 시그널링 프로토콜 중 적어도 하나로 구성된다.

Description

ＧＰＳ 보조 데이터 전송 방법 및 시스템 {GPS assistance data delivery method and system}
지상 위치 정보(위도와 경도)를 얻기 위한 글로벌 포지셔닝 시스템(GPS) 위성 군(satellite constellation)의 사용이 확산되어 잘 알려져 있다. 최신의 무선 원격 통신 시스템에서 이동 단말기들(이를테면 제한되는 것은 아니지만, 셀룰러 전화들과 같은 단말기)이 GPS 신호들을 수신함으로써 지상에서 이들의 위치를 계산하는 능력을 포함하는 것이 제안되어 있다.
독립형(stand-alone) GPS와 비교해서 위치 계산의 성능을 향상시키기 위해서이동 단말기는 GPS 수신기의 능력 외에 소위 GPS 보조 데이터를 액세스할 수 있다. GPS 보조 데이터는 소정의 위치 영역 내의 모든 GPS-가능 이동 단말기들에 대해 동일한 것으로, 위치 영역 내의 모든 GPS-가능 이동 단말기들에게 GPS 보조 데이터를 방송하는(즉, 점-대-다점(point-to-multipoint)) 것이 가장 수월한 기술이라 할 것이다. 보조 데이터는 임의의 하나의 이동 단말기에 특정한 것이 아니라 다수의 GPS-가능 이동 단말기들에 의해 사용될 수 있다. GPS 보조 데이터는 무선 원격 통신 시스템의 네트워크측으로부터 GPS-가능 이동 단말기들로의 전송에 필요한 대량의 데이터(약 500 비트/위성)로 구성된다. GPS 보조 데이터는 다음의 요소들을 포함한다.
(A) 위성들의 수
(B) 참조 시간
(C) 참조 위치(서빙 기지 트랜시버 스테이션(BTS, serving Base Transceiver Station) 위치)
(D) 위성 ID, 천체 위치표(Ephemeris), 클럭 보정값 등
(E) 선택적인 DGPS 보정값
그러나, 이동 통신용 글러벌 시스템 또는 GSM으로서 공지된 것과 같은 현재의 무선 원격 통신 프로토콜들에서, 점-대-다점 방송 채널들(예를 들어, BCCH, SMS-CB)의 능력은 한계가 있다. 이 때문에, 실용면에서, 필요한 GPS 보조 데이터를 현재 정의된 점-대-다점 방송 채널들에 맞추기는 어렵거나 또는 불가능할 것이다.
발명의 목적 및 이점
본 발명의 제 1 목적 및 이점은 GPS 보조 데이터가 이동 단말기로 전송될 수 있도록 하는 개선된 시그널링 기술을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적 및 이점은 점-대-다점(방송) 프로토콜과는 반대로 점-대-점 시그널링 프로토콜을 사용하여 GPS 보조 데이터가 이동 단말기로 전송될 수 있게 하는 향상된 시그널링 기술을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적 및 이점은 독립형 GPS에 비해, 무선 네트워크에서 동작하는 동안, 전체 GPS 정확성뿐만 아니라, 전원 인가 단계(power-on stage)에서의 이동 단말기의 성능을 개선하시키는 것이다.
발명의 요약
본 발명의 실시예에 따른 방법 및 장치에 의해 전술한 문제 및 그 외의 문제들이 극복되고, 본 발명의 목적들이 실현된다.
본 발명은 GPS 보조 데이터가 GPS-가능 이동 단말기들로 송신되도록 하는 방법을 설명한다. 이에 의해서, 이러한 데이터를 수신하는 이동국들은 수신된 GPS 신호들과 관련하여 이들 자신의 위치를 정확하게 계산할 수 있다. 본 발명의 활용의 예로서는 이동 통신용 글로벌 시스템(GSM) 단계 2, 및 LCS(Location Services) 프로토콜에서의 사용이지만, 이러한 중요한 응용은 본 발명에서 설명하는 것들이 이점을 가지고 사용될 수 있는 많은 것 중 단지 하나이다.
본 발명자들은 네트워크 기반 이동 단말 GPS(NAMT-GPS, Network Assisted Mobile Terminal GPS) 시스템에서 사용될 수도 있는 GPS 보조 데이터의 한 특성으로서 GPS 보조 데이터의 수명이 비교적 길다는 것(약 2 시간)을 알았다. 따라서, 이러한 유형의 긴 수명의 데이터에 대해 점-대-다점 방송 채널을 수립하는 것은 불필요하고 시스템 자원들을 낭비하는 것이다. 그 대신, GPS 보조 데이터는 점-대-점 시그널링 프로토콜들, 바람직하게는 이미 정의된 점-대-점 시그널링 프로토콜 및 메시지 유형들을 사용하여 GPS-가능 이동 단말기들에 최상으로 전송될 수 있다. 그럼으로써 GPS 보조 데이터의 긴 수명에 의해서 무선 네트워크는 네트워크로부터 이동 단말기로 GPS 보조 데이터를 전송하기 위한 다음의 예시적인 GSM 절차들을 사용할 수 있다.
IMSI(International Mobile Subscriber Identity) 첨부
정규 위치 갱신
주기적 위치 갱신
본 발명에서 설명하는 바에 따르면, 이동 단말기들로 GPS 보조 데이터를 보내기 위해 어떠한 점-대-다점 방송 채널도 설정되거나 사용될 필요가 없다. 그 대신, GPS 보조 데이터는, 예를 들면, 이미 정의된 IMSI 첨부 및 위치 갱신 절차들을 사용하여 점-대-점 방식으로 GPS-가능 이동 단말기들에 송신된다. 이에 따라, 이 목적을 위해 방송 채널을 제공할 요건에 의해 네트워크 부하는 악영향을 받지 않는다.
본 발명에 따르면, 네트워크 보조 이동 단말 GPS 시스템은 각각 트랜시버를 갖는 다수의 GPS-가능 이동 단말기들, 및 점-대-점 시그널링 프로토콜을 사용하여 상기 다수의 GPS-가능 이동국들의 개개의 이동국에 GSP 보조 데이터를 송신하기 위한 적어도 하나의 기지 사이트 트랜시버를 포함하는 무선 원격 통신 네트워크를 포함한다. 본 명세서에 기술된 예시적인 실시예에서, 점-대-점 시그널링 프로토콜은 IMSI(International Mobile Subscriber Identity) 첨부, 정규 위치 갱신, 또는 주기적 위치 갱신 시그널링 프로토콜 중 적어도 하나로 구성된다.
우선권은 카리 필(Kari Pihl)과 한누 피릴라(Hannu Pirila)의 1999년 5월 7일 출원된 계류중인 가출원 제 60/133,062 호로부터 35 U.S.C. §119(e)하에 청구되어 있다. 우선권은 또한 카리 필과 한누 피릴라의 1999년 5월 10일 출원된 계류중인 가출원 제 60/133,287 호로부터 35 U.S.C. §119(e)하에 청구되어 있다. 이 가출원들 각각의 개시는 본 명세서 전체에서 참조로서 포함된다.
본 발명은 일반적으로 무선 원격 통신 시스템에 관한 것으로, 더 상세하게는 이동 단말기 위치 정보를 얻는데 사용하기 위한 이동 단말기와 무선 네트워크 간 시그널링에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따라 구성되고 동작되는 이동 단말기의 블록도.
도 2는 도 1에 도시한 이동 단말기의 입면도로, 무선 원격 통신 시스템, 또는 이동 단말기가 무선 RF 링크들을 통해 양방향으로 연결되는 네트워크를 도시하는 도면.
도 3은 본 발명에서 설명하는 바에 따른 방법의 논리 흐름도.
본 발명의 상기 및 다른 특징들은 첨부 도면과 함께 읽혀질 때 본 발명의 다음 상세한 설명이 더 명백해진다.
본 발명의 실용화에 적합한 셀룰러 라디오 전화 또는 개인용 통신기로 제한되는 것은 아니지만, 이와 같은 무선 이동 단말기(10)를 도시하는 도 1 및 도 2를 참조한다. 이동 단말기(10)는 기지 사이트(BS) 또는 기지 트랜시버 스테이션(30)에 신호들을 송신하고 이로부터 신호들을 수신하는 안테나(12)를 포함한다. BS(30)는 이동 교환국(MSC) 또는 이동 단말기(10)가 통화할 때 지상 통신선 트렁크들(landline trunks)에 대한 접속을 제공하는 유사 시스템을 통상 포함하는 무선 네트워크(32)의 일부이다. 본 발명에서, 네트워크(32)는 GPS 보조 데이터(34)를포함하거나 이에 액세스할 수 있거나 이를 계산할 수 있다. 예를 들어, GPS 보조 데이터(34)는 네트워크 및 교환 서브-시스템(NSS, Network and Switching Sub-system) 또는 기지 스테이션 서브-시스템(BSS, Base Station Sub-system) 중 하나의 시스템 내에 있을 수 있는 SMLC(Serving Mobile Location Center)에서 결정될 수 있다. 본 발명의 설명 목적상, 네트워크(32) 내 어디에서 GPS 보조 데이터(34)가 시작하는지 또는 속해있는지는 중요하지 않다. 네트워크(32)는 통상 이동 교환국(MSC)(33) 네트워크 성분을 포함할 것이다.
이동 단말기(10)는 GPS 수신기(23)를 포함하거나 이에 연결될 수 있기 때문에 GPS 능력이 있으며, 변조기(MOD)(14A), 송신기(14), 수신기(16), 복조기(DEMOD)(16A), 및 송신기(14)와 수신기(16) 각각에 신호들을 제공하고 송신기(14)와 수신기(16) 각각으로부터 신호들을 수신하는 제어기(18)를 더 포함한다. 이 신호들은 응용 가능한 무선 네트워크 또는 시스템의 공중 인터페이스 표준에 따른 시그널링 정보를 포함하며, 통상 사용자 음성 및/또는 사용자 데이터도 포함한다. 공중 인터페이스 표준은, 본 발명에서, 네트워크(32)로부터 이동 단말기(10)로 점-대-점 메시지를 송신하는 능력을 포함하는 것으로 가정한다.
제어기(18)는 또한 이동 단말기의 오디오 및 논리 기능들을 구현하는 데 필요한 회로를 포함하는 것으로 한다. 예를 들어, 제어기(18)는 디지털 신호 프로세서 장치, 마이크로프로세서 장치, 및 각종 아날로그 디지털 변환기들, 디지털 아날로그 변환기들, 및 그 외의 지원 회로들로 구성될 수 있다. 이동 단말기의 제어 및 신호 처리 기능들은 이들 장치의 각각의 능력들에 따라 이들 장치들 간에 배치된다.
사용자 인터페이스는 종래의 이어폰 또는 스피커(17), 종래의 마이크로 폰(19), 디스플레이(20), 및 사용자 입력 장치인 통상의 키패드(22)를 포함하고, 이들은 모두 제어기(18)에 연결된다. 키 패드(22)는 종래의 숫자(0 내지 9) 및 관련 키(#, *)(22a), 및 그 외 이동 단말기(10) 조작에 사용되는 키(22b) 들을 포함한다. 이동 단말기(10)는 또한 통상 이동 단말기를 동작시키는데 필요한 각종의 회로들에 전원을 공급하기 위한 배터리(26)를 포함한다.
이동 단말기(10)는 또한 메모리(24)로서 일괄 도시된 각종의 메모리들을 포함하며, 메모리에는 이동 단말기 동작동안 제어기(18)에 의해 사용되는 다수의 상수들(constants) 및 변수들이 저장된다. 예를 들면, 메모리(24)는 여러 가지 시스템 파라미터들의 값들과, 숫자 할당 모듈(NAM, number assignment module)과 같은 이동 단말기-특정 정보를 저장한다. 제어기(18)의 동작을 제어하는 동작 프로그램도 메모리(24)(통상, ROM 장치)에 저장된다.
본 발명의 일 면에 따르면, 메모리(24)는 그 일부(24A)에 GPS 보조 데이터를 저장하며, 이 GPS 보조 데이터는, 네트워크(32)로부터 이동 단말기(10)로 GPS 보조 데이터를 전송하기 위한 다음의 예시적인 GSM 절차들, 즉, IMSI 첨부, 정규 위치 갱신, 또는 주기적 위치 갱신과 같이, 점-대-점 시그널링 프로토콜을 통해 네트워크(32)로부터 수신된다.
IMSI 첨부, 정규 위치 갱신, 또는 주기적 위치 갱신의 원래의 목적은 이동국(10)이 네트워크에 들어가거나, 위치 영역을 바꾸거나, 네트워크 내 자신의존재를 주기적으로 갱신할 때 이동국(10)이 이를 네크워크(32)에 알리는 것임에 유의한다. 통상 이것은 하나의 MSC/VLR이 하나 이상의 위치 영역을 포함할 수 있다고 하더라도, MSC/VLR에 관하여 행해진다. 사용된 식별 코드들은 위치 영역 식별자(LAI, Location Area Identity)이다. 어떤 이유로 이동국(10)이 시간에 맞추어 주기적인 위치 갱신을 행하지 않는다면, MSC/VLR은 이 이동국(10)에 대한 등록 정보를 제거할 것이다.
본 발명의 일 면에 따르면, 이동국(10)이 위치 갱신을 위한 채널을 요청할 때, 네트워크(32)로부터 "후속 절차(follow-on procedure)"를 요청한다. 이것은 위치 갱신이 처음 행해질 때, MSC(33)는 이동국(10)에 의해 요청될 때까지 접속을 종료하지 않음을 의미한다. 이에 대해서, 예를 들면, 후속 요청(FOR, Follow-On Request)을 위한 코딩이 명시되어 있는, GSM 04.08, 섹션 10.5.3.5의 위치 갱신 유형, 및 표 10.65/GSM 04.08의 위치 갱신 유형 정보 요소를 참조할 수도 있다.
GPS 보조 데이터를 이동국(10)으로 전달하기 위해 다수의 점-대-점 메시지들이 필요로 된다면, 이것은 저레벨 메시지 전송 프로토콜들에서 수립된 메시지 분할 절차들에 의해 처리된다.
네트워크(32)는 IMSI 첨부 등에서, 및 호출 초기화 동안, 예를 들면, 이동국 클래스마크(classmark) 정보를 수신함으로써 특정의 이동국(10)이 GPS 능력이 있음을 안다. 예를 들어, 이동국(10)의 능력들은 이동국(10)이 이동국 보조 GPS, 이동국 기반 GPS, 또는 종래의 GPS 능력을 지원하는지 여부를 코딩하기 위한 비트들을 포함할 수 있는 이동국 클래스마크 3(예를 들면, GSM 04.08, 섹션 10.5.1.7 참조)에서 찾아 볼 수 있다.
예시된 실시예에서, 이동국(10)은 GPS 수신기(23)를 포함한다. GPS 위성들(36)로부터 수신된 송신들(transmissions)에 기초하여 이동국(10)의 위치를 계산하기 위해 저장된 GPS 보조 데이터에 관련하여 GPS 수신기(23)가 사용된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 적어도 하나의 다른 GPS-가능 이동 단말기(10)도 네트워크(32)로부터의 점-대-점 송신에서 GPS 보조 데이터를 수신한다.
요약하면, GPS 보조 데이터가 비교적 대량이고(예를 들면, 500 비트/위성), 또한 GPS 보조 데이터의 수명이 비교적 긴 점에서, 본 발명자들은 네트워크(32)로부터 GPS-가능 이동 단말기들(10)로 GPS 보조 데이터를 송신하기 위해 점-대-다점 (방송) 채널을 제공하는 것은 비실용적이거나 적어도 시스템 자원들을 낭비하는 것이 될 것임을 알았다. 즉, GPS 보조 데이터의 긴 수명에 기인하여, 이 데이터는, 예를 들면, 정규 IMSI 첨부 및 위치 갱신 절차들을 사용하여 점-대-점 방식으로 네트워크(32)로부터 이동 단말기(10)로 전송될 수 있다. 이러한 방식의 이점들로서는 네트워크(32)의 용량이 악영향을 받지 않고, 어떠한 특별한 새로운 시그널링 구성도 수립될 필요가 없다는 사실이 포함된다.
본 발명이 극복하는 한 문제는, 예를 들면, IMSI 첨부 및 위치 갱신 점-대-점 접속들에 의해 동일한 결과가 달성될 수 있기 때문에, GPS 보조 데이터(34)에 대해 이동 단말기(10)와 네트워크(32) 간에 추가로 점-대-점 접속을 수립할 필요가 없다는 것이다.
본 발명에 의해 가능하게 된 또다른 이점은 네트워크(32)로부터 GPS-가능 이동 단말기들(10)로 GPS 보조 데이터의 전송을 위해 점-대-다점 방송 채널을 명시할 필요 없이 네트워크 보조 이동 단말 기반 GPS 시스템을 구현하는 가능성이다.
또한, IMSI 첨부 및 위치 갱신 시그널링에서 네트워크(32)에 대한 점-대-점 접속이 원하는 정확성으로 GPS 보조 데이터를 송신하는데 필요한 모든 대역폭을 제공하기 때문에, GPS-가능 이동 단말기(10)로 송신될 수 있는 GPS 보조 데이터량을 전혀 절충할 필요가 없다.
도 3에서, 본 발명에 따른 방법은 다음과 같이 진행된다. 단계 A에서 이동국(10)은 부가 서비스, 바람직하게는 이동 개시 위치 요청(MO-LR, Mobile Originated Location Request)을 사용하여 GPS 보조 데이터를 요청한다. 요청은 이동 교환국(MSC)(33) 네트워크 성분(도 1 참조)과 같은 네트워크에 의해 행해진다. 단계 B에서, MSC(33)는 이동국(10)이 GPS 위치 서비스 수신 권한이 있는지 여부를 판정하기 위해 가입자 프로파일을 체크한다. 이 체크가 성공적이라고 하면, 단계 C에서 MSC(33)는 요청된 GPS 보조 데이터를 이동국(10)에 전송할 것을, 이 예에서는 도 1의 유닛(34)으로 가정된 SMLC에 요청한다. 단계 D에서 SMLC(34)는 RRLP 프로토콜을 사용하여 GPS 보조 데이터를 이동국(10)에 전송하고, 이어서 요청된 GPS 보조 데이터가 전송되었음을 MSC(33)에 알린다. 이어서, MSC(33)는 임의의 필요한 과금 보고를 행하고, 부가 서비스가 이행되었음을 이동국(10)에 알린다.
따라서, 위치 갱신 요청 이후에, 예를 들어, GSM 04.08에 명시된 후속 절차를 사용하여 GPS 보조 데이터를 요청하는데 MO-LR이 사용될 수도 있다. 예를 들면, 섹션 4.4.1의 위치 갱신 절차, 섹션 4.4.2의 주기적 갱신과 섹션 4.4.3의 IMSI첨부 절차, 및 전술한 섹션 10.5.3.5의 위치 갱신 유형과, 표 10.65/GSM 04.08의 FOR 비트를 위한 코딩이 명시되어 있는 위치 갱신 유형 정보 요소에 유념해야 한다.
본 발명은 이동 단말기 기반/보조 EOTD/GPS 위치 방법들의 일부로서 LCS 애플리케이션을 위한 이동 단말기들에 구현될 수 있음을 유의해야 한다.
구체적인 GSM 실시예의 맥락에서 기술되었으나, 이 기술분야에 숙련된 사람들은 본 발명에서 설명하는 바는 다른 유형들의 TDMA 시스템, 및 CDMA 및 광대역 CDMA(WCDMA) 시스템들과 같은 다른 유형의 다중 접속 시스템들에도 적용됨을 알 것이다. 따라서, 본 발명을 이의 바람직한 실시예들과 관련하여 특정하게 도시 및 기술하였지만, 형태 및 세부사항의 변경이 본 발명의 범위 및 정신에서 벗어나지 않고 행해질 수도 있음을 이 기술분야에 숙련된 사람들은 알 것이다.

Claims (6)

  1. 네트워크 보조 이동 단말 GPS 시스템(Network Assisted Mobile Terminal GPS system)에 있어서:
    각각 트랜시버를 포함하는 다수의 GPS-가능(GPS-capable) 이동 단말기들; 및
    점-대-점 시그널링 프로토콜을 사용하여 상기 다수의 GPS-가능 이동국들의 개개의 이동국에 GSP 보조 데이터를 송신하는 적어도 하나의 기지 사이트 트랜시버를 포함하는 무선 원격 통신 네트워크를 포함하는, 네트워크 보조 이동 단말 GPS 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 점-대-점 시그널링 프로토콜은 IMSI(International Mobile Subscriber Identity) 첨부, 정규 위치 갱신, 또는 주기적 위치 갱신 시그널링 프로토콜 중 적어도 하나의 프로토콜을 포함하는, 네트워크 보조 이동 단말 GPS 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 GPS 보조 데이터는 1시간 이상의 수명을 갖는, 네트워크 보조 이동 단말 GPS 시스템.
  4. GPS 보조 데이터를 이동국에 제공하기 위한 방법에 있어서:
    이동국에 의해 상기 GPS 보조 데이터를 요청하는 단계; 및
    적어도 하나의 점-대-점 메시지를 사용하여 무선 네트워크로부터 상기 이동국으로 상기 요청된 GPS 보조 데이터를 송신하는 단계를 포함하는, 이동국으로의 GPS 보조 데이터 제공 방법.
  5. GPS 보조 데이터를 이동국에 제공하기 위한 방법에 있어서:
    후속 요청(Follow-On Request) 중에 위치 갱신 후 이동 개시 위치 요청(Mobile Originated Location Request)을 사용하여 이동국에 의해 상기 GPS 보조 데이터를 요청하는 단계; 및
    후속 요청 절차 절차를 사용하여 점-대-점 방식으로 상기 이동국에 상기 요청된 GPS 보조 데이터를 전송하는 단계를 포함하는, 이동국으로의 GPS 보조 데이터 제공 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 위치 갱신은 IMSI(International Mobile Subscriber Identity) 첨부, 정규 위치 갱신, 또는 주기적 위치 갱신 중 하나인, 이동국으로의 GPS 보조 데이터 제공 방법.
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