KR20020038238A - 지피에스 신호 음영 지역 중계 장치 및 그에 따른 방법 - Google Patents

지피에스 신호 음영 지역 중계 장치 및 그에 따른 방법 Download PDF

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Abstract

지피에스 신호의 음영 지역을 제거하기 위한 지피에스 신호 음영 지역 중계 장치 및 그에 따른 방법이 개시되어 있다. 본 발명은 지피에스 인공 위성으로부터 전송되온 시간 정보 및 위치 정보를 포함하는 지피에스 신호를 수신하는 지피에스 신호 안테나; 및 이동 단말기의 위치를 정확하게 찾기 위하여 상기 지피에스 신호 안테나를 통해 수신된 위치 정보의 고도 및 2차원 위치 중 적어도 하나 이상을 보정하는 다수의 중계기로 이루어지며, 지피에스 신호의 음영 지역을 제거하여 이동 단말기 등에 위치 정보 서비스 등 부가 서비스를 더욱 향상시킬 수 있는 효과를 얻는다.

Description

지피에스 신호 음영 지역 중계 장치 및 그에 따른 방법 { REPEATER OF THE GLOBAL POSITIONING SYSTEM SIGNAL AND METHOD THEREFOR}
본 발명은 지피에스 신호 음영 지역 중계 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 인공 위성으로부터 전송되온 지피에스 신호의 음영 지역을 제거하기 위한 지피에스 신호 음영 지역 중계 장치 및 그에 따른 방법에 관한 것이다.
상기 이동 통신 망은 단말기에게 착신호의 서비스를 제공하기 위하여 일정한 조건. 예를 들어 주기, 영역, 전원 ON/OFF, 기지국과의 거리 등, 에 따라 단말기의 위치를 망으로 전송하도록 이루어져 있다. 여기서, 전송된 위치 정보는 교환기에 있는 방문 가입자 위치 등록 장치(VLR)와 가입자 등록 장치(HLR)에 저장되고, 이 위치 정보는 착신호 처리 서비스에 이용된다.
상기 착신호 서비스를 제공하기 위하여 가입 등록된 단말기가 현재 어느 기지국 영역에 있는 지를 인지하고 있어야 하므로, 단말기는 이동된 위치 정보를 기지국을 통해 전송하고, 이 위치 정보는 신호 중계 장치(STP)를 통해 가입자 등록 장치(HLR)에 전달된다.
상기와 같은 이동통신 단말기에 있어서, 위치 등록은 영역 기준 위치 등록과 유저 영역 위치 등록으로 이루어져 있으며, 상기 영역 기준 위치 등록은 현재 IS-95 규격에 기술되어 있는 것으로 무선망 부분의 고정된 형태의 영역을 기준으로 이동국이 위치한 영역이 변경되는 경우 위치 등록을 실행하는 알고리즘이다.
또한 유저 영역 위치 등록은 국제적인 표준 기술인, TIA/EIA/IS-730 규격에 기술되어 있는 것으로, 단말기가 통신하는 기지국 별로 통화 요금을 구분하는 서비스를 제공하고자 할 때 위치 등록을 실행하는 알고리즘이다. 이 경우 기지국 또는 섹터를 묶음으로 하여 일정한 구역을 정하여 관리하고, 이 구역에서의 단말기가 위치 등록을 하면 단말기는 해당 구역에서의 통화에 대해 별도의 요금단위를 적용 받게 된다.
상기의 위치 등록 과정을 통해 착신자의 위치가 확인되면, 교환기는 이 착신자의 호 요청하게 되고, 이때 착신자의 단말기에는 발신자의 전화 번호가 문자 메시지로 표시되고 링소리가 울리게 된다.
그러나, 최근에는 단말기의 위치를 정확하게 찾는 방법중의 하나로 지피에스 인공 위성을 이용하게 되고, 이 경우 좀더 정확하게 단말기의 위치를 찾을 수 있다.
상기 지피에스 인공 위성은 총 24개가 있으며, 고도 20,000 Km에서 적도면에 대해 55도의 기울기로 6개 궤도를 동일한 분포하면서 12 시간을 주기로 지구를 선회한다. 그러므로 단말기의 위치는 최소한 6개의 인공 위성을 통해 관측되며. 이때 인공 위성으로부터 전송되온 지피에스 신호는 X, Y, Z의 3차원 정보와 시간을 계산하기 위하여 적어도 4개의 인공 위성 이상이 필요하다.
또한, 통상의 이동 통신 망에 이용되는 지피에스 시스템은 인공 위성으로부터 받은 지피에스 신호를 수신한 후 30dB정도로 증폭하는 안테나, 동축 케이블을 통해 이 안테나를 통해 증폭된 지피에스 신호를 받아 지피에스 신호인 3차원의 위치 정보 및 시간 정보를 위치, 속도, 및 시간으로 변환하는 이동 통신 시스템의 지피에스 수신부로 구비된다.
여기서, 상기 동축 케이블이 100M이면, 약 20 dB의 지피에스 신호의 손실이 발생되므로, 상기 지피에스 인공 위성으로 공급된 지피에스 신호가 -130dB 일 때 지피에스 신호 수신부에 공급되는 지피에스 신호는 -110dB정도 이다.
상기와 같은 이동 단말기의 위치를 정확하게 찾기 위하여 인공 위성으로부터 전송되는 단말기의 3차원의 위치 정보 및 시간 정보를 포함하는 지피에스 신호는 건물 안이나 지하 공간의 차폐에 의하여 수신되지 않으므로, 이동 단말기의 위치를 정확하게 탐지 등을 할 수 없었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 제거하기 위하여 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 지피에스 신호에 포함된 위치 정보의 2차원 위치인 수평 위치 및 고도 위치인 수직 위치중 적어도 하나 이상을 보정함으로서, 지피에스 신호의 음영 지역을 제거하여 이동 단말기 등의 위치 정보 서비스를 포함하는 부가 서비스를 향상시킬 수 있는 지피에스 신호 음영 지역 중계 장치 및 그에 따른 방법을 제공하고자 함에 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 지피에스 신호 음영 지역 중계 장치는,
인공 위성으로부터 전송되온 시간 정보, 위치 정보, 및 속도 정보를 포함하는 지피에스 신호를 수신하는 지피에스 신호 안테나; 및
이동 단말기의 위치를 정확하게 찾기 위하여 상기 지피에스 신호 안테나를 통해 수신된 위치 정보의 고도인 수직 위치 및 2차원 위치인 수평 위치중 적어도 하나 이상을 보정하여 이동 통신 시스템의 지피에스 수신부로 전송하는 다수의 중계기로 구비되는 것을 특징으로 한다.
본 발명 또 다른 지피에스 신호 음영 지역 중계 방법은,
지피에스 수신 안테나를 통해 입력된 지피에스 신호의 음영 지역을 해소하기 위하여 상기 지피에스 수신 안테나에서부터 중계기까지 지피에스 신호를 전송하는 케이블의 수평 및 수직 길이에 따라 지피에스 신호에 포함된 위치 정보의 수평 및 수직 위치를 보정하는 중계기를 포함하는 이동 통신 시스템에 있어서,
a) 상기 지피에스 신호가 입력될 때 미리 저장된 상기 수평 길이 정보에 따라 상기 지피에스 신호에 포함된 위치 정보의 2차원 위치 정보인 수평 위치를 보정하는 단계; 및
b) 상기 a) 단계의 수직 길이 정보에 따라 상기 지피에스 신호에 포함된 위치 정보의 고도인 수직 위치를 보정하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 인공 위성으로부터 전송되온 이동 단말기의 위치, 시간, 및 속도 정보중 위치 정보를 보정하여 이동 통신 시스템에 전송함으로서, 지피에스 신호의 음영 지역을 해소하여 이동 단말기 등의 위치 정보 서비스를 포함하는 부가 서비스를 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 지피에스 신호 수신부의 구성을 보인 도이다.
도 2는 도 1에 있어 위치 정보 보정중 고도 보정인 수직 위치 보정을 보인 도이다.
도 3은 도 1에 있어 위치 정보 보정중 2차원 보정인 수평 위치 보정을 보인 도이다.
도 4는 본 발명에 따른 위치 정보 보정 과정을 보인 흐름도이다.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
110 : 지피에스 신호 수신 안테나 111 : 저잡음 증폭부
113 : 1차 기준 주파수 발생부 115 : 제 1 믹서부
117 : 제 1 중간 주파수 증폭부 119 : 2차 기준 주파수 발생부
121 : 제 2 믹서부 123 : 제 1 디모듈레이터
131 : 위치 정보 보정부 133 : 모듈레이터
135 : 제 2 중간 주파수 증폭부 137 : 3차 기준 주파수 발생부
139 : 제3 믹서부 141 : RF 증폭부
130,...13n : 중계부
이하 본 발명을 첨부된 예시 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1는 본 발명의 실시예에 따른 지피에스 신호 수신 시스템의 구성을 보인 도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 지피에스 신호 음영 지역 중계 장치는 지피에스 수신 안테나(110), 다수의 중계기(130-13n), 및 이동 통신 시스템의 지피에스 신호 수신부(150)로 구비된다.
인공위성으로부터 공급된 지피에스 신호를 받은 지피에스 수신 안테나(110)는 이 지피에스 신호를 증폭하도록 구비되고, 이 지피에스 수신 안테나(110)에서 증폭된 지피에스 신호를 받은 다수개의 중계기(130-13n)는 이 증폭된 지피에스 신호의 위치 정보를 보정하여 지피에스 신호 음영 지역을 해소한 후 이동 통신 시스템의 지피에스 신호 수신부(150)로 공급하도록 구비된다.
여기서, 지피에스 수신 안테나(11)는 일반적인 지피에스 수신 안테나와 동일하게 저잡음 증폭기(111), 1차 기준 주파수 발생부(113), 제 1 믹서부(115), 중간 주파수 증폭부(117), 2차 기준 주파수 발생부(119), 제 2 믹서부(121), 및 디모듈레이터(123)로 구비된다.
또한, 상기 다수의 중계기(130-13n)의 각각 중계기(131)는 위치 정보 보정부(131), 모듈레이터(133), 중간 주파수 증폭부(135), 3차 기준 주파수 발생부(137), 제 3 믹서부(139), 및 RF 증폭부(141)를 포함한다.
여기서, 상기 위치 정보 보정부(131)는 상기 지피에스 수신 안테나(110)의 디모듈레이터(123)에서 출력되는 복조된 지피에스 신호의 위치 정보중 고도 및 2차원 위치인 수직 및 수평 위치를 보정하도록 구비된다.
즉, 케이블을 통해 상기 모듈레이터(123)로부터 공급된 지피에스 신호를 받은 각각의 중계기(130)의 위치 정보 보정부(131)는 이 케이블의 수평 및 수직 길이 정보를 저장하며, 이 저장된 수평 및 수직 길이 정보를 통해 지피에스 신호에 포함된 위치 정보의 2차원 위치 및 고도를 보정하도록 구비된다.
이와 같이 구비된 본 발명에 따른 지피에스 신호 음영 지역을 해소하기 위한 중계 장치 및 그에 따른 방법을 첨부된 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한다.
인공위성(미도시됨)으로부터 공급된 지피에스 신호를 받은 지피에스 수신 안테나(110)의 저잡음 증폭기(111)는 이 수신된 지피에스 신호의 노이즈 성분을 제거한 후 증폭하고, 이 증폭된 지피에스 신호와 1차 기준 주파수 발생부(113)로부터 발생된 1차 기준 주파수를 받은 제 1 믹서부(115)는 지피에스 신호와 1차 기준 주파수를 믹싱하여 지피에스 신호를 1차 증폭한다.
그리고, 이 1차 증폭된 지피에스 신호를 받은 중간 주파수 증폭부(117)는 이 1차 증폭된 지피에스 신호를 증폭하고, 이 2차 증폭된 지피에스 신호와 2차 기준 주파수 발생부(119)에서 발생된 2차 기준 주파수를 받은 제 2 믹서부(121)는 2차 증폭된 지피에스 신호와 2차 기준 주파수를 믹싱하여 2차 증폭된 지피에스 신호를 2차 증폭한다.
상기 2차 증폭된 지피에스 신호를 받은 디모듈레이터(123)는 이 2차 증폭된 지피에스 신호를 복조하고, 이 복조된 지피에스 신호를 다수의 중계기(130-13n)로 공급한다. 여기서, 복조된 지피에스 신호는 이동 단말기의 3차원 위치 정보 및 시간 정보를 포함한다. 상기 복조된 지피에스 신호는 케이블을 통해 다수의 중계기(130-13n)로 공급된다.
상기 다수의 중계기(130-13n)의 각각 중계기(131)의 위치 정보 보정부(131)는 복조된 지피에스 신호의 위치 정보중 고도 및 위치중 적어도 하나 이상을 보정하고, 이 위치 정보가 보정된 지피에스 신호를 받은 모듈레이터(133)는 이 위치 보정된 지피에스 신호를 변조한다. 즉, 건물 각 층 사이에서 발생되는 통신 신호의 음영 지역을 해소하기 위한 상기 위치 정보 보정부(131)의 위치 정보 보정은, 도 2에 도시된 바와 같이, 각 층별로 이루어지고, 같은 층 내부 벽에 의해 발생되는 통신 신호의 음영 지역을 해소하기 위한 상기 위치 정보 보정부(131)의 위치 보정은 도 3에 도시된 바와 같다.
여기서, 상기 2차원의 위치 보정 및 고도 위치 보정은 도 4에 도시된 바와 같은 과정들을 통해 이루어지며, 이 고도 보정 및 2차원 위치 보정 과정은 도 4를 참조하여 설명한다.
즉, 상기 위치 정보 보정부(131)는 상기 지피에스 신호를 전송하는 케이블의 길이, 즉, 케이블의 수평 길이 및 수직 길이를 미리 저장한다. 그리고, 상기 중계기(130)에 지피에스 신호가 입력되었는 지를 체크하여(단계 301), 상기 단계(301)에서 지피에스 신호가 입력되었다고 판단될 때 이 수평 길이 정보를 읽어 들인다(단계 303).
그리고, 상기 위치 정보 보정부(131)는 상기 단계(303)에서 읽어 들인 X 및 Y축 좌표를 포함하는 수평 길이 정보를 이용하여 이동 단말기의 2차원의 위치 정보인 수평 위치를 보정한다(단계 305).
또한, 상기 위치 정보 보정부(131)는 상기 단계(301)에서 저장된 수직 길이정보를 읽은 후(단계 307), 상기 단계(307)에서 읽어 들인 Z축 좌표를 포함하는 수직 길이 정보를 이용하여 이동 단말기의 고도에 따른 수직 위치를 보정한다(단계 309).
그리고, 상기 위치 정보 보정부(131)를 통해 위치 정보의 수평 및 수직 위치가 보정된 지피에스 신호는 모듈레이터(133)에 공급되고, 이 지피에스 신호를 받은 모듈레이터(133)는 이 지피에스 신호를 변조하며, 이 변조된 지피에스 신호를 받은 중간 주파수 증폭부(135)는 이 변조된 지피에스 신호를 증폭한다. 한편, 3차 기준 주파수 발생부(137)는 3차 기준 주파수를 발생한다.
상기 중간 주파수 증폭부(135)에 의해 증폭된 변조 지피에스 신호와 3차 기준 주파수 발생부(137)에서 발생된 3차 기준 주파수를 받는 제 3 믹서부(139)는 변조 지피에스 신호를 3차 기준 주파수를 혼합하고, 상기 제 3 믹서부(139)의 혼합 신호를 받은 RF 증폭부(141)는 이 혼합 신호를 안테나를 통해 이동 통신 시스템의 지피에스 신호 수신부(150)로 전송하기 위한 RF 신호로 증폭한다.
상기 이동 통신 시스템의 지피에스 신호 수신부(150)는 이 위치 정보 보정부(131)에서 보정된 위치 정보 및 시간 정보를 위치, 속도, 및 시간으로 변환한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 지피에스 신호 음영 지역 중계 장치 및 그에 따른 방법은, 지피에스 수신 안테나를 통해 수신되고, 3차원의 위치 정보 및 시간 정보를 포함하는 지피에스 신호중 위치 정보의 수평 및 수직 위치를보정하여 이동 통신 시스템의 지피에스 신호 수신부로 공급함으로서, 지피에스 신호의 음영 지역을 해소하고, 그로 인해 이동 단말기등의 위치 정보 서비스를 포함하는 부가 서비스를 향상시킬 수 있으며, 제품의 신뢰성을 더욱 향상시킬 수 있는 효과를 얻는다.
이상에서 본 발명을 특정한 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정하지 아니하며, 특허 청구 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형이 가능할 것이다.

Claims (7)

  1. 인공 위성으로부터 전송되온 3차원의 위치 정보 및 시간 정보를 포함하는 지피에스 신호를 수신하는 지피에스 수신 안테나; 및
    이동 단말기의 위치를 정확하게 찾기 위하여 상기 지피에스 수신 안테나를 통해 수신된 위치 정보 및 시간 정보를 이동 통신 시스템의 지피에스 수신부로 전송하는 다수의 중계기로 구비되는 것을 특징으로 하는 지피에스 신호 음영 지역 중계 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 지피에스 수신 안테나는
    안테나를 통해 수신된 지피에스 신호의 노이즈 성분을 제거한 후 증폭하는 저잡음 증폭부;
    1차 기준 주파수를 발생하는 1차 기준 주파수 발생부;
    상기 저잡음 증폭부의 증폭된 지피에스 신호와 1차 기준 주파수를 혼합하여 혼합 신호를 출력하는 제 1 믹서부;
    상기 제 1 믹서부의 혼합 신호를 받아 증폭하는 중간 주파수 증폭부;
    2차 기준 주파수를 발생하는 2차 기준 주파수 발생부; 및
    상기 중간 주파수 증폭부에서 증폭된 혼합 신호와 2차 기준 주파수를 혼합하여 제2 혼합 신호를 출력하는 제 2 믹서부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 지피에스 신호 음영 지역 중계 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 다수개의 중계기는 상기 제2 혼합 신호를 이동 통신 시스템의 지피에스 신호 수신부로 공급하도록 RF 신호로 변환하여 증폭하는 RF 증폭부인 것을 특징으로 하는 지피에스 신호 음영 지역 중계 장치.
  4. 인공 위성으로부터 전송되온 3차원의 위치 정보 및 시간 정보를 포함하는 지피에스 신호를 수신하는 지피에스 수신 안테나; 및
    이동 단말기의 위치를 정확하게 찾기 위하여 상기 지피에스 수신 안테나를 통해 수신된 위치 정보 및 시간 정보중 위치 정보를 보정한 후 이동 통신 시스템의 지피에스 수신부로 전송하는 다수의 중계기로 구비되는 것을 특징으로 하는 지피에스 신호 음영 지역 중계 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 지피에스 수신 안테나는
    안테나를 통해 수신된 지피에스 신호의 노이즈 성분을 제거한 후 증폭하는 저잡음 증폭부;
    1차 기준 주파수를 발생하는 1차 기준 주파수 발생부;
    상기 저잡음 증폭부의 증폭된 지피에스 신호와 1차 기준 주파수를 혼합하여 혼합 신호를 출력하는 제 1 믹서부;
    상기 제 1 믹서부의 혼합 신호를 받아 증폭하는 중간 주파수 증폭부;
    2차 기준 주파수를 발생하는 2차 기준 주파수 발생부;
    상기 중간 주파수 증폭부에서 증폭된 혼합 신호와 2차 기준 주파수를 혼합하여 제2 혼합 신호를 출력하는 제 2 믹서부; 및
    상기 제 2 믹서부의 제2 혼합 신호를 복조하여 복조 신호를 출력하고, 상기 복조 신호를 케이블을 통해 상기 다수개의 중계기중 하나로 전송하는 디모듈레이터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 지피에스 신호 음영 지역 중계 장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 다수개의 중계기중 하나는
    상기 키이블을 통해 공급된 복조 신호에 포함된 위치 정보의 수평 및 수직 위치중 적어도 하나 이상을 보정하는 위치 정보 보정부;
    상기 위치 보정된 지피에스 신호를 변조하는 모듈레이터;
    상기 모듈레이터에 의해 변조된 지피에스 신호를 증폭하는 중간 주파수 증폭부;
    3차 기준 주파수를 발생하는 3차 기준 주파수 발생부;
    상기 중간 주파수 증폭부에 의해 증폭된 지피에스 신호를 3차 기준 주파수 발생부에서 발생된 3차 기준 주파수와 혼합하여 제 3 혼합 신호를 출력하는 제 3 믹서부; 및
    상기 제 3 믹서부의 제 3 혼합 신호를 이동 통신 시스템의 지피에스 신호 수신부로 전송하기 위하여 RF 신호로 증폭하는 RF 증폭부로 구비되는 것을 특징으로 하는 지피에스 신호 음영 지역 중계 장치.
  7. 지피에스 수신 안테나를 통해 입력된 지피에스 신호의 음영 지역을 해소하기 위하여 상기 지피에스 수신 안테나에서부터 중계기까지 지피에스 신호를 전송하는 케이블의 수평 및 수직 길이에 따라 지피에스 신호에 포함된 위치 정보의 수평 및 수직 위치를 보정하는 중계기를 포함하는 이동 통신 시스템에 있어서,
    a) 상기 지피에스 신호가 입력될 때 미리 저장된 상기 수평 길이 정보에 따라 상기 지피에스 신호에 포함된 위치 정보의 2차원 위치 정보인 수평 위치를 보정하는 단계; 및
    b) 상기 a) 단계의 수직 길이 정보에 따라 상기 지피에스 신호에 포함된 위치 정보의 고도인 수직 위치를 보정하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 지피에스 신호 음영 지역 중계 방법.
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