KR20050033790A - 중계기가 포함된 기지국 기반에서 위치측위의 정확도개선방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이동통신 시스템의 위치기반서비스를 제공하는 위치결정시스템에서 위치계산의 정확도를 향상 시키는 방법에 관한 것으로서, 위치결정엔터티에서 단말기로부터 파일럿 위상측위(PPM) 메시지를 수신하는 제1 단계와; 상기 파일럿 위상측위 메시지에 포함된 각 PN 신호의 칩 딜레이를 계산하는 제2 단계와; 각 PN 신호의 칩 딜레이와 중계기통과 기준치(MPR)를 비교하는 제3 단계와; 상기 비교 결과를 이용하여 파일럿 PN Phase를 PPM 메시지에서 제거할 지, 중계기로 인한 칩 딜레이 만큼 보정할 지, 보정 없이 그대로 사용할 지 여부를 판단하는 제4 단계와; 상기 절차를 거친 파일럿 PN Phase를 이용하여 위치계산을 수행하는 제5 단계를 포함하는 단말기의 위치측위 방법을 제공한다.

본 발명에 따르면, 단말기가 수신하는 기지국 신호에 중계기를 거친 신호가 포함된 경우에, 위치 측위를 할 때 이러한 신호를 배제하거나 적절히 보정함으로써, 위치 측위의 정확도를 크게 향상시킬 수 있게 된다.

Description

중계기가 포함된 기지국 기반에서 위치측위의 정확도 개선방법{Method of improving accuracy of position measurement in the BTS based environment comprising a relay}

본 발명은 이동통신 시스템에서 단말기의 위치를 측위하는 방식에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 단말기에서 수신되는 기지국신호가 중계기를 통과한 것인지 여부를 판단하고 이를 보정하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 단말기의 위치 측위 방식에는 GPS위성 신호를 이용하는 GPS방식, 기지국 신호를 이용하는 기지국 방식, 위 두 가지 방식을 혼합한 하이브리드 방식이 있다.

기지국 방식은 단말기로부터 수신되는 신호의 방위각을 이용하는 AOA(Angle of Arrival) 방식, 기지국과 단말기간의 전파전달 시간을 측정하여 거리를 구하는 TOA(Time of Arrival) 방식, 두 개의 신호원으로부터의 전파도달 시간차를 이용하는 TDOA(Time Difference of Arrival) 방식 등으로 구분할 수 있으며, TDOA 방식은 다시 다수의 신호원과 한 개의 수신기로 구성된 순방향 링크(Forward link) 기반방식과, 한 개의 신호원과 다수의 수신기로 구성된 역방향 링크(Reverse link) 기반방식으로 나뉜다.

본 발명은 기지국 방식 중에서도 순방향 링크기반의 TDOA 방식에 의해 단말기의 위치를 측위하는 방법에 관한 것으로서, GPS 수신기를 구비하지 않은 단말기나, 옥내 등 GPS 신호가 수신되지 않는 지역에 위치하는 단말기의 위치를 측위하는 경우에 유용하다.

도 1은 이동통신환경에서 위치결정시스템의 구성을 도시한 것으로서, 위치결정엔터티(10)와 단말기(70)간의 정보전달을 위해 이동교환기(20), 인터넷(30), PDSN(40), 기지국제어기(50), 기지국(60) 등의 장치들을 이용하고 있다.

여기서 기지국(60)을 제어하는 기지국제어기(50)와 위치결정엔터티(10)를 연결하는 통신루트는 크게 2개로 구분할 수 있는데, 하나는 이동교환기(20)를 경유하며 IS-801통신 규격을 이용하는 루트이며, 다른 하나는 PDSN(Packet Data Serving Node, 40)과 TCP/IP 규격의 인터넷망(30)을 이용하는 루트이다.

도 2는 위치측위를 위해 위치결정엔터티(Position Determination Entity, 10)와 단말기(Mobile Station, 70)간에 정보가 교환되는 플로우를 나타낸 것으로서, PDE(10)에서 단말기(70)로 단말기 정보 및 PPM(Pilot Phase Measurement) 메시지를 요청하고, 단말기(70)가 해당 정보를 PDE(10)로 전송한다. 이때 PPM 메시지에는 REF PN, Pilot PN Phase, Pilot Strength, TIME REF MS, OFFSET INCI, MOB SYS T OFFSET, BAND CLASS, CDMA FREQ, BASE ID, SID, NID, PART NUM, TOTAL PARTS, NUM PILOTS P, ADD PILOTS INCI, ADD BAND CLASS, ADD CDMA FREQ, NUM ADD PILOTS P 등이 포함되어 있는데, 이 중에서 위치측위를 위해서는 REF PN, Pilot PN Phase, Pilot Strength, BASE ID, SID, NID 등에 대한 정보가 필요하다.

PDE(10)는 단말기(70)로부터 전송되는 이러한 정보를 바탕으로 위치측위를 위한 계산을 실시하게 된다.

순방향 링크를 기반으로 한 TDOA방식으로 위치측위를 하는 기본적인 원리는, 두 기지국에서 단말기까지 거리의 차에 비례하는 전파 도달 시간의 차이를 측정하게 되면, 단말기는 일단 두 기지국에서 거리차가 일정한 곳 즉, 두 기지국을 초점으로 하는 쌍곡선 위에 위치하고 있음을 알 수 있다. 따라서 3개의 기지국으로부터 2개의 쌍곡선을 얻게 되면, 두 쌍곡선의 교점이 단말기의 위치가 된다.

따라서 PDE(10)에서 이와 같은 방식으로 위치를 측위하기 위해서는, 단말기(70)가 적어도 3개의 기지국(60)으로부터 신호를 수신하고 있어야 하고, 다수의 기지국(60)으로부터의 전파 도달시간의 상대적인 차이에 대한 정보가 제공되어야 하는데, 상술한 바와 같이 이러한 정보는 파일럿 채널의 수신 세기(Pilot Strength), 파일럿 채널 위상(Pilot PN Phase), REF PN 등을 포함하는 PPM 메시지를 통해서 제공된다.

이때 전파 도달시간의 상대적인 차이는 각 기지국별 파일럿 PN 신호의 PN Phase를 통해 구할 수 있는데, 이는 파일럿 PN 신호가 기준 PN으로부터 시프트된 정도를 나타내는 것이다.

IS-95 표준에서는 모든 기지국 마다 동일하고, 단지 기지국 식별을 위해 각 기지국마다 일정시간 간격으로 시프트된 PN코드를 이용하는데, 단말기는 이와 같이 각 기지국으로부터 수신되는 PN 코드의 오프셋을 통해서 어느 기지국에서 송신된 신호인지를 구별할 수 있게 된다.

PN코드의 길이는 2¹⁵=32,768 칩(chip)이며, 서로 구별되는 파일럿 PN코드를 얻기 위해 이를 왈시코드 길이인 64로 나누어, 512개의 서로 다른 시간차를 가지는 PN신호를 사용한다. 따라서 각 PN 코드 오프셋은 이전 것에 대하여 추가로 64칩만큼 시프트된 것이라고 할 수 있다

IS-95 표준에 의하면, 칩 레이트(chip rate)는 1.2288MHz이므로, 각 칩은 근사적으로 0.8μs 동안 지속되며, 이 시간에 광속을 곱하면 1칩당 거리(chip distance)는 약 240미터의 물리적인 거리로 환산될 수 있다.

이와 같이 파이럿 PN Phase는 전파전달 시간의 상대적인 차이(TDOA, Time Difference Of Arrival)를 나타내는 값이라고 할 수 있으며, 이를 이용함으로써 단말기의 위치를 측정할 수 있게 된다.

그런데 단말기(70)가 수신하는 신호는 기지국(60)으로부터 직접 수신되는 신호일 수도 있지만, 단말기가 옥내에 위치하는 경우에는 중계기를 통과한 신호가 수신되는 경우도 많이 발생한다. 그리고 중계기를 통과한 신호는 직접 수신되는 신호에 비해 수 μs 정도의 신호지연이 불가피하게 발생하고 이는 파일럿 PN Phase에 직접적인 영향을 주게 되므로, 이를 이용하여 위치계산을 하는 경우 위치측위의 정확도가 크게 저하되는 문제점이 발생한다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 단말기에서 수신된 기지국 신호가 중계기를 통과한 것인지 여부를 판단하고, 필요한 경우 PN Phase를 적절히 보정함으로써 위치측위의 정확도를 향상시키는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 위치결정엔터티에서 단말기로부터 파일럿 위상측위(PPM) 메시지를 수신하는 제1 단계와; 상기 파일럿 위상측위 메시지에 포함된 각 PN 신호의 칩 딜레이를 계산하는 제2 단계와; 각 PN 신호의 칩 딜레이와 중계기통과 기준치(MPR)를 비교하는 제3 단계와; 상기 비교 결과를 이용하여 파일럿 PN Phase를 PPM 메시지에서 제거할 지, 중계기로 인한 칩 딜레이 만큼 보정할 지, 보정 없이 그대로 사용할 지 여부를 판단하는 제4 단계와; 상기 절차를 거친 파일럿 PN Phase를 이용하여 위치계산을 수행하는 제5 단계를 포함하는 단말기의 위치측위 개선방법을 제공한다.

각 PN 신호의 칩 딜레이를 계산하는 제 2단계 이후에는, 가장 적은 칩 딜레이에 해당하는 칩 카운트를 모든 파일럿 PN Phase에 더하여 새로운 파일럿 PN Phase를 생성하는 단계와; 새로운 파일럿 PN Phase를 칩 딜레이가 적은 순서부터 배열하는 단계를 더 포함할 수 있다.

각 PN 신호의 칩 딜레이와 중계기통과 기준치(MPR)를 비교하는 제3 단계는, 칩 딜레이가 큰 것부터 비교할 수 있다.

제4 단계에서, 칩 딜레이가 중계기통과 기준치(MPR)보다 크고 아직 비교하지 않은 PN 신호가 3개 이상 남아 있으면, 해당 파일럿 PN Phase를 PPM에서 제거할 수 있다.

제4 단계에서, 비교하지 않은 PN 신호가 2개이거나 칩 딜레이가 중계기통과 기준치보다 크지 않은 경우에 한하여, 해당 파일럿 PN Phase를 중계기로 인한 칩 딜레이 만큼 보정할지, 그대로 사용할 지 여부를 판단할 수 있다.

칩 딜레이가 중계기통과 기준치보다 크고, 파일럿 세기가 기준값 이상인 경우에, 해당 파일럿 PN Phase를 중계기로 인한 칩 딜레이 만큼 보정할 수 있다.

상기 보정은 중계기 통과 기준치에 해당하는 칩 딜레이 만큼 실제의 파일럿 PN Phase에서 감하는 방법을 통해서 이루어질 수 있다.

상기 제3 단계이후에, 각 PN 신호의 칩 딜레이와 원거리기지국 기준치(MPB)를 비교하는 단계를 더 포함할 수 있다.

각 PN 신호의 칩 딜레이와 원거리기지국 기준치(MPB)를 비교하는 단계는, 칩 딜레이가 원거리기지국 기준치보다 크고, 아직 비교하지 않은 PN신호가 3개 이상 남아 있으면, PPM에서 해당 파일럿 PN Phase를 제거할 수 있다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참고로 하여 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 위치결정엔터티(PDE)에서 본 발명의 실시예에 따른 방법에 의해 위치측위를 수행하는 알고리즘을 도시한 것으로서, 크게 각 기지국별 PN신호에 대해 중계기를 통과할 것인지 여부, 원거리 기지국의 신호인지 여부를 판단하는 단계(Ⅰ)와, PPM 메시지에 포함된 중계기 신호에 대해서 PN Phase를 보정하는 단계(Ⅱ)로 나눌 수 있다.

가장 먼저 PDE(10)는 단말기(70)로부터 수신한 PPM 메시지에 포함된 각 기지국별 파일럿 PN Phase(PPP)를 이용하여, 각 PN의 칩 딜레이를 계산한다.(S100)

이때 모든 PN 신호에 대해 칩 딜레이를 계산하는 것은 아니고, 단말기가 탐색한 파일럿 채널 중에서 파일럿 세기가 T_DROP 이상인 파일럿만을 대상으로 하며, 이러한 파일럿의 집합에는 액티브 세트(Active Set)와 캔디데이트 세트(Candidate Set)가 포함된다.

단말기(70)의 파일럿 채널 탐색기(Searcher)는 액티브 세트와 캔디데이트 세트에 있는 각 파일럿의 세기(Pilot Strength)와 파일럿 PN Phase(PPP)를 계속적으로 탐색하므로, 이를 통해 서비스 기지국 및 주변 기지국의 파일럿 세기와 파일럿 PN Phase(PPP)에 대한 정보를 얻게 된다.

각 PN 신호별로 칩 딜레이를 계산하는 과정을 도 4를 참고로 보다 상세히 설명하면, 먼저 PPM 메시지에 포함된 모든 PPP를 이용하여 각 PN별 칩 딜레이에 대한 지연거리를 미터단위로 계산한다.(S101)

이때 칩 딜레이는 단말기(70)에서 획득한 각 기지국의 파일럿 PN Phase를 64로 나누었을 때의 나머지에 해당되는 것으로서, 이때 몫은 해당 파일럿 PN 신호의 기지국 식별 PN이 된다.

보다 엄밀하게는, 단말기(70)로부터 PDE(10)로 전송되는 PPM메시지에 포함된 PN Phase 정보는, 32,768 칩을 64칩 간격으로 분할한 512개의 기지국 PN 신호를 다시 16배로 세분한 것이므로, PDE(10)에서 이러한 PN Phase를 이용하여 PN과 칩 딜레이를 구하고자 하는 경우에는 단순히 64로 나누어서는 아니 되고, PN Phase/(64*16)의 방식으로 구하게 된다. 이와 같이 하더라도 단말기에서 획득한 PN Phase를 16배로 세분하지 않고 64로 나누는 경우와 동일한 결과를 얻게 되므로 구별의 실익이 큰 것은 아니다.

이와 같이 구해진 칩 딜레이를 물리적인 지연거리로 환산한 다음에, 계산된 지연거리가 가장 적은 것을 선택하고(S102), 가장 적은 지연거리에 대한 칩 카운트를 다시 계산한 후 이를 모든 PPP에 더하여 새로운 파일럿 PN Phase를 생성한다.(S103) 이와 같이 생성된 PPP를 칩 딜레이가 적은 순서로 배열하고(S104), 다음 단계에서 칩 딜레이가 큰 것부터 중계기 통과 기준치(MPR)와 비교한다.

이와 같이 각 PN 신호별로 칩 딜레이를 계산(S100)하고 나면, 먼저 단말기가 현재 동기를 맞추고 있는 REF PN의 기지국 신호가 중계기를 통과한 것인지 여부를 판단하기 위해 칩 딜레이와 중계기 통과 기준치(MPR)를 비교하게 되는데(S110), 비교 결과 REF PN의 칩 딜레이가 더 큰 경우에는 PPM메시지에서 이를 제거하고, 칩 딜레이가 가장 적은 PN을 새로운 REF　PN으로 대체한다.(S120) 여기서 PPM 메시지에서 제거한다는 의미는 PDE(10)에서 위치측위를 위한 자료로 사용하지 않는다는 의미이다.

여기서 중계기통과 기준치(MPR)는 기지국 신호가 중계기를 통과하였을 때 발생하는 시간 지연에 대한 실험치로서, 본 발명에서는 임의의 신호가 중계기를 통과하는 경우 1800m의 전송거리 만큼 딜레이되는 것으로 가정하였으며, 이는 앞서 1칩당 거리를 240m로 할 경우 약7.5칩에 해당하는 칩 딜레이라고 할 수 있다. 그러나 실제 중계기는 종류와 성능에 따라 신호지연의 편차가 크므로 이러한 수치가 한정적이 아님은 물론이다.

이와 같이 REF PN의 중계기 통과여부를 판단한 다음에는, 모든 파일럿 PN Phase를 칩 딜레이가 큰 것부터 중계기 통과 기준치(MPR)와 비교한다.(S130)

비교결과 해당 PPP의 칩딜레이가 MPR보다 큰 경우에는, 중계기를 통과한 PN신호라고 간주하여, 해당 PPP를 PPM메시지에서 제거한다.(S150) 다만, 위치측위를 위해서는 적어도 3개의 PN신호가 있어야 하므로, 해당 PPP의 칩 딜레이가 MPR보다 크다고 하여, 무조건 PPM에서 제거할 수는 없고, 비교과정을 거치지 않은 PN 신호가 몇 개인지를 판단하여(S140), 남은 PN 신호가 2개이면 해당 PPP를 제거하지 못하고, 남은 PN 신호가 3개 이상인 경우에 한하여 해당 PPP를 PPM 메시지에서 제거한다.(S140) PPM메시지에서 제거한다는 의미는 앞서 설명한 바와 같이 PDE(10)에서 측위계산의 자료로 사용하지 않는다는 의미이다.

보다 상세한 설명을 위해 PN신호의 파일럿 PN Phase와 칩 딜레이에 대한 개념도인 도 5를 참고하여 설명한다. 여기서 가로축은 512개의 칩 간격으로 구분된 시간축이다.

예를 들어 단말기에서 PN-10, PN-20, PN-30, PN-40, PN-50의 5개 기지국으로부터 PN 신호를 수신하고 있다고 가정한다. 그리고 단말기는 각 PN 신호별로 일정 범위의 서치윈도우를 설정하고 있기 때문에 그 범위내에서 수신되는 신호는 해당 기지국으로부터 전송된 신호로 간주한다.

각 PN 신호는 전송 거리나 중계기 지연 때문에 각 PN 신호가 발생하는 기준시간보다 통상 지연되어 수신되는데, 이와 같은 지연이 파일럿 PN Phase(PPP)로 나타난다. 따라서 각 PN phase는 t₁, t₂, t₃, t₄, t₅ 와 같은 칩 딜레이 또는 시간지연으로 도시될 수 있다.

이때 칩 딜레이가 가장 적은 PN-30의 칩딜레이 또는 지연시간 t₃을 모든 파일럿 PN Phase(PPP)에 더하게 되면, 새로운 파일럿 PN Phase(PPP)는 각각 t₁+t₃, t₂+t₃, t₃+t₃, t₄+t₃, t₅ +t₃ 의 칩 딜레이 또는 지연시간으로 나타낼 수 있다. 이와 같이 생성된 새로운 파일럿 PN Phase(PPP)의 칩 딜레이가 임의로 설정한 중계기통과 기준치(MPR)보다 크면, 중계기를 통과한 신호로 간주하여 이를 파일럿 PN Phase(PPP)에서 제거한다. 도 5에서는 PN-20과 PN-50의 신호가 이 경우에 해당되어 PPM메시지에서 제거된다.

해당 PPP의 칩 딜레이가 MPR보다 작은 경우에는, 다시 칩 딜레이가 원거리 기지국 기준치(MPB)를 초과하였는지 여부를 판단한다.(S160). 이는 단말기에서 보다 가까운 PN신호를 이용하여 위치측위를 하는 것이 원거리 PN신호를 이용하는 것보다 훨씬 정확한 결과를 얻을 수 있기 때문이다.

본 발명에서는 전송거리 1000m에 해당하는 칩딜레이를 원거리 기지국 기준치(MPB)로 사용하고 있는데, 이는 약 4.2칩에 해당한다. 또한 이 수치는 특정 통신환경에서 구한 실험치이므로 경우에 따라 달리 적용할 수 있음은 물론이다.

MPB와의 비교결과 해당 PPP의 칩딜레이가 MPB보다 큰 경우에는, 원거리 기지국의 PN신호라고 간주하여, 해당 PPP를 PPM메시지에서 제거한다.(S180) 마찬가지로, 위치측위를 위해서는 적어도 3개의 PN신호가 있어야 하므로, 해당 PPP의 칩딜레이가 MPB보다 크다고 하여, 무조건 PPM에서 제거할 수는 없고, 비교되지 않은 남은 PN신호가 몇 개인지를 판단하여(S170), 남은 PN 신호가 2개이면 해당 PPP를 제거하지 못하고, 남은 PN 신호가 3개 이상인 경우에 한하여 해당 PPP를 PPM 메시지에서 제거한다.(S180)

따라서 아직 비교되지 않은 PN신호가 2개인 경우에는, 비교결과 원거리 기지국의 PN 신호라고 간주되더라도 해당 PPP를 PPM 메시지에서 제거하지 않는다.

이상의 과정(Ⅰ)을 통해 제거되지 않은 PN 신호 중에서, 중계기를 통과한 신호가 포함되어 있는 경우에는, 다음 단계(Ⅱ)에서 해당 PN 신호가 중계기를 통과하지 않고 직접 수신되었을 때에 예상되는 파일럿 PN Phase로 보정을 한다.

본 발명에서는 먼저 제거되지 않고 남은 각 PPP의 칩딜레이가 MPR*2 보다 크고, 파일럿 세기가 제1 기준값보다 큰 지 여부를 판단한다.(S190) 이는 중계기를 통과한 PN 신호의 특징이 신호지연이 있으면서도 파일럿 세기는 상당히 큰 경우가 많기 때문에, 이러한 특징을 나타내는 PN신호는 중계기를 통과한 것으로 판단하여 중계기 통과로 인한 칩 딜레이 만큼을 보정하기 위한 것이다.(S200) 본 발명에서는 제1 기준값을 -12 dB로 정하였으나 이에 한정되지 않음은 물론이다.

보정은 앞서 설명한 중계기통과 기준치(MPR)인 1800m에 해당하는 시간지연 또는 칩 딜레이 만큼 실제 PPP에서 감하는 방법을 통해 이루어지며, 마찬가지로 이 수치는 중계기의 종류에 따라 달라질 수 있다.

다음에는 각 PPP의 칩딜레이가 MPR보다 크고, 파일럿 세기가 제2 기준값보다 큰 지 여부를 판단한다.(S210) 이는 이전 단계(S190)에 비해 칩딜레이가 보다 적은 경우에 대한 것이며, 중계기 통과가 의심되는 PN 신호의 PPP를 적절히 보정하여 보다 정확하게 위치계산을 하기 위한 것이다. 마찬가지로 칩딜레이가 MPR보다 크고, 파일럿 세기가 제2 기준값보다 크다고 판단되면, 중계기를 통과한 PN신호로 간주하여 중계기 통과로 인한 칩딜레이 만큼을 보정한다.(S220) 본 발명에서는 제2 기준값을 -15 dB로 정하였으나 역시 이에 한정되는 것은 아니다.

이와 같은 보정단계는 중계기 통과 기준치(MPR)와 파일럿 세기를 다양하게 세분화하여 추가할 수 있으며, 이를 통해 보다 정확도가 향상된 위치 측위가 가능해진다.

이상과 같은 과정을 거쳐 남은 PPP가 3개이면 이를 이용해서 위치측위를 하고, 4개 이상이면 각 PN신호의 파일럿 세기 및 기지국 위치 등을 감안해서 위치를 측위 한다. 단말기의 위치 계산은 PN Phase를 이용하여 도출되는 기지국과 단말기간의 거리와, BSA(Base Station Almanac)에 저장된 기지국 위도 및 경도 데이터를 이용하여 이루어지는데, 구체적인 방법은 본 발명의 범주를 벗어나므로 설명을 생략한다.

한편 도 6은 도 3의 알고리즘을 실제 사용되는 프로그램형식으로 표현한 흐름도로서 사용된 변수를 살펴보면 다음과 같다.

MPR : 중계기통과 기준치(threshold)

MPB : 원거리 기지국 기준치(FAR BTS threshold)

X, Z : Pilot Strength Value

PS : Pilot Strength

ref_no : REF PN 에 대한 PN Phase를 갖는 배열의 index

PILOT_PN_PHASE(PN Phase) : PN Phase 에 대한 PN Phase에 의한 distance

Select(MIN(CHIP_DISTANCE[i]) : 최소 CHIP_DISTANCE를 선택

Trans_chip(MIN_CHIP_DISTANCE) : 최소 CHIP_DISTANCE에 대한 PN Phase 계산

Sort_Ascending(PILOT_PN_PHASE (PN Phase)) : PN Phase에 의한 distance 로 정렬

Remove(PN Phase) : 해당 PN Phase를 제거

이하에서는 본 발명의 이론적인 배경과 특징을 간략히 정리한다.

먼저 단말기(70)에 수신된 기지국 신호가 중계기를 통과 했는지 여부를 판단하기 위해서, PDE(10)는 IS-801 PPM 메시지 중에서 REF PN과 파일럿 PN Phase(PPP)를 이용하는데, 수신된 모든 기지국의 파일럿 PN Phase는 단말기와 현재 동기를 맞추고 있는 REF PN을 기준으로 신호의 상대적인 지연 차이를 나타낸다.

만일 임의의 단말기(70)가 인접된 모든 기지국들로부터 동일한 거리에 위치해 있다면, 단말기가 수신하는 모든 파일럿 PN Phase의 chip delay는 이론적으로 동일한 값을 같게 되며, 상대적인 지연 차이는 거의 0(zero) 이 될 것이다. 따라서 이 조건에서 중계기를 통과한 기지국 신호는 다른 기지국 신호에 비해 지연이 될 것이며, 이 지연된 신호를 REF PN 으로 사용하면 상대적으로 인접된 기지국의 신호는 오히려 파일럿 PN Phase가 선행되는 것으로 나타날 수 있다. 즉, 선행된 PN Phase 만큼이 REF PN의 중계기 지연 시간이 된다.

따라서 이와 같이 선행되어 나타나는 기지국 신호는 중계기를 통과하지 않은 신호로 가정하여, 선행된 칩만큼 REF PN의 PN Phase에 보정하여 REF PN이 중계기를 통과했는지 여부를 판단한다.

그리고, 본 발명은 현재 운용되는 중계기를 기반으로 중계기 통과 기준치(threshold)를 정의하였다.

본 발명의 알고리즘은 PN Phase를 이용하여, 각 기기국의 PN 오프셋을 기준으로 PN Phase를 구한다. 선행되는 PN Phase를 기준으로 정렬하여 가장 선행된 PN Phase를 선택한다. 선택된 선행 PN Phase를 이용하여 모든 PN Phase를 보정한 후 REF PN의 PN Phase를 이용하여 중계기 통과 기준치(MPR)을 초과했는지 여부를 판단한다.

만약 중계기 통과 기준치(MPR)를 초과 했다면 위치계산의 자료에서 배제하고, 가장 선행된 PN Phase를 REF PN으로 대치한다. 그리고 나머지 기지국의 PN Phase를 이용하여 중계기 통과 기준치(MPR)를 초과한 경우와 원거리 기지국 기준치(MPB)를 초과한 경우에 위치계산의 자료에서 배제한다. 이때 위치 측위를 위해 최소 3개의 기지국이 필요하게 되므로 PN Phase가 작은 3개의 기지국 정보는 위 조건을 적용하지 않고 아래와 같은 방법으로 보정하게 된다. 그리고 위 조건들에 의해서 제거되고 남은 3개 이상 기지국 신호의 PN Phase와 파일럿 세기를 이용하여 기지국 신호를 보정한다.

즉, 파일럿 세기는 일정 수준 이상으로 높지만, PN Phase 값이 중계기 통과 기준치(threshold) 이상일 경우에는 중계기 지연만큼 PN Phase를 보정하게 된다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 한정하여 설명하였으나 이에 한정되는 것은 아니므로, 당업자에 의해 다양하게 수정 또는 변경될 수 있으며, 이러한 수정 또는 변경도 본 발명의 기술적 사상을 바탕으로 하는 한 본 발명의 권리범위에 포함됨은 당연하다 할 것이다.

본 발명에 따르면, 단말기가 수신하는 기지국 신호에 중계기를 거친 신호가 포함된 경우에, 위치 측위를 할 때 이러한 신호를 배제하거나 적절히 보정함으로써, 위치 측위의 정확도를 크게 향상시킬 수 있게 된다.

도 1은 위치측위를 위한 이동통신시스템의 구성도

도 2는 IS-801 규격에 따른 위치결정엔터티와 단말기 사이의 호(Call) 흐름도

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 위치측위 개선 알고리즘을 도시한 흐름도

도 4는 칩 딜레이의 계산을 위한 상세 흐름도

도 5는 각 PN 신호의 칩 딜레이에 대한 개념도

도 6은 도 3의 알고리즘을 프로그램형식으로 도시한 흐름도

* 도면의 주요부분에 대한 간단한 설명 *

10 : 위치결정엔터티(PDE) 20 : 이동교환기(MSC)

30 : 인터넷망 40 : PDSN

50 : 기지국제어기(BSC) 60 : 기지국(BTS)

70 : 단말기(MS)

Claims (9)

1. 위치결정엔터티에서 단말기로부터 파일럿 위상측위(PPM) 메시지를 수신하는 제1 단계와;

   상기 파일럿 위상측위 메시지에 포함된 각 PN 신호의 칩 딜레이를 계산하는 제2 단계와;

   각 PN 신호의 칩 딜레이와 중계기통과 기준치(MPR)를 비교하는 제3 단계와;

   상기 비교 결과를 이용하여 파일럿 PN Phase를 PPM 메시지에서 제거할 지, 중계기로 인한 칩 딜레이 만큼 보정할 지, 보정 없이 그대로 사용할 지 여부를 판단하는 제4 단계와;

   상기 절차를 거친 파일럿 PN Phase를 이용하여 위치계산을 수행하는 제5 단계

   를 포함하는 단말기의 위치측위 개선방법
2. 제1항에 있어서,

   각 PN 신호의 칩 딜레이를 계산하는 제 2단계 이후에는,

   가장 적은 칩 딜레이에 해당하는 칩 카운트를 모든 파일럿 PN Phase에 더하여 새로운 파일럿 PN Phase를 생성하는 단계와;

   상기 새로운 파일럿 PN Phase를 칩 딜레이가 적은 순서부터 배열하는 단계

   를 더 포함하는 단말기의 위치측위 개선방법
3. 제1항에 있어서,

   각 PN 신호의 칩 딜레이와 중계기통과 기준치(MPR)를 비교하는 제3 단계는, 칩 딜레이가 큰 것부터 비교하는 단말기의 위치측위 개선방법
4. 제1항에 있어서,

   제4 단계에서, 칩 딜레이가 중계기통과 기준치(MPR)보다 크고 아직 비교하지 않은 PN 신호가 3개 이상 남아 있으면, 해당 파일럿 PN Phase를 PPM에서 제거하는 단말기의 위치측위 개선방법
5. 제1항에 있어서,

   제4 단계에서, 비교하지 않은 PN 신호가 2개이거나 칩 딜레이가 중계기통과 기준치보다 크지 않은 경우에 한하여, 해당 파일럿 PN Phase를 중계기로 인한 칩 딜레이 만큼 보정할지, 그대로 사용할 지 여부를 판단하는 단말기의 위치측위 개선방법
6. 제5항에 있어서,

   칩 딜레이가 중계기통과 기준치보다 크고, 파일럿 세기가 기준값 이상인 경우에, 해당 파일럿 PN Phase를 중계기로 인한 칩 딜레이 만큼 보정하는 단말기의 위치측위 개선방법
7. 제6항에 있어서,

   상기 보정은 중계기 통과 기준치에 해당하는 칩 딜레이 만큼 실제의 파일럿 PN Phase에서 감하는 방법을 통해서 이루어지는 단말기의 위치측위 개선방법
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 제3 단계이후에, 각 PN 신호의 칩 딜레이와 원거리기지국 기준치(MPB)를 비교하는 단계를 더 포함하는 단말기의 위치측위 개선방법
9. 제8항에 있어서,

   각 PN 신호의 칩 딜레이와 원거리기지국 기준치(MPB)를 비교하는 단계는, 칩 딜레이가 원거리기지국 기준치보다 크고, 아직 비교하지 않은 PN신호가 3개 이상 남아 있으면, PPM에서 해당 파일럿 PN Phase를 제거하는 단말기의 위치측위 개선방법