KR20050070181A - Terminal position measuring device of the base-station of the umts using a single cell and controlling method therefore - Google Patents

Terminal position measuring device of the base-station of the umts using a single cell and controlling method therefore Download PDF

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KR20050070181A KR1020030099217A KR20030099217A KR20050070181A KR 20050070181 A KR20050070181 A KR 20050070181A KR 1020030099217 A KR1020030099217 A KR 1020030099217A KR 20030099217 A KR20030099217 A KR 20030099217A KR 20050070181 A KR20050070181 A KR 20050070181A
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연명훈
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04WWIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W64/00Locating users or terminals or network equipment for network management purposes, e.g. mobility management

Abstract

본 발명은 UMTS의 단말기가 단말기에서 위치추정에 필요한 특정신호를 기지국으로 전송하는 단말기측위신호 전송단계와, 상기 단말기측위신호 전송단계후에 단말기로부터 전송된 위치추정신호를 2개의 수신용 배열 안테나를 이용하여 위상모드펄스방식으로 수신하는 위치추정신호 기지국수신단계와, 상기 위치추정신호 기지국수신단계후에 기지국이 2개의 안테나를 통해 수신된 각각의 수신신호를 PN 코드를 이용하여 동기화한 다음 지연시간과 입사각을 산출하는 지연시간 및 입사각 산출단계와, 상기 지연시간 및 입사각 산출단계후에 지연시간과 입사각정보를 이용하여 단말기의 위치를 산출하는 단말기 위치산출단계로 이루어진 단일 셀을 이용한 유엠티에스의 기지국의 단말기 위치추정장치 및 그 제어방법을 제공한다.The present invention uses a terminal positioning signal transmission step of transmitting a specific signal necessary for position estimation from a terminal to a base station by a terminal of a UMTS, and using the two array antennas for receiving a position estimation signal transmitted from the terminal after the terminal positioning signal transmission step. The position estimation signal base station receiving step of receiving the phase mode pulse method, and after the position estimation signal base station receiving step, the base station synchronizes each received signal received through the two antennas using a PN code, and then delay time and incident angle. The terminal of the base station of the UMS using a single cell consisting of a delay time and the incident angle calculation step of calculating the step and the terminal location calculation step of calculating the position of the terminal using the delay time and the incident angle information after the delay time and the incident angle calculation step Provided are a position estimation device and a control method thereof.

상기와 같은 본 발명은 하나의 기지국만을 사용하여 단말기와 기지국간의 거리정보와 위상모노펄스방식을 이용하여 기지국에 도달하는 단말기신호의 입사각을 동시에 산출하고 그 결과를 이용하여 단말기의 위치를 산출하므로써, 다수의 기지국들간에 상호 발생할 수 있는 히어어빌리티(hearability)현상이 발생되지 않으므로 그에 따라 단말기의 위치추정의 정확성도 상당히 향상된다.In the present invention as described above by using the distance information between the terminal and the base station using only one base station and simultaneously calculating the incident angle of the terminal signal reaching the base station using the phase monopulse method, and using the result to calculate the position of the terminal, Since the occurrence of the mutual (hearability) between the plurality of base stations does not occur, the accuracy of the location estimation of the terminal is significantly improved accordingly.

Description

단일 셀을 이용한 유엠티에스의 기지국의 단말기 위치추정장치 및 그 제어방법{terminal position measuring device of the base-station of the UMTS using a single cell and controlling method therefore}Terminal position measuring device of the base-station of the UMTS using a single cell and controlling method therefore}

본 발명은 단일 셀을 이용한 유엠티에스의 기지국의 단말기 위치추정장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 특히 하나의 기지국만을 사용하여 단말기와 기지국간의 거리정보와 위상모노펄스방식을 이용하여 기지국에 도달하는 단말기신호의 입사각을 동시에 산출하고 그 결과를 이용하여 단말기의 위치를 산출하는 단일 셀을 이용한 유엠티에스의 기지국의 단말기 위치추정장치 및 그 제어방법에 관한것이다.The present invention relates to an apparatus for estimating a terminal position of a base station of a UE using a single cell and a method of controlling the same. Particularly, a single base station is used to reach a base station using distance information and a phase monopulse method between the terminal and the base station. The present invention relates to a terminal location estimating apparatus for a base station of a UMS using a single cell that simultaneously calculates an incident angle of a terminal signal and uses the result to calculate a terminal location.

일반적으로 이동통신체계중 특히 이동통신시스템은 1980년대 초에 북미지역에서 서비스 대상지역을 수 km ~ 수 10 km 직경의 육각형 셀로 분할한 후 , 지리적으로 떨어진 셀에서 동일한 주파수 채널을 반복적으로 사용하고 가입자의 이동에 따라 셀간에서 무선채널 절체 기능을 구현한 셀룰러폰(cellular-phone) 이동 통신 시스템을 최초로 상용화하므로써 급성장하게 되었다. 그리고, 최근에는 IMT-2000으로 불리는 제 3 세대 이동통신시스템이 개발되어 사용되는데, 이러한 시스템은 이동 사용자의 요구에 따라 PSTN/ISDN/B-ISDN 등과 같은 고정 통신망에 의해 지원되는 다양한 통신 서비스 예컨대, 음성 및 영상 데이터가 포함된 정보서비스망에 무선링크를 사용하여 접속을 가능케 하는 이동 통신시스템이다. 그런데, 이러한 IMT-2000시스템에서는 단말기와의 호채널을 유지하기 위해 무선측위를 실행해야 하는데, 이러한 무선측위방식으로는 GPS를 이용하는 방식과 그렇치 않은 방식으로 구분할 수 있고 특히, GPS를 이용하지 않고 무선측위를 하는 방식만을 살펴보면, 예컨데, Cell id방식, cell id + RTT 방식, OTDOA방식, AOA 방식, TDOA방식을 들 수 있다.In general, mobile communication systems, in particular, in the early 1980s, divided the service area into hexagonal cells of several km to several ten kilometers in diameter in North America, and then repeatedly used the same frequency channel in geographically separated cells. The rapid growth of the cellular-phone mobile communication system, which implements the radio channel switching function between cells according to the movement of, has grown rapidly. In addition, recently, a third generation mobile communication system called IMT-2000 has been developed and used. Such a system can be used for various communication services supported by a fixed communication network such as PSTN / ISDN / B-ISDN, etc. A mobile communication system that enables access to an information service network including audio and video data using a wireless link. However, in such an IMT-2000 system, wireless positioning must be performed to maintain a call channel with a terminal. Such wireless positioning can be classified into a method using a GPS and a method that is not. Looking only at the method of positioning, for example, cell id method, cell id + RTT method, OTDOA method, AOA method, TDOA method may be mentioned.

이중 Cell id방식은 UE(user equipment)에 위치 등록한 cell의 좌표를 이용하는 것이고, cell id+ RTT방식은 UE로의 전파도달시간인 RTT(ROUND TRIP TIME)을 이용하여 UE의 불확실성(Uncertainty)좌표를 구하여 UE의 위치를 근사화하는 방법이다.The cell id method uses coordinates of a cell registered in a user equipment (UE), and the cell id + RTT method obtains an uncertainty coordinate of the UE using RTT (ROUND TRIP TIME), which is a propagation time to the UE. It is a way to approximate the position of.

그러면, 상기와 같은 종래 단말기의 위치추정을 위한 이동통신시스템의 구조를 도 1을 참고로 살펴보면, 이동중인 단말기(70)로부터 송수신되는 위치추정을 위한 전파도달시간 및 전파속도정보를 처리하게 위해 통상 네트워크형태로 구성되는 기지국시스템부(Node-B;71A-N)와, 상기 다수의 기지국시스템부(71A-N)의 기능을 제어하는 기지국제어기(RNC:Radio network controller;72)와, 상기 다수의 node-B(71A-N)와 RNC(72A-N)를 NE(Node element)형태로 관리하여 단말기 위치추정기능을 제어하는 코어 네트워크(Core network;73) 등을 구비하고 있다. Then, referring to FIG. 1, the structure of the mobile communication system for the position estimation of the conventional terminal as described above, in order to process the propagation time and propagation speed information for the position estimation transmitted and received from the mobile terminal 70 A base station system (Node-B) 71A-N configured in a network form, a base station controller (RNC) for controlling the functions of the plurality of base station system units 71A-N, and the plurality of And a core network (73) for controlling the terminal position estimation function by managing the node-B 71A-N and the RNC 72A-N in the form of a node element (NE).

한편, 상기와 같은 종래 UMTS의 기지국의 위치추정방법은 먼저, 단말기(70)가 셋업을 실행할 경우 인접 기지국시스템부(71)에 위치등록절차를 수행해야 하는데, 이때 코어 네트워크(73)는 기지국시스템부(71A-N)를 통해 동기를 위한 페이징신호를 계속 방출한다. 그러면, 상기 단말기(70)는 상기 기지국시스템부(71A-N)로부터 방출된 페이징신호에 응답하여 무선링크를 구성하게 되는데, 이때, 상기 단말기(70)와 인접해 있는 최소 3개 이상의 각 기지국시스템부(71A-N)는 코어 네트워크(73)가 해당 RNC(72A-N)를 경유하여 지시하는 무선측위제어신호에 따라 단말기(70)와 인접 기지국시스템부(71A-N)사이의 전파도달시간 및 전파속도정보등을 이용하여 단말기(70)의 현재위치를 파악하여 코어 네트워크(73)로 보고한다. 그리고, 상기와 같은 무선측위방법에 의해 단말기(70)의 위치를 파악하게 될 경우 통상의 이동통신 호처리동작을 실행한다.On the other hand, the conventional method for estimating the location of the base station of UMTS as described above, first, when the terminal 70 performs the setup, the location registration procedure to the neighbor base station system unit 71, the core network 73 is the base station system The parts 71A-N continue to emit the paging signal for synchronization. Then, the terminal 70 configures a radio link in response to the paging signal emitted from the base station system unit 71A-N, wherein at least three base station systems adjacent to the terminal 70 are located. The unit 71A-N is a radio wave propagation time between the terminal 70 and the adjacent base station system unit 71A-N in accordance with the radio positioning control signal indicated by the core network 73 via the corresponding RNC 72A-N. And using the propagation speed information, etc., grasp the current position of the terminal 70 and report it to the core network 73. When the position of the terminal 70 is determined by the radio positioning method as described above, a normal mobile communication call processing operation is executed.

그러나, 상기와 같은 종래 UMTS의 기지국의 위치추정방법은 다중셀 즉, 적어도 3개 이상의 인접 기지국시스템부에서 오는 downlink 신호를 수신하여야하기 때문에 near-far 현상과 전력제어에 의해 이동단말기와 주변 기지국간에 신호의 송, 수신이 매우 어려워 히어어빌리티(hearability)현상이 지속적으로 발생되었으며, 설령 이를 해결하기 위하여 3GPP spec에서 제한하는 IPDL 방식을 이용한다 하더라도 line of sight와 같은 이상적인 채널 환경이 아닌 경우 위치 추정 오차가 유효한 정보 값 이상으로 나타내게 되어 정확한 단말기의 위치추정이 어렵다는 문제점이 있었다.However, the conventional method of estimating the location of a base station of UMTS as described above requires receiving downlink signals from multiple cells, i.e., at least three neighboring base station system units, between the mobile terminal and the neighboring base station by a near-far phenomenon and power control. Since the transmission and reception of signals were very difficult, the ability to hear continuously occurred, and even if the IPDL method restricted by the 3GPP spec was used to solve this problem, the position estimation error was not found in the ideal channel environment such as the line of sight. There was a problem that it is difficult to accurately estimate the location of the terminal because it is represented by more than a valid information value.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래 제반 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로, 하나의 기지국만을 이용하여 단말기의 위치를 추정할 수가 있기 때문에 무선측위를 위한 다수의 기지국장비가 불필요하게 되므로 그에 따라 단말기의 위치추정비용을 상당히 저감시킬 수 있는 단일 셀을 이용한 유엠티에스의 기지국의 단말기 위치추정장치 및 그 제어방법을 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been invented to solve the conventional problems as described above, and since the location of the terminal can be estimated using only one base station, a plurality of base station equipment for radio positioning is unnecessary, and thus the position of the terminal An object of the present invention is to provide an apparatus for estimating a terminal position of a base station of a UE using a single cell and a control method thereof that can significantly reduce the estimated cost.

본 발명의 다른 목적은 단 하나의 기지국만을 사용하여 단말기의 위치추정을 실행하기 때문에 다수의 기지국들간에 상호 발생할 수 있는 히어어빌리티(hearability)현상이 발생되지 않으므로 그에 따라 단말기의 위치추정의 정확성도 상당히 향상되는 단일 셀을 이용한 유엠티에스의 기지국의 단말기 위치추정장치 및 그 제어방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to perform the position estimation of the terminal using only one base station, so that the occurrence of the mutual (hearability) that can occur between a plurality of base stations does not occur, therefore the accuracy of the position estimation of the terminal is also considerably increased. The present invention provides an apparatus for estimating a terminal position of a base station of a UE using an improved single cell, and a control method thereof.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 단말기의 위치를 추적하여 호처리를 실행하는 UMTS의 위치추적장치에서, The present invention for achieving the above object in the location tracking device of the UMTS to track the location of the terminal to perform the call processing,

일정수신각도를 갖도록 배열된 2개의 안테나중 직교반송파에 실려 전송되온 단말기의 신호를 복조하여 동위상 PN코드로 역확산처리하는 직교 동기화처리부와, 상기 일정수신각도를 갖도록 배열된 2개의 안테나중 동위상 반송파에 실려 전송되온 단말기의 신호를 복조하여 동위상 PN코드로 역확산처리하는 동위상 동기화처리부와, 상기 직교 동기화처리부와 동위상 동기화처리부에 의해 처리된 신호에서 코드획득 및 코드추적을 하여 동기화하여 위상지연값()을 산출하는 보정부와, 상기 직교 동기화처리부와 동위상 동기화처리부에 의해 처리된 신호중에서 2개의 수신되는 각도()를 산출하는 각도평가부와, 상기 보정부의 지연값()과 각도평가부의 산출값()을 이용하여 단말기의 위치를 최종적으로 산출하는 위치산출부를 구비하는 기지국을 포함하는 단일 셀을 이용한 유엠티에스의 기지국의 단말기 위치추정장치를 제공한다.Orthogonal synchronization processing unit for demodulating and demodulating the signal of the terminal carried on the orthogonal carrier of the two antennas arranged to have a constant reception angle by the in-phase PN code, and the two antennas arranged to have the constant reception angle In-phase synchronization processing unit for demodulating and demodulating the signal of the terminal carried on the phase carrier to the in-phase PN code, and code acquisition and code tracking from the signal processed by the orthogonal synchronization processing unit and the in-phase synchronization processing unit to synchronize Phase delay value And two received angles from a signal processed by the orthogonal synchronization processor and the in-phase synchronization processor. And an angle evaluation unit for calculating the delay value of the correction unit ) And the calculated value of the angle evaluation unit ( Provided is a terminal location estimation apparatus for a base station of a UMS using a single cell including a base station having a location calculation unit that finally calculates the location of the terminal using a).

본 발명의 다른 특징은 UMTS의 단말기가 단말기에서 위치추정에 필요한 특정신호를 기지국으로 전송하는 단말기측위신호 전송단계와, 상기 단말기측위신호 전송단계후에 단말기로부터 전송된 위치추정신호를 2개의 수신용 배열 안테나를 이용하여 위상모드펄스방식으로 수신하는 위치추정신호 기지국수신단계와, 상기 위치추정신호 기지국수신단계후에 기지국이 2개의 안테나를 통해 수신된 각각의 수신신호를 PN 코드를 이용하여 동기화한 다음 지연시간과 입사각을 산출하는 지연시간 및 입사각 산출단계와, 상기 지연시간 및 입사각 산출단계후에 지연시간과 입사각정보를 이용하여 단말기의 위치를 산출하는 단말기 위치산출단계로 이루어진 단일 셀을 이용한 유엠티에스의 기지국의 단말기 위치추정장치의 제어방법을 제공한다.Another feature of the present invention is a terminal positioning signal transmission step of transmitting a specific signal necessary for position estimation in a terminal to a base station in the terminal, and the position estimation signal transmitted from the terminal after the terminal positioning signal transmission step is arranged for receiving two Position estimation signal base station receiving step of receiving by phase mode pulse method using antenna, and after receiving position estimation signal base station receiving step, base station synchronizes each received signal received through two antennas using PN code and then delays The delay time and the incident angle calculating step of calculating the time and the incident angle, and the terminal position calculation step of calculating the position of the terminal using the delay time and the incident angle information after the delay time and the incident angle calculating step Provided is a control method of a terminal location estimation device of a base station.

이하, 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명장치는 도 2에 도시된 바와같이 자신의 섹터영역내의 단말기(1)와 일대일로 위치측위를 실행하여 호를 형성시키는 기지국(2)과, 상기 기지국(1)과 연결되어 위치측위기능을 포함하여 기지국들을 관리하고 처리된 전송데이터를 IPOA방식의 TCP/IP 형태로 출력하는 RNC(3)와, 상기 단말기(1)의 위치측위기능을 단 하나의 기지국(2)과 일대일로 처리하도록 제어하여 단말기(1)의 위치등록절차를 관리하고 NE형태로 연결된 RNC(3)의 패킷데이터를 수신처리하는 코어 네트워크(4)로 이루어진다.As shown in FIG. 2, the apparatus of the present invention connects the base station 2 to form a call by performing one-to-one positioning with the terminal 1 in its sector area, and is connected to the base station 1 to provide a positioning function. And the RNC 3 for managing base stations and outputting the processed transmission data in the form of IPOA TCP / IP, and controlling the positioning function of the terminal 1 to be processed one-to-one with only one base station 2. The core network 4 manages the location registration procedure of the terminal 1 and receives and processes the packet data of the RNC 3 connected in the NE form.

그리고, 상기 기지국(1)에는 도 3에 도시된 바와같이 일정수신각도를 갖도록 배열된 2개의 안테나(5A-B)중 직교반송파에 실려 전송되온 단말기의 신호를 복조하여 동위상 PN코드로 역확산처리하는 직교 동기화처리부(6)와, 상기 일정수신각도를 갖도록 배열된 2개의 안테나(5A-B)중 동위상 반송파에 실려 전송되온 단말기의 신호를 복조하여 동위상 PN코드로 역확산처리하는 동위상 동기화처리부(7)와, 상기 직교 동기화처리부(6)와 동위상 동기화처리부(7)에 의해 처리된 신호에서 코드획득 및 코드추적을 하여 동기화하여 위상지연값()을 산출하는 보정부(8)와, 상기 직교 동기화처리부(6)와 동위상 동기화처리부(7)에 의해 처리된 신호중에서 2개의 수신되는 각도()를 산출하는 각도평가부(9)와, 상기 보정부(8)의 지연값()과 각도평가부(9)의 산출값()을 이용하여 단말기의 위치를 최종적으로 산출하는 위치산출부(10)를 구비한다.In addition, the base station 1 demodulates a signal of a terminal carried on an orthogonal carrier among two antennas 5A-B arranged to have a predetermined reception angle as shown in FIG. Orthogonal synchronization processing section 6 for processing and demodulating signals of in-phase PN codes by demodulating the signals of terminals transmitted on in-phase carriers of two antennas 5A-B arranged to have a predetermined reception angle; Code acquisition and code tracking are performed on the signals processed by the phase synchronization processing unit 7 and the orthogonal synchronization processing unit 6 and the in-phase synchronization processing unit 7 to synchronize the phase delay value ( 2 received angles from the signals processed by the correction unit 8 and the orthogonal synchronization processing unit 6 and the in-phase synchronization processing unit 7 The delay value of the angle evaluation unit 9 and the correction unit 8 for calculating ) And the calculated value of the angle evaluator 9 It is provided with a position calculation unit 10 for finally calculating the position of the terminal by using a).

여기서, 상기 W-CDMA 망에서 하나의 기지국만을 이용하여 단말의 위치를 추정하기 위해서는 단말기와 기지국간의 거리와, 기지국에 도달하는 단말기신호의 입사각을 동시에 측정해야만 하는데, 이때, 상기 단말기와 기지국간의 거리는 수신된 PN 코드의 동기화 과정을 통해서 측정 가능하다. 또한, 상기 W-CDMA 시스템은 PN(Pseudo Noise) 코드를 이용하여, 여러 사용자와 다중 접속을 할 수 있다. 실제로 W-CDMA 시스템에서는 RTT( Round Trip Time)라는 기술을 통하여 기지국에서 단말까지의 거리를 측정한다. In order to estimate the position of the terminal using only one base station in the W-CDMA network, the distance between the terminal and the base station and the incident angle of the terminal signal reaching the base station must be simultaneously measured. In this case, the distance between the terminal and the base station It can be measured through the synchronization process of the received PN code. In addition, the W-CDMA system may be connected to multiple users using PN (Pseudo Noise) code. In practice, the W-CDMA system measures the distance from the base station to the terminal through a technique called Round Trip Time (RTT).

그리고, 상기 입사각 측정을 위해서는 한 셀 당 오직 2 개의 배열 안테나만을 사용하고, 표 참조(table look-up) 방식을 사용하여 계산량의 부담을 현저히 감소시키는 위상 모노 펄스 방식을 사용한다. In order to measure the incident angle, only two array antennas are used per cell, and a table mono-pulse method that uses a table look-up method to significantly reduce the computational load is used.

또한, 상기 모노 펄스는 동시에 여러 개의 빔을 형성하여, 표적에 반사된 신호의 크기를 비교하고, 한번에 표적의 방향을 추정한다는 의미로 사용되었다. 그리고, 상기 위상 모노 펄스를 이용한 W-CDMA 위치 추정 시스템의 기지국에서 한 셀은 오직 2개의 수신용 배열 안테나를 갖는다.In addition, the mono pulse was used to form a plurality of beams at the same time, to compare the magnitude of the signal reflected on the target, and to estimate the direction of the target at one time. In the base station of the W-CDMA position estimation system using the phase mono pulse, one cell has only two receiving array antennas.

다음에는 상기와 같은 기지국시스템의 위치추정방법을 상세히 설명한다.Next, the location estimation method of the base station system as described above will be described in detail.

본 발명의 방법은 도 4에 도시된 바와같이 초기상태(S1)에서 단말기측위신호 전송단계(S2)로 진행하여 단말기에서 위치추정에 필요한 특정신호를 기지국으로 전송한다.As shown in FIG. 4, the method of the present invention proceeds to the terminal positioning signal transmission step S2 in the initial state S1 and transmits a specific signal necessary for position estimation in the terminal to the base station.

즉, 상기 단말기(1)는 3GPP spec 25.213의 단말 uplink 신호를 동위상 채널과 직교위상 채널로 분리하여 기지국(1)으로 송신하게 되는데, 이 신호 기간동안 단위 진폭 펄스로 구성되는 k번째 사용자의 동위상과 직교 위상 이진 데이터 열을 나타낸다. 이때, 상기 는 동위상 채널과 직교 위상 채널의 k번째 사용자의 m번째 데이터를 나타내며, -1과 1로 만 표현된다. 각 데이터들은 사용자 각각의 고유한 PN 코드로 확산 된 후, 다음의 수학식 (1)과 (2)와 같이 반송파에 의해서 변조되어 진다.That is, the terminal 1 transmits the uplink signal of 3GPP spec 25.213 to the base station 1 by separating the in-phase channel and the quadrature channel. Wow Is Represents a k-phase user's in-phase and quadrature binary data strings, composed of unit amplitude pulses over a period of time At this time, the and Denotes the m-th data of the k-th user of the in-phase channel and the quadrature phase channel, and is represented by -1 and 1 only. Each data is spread by a unique PN code of each user, and then modulated by a carrier as shown in Equations (1) and (2) below.

여기서, 하기의 수학식 (3) 내지 (6)의 확산 코드는 기간 동안 단위 진폭 펄스로 구성되는 주기적인 이진 신호 열이며, 동위상 채널과 직교 위상 채널을 위하여 사용되는 channelization code와 scrambling code를 나타낸다.Here, the spreading codes of the following formulas (3) to (6) Periodic binary signal sequence consisting of unit amplitude pulses for a period, representing channelization and scrambling codes used for in-phase and quadrature channels.

한편, 상기 단말기(1)는 W-CDMA 기지국 수신부의 분석을 위하여 단말기의 동위상 채널을 이용하여 신호를 전송한다. 여기서 이다.On the other hand, the terminal 1 transmits a signal using the in-phase channel of the terminal for analysis of the W-CDMA base station receiver. here to be.

예를들어, 상기 k번째 사용자의 단말기에서 상기 위치추정신호를 송출할 경우에는 다음 수학식 (7)과 같은 신호를 송신한다.For example, when the location estimation signal is transmitted from the terminal of the k-th user, a signal as shown in Equation (7) is transmitted.

여기서, 상기 는 반송파 주파수 이고, 는 k번째 사용자의 위상 옵셋(offset)이다.Where Is the carrier frequency, Is the phase offset of the k-th user.

한편, 상기 단말기측위신호 전송단계(S2)후에 위치추정신호 기지국수신단계(S3)로 진행하여 단말기로부터 전송된 위치추정신호를 2개의 수신용 배열 안테나를 이용하여 위상모드펄스방식으로 수신한다.On the other hand, after the terminal positioning signal transmission step (S2) proceeds to the position estimation signal base station reception step (S3) to receive the position estimation signal transmitted from the terminal using a phase mode pulse method using the two array array antennas.

즉, 본 발명의 방법을 사용하는 위상 모노 펄스를 이용한 W-CDMA 위치 추정 시스템에서 기지국의 한 셀은 오직 2개의 수신용 배열 안테나를 갖는다. 그림 1 과 같이 2개의 수신 안테나는 간격으로 배열된다.That is, in a W-CDMA position estimation system using a phase mono pulse using the method of the present invention, one cell of the base station has only two receiving array antennas. As shown in Figure 1, the two receive antennas Are arranged at intervals.

여기서 는 반송파의 파장을 나타낸다. W-CDMA 시스템에서 위상 모노 펄스 기법을 적용하여 신호의 입사각을 찾는 과정을 설명하기 위하여 송신단의 동위상 채널 정보만을 고려하고 두개의 배열 안테나에 수신되는 신호를 각각 라고 하자. 동위상 채널에서 이진 데이터열 가 모두 1이고, 채널의 변화가 없다고 가정하면, 그림 2의 시스템에 수신된 신호들은 수학식 (8)과 같이 표현된다.here Represents the wavelength of the carrier wave. In order to explain the process of finding the angle of incidence of a signal by applying a phase monopulse technique in a W-CDMA system, only the in-phase channel information of the transmitter is considered and the signals received by the two array antennas Let's say Binary Data Strings on In-Phase Channels Assuming that all are 1 and there is no change in the channel, the signals received in the system of Fig. 2 are represented by Equation (8).

여기서, 상기 기지국(1)의 안테나(5A-B)에 의해 수신된 위치추정신호 에 비하여 반송파의 주파수가 매우 크므로, 두 번째 안테나에서 수신된 신호는 첫 번째 배열 안테나에서 수신된 신호에 대하여, 반송파에 대해서만 만큼의 지연을 갖게 된다.Here, the position estimation signal received by the antennas 5A-B of the base station 1 Since the frequency of the carrier is much larger than that of the carrier, the signal received by the second antenna has a delay of only the carrier with respect to the signal received by the first array antenna.

또한, 상기 위치추정신호 기지국수신단계(S3)후에 지연시간 및 입사각 산출단계(S4)로 진행하여 기지국이 2개의 안테나를 통해 수신된 각각의 수신신호를 PN 코드를 이용하여 동기화한 다음 지연시간과 입사각을 산출한다. 그리고, 상기 지연시간 및 입사각 산출단계(S4)후에 단말기 위치산출단계(S5)로 진행하여 지연시간과 입사각정보를 이용하여 단말기의 위치를 산출한다. In addition, after the location estimation signal base station reception step S3, the delay time and the incident angle calculation step S4 are performed, and the base station synchronizes each of the received signals received through the two antennas using the PN code, and then the delay time. Calculate the incident angle. After the delay time and the incident angle calculating step S4, the terminal position calculation step S5 is performed to calculate the position of the terminal using the delay time and the incident angle information.

즉, 상기 수신된 신호지연의 정도는 결국 2 개의 안테나(5A-B)에서 수신되는 신호의 입사각에 의하여 결정되므로, 두 개의 배열안테나에 수신되는 신호의 지연에 관계한 위상차만 추정할 수 있다면, 송신되는 신호원의 입사각을 결정할 수 있다. That is, since the degree of the received signal delay is ultimately determined by the angle of incidence of the signals received by the two antennas 5A-B, if only the phase difference related to the delay of the signals received by the two array antennas can be estimated, The angle of incidence of the signal source being transmitted can be determined.

따라서, 상기 기지국(1)의 직교 동기화처리부(6)와 동위상 동기화처리부(7)는 동위상 반송파와 직교위상 반송파로 수신된 신호를 각각 복조된 후 동위상 PN 코드에 의하여 역확산 된다. Therefore, the quadrature synchronization processor 6 and the in-phase synchronization processor 7 of the base station 1 are demodulated by the in-phase PN code after demodulating the signals received by the in-phase carrier and the quadrature carrier, respectively.

여기서 상기 동위상 PN 코드는 기지국(1)이 코드 획득과 코드 추적을 통한 동기화과정에 의해 실행된다. Here, the in-phase PN code is executed by the base station 1 by a synchronization process through code acquisition and code tracking.

이 과정을 통하여 첫 번째 안테나 에서는 출력 를 얻고 두번째 안테나에서는 를 얻는다.This process allows the first antenna to output In the second antenna Get

상기 과정에서는 송신단의 동위상 채널 정보만을 고려하였으므로, 송신단의 직교 위상 채널 정보는 없다고 가정한다. 그러나 송신단의 직교 위상 채널 정보를 동시에 고려하여도 같은 결과를 얻을 수 있다. 위상 모노 펄스 이론에 의한 입사각과 출력값과의 관계는 수학식(9)와 같다.Since only the in-phase channel information of the transmitter is considered in the above process, it is assumed that there is no orthogonal phase channel information of the transmitter. However, the same result can be obtained by considering the quadrature phase channel information of the transmitter at the same time. The relationship between the incidence angle and the output value by the phase mono pulse theory is shown in Equation (9).

상기 수학식(9)에 상기 출력 을 대입하여 정리하면, 신호의 입사각과 모노 펄스 출력값 사이에는 수학식 (10)과 같은 관계가 성립한다.The output to the equation (9) By substituting, the relationship as shown in equation (10) is established between the incident angle of the signal and the mono pulse output value.

상기 과정에서 송신 신호의 이상적인 채널 통과와 완전하게 동기화된 코드의 역확산을 가정할 경우, 각 단에서의 출력은 수학식(11)과 같다.In the above process, assuming the ideal channel pass of the transmission signal and the despreading of the code completely synchronized, the output at each stage is expressed by Equation (11).

상기 수학식(11)에서, G는 코드 획득에 사용되는 정합필터의 길이다. 또한 상기 수학식(11)의 값들을 수학식(10)에 대입하면 수학식(12)와 같이 정리된다.      In Equation (11), G is the length of the matched filter used for code acquisition. In addition, substituting the values of the equation (11) into the equation (10) is arranged as in the equation (12).

상기 과정중에 기지국(1)의 배열 안테나간 거리d가 와 같다면, 지연시간 와 신호의 입사각 는 하기의 수학식(13)과 같은 관계가 있다.The distance d between the array antennas of the base station 1 is If is equal to the delay time Angle of incidence Has the same relationship as Equation (13) below.

즉, 상기 기지국(1)의 2 개의 배열 안테나에서 보정부(8)에 의해 산출된 는 각도평가부(9)에 의해 산출된 와 관련되어 있으며, 수신된 신호와 배열 안테나 사이의 입사각에 따라 도 변하게 되므로, 위상 모노 펄스의 출력값으로 부터 입사각을 측정할 수 있다.That is, calculated by the correction unit 8 in the two array antennas of the base station 1 Is calculated by the angle evaluator 9 And the angle of incidence between the received signal and the array antenna The angle of incidence can be measured from the output value of the phase mono pulse.

상기 과정에서 입사각과 출력값은 비례관계에 있으므로 수학식(12)는 하기의 수학식(14)와 같이 정리 할 수 있는데, 도 5는 입사각과 출력값의 관계를 나타낸다. Since the incident angle and the output value have a proportional relationship in the above process, Equation (12) can be summarized as shown in Equation (14) below, and FIG. 5 shows the relationship between the incident angle and the output value.

그런데, 실제 이동 통신 채널에서는 잡음과 다중 다경로 간섭, 그리고 코드 동기화의 오차 등으로 인하여 이상적인 채널에서의 출력값과는 차이가 생긴다. In actual mobile communication channels, however, noise, multipath interference, and error in code synchronization cause differences in the output value of the ideal channel.

따라서, 본원 발명의 기지국(1)의 위치산출부(10)에서는 수학식(14)를 이용하여 만든 표와 실제 수신된 신호의 위상 모노 펄스 출력값과의 비교를 통하여 가장 근소한 오차가 생기는 값에 대응하는 각을 입사각으로 판정한다.Therefore, the position calculation unit 10 of the base station 1 according to the present invention corresponds to a value that generates the slightest error through comparison between the table made using Equation (14) and the phase mono pulse output value of the actually received signal. The angle to be determined is determined as the incident angle.

환언하면, 본 발명의 기지국(1)의 첫 번째 배열 안테나에 수신된 이동국 신호의 코드 획득과 코드 추적 과정을 통하여, 단말기(1)와 기지국(1)간 의 거리를 결정하고, 동기화된 코드를 이용하여 첫 번째와 두 번째 배열 안테나에 들어오는 신호에 대하여 위상 모노 펄스 방법을 적용하여 신호의 입사각을 결정하므로써, 거리와 방향 정보로부터 단말기의 위치를 추정 할 수 있다. 그리고, 상기 기지국(1)은 상기와 같은 본 발명의 방법에 의해 산출된 단말기(1)의 현재위치를 RNC(3)를 경유하여 코어 네트워크(4)로 보고한다. In other words, through the code acquisition and code tracking process of the mobile station signal received at the first array antenna of the base station 1 of the present invention, the distance between the terminal 1 and the base station 1 is determined, and the synchronized code is obtained. By using the phase monopulse method to determine the incidence angle of the signal with respect to the signal coming into the first and second array antenna, the position of the terminal can be estimated from the distance and direction information. The base station 1 then reports the current position of the terminal 1 calculated by the method of the present invention to the core network 4 via the RNC 3.

이상 설명에서와 같이 본 발명은 하나의 기지국만을 사용하여 단말기와 기지국간의 거리정보와 위상모노펄스방식을 이용하여 기지국에 도달하는 단말기신호의 입사각을 동시에 산출하고 그 결과를 이용하여 단말기의 위치를 산출하므로써, 하나의 기지국만을 이용하여 단말기의 위치를 추정할 수가 있기 때문에 무선측위를 위한 다수의 기지국장비가 불필요하게 되므로 그에 따라 단말기의 위치추정비용을 상당히 저감시킬 수 있는 장점을 가지고 있다.As described above, the present invention calculates the incident angle of the terminal signal reaching the base station by using the distance information between the terminal and the base station and the phase monopulse method using only one base station, and calculates the position of the terminal using the result. Therefore, since the location of the terminal can be estimated using only one base station, a plurality of base station equipment for radio positioning is unnecessary, and thus, the location estimation cost of the terminal can be significantly reduced.

또한, 본 발명에 의하면, 단 하나의 기지국만을 사용하여 단말기의 위치추정을 실행하기 때문에 다수의 기지국들간에 상호 발생할 수 있는 히어어빌리티(hearability)현상이 발생되지 않으므로 그에 따라 단말기의 위치추정의 정확성도 상당히 향상시키는 효과도 있다.In addition, according to the present invention, since the position estimation of the terminal is performed using only one base station, since the occurrence of a hearing phenomenon that can occur mutually between a plurality of base stations does not occur, the accuracy of the position estimation of the terminal is accordingly increased. There is also a significant improvement.

도 1은 종래 UMTS의 기지국의 위치추적방법을 설명하는 설명도.1 is an explanatory diagram illustrating a location tracking method of a base station of a conventional UMTS.

도 2는 본 발명 장치를 설명하는 설명도.2 is an explanatory diagram for explaining an apparatus of the present invention.

도 3은 본 발명의 기지국장치의 세부구성을 설명하는 설명도.3 is an explanatory diagram illustrating a detailed configuration of a base station apparatus of the present invention.

도 4는 본 발명의 플로우차트.4 is a flowchart of the present invention.

도 5는 위치추적에 대한 이상적인 채널에서의 입사각과 출력값에 대한 그래프.5 is a graph of the angle of incidence and output in an ideal channel for position tracking.

<부호의 상세한 설명><Detailed Description of Codes>

1 : 단말기 2 : 기지국1 terminal 2 base station

3 : RNC 4 : 코어 네트워크3: RNC 4: core network

5A-B: 안테나 6 : 직교 동기화처리부5A-B: Antenna 6: Orthogonal Synchronization Processing Unit

7 : 동위상 동기화처리부 8 : 보정부7: In-phase synchronization processing unit 8: Correction unit

9 : 각도평가부 10 : 위치산출부9: angle evaluation unit 10: position calculation unit

Claims (8)

단말기의 위치를 추적하여 호처리를 실행하는 UMTS의 위치추적장치에 있어서, In the location tracking device of the UMTS that tracks the location of the terminal to perform call processing, 일정수신각도를 갖도록 배열된 2개의 안테나중 직교반송파에 실려 전송되온 단말기의 신호를 복조하여 동위상 PN코드로 역확산처리하는 직교 동기화처리부와, 상기 일정수신각도를 갖도록 배열된 2개의 안테나중 동위상 반송파에 실려 전송되온 단말기의 신호를 복조하여 동위상 PN코드로 역확산처리하는 동위상 동기화처리부와, 상기 직교 동기화처리부와 동위상 동기화처리부에 의해 처리된 신호에서 코드획득 및 코드추적을 하여 동기화하여 위상지연값()을 산출하는 보정부와, 상기 직교 동기화처리부와 동위상 동기화처리부에 의해 처리된 신호중에서 2개의 수신되는 각도()를 산출하는 각도평가부와, 상기 보정부의 지연값()과 각도평가부의 산출값()을 이용하여 단말기의 위치를 최종적으로 산출하는 위치산출부를 구비하는 기지국을 포함하는 것을 특징으로 하는 단일 셀을 이용한 유엠티에스의 기지국의 단말기 위치추정장치.Orthogonal synchronization processing unit for demodulating and demodulating the signal of the terminal carried on the orthogonal carrier of the two antennas arranged to have a constant reception angle by the in-phase PN code, and the two antennas arranged to have the constant reception angle In-phase synchronization processing unit for demodulating and demodulating the signal of the terminal carried on the phase carrier to the in-phase PN code, and code acquisition and code tracking from the signal processed by the orthogonal synchronization processing unit and the in-phase synchronization processing unit to synchronize Phase delay value And two received angles from a signal processed by the orthogonal synchronization processor and the in-phase synchronization processor. And an angle evaluation unit for calculating the delay value of the correction unit ) And the calculated value of the angle evaluation unit ( And a base station having a position calculating unit which finally calculates the position of the terminal using a single cell. 제1항에 있어서, 상기 각도평가부의 입사각산출은 한 셀 당 오직 2 개의 배열 안테나만을 사용하여 위상 모노 펄스 방식으로 산출되는 것을 특징으로 하는 단일 셀을 이용한 유엠티에스의 기지국의 단말기 위치추정장치.The apparatus of claim 1, wherein the incident angle calculation unit of the angle evaluator is calculated by using a phase mono pulse method using only two array antennas per cell. UMTS의 단말기가 단말기에서 위치추정에 필요한 특정신호를 기지국으로 전송하는 단말기측위신호 전송단계와, 상기 단말기측위신호 전송단계후에 단말기로부터 전송된 위치추정신호를 2개의 수신용 배열 안테나를 이용하여 위상모드펄스방식으로 수신하는 위치추정신호 기지국수신단계와, 상기 위치추정신호 기지국수신단계후에 기지국이 2개의 안테나를 통해 수신된 각각의 수신신호를 PN 코드를 이용하여 동기화한 다음 지연시간과 입사각을 산출하는 지연시간 및 입사각 산출단계와, 상기 지연시간 및 입사각 산출단계후에 지연시간과 입사각정보를 이용하여 단말기의 위치를 산출하는 단말기 위치산출단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 단일 셀을 이용한 유엠티에스의 기지국의 단말기 위치추정장치의 제어방법. A terminal positioning signal transmission step in which a terminal of UMTS transmits a specific signal required for position estimation in a terminal to a base station, and a phase mode using two array antennas for position estimation signals transmitted from the terminal after the terminal positioning signal transmission step. After the position estimation signal base station reception step of receiving the pulse method and the position estimation signal base station reception step, the base station synchronizes each received signal received through the two antennas using the PN code and then calculates the delay time and the incident angle. The delay time and the incident angle calculation step, and after the delay time and the incident angle calculation step of calculating the position of the terminal using the delay time and the incident angle information of the base station of the UE using a single cell Control method of terminal position estimator. 제3항에 있어서, 상기 단말기측위신호 전송단계중에 단말기가 송출하는 신호는 다음과 같은 수학식The signal transmitted by the terminal during the terminal positioning signal transmission step is represented by the following equation. 여기서, 상기 는 반송파 주파수 이고, 는 k번째 사용자의 위상 옵셋(offset)에 의해 산출된 신호인 것을 특징으로 하는 단일 셀을 이용한 유엠티에스의 기지국의 단말기 위치추정장치의 제어방법.Where Is the carrier frequency, Is a signal calculated by a phase offset of the k-th user, the control method of the terminal location estimation apparatus of the base station of the UMS using a single cell. 제3항에 있어서, 상기 지연시간 및 입사각 산출단계중에 기지국이 안테나를 통해 수신된 동위상 반송파와 직교위상 반송파신호를 각각 복조한 후 동위상 PN 코드에 의하여 역확산 시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 단일 셀을 이용한 유엠티에스의 기지국의 단말기 위치추정장치의 제어방법.4. The method of claim 3, further comprising: demodulating the in-phase carrier and the quadrature carrier signals received through the antenna and despreading by in-phase PN codes during the delay time and the incident angle calculation step. A method for controlling a terminal position estimation device of a base station of a UTS using a single cell. 제3항에 있어서, 상기 지연시간 및 입사각 산출단계중에 코드 획득과 코드 추적을 통한 동기화과정에 동위상 PN코드를 사용되는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단일 셀을 이용한 유엠티에스의 기지국의 단말기 위치추정장치의 제어방법.The method of claim 3, further comprising the step of using the in-phase PN code in the synchronization process through the code acquisition and code tracking during the delay time and the incident angle calculation step. Control method of terminal position estimator. 제3항에 있어서, 상기 단말기 위치산출단계중에 루크업 테이블에 의해 산출된 신호와 실제 수신된 신호의 위상 모노 펄스 출력값과의 비교를 통하여 가장 근소한 오차가 생기는 값에 대응하는 각을 입사각으로 판정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 단일 셀을 이용한 유엠티에스의 기지국의 단말기 위치추정장치의 제어방법.4. The method of claim 3, wherein the angle corresponding to the value of the least error is determined as the incident angle through comparison between the signal calculated by the lookup table and the phase mono pulse output value of the actually received signal during the terminal position calculation step. A method for controlling a terminal position estimator of a base station of a UE using a single cell, characterized in that it comprises a step. 제3항에 있어서, 상기 단말기 위치산출단계중에 다음과 같은 위상모노 펄스의 출력값을 이용하여 단말기의 위치값을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 단일 셀을 이용한 유엠티에스의 기지국의 단말기 위치추정장치의 제어방법.The terminal position of the base station of the UE using a single cell, characterized in that during the terminal position calculation step of calculating the position value of the terminal using the output value of the following phase mono pulses; Control method of estimator. 위상 모노 펄스의 출력값 = Output value of phase mono pulse =
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100689421B1 (en) * 2004-12-31 2007-03-08 삼성전자주식회사 Base station antenna system and method for estimating mobile station direction in a wireless communication system

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