KR20090033819A - 네트워크 측정 리포트를 이용한 이동 수신기의 지리 위치 계산 - Google Patents

네트워크 측정 리포트를 이용한 이동 수신기의 지리 위치 계산 Download PDF

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KR20090033819A
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KR1020080096681A
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제임스 라만스
데이비드 런드그렌
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브로드콤 코포레이션
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Abstract

이동 수신기(mobile receiver)의 위치를 결정하기 위한 방법 및 장치는 이동 수신기에 의해 수신된 복수의 신호 세기들을 측정하는 것, 여기에서 상기 복수의 신호 세기들은 복수의 셀룰라 스테이션들(cellular stations)에 연관되어 있으며, 여기에서 상기 복수의 신호 세기들은 특정 시점에 연관되어 있으며, 상기 복수의 셀룰라 스테이션들 및 상기 이동 수신기의 사이의 경로의 전파 경로 손실 모델을 만들기 위해 복수의 신호 경로 모델링 파라미터들과 상기 복수의 신호 세기들을 결합하는 것, 상기 전파 경로 손실 모델에 비선형 추정 알고리즘(non-linear estimation algorithm)을 적용하는 것, 각 거리가 상기 복수의 셀룰라 스테이션들의 각각과 연관이 있는 복수의 거리들을 생성하는 것, 이동 수신기 위치가 수렴하기 까지 상기 비선형 추정 알고리즘을 반복함에 의해 상기 이동 수신기의 위치를 계산하는 것을 포함한다.

Description

네트워크 측정 리포트를 이용한 이동 수신기의 지리 위치 계산{COMPUTING GEOGRAPHICAL LOCATION OF A MOBILE RECEIVER USING NETWORK MEASUREMENT REPORTS}
본 발명은 일반적으로 이동 셀룰라 수신기에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 적어도 하나의 네트워크 측정 리포트를 이용하여 이동 수신기(mobile receiver)의 지리 위치(geographical position)를 계산하기 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다.
무선 원격통신 네트워크들, 즉 통신 장치들 사이에서 적어도 하나의 무선 인터페이스를 포함하는 통신 네트워크들에 대하여 다양한 종류의 위치 기반 서비스 어플리케이션들이 개발되거나 소개되었다. 일반적으로 이러한 어플리케이션들은 예를 들어, 무선 전화, PDA, 무선 데이터 단말 등등과 같은 이동 수신기의 위치에 관한 위치 정보를 결정하거나 그렇지 않으면 획득하고, 상기 이동 수신기 위치에 기반하여 서비스 정보를 제공한다. 위치 기반 서비스 어플리케이션의 예들에는 E911, 로컬 서비스 정보 및 위치 기반 과금 어플리케이션이 포함된다. E911 어플리케이션에서, 긴급 호출(emergency calls)은 긴급 호출의 기점에 기반하여 선택된 구호처(dispatcher)에 전달된다. 따라서, 위치 정보는 상기 구호처 또는 긴급 대처에서 조력을 위한 또 다른 위치에 전달될 수 있다. 위치 기반 서비스 어플리케이션은 이동 수신기를 통해 들어온 요청에 기반하여 호텔 또는 레스토랑과 같은 로컬 서비스들에 관한 정보를 제공한다. 위치 기반 과금 어플리케이션에서, 무선 전화기에 의해 부과되거나 수신되는 통화 요율(rate for call)은 전화기의 위치, 예컨대 상기 전화기가 가입자의 주거지, 비지니스 또는 다른 지정된 위치에 대하여 근접해 있는 가입자의 "홈존(home zone)"의 안에 있는지 또는 밖에 있는지에 달려 있다. 다양한 다른 어플리케이션들이 제안되고 개선되어 왔다.
위치 기반 서비스 어플리케이션들은 이진법적인 결정(binary determination)(예컨대, 이동 수신기는 개념적인 존(zone)의 내측 또는 외측중 하나에 있다), 매칭 결정(matching determination)(예컨대, 이동 수신기 위치는 하나 또는 그 이상의 저장된 존 정의들(zone definitions)과 일치하거나 겹친다), 또는 근사 결정(예컨대, 최근접 서비스 제공자를 식별하기 위한)을 하기 위해, 일반적으로 관심 위치, 예컨대, 지리 좌표들에 의해 식별되는 지점, 경계, 또는 사전에 지정된 서비스 영역 정의에 대한 현재(또는 최근) 위치를 비교하는 것을 포함한다. 어떠한 경우에도, 하나 또는 그 이상의 관련 처리 단계들에서, 특정 시간에 관한 이동 수신기 위치 정보는 하나 또는 그 이상의 서비스 존들에 관련된 서비스 위치 정보들, 서비스 제공자 위치들 또는 다른 저장된 위치 정보에 대하여 비교된다. 따라서, E911 어플리케이션에서 E911 콜이 발생된 시간에 상기 이동 수신기 위치는 긴급 대응 네트워크의 구호처 담당 존들(dispatcher coverage zones)에 대하여 비교된다. 로컬 서비스 정보 어플리케이션들에서, 예컨대, 로컬 호텔 정보 요청을 제 출한 시점에 이동 수신기의 위치는 호텔 위치 정보의 데이터베이스에 비교된다. 콜(call)동안 이동 수신기의 위치는 상기 콜을 위해 과금 파라미터들을 수립하기 위해 위치 기반 과금 어플리케이션에 의해 사용될 수 있다.
또한, 위치 기반 서비스 어플리케이션들은 일반적으로 가입자 또는 상기 어플리케이션을 일으키는(invoke) 다른 어플리케이션 사용자에 의한 입력에 대응하여 서비스 정보를 제공한다. 로컬 서비스 정보 어플리케이션의 경우에, 상기 입력은 일반적으로 이동 수신기를 통해 입력되는 명시적인 서비스 요청이다. E911 또는 위치 기반 과금 어플리케이션들에서, 상기 위치 기반 서비스 어플리케이션은 이동 수신기의 관점으로부터 콜을 생성하는 것에 대하여 비가시적으로 일어난다. 다른 경우에, 상기 이동 수신기의 위치에 기반하여 서비스 정보를 제공하기 위하여 어플리케이션을 일으키는 입력은 분리된 어플리케이션으로부터 수신된다. 그러한 어플리케이션들에서, 상기 서비스 정보는 그럼에도 불구하고 입력 요청 위치 기반 서비스들에 대응하여 제공된다. 즉, 격발 이벤트(trigger event)는 일반적으로 서비스 어플리케이션의 관점에서 서비스 요청이다.
오늘날 몇몇 경우에, 위치 정보의 여러 자원들이 이용가능하다 예컨대, 현존 네트워크들의 몇몇 영역내에서, 네트워크 기반 위치 결정 기술(location determination : LDT), 예컨대 위치 결정 장비(Position Determination Equipment:PDE) 또는 서빙 이동 위치 센터(Serving Mobile Location Center : SMLC)는 이동 수신기들의 위치확인에 가능하다. 그러한 네트워크 기반 장비는 흔히 다각적 기술(multilateration technology), 이동 수신기와 셀 스테이션들과 같은 알려진 위치들을 가지는 다중 장비 사이트들 사이에 송신되는 신호들에 기반하여 유닛을 위치시키기 위해 예컨대 이동 수신기로부터 신호의 도달의 시간차 또는 도착각(angle of arrival)을 사용한다. 몇몇 이동 수신기들은 상기 GPS(Global Positioning System) 군집의 위성들로부터의 신호들에 기반하여 유닛의 위치를 결정할 수 있는 GPS 수신기들을 구비하고 있다. 그러나, GPS 위치 결정의 정확성은 도시 지역들, 즉 상기 GPS 위성들과 상기 이동 수신기 사이의 신호 경로를 방해하는 많은 빌딩들 및 구조물들이 있는 영역에서 떨어진다.
이와 달리, 위치 정보는 네트워크 자체로부터, 예컨대 콜들을 라우팅하거나, 셀간 핸드오프 또는 네트워크의 다른 동작을 관리하는데 이용가능하다. 예컨대, 그러한 정보는 셀 스테이션(cell station), 셀 섹터(cell sector) 또는 다른 네트워크 보조분할 식별자(셀 ID) 또는 네트워크 측정 리포트(Network Measurement Report:NMR) 및 이동 지원 핸드오프(Mobile Assisted Hand-Off: MAHO) 정보와 같은 핸드오프 관리의 목적을 위해 네트워크 내에서 존재하는 핸드오프 정보를 포함할 수 있다. 상세하게는, 상기 NMR은 각 스테이션에 대한 수신 신호 세기 표시자(RSSI)를 생성하기 위해 베이스 셀 스테이션(base cell station) 및 인접 셀 스테이션들로부터 수신된 신호들을 측정하는 상기 수신기에 의해 취합된 데이터로부터 상기 이동 수신기 내의 소프트웨어에 의해 생성된다. 각 RSSI는 상기 NMR을 만들기 위해 각 스테이션에 대한 셀 ID에 결합되는데, 이것은 상기 시스템의 특정된 측정 리포팅 기법을 사용하여 상기 네트워크에 전송된다. 상기 NMR에 기반하여, 상기 네트워크는 특정 이동 수신기의 위치를 결정할 수 있다. 그러나. 상기 NMR 기반 위치의 정확성은 제한된다.
그러므로, 증가된 정확성을 가지는 이동 수신기의 위치를 결정하기 위한 방법 및 시스템이 필요하다.
본 발명의 실시예들은 이동 수신기의 위치를 결정하기 위한 방법 및 장치를 포함한다. 일실시예에서, 이동 수신기에 의해 수신된 복수의 신호 세기들(signal strengths)이 측정되는데, 상기 복수의 신호 세기들은 복수의 셀룰라 스테이션들(celluar station)과 연관이 있으며, 상기 복수의 신호 세기들은 특정 시점과 연관이 있다. 상기 복수의 신호 세기들은 상기 복수의 셀룰라 스테이션들 및 상기 이동 수신기 사이의 경로의 전파 경로 손실 모델(propagation path loss model)을 만들기 위해, 복수의 신호 경로 모델링 파라미터들과 결합된다. 비선형 추정 알고리즘(non-linear estimation algorithm)이 상기 전파 경로 손실 모델에 적용될 수 있다. 복수의 거리들(distances)이 만들어지는데, 각 거리들은 상기 이동 수신기 및 상기 복수의 셀룰라 스테이션들의 각각과 연관이 있다. 상기 이동 수신기의 위치는 상기 비선형 추정 알고리즘을 반복하여 이동 수신기 위치가 수렴되게 함으로써 계산된다. 상기 이동 수신기의 위치들은 원격통신 네트워크를 통해 위치 서버에 제공될 수 있다.
본 발명의 일측면에 의하면, 이동 수신기의 위치를 결정하기 위한 방법이 제공되며, 상기 방법은,
이동 수신기에 의해 수신된 복수의 신호 세기들을 측정하는 단계, 여기에서 상기 복수의 신호 세기들은 복수의 셀룰라 스테이션들과 연관되며, 상기 복수의 신호 세기들은 특정 시점과 연관되며,
상기 복수의 셀룰라 스테이션들과 상기 이동 수신기 사이에서의 경로의 전파 경로 손실 모델을 만들기 위해 상기 복수의 신호 세기들을 복수의 신호 경로 모델링 파라미터와 결합하는 단계;
상기 전파 경로 손실 모델에 비선형 추정 알고리즘을 적용하는 단계;
복수의 거리들을 생성하는 단계, 여기에서 각 거리들은 상기 이동 수신기 및 상기 복수의 셀룰라 스테이션들의 각각과 연관있으며;
이동 수신기 위치가 수렴되기 까지 상기 비선형 추정 알고리즘을 반복함에 의해 상기 이동 수신기의 위치를 계산하는 단계를 포함한다.
바람직하게는, 상기 복수의 신호 경로 모델링 파라미터들은 적어도 각 셀룰라 스테이션의 위치, 셀룰라 스테이션 안테나 높이, 셀룰라 스테이션 안테나 방향, 각 셀룰라 스테이션의 유효 방사 전력(effective radiated power), 및 각 셀룰라 스테이션의 주파수, 안테나 섹터 데이터, 안테나 이득 패턴 모델링, 상기 이동 수신기 및 각 셀룰라 스테이션에서 위치된 송신기 사이의 상대 지상고도차(relative height-above-ground difference), 도시 경로 손실 파라미터들(urban path loss parameters), 각 셀룰라 스테이션과 관련된 지형 데이터 및 환경 특성들을 포함하는 경로 지형(path terrain) 모델 파라미터들, 각 셀룰라 스테이션과 관련된 도시 구조적 특성들 , 및 안테나 빔폭(beamwidth)을 포함한다.
바람직하게는, 상기 비선형 추정 알고리즘은 다운힐 심플렉스 알고리즘(Downhill Simplex algorithm)이다.
바람직하게는, 상기 위치를 계산하는 단계는 상기 이동 수신기 및 상기 복수의 셀룰라 스테이션들의 각각 사이에서의 상기 복수의 거리들에 삼각측량 알고리즘(triangulation algorithm)을 적용하는 단계를 더 포함한다.
바람직하게는, 상기 이동 수신기는 이동 셀룰라 전화기이다.
바람직하게는, 상기 방법은 네트워크 측정 리포트로부터 상기 복수의 신호 세기들 및 상기 복수의 셀룰라 스테이션 식별자들을 획득하는 단계를 더 포함한다.
바람직하게는, 상기 방법은 상기 이동 수신기로부터 상기 네트워크 측정 리포트를 획득하는 단계를 더 포함한다.
바람직하게는, 상기 방법은 통신 네트워크를 통해 상기 네트워크 측정 리포트를 수신하는 단계를 더 포함한다.
바람직하게는, 상기 방법은 시간 주기를 통해 다수의 복수의 신호 세기들을 획득하는 단계를 더 포함한다.
바람직하게는, 상기 방법은 제1 개선 지리 위치(geographical position)를 계산하는 단계를 더 포함한다.
바람직하게는, 상기 방법은 GPS(global positioning system)으로부터 지리 위치 데이터를 획득하는 단계를 더 포함하며, 상기 지리 위치 데이터는 상기 이동 수신기 및 복수의 GPS와 연관되어 있다.
바람직하게는, 상기 방법은 제1 개선 지리 위치를 생산하기 위해 상기 계산 된 지리 위치와 상기 지리 위치 데이터를 결합시키는 단계를 더 포함한다.
바람직하게는, 상기 방법은 상기 이동 수신기에 상기 위치를 전송하는 단계를 더 포함한다.
바람직하게는, 상기 방법은 기타 기기(third party)에 상기 위치를 전송하는 단계를 더 포함한다.
바람직하게는, 상기 방법은
상기 비선형 추정 알고리즘의 다양한 어플리케이션들을 실행하는 단계;
적어도 하나의 최외 계산된 거리(outlier computed distance)를 버리는 단계; 및
상기 이동 수신기의 제3 개선 지리 위치를 계산하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 일측면에 의하면, 이동 수신기의 위치를 결정하기 위한 방법이 제공된다. 상기 방법은
네트워크 측정 리포트를 획득하는 단계, 여기에서, 상기 네트워크 측정 리포트는 복수의 셀룰라 스테이션들과 연관된 복수의 신호 세기들을 포함하며;
도시 경로 손실 모델을 생성하기 위해 복수의 신호 경로 모델링 파라미터들과 상기 네트워크 측정 리포트를 결합하는 단계;
상기 도시 경로 손실 모델에 다운힐 심플렉스 알고리즘(Downhill Simplex algorithm)을 적용하는 단계;
복수의 거리들을 생성하는 단계, 여기에서 각 거리들는 상기 이동 수신기 및 상기 복수의 셀룰라 스테이션들의 각각과 연관있으며;
상기 이동 수신기의 위치를 계산하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 이동 수신기의 위치 결정 시스템은,
복수의 셀룰라 스테이션들;
상기 복수의 셀룰라 스테이션들과 연관된 복수의 신호 세기들을 결정하기 위한 이동 수신기, 여기에서 상기 복수의 신호 세기들은 특정 시점과 연관되며;
전파 경로 손실 모델을 만들기 위해 상기 복수의 신호 경로 모델링 파라미터들과 상기 복수의 신호 세기들을 결합하는 상기 이동 수신기에 대한 복수의 신호 경로 모델링 파라미터들을 계산하는 것, 상기 전파 경로 손실 모델에 비선형 추정 알고리즘을 적용하는 것, 각 거리들이 상기 이동 수신기 및 상기 복수의 셀룰라 스테이션들의 각각과 연관되는 복수의 거리들을 생성하는 것, 및 상기 비선형 알고리즘 및 상기 위치 계산을 반복함에 의해 상기 이동 수신기의 위치를 계산하는 것을 위한 위치 서버; 및
상기 이동 수신기 및 상기 위치 서버 사이에 통신을 위한 네트워크를 포함한다.
바람직하게는, 상기 이동 수신기는 이동 셀룰라 전화기이다.
바람직하게는, 네트워크 측정 리포트를 만들기 위해 복수의 신호 세기들 및 상기 복수의 셀룰라 스테이션 식별자들을 결합하는 제1 소프트웨어 어플리케이션을 포함한다.
바람직하게는, 상기 네트워크는 무선 원격통신 네트워크이다.
바람직하게는, 상기 이동 수신기는 상기 이동 수신기를 위한 위치 정보를 제 공할 수 있는 GPS 요소를 포함한다.
본 발명의 상술한 특징들은 상세하게 이해될 수 있도록, 위에서 간략하게 요약되었던 본 발명의 좀더 상세한 설명은 몇몇이 첨부된 도면에 도시되어 있는 실시예들을 참조함에 의해 이루어질 것이다. 그러나, 첨부된 도면은 단지 본 발명의 전형적인 실시예를 도시하는 것이며, 그 범주를 한정하고자 함이 아니며, 본 발명은 다른 동등하게 효과적인 실시예들에 가능하다.
도 1은 이동 수신기(102) 및 적어도 하나의 위치 서버(116)를 포함하는 시스템을 보여준다. 상기 이동 수신기(102)는 중앙 처리 유닛(CPU)(108), 지원 회로들(106) 및 메모리(110)를 포함한다. 상기 위치 서버(116)는 CPU(120), 지원 회로들(118), 및 메모리(122)를 포함한다. CPU(108, 120)는 하나 또는 그 이상의 전형적인 이용가능한 마이크로프로세서들을 포함할 수 있다. 상기 지원 회로들(106, 118)은 전력 공급기, 클록, 입/출력 인터페이스 회로 등등으로 잘 알려져 있다. 상기 이동 수신기(102)는 무선 네트워크, 예컨대 이동 셀룰라 전화기, 핸드셋, PDA, 휴대용, 랩톱, 노트북, 또는 다른 컴퓨터, 호출기 또는 텔레매틱스 장치들과 통신할 수 있는 다양한 장치를 포함할 수 있다.
메모리(110, 122)는 랜덤 억세스 메모리, 읽기 전용 메모리, 삭제가능 디스크 메모리, 플래시 메모리, 및 이들 타입의 메모리의 다양한 조합을 포함할 수 있다. 상기 메모리(110, 122)는 흔히 메인 메모리로서 불리며, 경우에 따라 캐시 메모리 또는 버퍼 메모리로서 사용될 수 있다. 상기 메모리(110, 122)는 다양한 소프 트웨어 패키지들 및 요소들, 예컨대 운영 시스템(O/S)(126, 128)을 저장할 수 있다. 도 1은 시스템(100)내에 하나의 위치 서버(116)를 도시하고 있지만, 본 발명의 다른 실시예들은 다수의 위치 서버들을 가지는 시스템들을 포함한다.
이동 수신기(102)의 메모리(110)는 메모리(110)에 내부적으로 저장되어 있는 적어도 하나의 네트워크 관리 리포트(Network Measurement Report: NMR)를 생성하기 위한 기능을 가지는 소프트웨어 어플리케이션(112)을 포함한다. 또 다른 실시예에서, 상기 NMR(114)은 이동 수신기(102)의 외부에 있는 데이터베이스(미도시됨)에 저장된다. 상기 NMR(114)은 무선 통신을 통해 상기 셀룰라 스테이션들(104)로부터 수신된 정보 및 데이터로부터 생성된다.
이후, 상기 이동 수신기(102)는 통신 네트워크(130), 바람직하게는 원격통신 네트워크를 통해 상기 위치 서버(116)에 상기 NMR(114)을 전송한다. 이와 달리, 상기 통신 네트워크(130)는 전형적인 네트워크, 예컨대 직접 또는 간접적인(예컨대 유선 또는 무선 연결, 또는 공중 교환 전화망(PSTN) 연결을 통한 인터넷) 연결중 어느 하나를 제공할 수 있는 이더넷 네트워크, 광채널 네트워크, 또는 광대역 네트워크(WAN)일 수 있다.
위치 서버(116)의 메모리(122)는 상기 수신된 NMR(114)을 사용하는 이동 수신기(102)와 연관된 위치 데이터를 생성하기 위한 소프트웨어 어플리케이션(124)을 포함한다. 이후, 상기 위치 서버(116)는 상기 네트워크(130)를 통해 상기 이동 수신기(102)에 상기 위치 데이터를 전송한다. 본 발명의 또 다른 실시예에서는, 상기 위치 서버(116)는 요청에 따라 기타 기기(third party: TP)에 상기 위치 데이터를 전송할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 이동 수신기의 상기 위치를 계산하는 방법을 제공한다. 상기 단계들은 도시된 순서를 필요로 하는 것은 아니며, 상기 단계들의 몇몇은 원초적으로 동시적일 수 있다. 방법(200)은 단계(202)에서 시작되며, 단계 204에서 복수의 셀룰라 스테이션들에 기반하여 NMR을 생성하는 이동 수신기, 예컨대 이동 셀룰라 전화기와 연결된다. 상기 NMR은 각 셀룰라 스테이션과 연관된 정보, 예컨대 고유 스테이션 식별자(unique station identifier), 및 각 셀룰라 스테이션과 연관된 수신 신호 세기 표시자(received signal strength indicator:RSSI)를 포함할 수 있다. 상기 NMR은 상기 이동 수신기에 위치한 소프트웨어 어플리케이션에 의해 생성될 수 있다.
단계 206에서, 상기 이동 수신기는 통신 네트워크를 통해 상기 NMR을 적어도 하나의 위치 서버에 전송한다. 단계 208에서, 상기 위치 서버는 상기 NMR을 수신하고, 상기 NMR을 상기 이동 수신기 및 상기 복수의 셀룰라 스테이션들과 연관된 복수의 신호 경로 모델링 파라미터들과 결합한다. 이후, 단계 210에서 상기 위치 서버는 상기 이동 수신기의 지리 위치를 계산하기 위핸 상기 NMR을 처리한다.
단계 212에서, 상기 위치 서버는 사용자에 의한 사용을 위한 상기 이동 수신기에 또는 기타 기기(third party)에 상기 계산된 위치를 전달한다. 단계 214에서, 상기 이동 수신기는 상기 방법이 반복되어야 하는지 여부를 판단한다. 상기 방법이 반복된다면, 예컨대, 상기 이동 수신기가 고정되어 있지 않고 움직인다면, 주기적인 위치 계산이 움직이는 사용자에게 필요하다. 만약 상기 방법이 반복되어야 한다면, 단계 204에서 상기 방법은 재기동된다. 상기 방법이 반복되지 않아야 된다면 상기 프로세스는 단계 216에서 마친다.
도 3에서, 이동 수신기의 위치를 계산하기 위한 NMR의 처리가 좀더 설명된다. 상기 방법(300)은 단계 302에서 시작되며, 이동 수신기로부터 임의의 시점에서 NMR을 획득하는 위치 서버에 연결된다. 전술된 바와 같이, 상기 NMR은 상기 이동 수신기의 위치의 어떠한 지리 영역내에서 복수의 셀룰라 스테이션들에 관한 정보를 포함할 수 있다. 그러한 정보는 셀룰라 스테이션 식별자 및 각 셀룰라 스테이션을 위한 RSSI를 포함한다. 상기 위치 서버에 의해 유지되는 소프트웨어 어플리케이션은 상기 이동 수신기의 상기 위치를 계산하기 위해 상기 NMR을 수신한다. 상기 RSSI는 상기 이동 수신기로부터 상기 셀룰라 스테이션까지의 송신 신호 전력(transmit signal power: PT) 사이에서 측정된 상기 신호의 전력 세기로부터 생성된 수신 신호 세기값이며, 상기 셀룰라 스테이션으로부터 상기 이동 수신기에 대한 복귀 신호 전력(return signal power : PR)이다. 상기 RSSI에 기반하여, 상기 이동 수신기와 상기 셀룰라 스테이션 사이의 거리가 계산될 수 있으며, 상기 이동 수신기의 위치를 계산하도록 통합될 수 있다.
그러나, 단계 306에서, 정확한 위치를 계산하기 위해, 그리고 이동 수신기의 위치의 환경, 예컨대 지형학적 특징들, 도시 특징들, 예컨대 인공구조물들 및 도시 형태 등등을 고려하기 위해, 상기 위치 서버는 다른 셀룰라 스테이션 데이터, 예컨대 각 셀룰라 스테이션에 대한 위치, 인공구조물들 및 각 셀룰라 스테이션을 둘러싸고 있는 지형학적 특징들, 셀룰라 스테이션 안테나 높이, 셀룰라 스테이션 안테나 방향, 각 셀룰라 스테이션의 유효 방사 전력(effective radiated power), 및 각 셀룰라 스테이션을 위한 주파수, 안테나 섹터 데이터, 안테나 이득 패턴 모델링, 상기 이동 수신기와 각 셀룰라 스테이션내에 위치하는 상기 송신기의 상대 지상고도차(relative height-above-ground difference), 및 안테나 빔폭(beamwidth)을 획득한다. 그러한 데이터는 외부 자원, 예컨대 상기 셀룰라 스테이션의 위치, 및 셀룰라 스테이션과 연관된 안테나 정보에 의해 상기 위치 서버에 미리 제공될 수 있으며, 다른 데이터, 예컨대 상기 이동 수신기와 상기 셀룰라 스테이션 송신기 사이의 상대 지상고도차는 NMR과 동시에 획득될 수 있다. 그러한 데이터는 "신호 경로 모델링 파라미터"라고 명명되며, 상기 위치 서버는 그러한 파라미터를 상기 이동 수신기 및 특정 셀룰라 스테이션 사이의 신호 경로를 그려내기(map out) 위해 사용한다. 본 발명의 일실시예에서, 상기 신호 경로 모델링 파라미터들은 도시 경로 손실 모델, 예컨대 각 셀룰라 스테이션과 연관된 도시 구조적 특징들을 더 포함할 수 있다. 또 다른 일실시예에서는, 상기 신호 경로 모델링 파라미터들은 경로 지형 모델(path terrain model)과 연관된 데이터, 예컨대 지형 데이터 및 각 셀룰라 스테이션을 둘러싸고 있는 환경 특징을 더 포함할 수 있다.
단계 308에서, 상기 위치 서버 어플리케이션은 전파 경로 손실 모델을 만들기 위해 상기 NMR 데이터 및 상기 신호 경로 모델링 파라미터들을 결합한다. 상기 경로 손실 모델은 상기 이동 수신기 및 특정 셀룰라 스테이션 사이에서 이동하는 신호 경로를 실질적으로 모방하기 위해 생성된다.
단계 310에서, 상기 위치 서버 어플리케이션은 이후 상기 이동 수신기에 관련된 특정 셀룰라 스테이션과 연관된 거리를 계산하기 위해 상기 경로 손실 모델에 비선형 추정 알고리즘(non-linear estimation algorithm)을 적용한다. 다중의 셀룰라 스테이션들과 연관된 정보는 NMR내에 포함됨에 따라, 상기 위치 서버 어플리케이션은 복수의 거리들을 계산하며, 여기에서 각 거리는 각 셀룰라 스테이션에 관련된다 본 발명의 일실시예에서 상기 위치 서버 어플리케이션은 상기 이동 수신기의 위치를 계산하기 위해 상기 경로 손실 모델에 다운힐 심플렉스 알고리즘(Downhill Simplex algorithm)을 적용한다.
단계 312에서, 상기 위치 서버 어플리케이션은 단계 310에서 계산된 상기 복수의 거리들을 이용하여, 이동 수신기 위치가 수렴하기 까지 상기 비선형 추정 알고리즘을 반복함에 의해 상기 이동 수신기의 위치를 계산한다. 상기 비선형 추정 알고리즘은 범위 모델들(range models)의 상기 기하학적 및 비선형 특징들이 몇몇 GPS 반복 위치확인 기법들을 적절하게 동작하도록 유발하기 때문에 적용된다. 상기 비선형 추정 알고리즘의 적용 동안, 상기 수신기 위치는 상기 모델들로부터 유도된 범위들내에서 분산의 효과들을 최소화하는 위치를 찾기 위해 움직인다. 따라서, 상기 비선형 추정 알고리즘의 반복은 상기 범위들의 수렴을 가져온다. 본 발명의 일실시예에서, 동일한 수의 관측들 및 변수들이 있다면, 상기 이동 수신기의 위치는 상기 복수의 거리들에 삼각측량 알고리즘(triangulation algorithm)을 적용함에 의 해 계산된다.
단계 314에서, 상기 위치 서버는 통신 네트워크, 예컨대 무선 원격통신 네트워크를 통해 상기 이동 수신기 또는 외부의 기타 기기(third party)에 상기 계산된 위치를 전달할 수 있다. 단계 316에서 상기 방법은 종료된다. 방법(300)을 적용한 실험예들은 이동 수신기의 150미터 반경내에서 약 91퍼센트의 정확성을 그리고, 상기 이동 수신기의 300미터 반경내에서 약 100퍼센트의 정확성을 가지고 이동 수신기에 대한 지리 위치를 만들어내었다.
본 발명의 다른 실시예에서, 상기 방법은 계속적으로 움직임에 따라, 예를 들면, 사용자가 운전을 하면서 그/그녀의 이동 셀룰라 전화기를 사용하여 그/그녀의 위치를 획득하는 것을 원한다면, 이동 수신기의 위치를 계산하기 위한 정보를 제공하기 위해 시간 주기를 통해 한그룹의 셀룰라 스테이션들과 연관된 다중의 RSSI들을 포함하는 다중의 NMR들을 획득하는 것을 더 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예는 상기 이동 수신기와 연관된 GPS(global positioning system)로부터 지리 위치 데이터를 획득하는 단계, 및 상기 이동 수신기에 대한 개선된 위치를 생산하기 위해 상기 GPS 위치 데이터를 상기 계산된 복수의 거리들과 결합하는 단계를 더 포함하는 이동 수신기의 위치를 계산하기 위한 방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 실시예는 신호 경로 모델링 파라미터들의 설정을 위해 상기 비선형 추정 알고리즘의 적용을 반복하는 단계, 적어도 하나의 최외 계산된 거리를 무시하는 단계, 개선된 위치를 생산하기 위해 상기 적어도 하나의 최외 거리 를 가지지 않으면서 상기 이동 수신기의 위치를 계산하는 단계를 더 포함하는 이동 수신기의 위치를 계산하기 위한 방법을 제공한다.
앞에서는 본 발명의 실시예들에 관한 것이지만, 본 발명의 다른 실시예들도 본 발명의 기본 범주를 벗어나지 않으면서 변형이 가능하며, 본 발명의 범주는 후술될 청구범위에 의해 결정될 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 이동 수신기의 위치 계산을 위한 시스템을 보여준다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 이동 수신기의 위치 계산을 위한 방법을 설명한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 이동 수신기의 위치를 계산하기 위해 네트워크 측정 리포트를 처리하기 위한 방법을 보여준다.

Claims (10)

  1. 이동 수신기에 의해 수신된 복수의 신호 세기들을 측정하는 단계, 여기에서 상기 복수의 신호 세기들은 복수의 셀룰라 스테이션들(cellular stations)과 연관이 있으며, 상기 복수의 신호 세기들은 특정 시점과 연관이 있으며;
    상기 복수의 셀룰라 스테이션들 및 상기 이동 수신기 사이에서의 경로의 전파 경로 손실 모델을 만들기 위해 상기 복수의 신호 세기들을 복수의 신호 경로 모델링 파라미터들과 결합시키는 단계;
    상기 전파 경로 손실 모델에 비선형 추정 알고리즘을 적용하는 단계;
    복수의 거리들(distances)을 생성하는 단계, 여기에서 각 거리는 상기 이동 수신기 및 상기 복수의 셀룰라 스테이션들의 각각과 연관되며;
    이동 수신기 위치가 수렴되기 까지 상기 비선형 추정 알고리즘을 반복함에 의해 상기 이동 수신기의 위치를 계산하는 단계를 포함하는 이동 수신기의 위치 결정 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 신호 경로 모델링 파라미터들은 적어도 각 셀룰라 스테이션의 위치, 셀룰라 스테이션 안테나 높이, 셀룰라 스테이션 안테나 방향, 각 셀룰라 스테이션의 유효 방사 전력(effective radiated power), 및 각 셀룰라 스테이션의 주파수, 안테나 섹터 데이터, 안테나 이득 패턴 모델링, 상기 이동 수신기 및 각 셀 룰라 스테이션에서 위치된 송신기 사이의 상대 지상고도차(relative height-above-ground difference), 도시 경로 손실 파라미터들(urban path loss parameters), 각 셀룰라 스테이션과 관련된 지형 데이터 및 환경 특성들을 포함하는 경로 지형(path terrain) 모델 파라미터들, 각 셀룰라 스테이션과 관련된 도시 구조적 특성들 , 및 안테나 빔폭(beamwidth)을 포함하는 이동 수신기의 위치 결정 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 비선형 추정 알고리즘은 다운힐 심플렉스 알고리즘(Downhill Simplex algorithm)인 이동 수신기의 위치 결정 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 위치 계산 단계는,
    상기 이동 수신기 및 상기 복수의 셀룰라 스테이션들의 각각 사이에서의 상기 복수의 거리들에 삼각측량 알고리즘(triangulation algorithm)을 적용하는 단계를 더 포함하는 이동 수신기의 위치 결정 방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 이동 수신기는 이동 셀룰라 전화기인 이동 수신기의 위치 결정 방법.
  6. 네트워크 측정 리포트를 획득하는 단계, 여기에서, 상기 네트워크 측정 리포 트는 복수의 셀룰라 스테이션들과 연관된 복수의 신호 세기들을 포함하며;
    도시 경로 손실 모델을 생성하기 위해 복수의 신호 경로 모델링 파라미터들과 상기 네트워크 측정 리포트를 결합하는 단계;
    상기 도시 경로 손실 모델(urban pass loss model)에 다운힐 심플렉스 알고리즘(Downhill Simplex algorithm)을 적용하는 단계;
    복수의 거리들을 생성하는 단계, 여기에서 각 거리들는 상기 이동 수신기 및 상기 복수의 셀룰라 스테이션들의 각각과 연관있으며;
    상기 이동 수신기의 위치를 계산하는 단계를 포함하는 이동 수신기의 위치 결정 방법.
  7. 복수의 셀룰라 스테이션들;
    상기 복수의 셀룰라 스테이션들과 연관된 복수의 신호 세기들을 결정하기 위한 이동 수신기, 여기에서 상기 복수의 신호 세기들은 특정 시점과 연관되며;
    전파 경로 손실 모델을 만들기 위해 상기 복수의 신호 경로 모델링 파라미터들과 상기 복수의 신호 세기들을 결합하는 상기 이동 수신기에 대한 복수의 신호 경로 모델링 파라미터들을 계산하는 것, 상기 전파 경로 손실 모델에 비선형 추정 알고리즘을 적용하는 것, 각 거리들이 상기 이동 수신기 및 상기 복수의 셀룰라 스테이션들의 각각과 연관되는 복수의 거리들을 생성하는 것, 및 상기 비선형 알고리즘 및 상기 위치 계산을 반복함에 의해 상기 이동 수신기의 위치를 계산하는 것을 위한 위치 서버; 및
    상기 이동 수신기 및 상기 위치 서버 사이에 통신을 위한 네트워크를 포함하는 이동 수신기의 위치 결정 시스템.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 이동 수신기는 이동 셀룰라 전화기인 이동 수신기의 위치 결정 시스템.
  9. 청구항 7에 있어서,
    네트워크 측정 리포트를 만들기 위해 복수의 신호 세기들 및 상기 복수의 셀룰라 스테이션 식별자들을 결합하는 제1 소프트웨어 어플리케이션을 포함하는 이동 수신기의 위치 결정 시스템.
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 네트워크는 무선 원격통신 네트워크인 이동 수신기의 위치 결정 시스템.
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