KR20090072765A - 휴대용 기지국 시스템을 이용한 단말 위치 추적 장치 및 그방법과 그를 이용한 통화 처리 장치 - Google Patents

휴대용 기지국 시스템을 이용한 단말 위치 추적 장치 및 그방법과 그를 이용한 통화 처리 장치 Download PDF

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Abstract

기지국의 고정된 위치를 이동시켜 이동 단말의 위치를 정확하게 파악할 수 있는 휴대용 기지국 시스템의 단말 위치 추적 방법이 제공된다. 이 방법은, 주파수 스캔을 통해 기지국 신호를 송출하고, 이동 단말로부터 수신된 무선주파수(RF) 신호를 분석하여, '기지국 위치 변경에 따른 지점별 신호분석결과'를 기지국의 현재 위치정보에 대응시켜 저장한다. 지점별 신호분석결과를 바탕으로, 이동 단말의 위치를 추적하여 이동 단말이 위치한 지점으로 기지국의 이동방향을 결정한다. 이러한 과정을 반복 수행하여, 이동 단말의 위치를 결정하게 된다.
이동 단말, 위치 추적, 기지국, 휴대용, 신호세기

Description

휴대용 기지국 시스템을 이용한 단말 위치 추적 장치 및 그 방법과 그를 이용한 통화 처리 장치{APPARATUS AND METHOD FOR TRACKING MOBILE TERMINAL USING MOBILE BASE STATION AND APPARATUS OF PROCESSING CALL}
본 발명은 휴대용 기지국 시스템을 이용한 단말 위치 추적 방법 및 그를 이용한 통화 처리 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 해상, 산악 등의 도서, 산간 지역에서 휴대용 기지국 시스템을 이동시켜 가면서 전파의 신호세기 변화를 감지하여 이동 단말(MS : Mobile Stastion)의 위치를 추적할 수 있는, 단말 위치 추적 장치 및 그 방법에 관한 것이다. 또한, 휴대용 기지국 시스템의 위치 이동을 통해 통화 가능한 위치에서 해당 단말과 통화를 성립시킬 수 있는 통화 처리 장치에 관한 것이다.
특히, 본 발명은 비행기 사고 혹은 선박 사고로 인해 산악 지역이나 해상 지역과 같이 광범위한 지역에서 조난되는 경우, 휴대용 기지국 시스템을 이동시켜 가며 이동 단말과 신호를 송수신받아, 이를 바탕으로 단말의 위치(즉, 가입자의 위치)를 손쉽게 파악하여, 쉽고 빠르게 인명구조 및 재난구조 대책을 마련할 수 있도록 한다.
종래기술에 따른 이동통신 시스템의 구성을 도 1을 참조하여 살펴보면 다음과 같다. 이하의 이동통신망 환경은 CDMA(Code Division Multiple Access), GSM(Global System for Mobile Telecommunication), WCDMA(Wideband CDMA) 등에 공통적으로 적용되는 것임에 유의하여야 한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 기지국(Babe Transceiver System)(14,15)은 다수 가입자의 통화를 위해 보다 넓은 통화권(Coverage)을 확보할 수 있도록 그 위치가 고정되어 있다. 또한, 기지국(14,15) 자체만으로는 가입자의 음성 데이터 및 신호(Signaling)를 처리할 수 없으며, 그 데이터를 처리할 수 있는 상위 제어국(BSC : Base Station Controller)(16)(혹은 교환국(MSC)(미 도시됨))과 E1(유럽 디지털 전송 규격으로, 2.048 Mbps 속도로 데이터를 전송함) 및 T1(북미 디지털 전송 규격으로, 1.544Mbps 속도로 데이터를 전송함)의 중계선을 통해 직접적으로 연결되어 있다.
상기 기지국(14,15)은 이동 단말(11~13)과 제어국(16) 사이에 위치하여 이동 단말(11~13)에 대한 호를 제어하고 유지보수 기능 등을 수행하며, 이동 단말(11~13)이 기지국(14,15)을 최초 인식할 수 있도록 유도하고, 필요한 데이터를 내려주며, 호 요구에 대해 트래픽 채널(Traffic Channel)을 할당하고 통화로(Paths)를 열어주는 기능을 수행한다.
또한, 상기 제어국(16)은 교환기(미 도시됨) 혹은 패킷 코어망(Packet Core Network)과 기지국(14,15) 사이에 존재하며, 기지국(14,15)의 상태 관리 및 무선 자원 관리 기능, 기지국(14,15) 간 핸드오프(예로서, 하드 핸드오프, 소프트 핸드 오프) 기능을 수행한다.
이와 같은 이동통신망 환경에서 통화가 성립되는 절차를 살펴보면 다음과 같다.
기지국(14,15)의 전파는 고정된 위치에서 높은 출력을 송신하고 있으며, 그 전파가 도달하는 지역 내에 위치한 이동 단말(11~13)은 해당 기지국(14,15)의 신호에 동기를 맞추어 통화를 할 수 있다. 즉, 가입자가 발신을 시도하면, 기지국(14,15)은 그 신호를 받아 상위 제어국(16) 혹은 교환국(미 도시됨)으로 보내고, 교환국(미 도시됨)에서는 정상적인 가입자인지 등을 판단하고 통화하고자 하는 착신 측까지 통화로를 열어주어 정상적인 통화가 이루어진다. 반대로, 가입자로 착신을 해야 하는 경우에는, 제어국(16) 혹은 교환국(미 도시됨)에서 해당 가입자로 착신 메시지를 보내고, 그에 대한 응답이 정상적으로 수신되는 경우에 발신 측까지 통화로를 열어주어 정상적인 통화가 이루어진다. 다만, 기지국(14,15)의 전파가 도달하지 못하는 지역에서는 발신 및 착신이 전혀 이루어질 수 없다.
참고적으로, 이동 단말(11~13)의 위치를 추적하는 전통적인 방법으로는, GPS를 이용하여 이동 단말(11~13)의 위치를 추적하거나, 셀(Cell) ID, 수신신호 세기 측정(RSSI : Received Signal Strength Indication), 신호의 도달각(AOA : Angel of Arrival), 신호의 도달방향(DoA : Direction of Arrival), 신호의 도달시간(TOA : Time of Arrival), 신호의 도달시간차(TDOA : Time Difference of Arrival) 등을 이용하여 이동 단말(11~13)의 위치를 추적할 수 있다.
그러나, 위성통신을 이용한 위치기반기술인 GPS는 신호 반경이 넓고 고정된 위성을 통해 안정적인 서비스를 제공하는 장점 때문에 실외에서 대상체의 위치 추적에 광범위하게 사용되고 있지만, 위성에 의존할 수밖에 없다는 한계성과 전력 소모량이 많고 처음 위치를 획득하는데 걸리는 시간(TTFF : Time To First Fix)이 길며, 다중경로와 가시위성 부족으로 인한 도심 및 음영지역에서의 정확성에 관한 근본적인 문제점을 갖고 있다. 특히, 이동 단말(11~13)이 GPS 수신기를 탑재하고 있어야만 위치 추적이 가능하다.
한편, 이동 단말(11~13)로부터 단말(11~13) 주위의 여러 기지국(14,15)에 도달하는 신호의 도달시간(ToA)을 이용하여 이동 단말(11~13)의 위치를 추적할 수 있다. 즉, 각 기지국(14,15)에 도달하는 신호의 도달시간을 알면 기지국(14,15)으로부터 이동 단말(11~13)까지의 거리를 환산할 수 있고, 단말 주위의 여러 기지국(14,15)에서 획득한 거리정보를 이용하면 이동 단말(11~13)의 위치를 추적할 수 있다.
또한, 수신신호 세기 측정(RSSI)을 통한 위치 추적 기술에 대해 살펴보면, 두 개의 기지국(14,15)에서 이동 단말(11~13)의 신호 세기를 측정하여 위치를 추적할 수 있다. 이는 이동 단말(11~13)의 송신 전력을 알고 있다고 가정하고 수신신호의 감쇄를 측정하면, 환경에 적합한 전파전파모델을 적용하여 이동 단말(11~13)로부터 기지국(14,15)까지의 거리를 환산할 수 있다. 이 거리정보를 이용하여 이동 단말(11~13)의 위치를 추적할 수 있다.
또한, 신호의 도달방향(DoA)을 이용한 위치 추적 기술에 대해 살펴보면, 두 개 또는 그 이상의 기지국(14,15)에서 신호의 도달 방향을 추정하면 방향의 교차점 으로 이동 단말(11~13)의 위치를 파악할 수 있다. 이 기법은 셀(기지국)에서 어레이 안테나가 필요하게 된다.
또한, 신호의 도달시간차(TDoA)를 이용한 위치 추적 기술에 대해 살펴보면, 이는 세 개 이상의 셀(기지국)이 관여하고 각 셀(기지국)은 동기화되었다고 가정한다. 각 셀(기지국)에서 신호의 도달시간(Time Stamp)을 측정하여 셀(기지국) 간 시간차를 구한다. 이러한 시간차로부터 셀(기지국) 간 교차점으로 이동 단말(11~13)의 위치를 파악할 수 있다.
그러나, 이동 단말(11~13)이 GPS 수신기를 탑재하고 있지 않거나, 해상, 산악 등의 도서, 산간지역에서는 이동 단말(11~13)의 위치 추적을 위한 전통적인 방식을 동일하게 적용할 수 없다. 왜냐하면, 도서, 산간지역에서는 기지국(14,15)의 수가 적기 때문이다. 고작해야, 셀 ID 방식에 의한 단말 위치 추적 방식을 사용할 수밖에 없다(예로서, Cell ID 방식에서는 1개의 위치 기준점을 제공하고, 삼각측량 원리를 이용한 AoA, ToA, TDoA 방식에서는 3개의 위치 기준점을 제공하며, RSSI 방식에서는 1개 이상의 위치 기준점을 제공하고(삼각측량 원리를 이용할 수도 있고 그렇지 않을 수도 있음), DoA 방식에서는 2개 이상의 기준점을 제공해야 위치 추적이 가능함). 따라서, 이하에서는 도서, 산간지역에서 셀 ID 및 RSSI에 기반한 위치 추적 방식의 문제점을 위주로 살펴보기로 한다.
통상, 기지국(14,15)은 다수 가입자의 많은 통화를 확보하기 위해 최적화된 고정된 위치와 높은 출력이 필요하며, 음성 데이터 처리 및 통화로를 위한 제어국(16) 혹은 교환국(미 도시됨)과의 연결이 필수이다. 특히, 이러한 이유로 인해 통화 호수가 상대적으로 적은 지역, 예를 들면 험준한 산악 지역이나 해상 지역에서는 기지국(14,16)의 전파가 실제로 미치지 못하는 것이 현실이다. 특히, 이러한 지역에서 가입자가 비행기 혹은 선박 등의 조난을 당하였을 때에는, 해당 가입자가 휴대 전화(이동 단말(11~13))를 가지고 있더라도 전파가 도달하지 못하여 조난 위치를 파악할 수 없으며, 설령 조난 위치까지 기지국(14,15)의 전파가 도달하여도 기지국(14,15)의 통화권이 워낙 넓기 때문에, 가입자(조난자)와 통화하면서 위치를 파악하지 않는 이상 단말(11~13)의 정확한 위치를 찾는 것은 불가능하다. 즉, 비행기 혹은 선박 사고시 이동 단말(11~13)의 신호를 찾는다 하더라도(즉, 셀 ID에 의거한 단말 위치 추적 방식을 적용한다 하더라도), 그 신호를 기준으로 사고 지점을 찾는데 거의 도움이 되지 않는 것이다.
따라서, 비행기 사고 혹은 선박 사고 등의 경우, 그 위치가 기지국(14,15)의 전파가 도달할 수 있는 지역이라 하더라도 그 신호세기만 가지고 이동 단말(11~13)의 위치를 쉽게 파악할 수 없었으며, 또한 실제로는 전파가 도달할 수 없는 지역이 대부분이기 때문에 주로 헬기나 인력을 동원하여 육안으로 그 위치를 파악하였다.
실제 사례를 살펴보면, 최근 빈번히 발생하고 있기도 하는 외국에서의 한국인 비행기 조난 사고시 탑승객의 이동 단말(11~13)의 전파가 주변 기지국(14,15)에서 잡혔다고 하지만, 그 정보가 실제 조난 위치를 파악하는데 별로 도움이 되지 못하였다. 그 이유는 해당 기지국(14,15)의 셀 커버리지 영역이 너무 넓기 때문에 그 정보만으로는 단말(11~13)의 정확한 위치를 파악할 수 없기 때문에, 인명 구조의 특성상 촌각을 다투는 상황에서는 실효성이 떨어진다. 더욱이, 실제 조난당하기 전 에 이동 단말(11~13)의 전파가 기지국(14,15)에 잡혔다 하더라도, 실제 조난 위치가 전파 음영 지역인 경우라면, 이동 단말(11~13)의 신호가 잡힌 위치를 파악한다 하더라도 조난자와의 통화는 불가능하다.
또한, 현재 기지국(14,15)은 넓은 영역의 커버리지를 확보할 수 있도록 그 위치가 고정되어 있으며, 이동 단말(11~13)의 전파 세기 정보(신호세기 정보)만으로는 단말(11~13)의 위치를 찾는 것은 상당히 어려우며, 또한 기지국(14,15)의 전파가 도달하지 않는 음영 지역에 위치한 단말(11~13)은 신호를 보낼 수 없기 때문에 위치를 찾는 것은 불가능하다.
여기서, 이동 단말(11~13)의 신호세기 정보만으로는 단말(11~13)의 위치를 찾는 것이 어려운 이유는 다음과 같다.
이동 단말1(11)의 위치와 이동 단말2(12)의 위치에서 측정된 기지국1(14)의 신호세기는 비슷하게 수신되며, 역으로 기지국1(14)에서 이동 단말1(11)에서 송신하는 신호와 이동 단말2(12)가 송신하는 신호세기 역시 비슷하게 수신된다. 따라서, 기지국(14)이 고정된 위치에서는 각 단말1,2(11,12)의 위치 파악은 어렵다. 또한, 기지국(14)과 이동 단말(11,12) 중간에 건물이나 나무 등의 장애물이 있다면, 그 신호세기 역시 거리에 비례하지 않기 때문에 단순히 신호세기 만으로는 위치를 파악하는 것은 불가능하다.
결론적으로, 고정된 위치의 기지국(14,15)에서 송신하는 신호만을 가지고는 이동 단말(11~13)의 구체적인 위치를 파악하는 것이 불가능하며, 또한 기지국(14,15) 자체만으로는 이동 단말(11~13)과의 통화 등의 기능을 발휘할 수 없는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명에서는 기지국의 이러한 고정된 위치를 이동시켜 이동 단말의 위치를 정확하게 파악할 수 있도록 하며, 또한 휴대용 기지국 단독으로 상위 제어국 및 교환국의 기능까지 일부 담당하여 가입자와 직접 통화할 수 있도록 한다.
그러므로, 본 발명의 목적은 특히 해상, 산악 등의 도서, 산간 지역에서 휴대용 기지국 시스템을 이동시켜 가면서 전파의 신호세기 변화를 감지하여 이동 단말의 위치를 추적하기 위한, 단말 위치 추적 장치 및 그 방법을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 휴대용 기지국 시스템의 위치 이동을 통해 통화 가능한 위치에서 해당 단말과 통화를 성립시킬 수 있도록 하기 위한, 통화 처리 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 일 특징에 따르면, 기지국의 고정된 위치를 이동시켜 이동 단말의 위치를 정확하게 파악할 수 있는 휴대용 기지국 시스템의 단말 위치 추적 장치가 제공된다. 본 발명에 의하면, 주파수 스캔을 통해 송출된 기지국 신호에 대해 이동 단말로부터 수신된 무선주파수(RF) 신호를 분석하고, '기지국 위치 변경에 따른 지점별 신호분석결과'를 기지국의 현재 위치정보에 대응시켜 저장한 후, 지점별 신호분석결과를 바탕으로, 이동 단말의 위치를 추적하여 이동 단말이 위치한 지점으로 기지국의 이동방향을 결정한다.
또한, 본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 단말 위치 추적 장치에 의해 위치 추적된 이동 단말과의 통화를 처리하는 장치가 제공된다. 본 발명에 의하면, 이동 단말의 위치가 통화 가능한 위치인 경우, 이동 단말로 착신 응답 요청 메시지를 전송하여, 착신 응답시 이동 단말과의 통화를 성립시킨다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 기지국의 고정된 위치를 이동시켜 이동 단말의 위치를 정확하게 파악할 수 있는 휴대용 기지국 시스템의 단말 위치 추적 방법이 제공된다. 본 발명에 의하면, 주파수 스캔을 통해 기지국 신호를 송출한다. 그런 다음, 이동 단말로부터 수신된 무선주파수(RF) 신호를 분석하여, '기지국 위치 변경에 따른 지점별 신호분석결과'를 기지국의 현재 위치정보에 대응시켜 저장한다. 그런 다음, 지점별 신호분석결과를 바탕으로, 이동 단말의 위치를 추적하여 이동 단말이 위치한 지점으로 기지국의 이동방향을 결정한다. 이러한 과정을 반복 수행하여, 이동 단말의 위치를 결정하게 된다.
상기와 같은 본 발명은, 기지국의 위치를 이동시켜 가면서, 단말 입장에서 기지국의 전파의 세기가 변화하고 또한 기지국 입장에서 단말기의 전파의 세기가 변화하는 것을 이용하여 이동 단말의 위치를 쉽게 찾을 수 있는 이점이 있다.
따라서, 본 발명은, 선박 및 비행기 사고 등의 위급한 상황에서 그 사고 위치를 쉽고 빠르게 찾을 수 있게 됨으로써, 인명구조 등에 보다 빨리 대처할 수 있는 장점이 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 관한 동작 원리를 상세히 설명한다. 다만, 이하의 설명에서는 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 우려가 있는 경우, 널리 알려진 기능이나 구성에 관한 구체적 설명은 생략하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일실시예가 적용될 수 있는 휴대용 기지국 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
휴대용 기지국 시스템(20)은 그 위치가 고정된 기지국이 아닌, 헬기, 선박, 자동차 등의 이동체에 탑재되어 이동 가능한 기지국 장비이다. 다만, 휴대용 기지국 시스템(20)의 안테나 및 R/F 장치(21)는 이동통신 신호를 처리하는 무선주파수(Radio Frequency) 장치로서, 통상의 기지국에서와 동일한 기능을 수행한다.
특히, 휴대용 기지국 시스템(20)에는 단말 위치 추적 기능 및 통화 처리 기능을 위한 모듈(22)(도 3 참조)이 탑재된다. 그리고, 전원이 없는 곳에서도 휴대용 기지국 시스템(20)이 동작 가능하도록, 전원을 공급할 수 있는 배터리(23)가 구비된다. 또한, 위치 추적 대상의 이동 단말(MS)과 통화 가능하도록 전화기(일반 송수화기)(30)와의 연동을 위한 라인 인터페이스(Line Interface), 신호분석결과 및 기지국 이동방향을 보여줄 수 있도록 모니터(40)와의 연동을 위한 모니터 인터페이스(Monitor Interface), 사용자(운영자) 입력을 위한 키보드(50) 및 마우스(60)와의 연동을 위한 키보드/마우스 인터페이스(Keyboard/Mouse Interface)를 구비한다. 다만, '기지국 이동방향'은 모니터(40)를 통하지 않고도, 사용자가 식별 가능한 범 위내에서 이를 지시할 수 있는 자체 구비된 상/하/좌/우 표시등(미 도시됨) 또는 작은 액정의 디스플레이(미 도시됨)에 표시될 수도 있다.
참고로, 전화기(30), 모니터(40), 키보드(50)/마우스(60) 등은 휴대용 기지국 시스템(20)과 분리형으로 구성될 수도 있고, 소형화를 위해 일체형으로도 제공될 수 있다.
특히, 휴대용 기지국 시스템(20)의 제어부(22)에는 기본적으로 이동통신 신호 처리를 위한 모듈(H/W or S/W) 외에도, 본 발명에 따른 단말 위치 추적 및 통화 처리를 위한 모듈(H/W or S/W), 기타 장비 운영을 위한 모듈(H/W or S/W)이 구비된다.
여기서, 이동통신 처리를 위한 모듈이라 함은, 현재 제공되고 있는 이동통신(예로서, GSM, CDMA, 혹은 WCDMA 등) 규격에 따른 기지국 및 제어국 혹은 교환국의 H/W or S/W 모듈 및 이동통신 운영자 인터페이스를 의미한다.
그리고, 단말 위치 추적 및 통화 처리를 위한 모듈은 조난당한 가입자의 이동 단말이 탐색하고 있는 주파수를 알고 있는 경우 해당 주파수로 기지국 신호를 송출하기 위한 '주파수 선택 기능'를 구비한다. 또한, 조난당한 가입자의 단말기 번호를 알고 있는 경우, 주기적으로 해당 이동 단말로 기지국 신호를 보낼 수 있도록 가입자 전화번호를 입력할 수 있는 '가입자 번호 입력 기능'를 구비한다. 또한, 사용자(운영자)가 특정 이동 단말(조난당한 가입자의 단말기 번호를 알고 있는 경우) 혹은 모든 이동 단말의 추적을 지시하면 설정된 주파수 또는 모든 주파수로 기지국 신호를 보내어 이동 단말로부터 응답이 있는지 여부를 확인하고 이를 분석하 여 사용자(운영자)의 모니터(40)에 출력시키는 '신호 분석 기능'을 구비한다. 또한, 신호분석결과에 따라 단말 신호세기 및 기지국 신호세기가 약한 지점에서 강한 지점으로, 그리고 기지국 신호의 지연시간이 큰 지점에서 작은 지점으로 기지국을 이동시키는 방향을 제시하고 궁극적으로 이동 단말의 위치를 파악하는 '단말 위치 추적 기능'을 구비한다. 또한, 이동 단말의 위치가 통화 가능한 위치인 경우, 이동 단말로 착신 응답 요청 메시지를 전송하여, 착신 응답시 이동 단말과의 통화를 성립시키는 '통화 처리 기능'을 구비한다. 기타 기능으로, 모든 정보를 저장 및 조회할 수 있는 '인터페이스(Interface) 기능' 및 기지국의 각종 H/W 및 S/W를 운영 및 유지보수하기 위한 '부가 기능'을 구비한다.
여기서, 설정된 주파수 또는 모든 주파수로 기지국 신호를 송출하는 기능을 '주파수 스캔 기능'이라 명명한다. 이에 따라, '주파수 스캔 기능'은 '주파수 선택 기능'을 포함하는 개념임을 알 수 있다.
또한, 조난당한 가입자의 단말기 번호를 알고 있는 경우, 가입자 전화번호를 입력하여 해당 전화번호에 대응되는 주파수로 기지국 신호를 송출할 수 있으므로, '가입자 번호 입력 기능'과 '주파수 선택 기능'은 연관관계가 있음을 알 수 있다.
즉, 추적하고자 하는 이동 단말의 번호를 알고 있는 경우, 예를 들면 비행기 혹은 선박 사고시 탑승객의 명단에 따른 휴대 전화번호 및 그에 따른 주파수를 입력한다. 이때, 휴대 전화번호로 주파수를 알아낼 수 있기 때문에, 주파수 입력은 수동 입력이 아닌, 자동으로 입력될 수 있다(이 경우, 휴대용 기지국 시스템(20)에서 휴대 전화번호에 따른 주파수를 알고 있어 휴대 전화번호에 따른 주파수가 자동 기입됨). 왜냐하면, 일반적으로 휴대 전화번호에 따라 탐색하는 주파수가 결정되기 때문이다. 그러나, 만약 단말기 번호를 모르는 경우에는 모든 주파수로 추적을 시도하게 된다.
정리해 보면, 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 휴대용 기지국 시스템(20)의 단말 위치 추적 장치(22)는, 주파수 스캔을 통해 송출된 기지국 신호에 대해 이동 단말로부터 수신된 무선주파수(RF) 신호(예로서, 이동 단말이 감지한 기지국 신호세기, 기지국 신호의 지연 시간, 이동 단말에서 송신한 단말 신호세기를 포함함)를 분석하기 위한 신호 분석부(221)와, 신호 분석부(221)에 의한 '기지국 위치 변경에 따른 지점별 신호분석결과'를 기지국의 현재 위치정보에 대응시켜 저장하는 저장부(222)와, 지점별 신호분석결과를 바탕으로, 이동 단말의 위치를 추적하여 이동 단말이 위치한 지점으로 기지국의 이동방향을 결정하기 위한 이동방향 결정부(223)를 포함한다. 또한, 사용자 입력 및 출력, 지점별 신호분석결과 및 기지국의 이동방향을 화면 표시하기 위한 키보드(50)/마우스(60), 모니터(40)를 더 포함한다. 또한, 전술한 바와 같이, '기지국 이동방향'을 모니터(40)를 통하지 않고도, 사용자가 식별 가능한 범위내에서 이를 지시할 수 있도록, 자체 구비된 상/하/좌/우 표시등(미 도시됨) 또는 작은 액정의 디스플레이(미 도시됨)를 더 포함할 수 있다.
여기서, 기지국의 이동방향은, 단말 신호세기 및 기지국 신호세기가 약한 지점에서 강한 지점으로, 그리고 기지국 신호의 지연시간이 큰 지점에서 작은 지점으로 기지국을 이동시키는 방향이다.
결국, 이동 단말의 위치는, 기지국 신호세기 및 단말 신호세기가 가장 강한 지점에서, 그리고 기지국 신호의 시간지연이 가장 작은 지점에서, 기지국의 현재 위치정보로 파악할 수 있는 것이다.
그리고, 주파수 스캔을 통해 기지국 신호를 송출한다 함은, 이동 단말의 전화번호를 바탕으로 획득한 주파수로 기지국 신호를 송출하거나, 모든 주파수 추적을 통해 기지국 신호를 송출하는 것을 의미한다.
한편, 상기 단말 위치 추적 장치를 통해 이동 단말이 위치한 방향으로 휴대용 기지국 시스템(20)을 이동시키는 과정에서, 이동 단말의 위치가 통화 가능한 위치에 있는 경우에, 통화 처리부(224)는 이동 단말로 착신 응답 요청 메시지를 전송하여, 착신 응답(Hook-off)시 이동 단말과의 통화를 성립시킬 수 있다. 이러한 통화 처리 기능은 제어국 및 교환국의 일부 기능을 휴대용 기지국 시스템(20)에서 처리하는 것이다. 이때, 휴대용 기지국 시스템(20)과 이동 단말의 직접 통화를 위해서는, 라인 인터페이스를 통해 연동되는 전화기(30)가 필요하다.
도 4를 참조하여 단말기 위치 추적 기능 및 통화 처리 기능을 갖는 휴대용 기지국 시스템의 동작을 살펴보기로 한다.
본 발명의 방법은, 주파수 스캔을 통해 기지국 신호를 송출한 후, 이동 단말로부터 수신된 무선주파수(RF) 신호를 분석하여, '기지국 위치 변경에 따른 지점별 신호분석결과'를 기지국의 현재 위치정보에 대응시켜 저장해 둔 후, 지점별 신호분석결과를 바탕으로 이동 단말의 위치를 추적하여 이동 단말이 위치한 지점으로 기지국의 이동방향을 결정하는 과정을 반복 수행함으로써, 이동 단말의 위치를 결정 한다. 이를 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 조난 위치가 해상이나 산악 지역처럼 광범위한 경우, 휴대용 기지국 시스템을 헬기나 선박 등에 장착하고 휴대용 기지국 시스템의 전파 범위를 수백 m에서 수km로 제한시켜 조난 추정 위치를 기준으로 전파(기지국 신호)를 송출한다. 이때, 추적하고자 하는 대상이 위치하는 곳이 국소적인 지역이라면, 개인 휴대 혹은 차량 등에 탑재할 수도 있을 것이다.
기지국 신호를 송출함에 있어서, 임의의 주파수로 기지국 신호를 송출할 수도 있고, 모든 주파수로 기지국 신호를 송출할 수도 있다(406). 이는 추적하고자 하는 이동 단말의 번호를 알고 있는 경우(401), 예를 들면 비행기 혹은 선박 사고시 탑승객의 명단에 따른 휴대 전화번호를 입력하면(402), 휴대 전화번호로 주파수를 알아낼 수 있기 때문에(일반적으로, 휴대 전화번호에 따라 탐색하는 주파수가 결정됨)(403), 해당 이동 단말의 주파수로 무선주파수(RF)를 설정하여(404) 설정된 주파수로 기지국 신호를 송출한다(406). 그러나, 만약 추적하고자 하는 이동 단말의 단말기 번호를 모르는 경우에는(401), 해당 단말의 주파수 역시 알 수 없기 때문에(403), 주파수 설정을 모든 주파수로 설정하여(405), 설정된 주파수로 기지국 신호를 송출한다(406).
휴대용 기지국 시스템을 통해 계속해서 이동 단말의 추적을 시도하다가 추적하고자 하는 이동 단말의 신호가 감지되면(407), 그 신호를 획득하였을 때의 기지국 위치정보(GPS를 통한 위도/경도)와 당시 기지국 신호의 세기 등을 저장하고(408), 이동 단말로부터 수신된 신호의 내용을 해독한 후 저장한다. 이때, 이동 단말로부터 수신된 신호는 이동 단말이 감지한 기지국 신호의 세기, 기지국 신호의 지연 시간, 이동 단말에서 송신한 단말 신호의 세기 등이 될 수 있다.
휴대용 기지국 시스템의 위치를 계속해서 이동하면서, 기지국 위치정보 및 당시 기지국 신호의 세기 등을 저장하고, 이동 단말로부터 수신된 신호의 내용을 해독한 후 저장하는 과정을 반복한다. 이때, 휴대용 기지국 시스템의 위치를 이동하는 방향은, 단말 신호세기 및 기지국 신호세기가 약한 지점에서 강한 지점으로, 그리고 기지국 신호의 지연시간이 큰 지점에서 작은 지점으로 기지국을 이동시키게 된다(기지국 이동방향 지시 기능).
이러한 방법을 여러 번 반복하게 되면 휴대용 기지국 시스템의 위치에 따른 이동 단말이 감지한 기지국 신호의 세기, 기지국 신호의 지연 시간, 이동 단말에서 송신한 단말 신호의 세기 등이 기록될 것이다(기지국 위치정보 및 당시 기지국 신호의 세기 등과 맵핑되어 기록됨). 이때, 기지국의 위치 변경에 따른 이동 단말이 감지한 기지국 신호세기, 기지국 신호 지연시간, 이동 단말에서 송신한 단말 신호세기 등이 도표 형태로 나타나게 되며, 그 정보를 바탕으로 현재의 기지국 위치에서 어느 방향으로 이동하였을 때 이동 단말의 신호세기가 더 강해짐을 알 수 있게 된다. 따라서, 휴대용 기지국 시스템을 다시 해당 방향으로 조금씩 이동시켜가며 같은 방법으로 위치와 세기에 대한 정보를 분석해 나간다.
위의 과정을 반복하게 되면 최종 이동 단말의 위치를 파악하여(409) 이동 단말이 위치한 지점으로 정확하게 이동할 수 있다. 이때, 이동 단말이 위치한 지점은, 이동 단말이 감지한 기지국 신호세기 및 이동 단말에서 송신한 단말 신호세기 가 가장 강한 지점에서, 그리고 기지국 신호의 시간지연이 가장 작은 지점이 되며, 이때의 휴대용 기지국 시스템의 현재 위치정보로 파악된다.
만약, 이동 단말의 위치가 파악되지 않은 상황에서(409), 이동 단말로부터 수신된 신호의 세기를 바탕으로 통화를 할 수 있는 충분한 위치가 된다면(410), 해당 이동 단말로 착신 응답 요구 메시지를 송신하여 통화를 시도할 수도 있다(411). 물론, 조난당한 가입자의 이동 단말과 통화할 수 있는 상황이 된다면, 직접 통화하여 그 위치를 파악할 수도 있다(이 경우 단말의 위치가 파악된 경우(412) 반복 과정을 종료함). 그러나, 통화를 통해서도 위치 파악이 되지 않은 경우에는 반복 과정을 통해 이동 단말이 위치한 지점(이동 단말이 감지한 기지국 신호세기 및 이동 단말에서 송신한 단말 신호세기가 가장 강한 지점, 그리고 기지국 신호의 시간지연이 가장 작은 지점)으로 거리를 좁혀 나간다.
여기서, 가입자와 통화하기 위해서는, 상위 제어국 및 교환국의 통화 처리 기능이 휴대용 기지국 시스템에 포함되어 있으며(상기 도 3의 통화 처리부에서 수행함), 이때 통화는 외부 LINE으로 연결된 일반 전화기 혹은 수화기를 통해 가능하다.
상기 과정 중 휴대용 기지국 시스템의 위치와 이동 단말의 신호세기 등을 고려하여 이동하여야 할 방향(기지국의 이동방향) 등을 지시하기 때문에, 휴대용 기지국 시스템을 탑재한 헬기, 선박, 차량, 사람 등은 이 기지국의 이동방향정보를 바탕으로 이동만 하면 되므로, 단말의 위치 추적 과정이 빨리 이루어질 수 있다.
본 명세서에서는 본 발명이 일부 실시예들과 관련하여 설명되었지만, 본 발 명이 속하는 기술분야의 당업자가 이해할 수 있는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 변경이 이루어질 수 있다는 점을 알아야 할 것이다. 또한, 그러한 변형 및 변경은 본 명세서에 첨부된 특허청구의 범위 내에 속하는 것으로 생각되어야 한다.
도 1은 종래기술에 따른 이동통신 시스템의 구성을 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 일실시예가 적용될 수 있는 휴대용 기지국 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 단말기 위치 추적 장치 및 그를 이용한 통화 처리 장치의 구성을 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 단말기 위치 추적 및 통화 처리 절차를 설명하기 위한 흐름도.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
20 : 단말기 위치 추적 및 통화 처리 장치
221 : 신호 분석부
222 : 저장부
223 : 이동방향 결정부
224 : 통화 처리부

Claims (14)

  1. 기지국 시스템의 단말 위치 추적 장치에 있어서,
    주파수 스캔을 통해 송출된 기지국 신호에 대해 이동 단말로부터 수신된 무선주파수(RF) 신호를 분석하기 위한 신호분석수단;
    상기 신호분석수단에 의한 '기지국 위치 변경에 따른 지점별 신호분석결과'를 기지국의 현재 위치정보에 대응시켜 저장하는 저장수단; 및
    상기 지점별 신호분석결과를 바탕으로, 상기 이동 단말의 위치를 추적하여 상기 이동 단말이 위치한 지점으로 상기 기지국의 이동방향을 결정하기 위한 이동방향 결정수단
    을 포함하는 휴대용 기지국 시스템을 이용한 단말 위치 추적 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기지국의 이동방향은,
    단말 신호세기 및 기지국 신호세기가 약한 지점에서 강한 지점으로, 그리고 상기 기지국 신호의 지연시간이 큰 지점에서 작은 지점으로 상기 기지국을 이동시키는 방향인 것을 특징으로 하는 휴대용 기지국 시스템을 이용한 단말 위치 추적 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 이동 단말로부터 수신된 무선주파수(RF) 신호는,
    상기 이동 단말이 감지한 상기 기지국 신호세기, 상기 기지국 신호의 지연 시간, 상기 이동 단말에서 송신한 상기 단말 신호세기를 포함하는 것을 특징으로 하는 단말 위치 추적 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 이동 단말의 위치는,
    상기 기지국 신호세기 및 상기 단말 신호세기가 가장 강한 지점에서, 그리고 상기 기지국 신호의 시간지연이 가장 작은 지점에서, 상기 기지국의 현재 위치정보로 파악할 수 있는 것을 특징으로 하는 휴대용 기지국 시스템을 이용한 단말 위치 추적 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 주파수 스캔은,
    상기 이동 단말의 전화번호를 바탕으로 획득한 주파수로 상기 기지국 신호를 송출하거나, 모든 주파수 추적을 통해 상기 기지국 신호를 송출하는 것을 특징으로 하는 휴대용 기지국 시스템을 이용한 단말 위치 추적 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기지국의 이동방향을 표시하기 위한 표시수단
    을 더 포함하는 휴대용 기지국 시스템을 이용한 단말 위치 추적 장치.
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    사용자 입력 및 출력, 상기 지점별 신호분석결과 및 상기 기지국의 이동방향을 화면 표시하기 위한 입출력수단
    을 더 포함하는 휴대용 기지국 시스템을 이용한 단말 위치 추정 장치.
  8. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 상기 단말 위치 추적 장치에 의해 위치 추적된 상기 이동 단말과의 통화를 처리하는 장치에 있어서,
    상기 이동 단말의 위치가 통화 가능한 위치인 경우, 상기 이동 단말로 착신 응답 요청 메시지를 전송하여, 착신 응답시 상기 이동 단말과의 통화를 성립시키는 것을 특징으로 하는 통화 처리 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 통화 처리 장치와 라인 인터페이스를 통해 연동되어, 상기 이동 단말과의 통화를 위한 통화수단
    을 더 포함하는 통화 처리 장치.
  10. 기지국 시스템의 단말 위치 추적 방법에 있어서,
    주파수 스캔을 통해 기지국 신호를 송출하는 제1단계;
    이동 단말로부터 수신된 무선주파수(RF) 신호를 분석하여, '기지국 위치 변경에 따른 지점별 신호분석결과'를 기지국의 현재 위치정보에 대응시켜 저장하는 제2단계;
    상기 지점별 신호분석결과를 바탕으로, 상기 이동 단말의 위치를 추적하여 상기 이동 단말이 위치한 지점으로 상기 기지국의 이동방향을 결정하는 제3단계; 및
    상기 제1 내지 제3 단계를 반복 수행하여, 상기 이동 단말의 위치를 결정하는 제4단계
    를 포함하는 휴대용 기지국 시스템을 이용한 단말 위치 추적 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 이동 단말의 위치가 통화 가능한 위치인 경우, 상기 이동 단말로 착신 응답 요청 메시지를 전송하여, 착신 응답시 상기 이동 단말과의 통화를 성립시키는 단계를 더 포함하는 휴대용 기지국 시스템을 이용한 단말 위치 추적 방법.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 주파수 스캔을 통해 상기 기지국 신호를 송출하는 과정은,
    상기 이동 단말의 전화번호를 바탕으로 획득한 주파수로 상기 기지국 신호를 송출하거나, 모든 주파수 추적을 통해 상기 기지국 신호를 송출하는 것을 특징으로 하는 휴대용 기지국 시스템을 이용한 단말 위치 추적 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 기지국의 이동방향은,
    단말 신호세기 및 기지국 신호세기가 약한 지점에서 강한 지점으로, 그리고 상기 기지국 신호의 지연시간이 큰 지점에서 작은 지점으로 상기 기지국을 이동시키는 방향인 것을 특징으로 하는 휴대용 기지국 시스템을 이용한 단말 위치 추적 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 이동 단말의 위치는,
    상기 기지국 신호세기 및 상기 단말 신호세기가 가장 강한 지점에서, 그리고 상기 기지국 신호의 시간지연이 가장 작은 지점에서, 상기 기지국의 현재 위치정보로 파악할 수 있는 것을 특징으로 하는 휴대용 기지국 시스템을 이용한 단말 위치 추적 방법.
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