KR20090092780A - 이동 통신 네트워크의 단말기의 위치 결정 방법 및 장치 - Google Patents

이동 통신 네트워크의 단말기의 위치 결정 방법 및 장치

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KR20090092780A
KR20090092780A KR1020097010931A KR20097010931A KR20090092780A KR 20090092780 A KR20090092780 A KR 20090092780A KR 1020097010931 A KR1020097010931 A KR 1020097010931A KR 20097010931 A KR20097010931 A KR 20097010931A KR 20090092780 A KR20090092780 A KR 20090092780A
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알렉산더 파브스트
카르스텐 모르
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로오데운트쉬바르츠게엠베하운트콤파니카게
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Abstract

본 발명은 이동-무선 네트워크에서 사용자 장치(110)의 위치의 개선된 결정을 위한 방법에 관한 것이다. 공지된 위치-결정 방법은 부정확하거나 또는 제한된 범위에서만 이용가능하거나 또는 빌딩 내에서는 전혀 이용가능하지 않다. 인접한, 제 2 사용자 장치(120)와 공동으로, 새로운 방법은 상대적으로-부정확한 위치추적 방법이 사용자 장치 자체에 이용가능하더라도, 특히 사용자 장치가 빌딩 내에 배치되어 있다면, 상대적으로-정확한 위치추적을 달성하도록 의도되어 있다. 제 2 사용자 장치(120)의 절대 위치는 제 1 위치-결정 방법으로 결정된다. 제 2 사용자 장치(120)에 대한 제 1 사용자 장치(110)의 상대적 위치는 제 2 위치-결정 방법으로 결정된다. 마지막으로, 제 1 사용자 장치(110)의 절대 위치는 제 2 사용자 장치(120)의 절대 위치 및 제 2 사용자 장치(120)에 대한 제 1 사용자 장치(110)의 상대적 위치에 기초하여 결정되며, 제 1 및 제 2 위치-결정 방법은 다른 방법이다.

Description

이동 통신 네트워크의 단말기의 위치 결정 방법 및 장치{Method and device for determination of the position of a terminal in a mobile communication network}
본 발명은 이동-무선 네트워크에서의 사용자 장치의 위치의 개선된 결정에 관한 방법 및 장치에 관한 것이다.
사용자 장치의 위치의 결정 가능성은 현대 이동-무선 네트워크의 중요한 특징이다. 이 맥락에서, 사용자 장치는 이동 전화일 수 있고, 특히 또한 임의의 컴퓨터일 수 있으며, 이동-무선 네트워크 내에서 송신하고 수신하기 위한 장비에 설비된다. 다양한 위치-결정 방법이 이용가능하다.
간단한 셀 위치추적(cell positioning)의 경우에, 사용자 장치가 로그되어 있는, 무선 셀의 위치를 결정한다. 정확도는 무선 셀의 크기 및 형태에 좌우된다. 무선 셀이 작을수록, 실제의 결정된 위치는 더 정확하게 동의할 것이다.
소위 TDOA(Time Difference of Arrival) 방법으로, 이동-무선 네트워크에서의 사용자 장치의 위치는 복수의 다른 수신기에서 사용자 장치로부터 전송된 신호의 도착 시간들 사이의 차이에 기초하여 결정된다. 공지된 위치들에서의 2 개의 수신기로, 가능한 송신기 위치는 쌍곡면(hyperboloid)상에 배치된다. 제 3 수신기가 존재한다면, 가능한 위치들은 곡성 상에 배치되고, 2 개의 쌍곡면의 교점으로부터 형성된다. 정확한 위치 결정은 적어도 4 개의 수신기를 필요로 한다.
그러나, TDOA 방법의 하나의 단점은 위치추적의 부적당한 정확도이고, 가능한 원인들이 수신기 및/또는 송신기의 형태에서, 수신기 시스템의 시간 측정, 수신기 시스템의 동기화에서, 또는 전송된 임펄스의 대역폭에서 발견될 수 있다.
소위 E-OTD 방법은 사용자 장치의 위치를 결정하기 위해, 이미-존재하는 GSM 인프라구조를 사용한다. 사용자 장치의 위치는 3 개의 기지국을 교차하는 삼각 측량에 의해 결정되고, 평가는 사용자 장치(예를 들어, 이동 전화기)에서 무선 신호의 도착에 따른 시간차에 기초한다. 이들 시간차는 위치 결정에 대한 네트워크로 사용자 장치로부터 전송되거나, 또는 사용자 장치는 네트워크로부터 추가 데이터를 수신하고, 네트워크로부터, 위치를 계산한다. 상기 방법은 또한 빌딩 내에서 기능하지만, 그러나 실제 위치로부터 100 미터에 달하는 편차를 가지며, GPS의 정확도를 달성하지 못한다. 또한, 사용자 장치는 E-OTD에 특히 적응되어야 한다.
비교적 높은 정확도를 가지는 하나의 방법은 소위 AGPS(Assisted GPS) 방법이다. 이는 더 빠른 GPS 위치추적용 이동-무선 네트워크를 통해 임시 데이터의 전송을 위한 방법이다. 이동 전화기가 사용하는, 무선 셀과 관련하여, 이동 전화기의 근접 위치는 이미 알려져 있다. 이 위치는 가까이에 배치된 다른 무선-이동 마스트(mast)로부터 신호 지연 시간의 측정을 통해 더 정확하게 결정될 수 있다. 위치를 정확하게 계산하기 위해 적어도 3 개의 기지국에 의한 수신을 필요로 한다. 2 개의 기지국만이 수신된 경우, 위치는 2 개의 위치만으로 제한될 수 있다.
이 정보는 위성 신호(가시적 위성의 식별, 근사 지연 값, 도플러 이동)에 대한 검색 범위를 좁히며, 따라서 측정을 가속하기 위해 사용될 수 있다.
통상적 GPS를 이용하여, 수신기는 2 개의 작업(task)을 가진다. 신호의 도착 시간을 측정하고 위성으로부터 전송된 데이터를 판독하며, 이는 특히 경로 파라미터와 오류 정정을 포함한다. A-GPS의 경우에, 위성 데이터는 기준 수신기에 의해 판독되며, 이는 하늘과 관련하여 양호한 가시성을 가지는 고정 방식으로 설정된다. 정확한 위치 데이터는 이미 측정되어 있다. 따라서, 이동 수신기는 위성 신호의 도착 시간만을 측정할 필요가 있으며, 이는 30 dB 더 낮은 레벨을 요구한다.
위치의 실제 계산이 이행되는, 위치에 따라, 네트워크-기반 모드와 단말기-기반 모드 사이에서 구별된다. 네트워크 기반 A-GPS의 경우에, 사용자 장치는 개별 위성 신호의 측정된 시간 지연 시간을 전송하며, 이동 무선 네트워크에서의 서버는 이들로부터 정확한 위치를 계산하고, 마지막으로 사용자 장치에 거꾸로 전송된다. 이 경우에, 임시 데이터는 검색-필드 파라미터로 배타적으로 구성된다. 단말-기반 모드의 경우에, 사용자 장치는 위성 데이터 및 보조 데이터만을 수신하고 측정 이후에 위치를 계산한다.
A-GPS 방법의 하나의 단점은 추가 비용을 발생하는, 이동 사용자 장치에서 GPS 위성의 신호용 수신기를 필요로 한다는 점이다. 또다른 단점은 빌딩 내에서, GPS 신호가 매우 열등하게 수신될 수 있거나 전혀 수신되지 않을 수 있다.
첨부한 도면을 참고로 하여, 본 발명의 이들 및 또다른 태양, 특성 및 이점은 예시적인 실시예의 다음의 상세한 설명에 나타나 있다. 상기 도면은 다음과 같다:
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 방법이 사용될 수 있는, 상황의 개략적 도면을 나타낸다;
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 방법의 흐름도를 나타낸다;
도 3은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 방법에 관한 흐름도를 나타낸다;
도 4는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 방법에서 사용될 수 있는, 몇 개의 인접한 장치를 가지는 상황의 개략적 도면을 나타낸다;
도 5는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 방법에 관한 흐름도를 나타낸다.
그러므로 본 발명의 목적은 상대적으로-부정확한 위치추적(positioning) 방법이 사용자 장치에 단독으로 이용가능하더라도 상대적으로-정확한 위치추적을 허용하는, 이동-무선 네트워크에서의 사용자 장치의 위치추적 방법 및 시스템을 제공하는 것이다. 특히, 본 발명의 목적은 예를 들어, AGPS를 사용할 수 없는 빌딩 내부에서 사용자 장치의 정확한 위치 결정을 허용하는 것이다.
이 목적은 독립항 제 1 항에 따른 이동-무선 네트워크에서의 사용자 장치의 위치를 결정하는 방법 및 독립항 제 12 항에 따른 대응 시스템에 의해 본 발명을 따라 달성된다. 유리한 실시예들이 종속항에 정의되어 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 이동-무선 네트워크에서 제 1 사용자 장치의 절대 위치(absolute position)를 결정하기 위한 방법은 제 1 위치-결정 방법으로 제 2 사용자 장치의 절대 위치의 결정; 제 2 위치-결정 방법으로 제 1 사용자 장치의 상대적 위치(relative position)의 결정; 및 제 2 사용자 위치에 대한 사용자 장치의 상대적 위치 및 제 2 사용자 장치의 절대 위치에 기초하여 제 1 사용자 장치의 절대 위치의 결정을 포함한다. 제 1 및 제 2 위치결정 방법은 다른 방법이다.
제 2 사용자에 관련한 제 1 사용자 장치의 상대적 위치의 결정은 또다른 실시예에서, 제 2 위치-결정 방법으로 제 1 사용자 장치의 제 1 절대 임시 위치의 결정; 제 2 위치-결정 방법으로 제 2 사용자 장치의 제 2 절대 임시 위치의 결정; 및 제 2 사용자 장치의 제 2 절대 임시 위치 및 제 1 사용자 장치의 제 1 절대 임시 위치에 기초한 상대적 위치의 결정을 포함한다.
또다른 실시예에서, 제 1 위치-결정 방법은 제 2 위치-결정 방법보다 절대 위치의 더 정확한 결정을 허용할 수 있다. AGPS 방법은 제 1 위치-결정 방법으로 사용될 수 있다. TDOA 방법은 제 2 위치-결정 방법으로 사용될 수 있다.
또다른 실시예에서, 이동-무선 네트워크에서 사용자 장치의 절대 위치를 결정하는 방법은 또한 사용자 장치의 절대 위치가 제 1 방법으로 결정될 수 있는지 여부를 검사하는 단계를 포함할 수 있다. 결정될 수 있다면, 사용자 장치의 절대 위치는 제 1 위치결정 방법으로 결정될 수 있다. 상기 방법은 주기적으로 반복될 수 있다. 또한, 상기 방법은 요청시에만 이행될 수 있다.
또다른 실시예에서, 이동-무선 네트워크에서의 사용자 장치의 위치를 결정하는 방법은 복수(n)의 위치들에 기초한 사용자 장치의 위치의 결정 및 복수(n)의 제 2 사용자 장치에 대한 사용자 장치의 복수(n)의 위치들을 결정하기 위한 상기 단계의 이행을 포함한다.
이동-무선 네트워크에서의 사용자 장치의 절대 위치를 결정하기 위한 시스템은 제 1 위치-결정 방법으로 제 2 사용자 장치의 절대 위치를 결정하기 위한 수단; 제 2 위치-결정 방법으로 제 2 사용자 장치에 관련한 제 1 사용자 장치의 상대적 위치를 결정하기 위한 수단; 및 제 2 사용자 장치에 관한 사용자 장치의 상대적 위치 및 제 2 사용자 장치의 절대 위치에 기초하여 제 1 사용자 장치의 절대 위치를 결정하기 위한 수단을 포함할 수 있고, 제 1 및 제 2 위치-결정 방법은 다른 방법이다.
도 1은 사용자 장치(10)가 빌딩 내에 배치되어 있는, 상황에 관한 개략적 도면을 나타내다. 빌딩은 위성 내비게이션 시스템의 신호가 부적절하게 수신될 수 있거나 또는 사용자 장치(10)에 의해 전혀 수신되지 않도록 사용자 장치(10)를 차폐한다. 반대로, 인접한 사용자 장치(120)는 차폐되지 않아서, 사용자 장치(120)는 위치 결정을 위한 위성 내비게이션 시스템의 신호를 사용할 수 있다.
본 발명의 기본 개념은 사용자 장치(110)의 위치 결정의 정확도를 증가시키 위해, 사용자 장치(110)의 위치 결정에서 인접 사용자 장치(120)의 위치추적을 통합하는 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이동-무선 네트워크에서 사용자 장치의 절대 위치를 결정하기 위한 방법(200)의 흐름도를 나타낸다. 도 1와 관련하여 설명되어 있는 바와 같이 상황을 가정하자.
단계 210에서, 사용자 장치(120)의 제 1 절대 위치는 제 1 위치-결정 방법으로 측정된다. 제 1 위치-결정 방법은 위성 내비게이션 시스템에 기초할 수 있다. 사용자 장치(120)가 위성 내비게이션 시스템의 신호를 수신하고 위치 결정을 제공하기 위해 신호를 처리할 수 있다고 가정한다. GPS 시스템은 위성 내비게이션 시스템으로 사용될 수 있다. 대안으로서, GALILEO 시스템 또는 하이브리드 시스템을 사용할 수 있다. 제 1 위치-결정 방법은 소위 AGPS(Assisted-GPS) 방법일 수 있다.
단계 220에서, 제 2 사용자 장치에 관련한 제 1 사용자 장치의 상대적 위치는 제 2 위치-결정 방법으로 결정된다. 이 맥락에서, 본 발명의 일 실시예에서, 벡터를 결정할 수 있고, 제 2 위치-결정 방법으로 측정된 각각의 경우에, 좌표 원점으로 제 1 사용자 장치의 위치에 관련한 제 2 사용자 장치의 위치를 나타낸다. 제 1 사용자 장치가 빌딩 내에 배치되어 있다는 사실에 상관없이, 제 2 위치-결정 방법은 제 1 및 제 2 사용자 장치에 대해 모두 이행될 수 있다고 가정한다. 본 발명의 일 실시예에서, 제 2 위치-결정 방법은 제 1 위치-결정 방법과 비교하여 감소된 정밀도를 제공한다. TDOA 방법은 제 2 위치-결정 방법으로 사용될 수 있다.
단계 230에서, 제 1 사용자 장치의 절대 위치는 제 2 사용자 장치에 대한 제 1 사용자 장치의 상대적 위치 및 제 2 사용자 장치의 절대 위치에 기초하여 결정된다.
본 발명의 일 실시예에서, 제 2 사용자 장치에 대한 제 1 사용자 장치의 상대적 위치는 제 2 위치-결정 방법으로 제 2 사용자 장치의 제 2 절대 임시 위치 및 제 1 사용자 장치의 제 1 절대 임시 위치를 결정하여 결정될 수 있다. 제 2 사용자 장치에 대하여 제 1 사용자 장치의 상대적 위치는 2 개의 임시 위치 사이의 차로서 얻어진다. 제 1 사용자 장치의 절대 위치는 상대적 위치 및 제 2 사용자 장치의 절대 위치의 합으로 결정될 수 있다. 벡터 공식에서:
본 발명의 또다른 실시예는 규치적 타이밍 간격에서 단계 210에서 230에 따라 위치 결정의 반복 또는 특정 요청에 기초하여 단계 210에서 230의 이행을 포함한다.
도 3은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 이동-무선 네트워크에서 사용자 장치의 절대 위치를 결정하는 방법에 관한 흐름도를 나타낸다. 제 1 위치-결정 방법이 제 2 위치-결정 방법보다 더 정확하게 동작한다고 가정한다. 당해 사용자 장치(110)에 대한 위치 결정을 위한 더 양호한 선택이 발견될 수 없다면 도 2와 관련해서 설명되어 있는 방법을 사용하는 것이 필요할 뿐이다.
따라서, 단계 310에서, 제 1 및 제 2 위치 결정 방법의 사용 전에, 제 1 위치 결정 방법이 사용자 장치(110)의 위치를 결정하는데 이용가능한지 여부를 결정하기 위해 테스트를 이행한다. 이용가능하다면, 제 1 위치-결정 방법은 사용자 장치(110)의 위치를 결정하기 위해, 단계 320에서 사용된다.
제 1 위치-결정 방법이 사용자 장치(110)에 이용가능하지 않다면, 단계 330, 340 및 350에 사용된 도 2와 관련하여 설명된다. 정확한 위치추적이 또한 또다른 수단에 의해 이행될 수 있다면, 이 절차는 더 많은 비용이 드는 방법의 이행을 절감하는 이점을 가진다.
도 4는 도 1의 상황과 유사한 방식으로 사용자 장치(410)가 빌딩 내에 배치되어 있는, 또다른 상황에 관한 도면을 제공하고, 몇 개의 제 2 사용자 장치(420, 430 및 440)는 본 발명에 따른 위치 결정에 이용가능하다.
다음은 도 2와 관련하여 표현된 방법이 어떻게 도 4에 도시된 상황에서 더욱 개선될 수 있는 지를 설명한다. 이 맥락에서, 제 1 위치-결정 방법이 사용자 장치(410)에 대해 이용가능하지 않지만, 제 2 방법만은 이용가능하다고 가정한다.
도 5는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 이동-무선 네트워크에서 사용자 장치의 절대 위치를 결정하기 위한 방법에 관한 흐름도를 나타내며, 몇 개의 인접한, 제 2 사용자 장치들의 존재를 고려한다. 다음에서 인접한 제 2 사용자 장치의 개수는 n이다.
단계 510에서, i=1, ... , n 인 절대 위치 ai는 모든 인접한, 제 2 사용자 장치(520, 530 등)에 대해 제 1 위치-결정 방법으로 결정된다. 단계 520에서, 개별 제 2 사용자 장치에 관련한 제 1 사용자 장치(510)의 상대적 위치 ri는 제 2 위치-결정 방법으로 모든 인접한 제 2 사용자 장치(520, 530, 등)에 대해 결정된다.
단계 530에서, 위치 중 몇 위치는 동일할 수 있지만, 또한 다를 수 있는 사용자 장치(510)의 n 개의 위치 pi는 도 2와 관련하여 나타난 공식에 따라 합해진 절대 및 상대적 위치 ai 및 ri로부터 얻어진다. 마지막 위치 p의 결정은 pi의 선택 및/또는 결합에 의해 이행될 수 있다.
예를 들어, 개별 pi로부터 거리 제곱의 합의 최소값을 구하는, 위치는 마지막 위치 p로서 결정될 수 있다:
본 발명은 상대적으로-부정확한 위치추적 방법이 사용자 장치에 이용가능하더라도, 이동-무선 시스템에서의 사용자 장치의 위치추적이 가능하게 되는 이점을 가진다. 본 발명의 하나의 특정 이점은 예를 들어, AGPS를 사용할 수 없는, 빌딩 내부의 사용자 장치의 정확하나 위치 결정이다.
본 발명의 내용에 포함되어 있음.

Claims (12)

  1. 이동-무선 네트워크에서의 제 1 사용자 장치(110)의 절대 위치 결정 방법으로서,
    - 제 1 위치-결정 방법으로 적어도 하나의 제 2 사용자 장치(120)의 절대 위치를 결정하는 단계;
    - 제 2 위치-결정 방법으로 제 2 사용자 장치(120)에 대하여 제 1 사용자 장치(110)의 상대적 위치를 결정하는 단계; 및
    - 제 2 사용자 장치(120)의 절대 위치 및 제 2 사용자 장치(120)에 대한 제 1 사용자 장치(110)의 상대적 위치에 기초하여 제 1 사용자 장치(110)의 절대 위치를 결정하는 단계를 포함하고, 제 1 및 제 2 위치-결정 방법이 다른 방법인 절대 위치 결정 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    제 2 사용자 장치(120)에 대하여 제 1 사용자 장치(110)의 상대적 위치를 결정하는 단계는:
    - 제 2 위치-결정 방법으로 제 1 사용자 장치(110)의 제 1 절대 임시 위치를 결정하는 단계;
    - 제 2 위치-결정 방법으로 제 2 사용자 장치(120)의 제 2 절대 임시 위치를 결정하는 단계; 및
    - 제 2 사용자 장치(120)의 제 2 절대 임시 위치 및 제 1 사용자 장치(110)의 제 1 절대 임시 위치에 기초하여 상대적 위치를 결정하는 단계를 포함하는 절대 위치 결정 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    제 1 위치-결정 방법은 제 2 위치-결정 방법보다 절대 위치의 더 정확한 결정을 허용하는 절대 위치 결정 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    제 1 위치-결정 방법으로 AGPS 방법이 사용되는 절대 위치 결정 방법.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    제 2 위치-결정 방법으로 TDOA 방법이 사용되는 절대 위치 결정 방법.
  6. 이동-무선 네트워크에서의 사용자 장치(110)의 절대 위치 결정 방법으로서,
    - 사용자 장치(110)의 절대 위치가 제 1 방법으로 결정될 수 있는지 여부를 테스트하는 단계;
    - 결정될 수 있다면, 제 1 방법으로 사용자 장치(110)의 절대 위치를 결정하는 단계;
    - 결정될 수 없다면, 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 따른 방법으로 사용자 장치(110)의 절대 위치를 결정하는 단계를 포함하는 절대 위치 결정 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    방법은 주기적으로 반복되는 절대 위치 결정 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    방법은 요청시에만 이행되는 절대 위치 결정 방법.
  9. - 복수(n)의 제 2 사용자 장치(420, 430, 440)에 대해 제 1 사용자 장치(410)의 복수(n)의 위치를 결정하기 위한 제 1 항에 따른 방법을 사용하는 단계; 및
    - 제 2 사용자 장치(420, 430, 440)의 복수(n)의 위치에 기초하여, 제 1 사용자 장치(410)의 위치를 결정하는 단계를 포함하는 이동-무선 네트워크에서 제 1 사용자 장치(410)의 위치 결정 방법.
  10. 컴퓨터에 의해 실행된, 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 방법을 이행하는 이동-무선 네트워크에서의 사용자 장치의 절대 위치를 결정하기 위한 소프트웨어.
  11. 제 10 항에 따른 소프트웨어가 저장되어 있는 데이터 매체.
  12. - 제 1 위치-결정 방법으로 적어도 하나의 제 2 사용자 장치(120)의 절대 위치를 결정하기 위한 수단;
    - 제 2 위치-결정 방법으로 제 2 사용자 장치(120)에 대하여 제 1 사용자 장치(110)의 상대적 위치를 결정하기 위한 수단; 및
    - 제 2 사용자 장치(120)에 대하여 제 1 사용자 장치(110)의 상대적 위치 및 제 2 사용자 장치(120)의 절대 위치에 기초하여 제 1 사용자 장치(110)의 절대 위치를 결정하기 위한 수단을 포함하고, 제 1 및 제 2 위치-결정 방법이 다른 방법인 이동-무선 네트워크에서의 제 1 사용자 장치(110)의 절대 위치를 결정하는 시스템.
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