KR20100099809A - 와이브로용 티디오에이 측위방식 및 격자별 티디오에이 보정값을 이용한 엠에스 어시스티드 및 엠에스 베이스드 네트워크 위치 측위 방법 및 그 시스템과 그 방법에 의한 컴퓨터프로그램을 저장한 기록매체 - Google Patents

와이브로용 티디오에이 측위방식 및 격자별 티디오에이 보정값을 이용한 엠에스 어시스티드 및 엠에스 베이스드 네트워크 위치 측위 방법 및 그 시스템과 그 방법에 의한 컴퓨터프로그램을 저장한 기록매체 Download PDF

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Abstract

본 발명은 WiBro용 TDOA를 이용한 격자별(Cell 별) 측위 보상 알고리즘의MS Assisted 및 MS Based 네트워크 위치 측위 방법 및 그 시스템에 관한 것으로, 위치 측위 요청이 있을 경우 해당 단말기에서 전파 특성 정보를 측정하고 RAS의 Preamble Index별 기지국 위, 경도 정보를 기지국 및 중계기 DB 정보에서 뽑아낸 다음 서빙(Serving) 기지국을 중심으로 네이버(Neighbor) 기지국과의 거리를 계산하여 서빙 기지국에 가깝게 위치하면서 동시에 전파 특성이 좋은 3~4개의 기지국을 선별한 후 단말기에서 측정한 전파 특성 정보 중 각 RAS의 Preamble Index별 신호세기 정보와 선별한 기지국들의 위·경도 정보를 이용하여 각 TDOA방식을 이용하여 단말의 위치를 구한다. 1차적으로 구한 위·경도 값의 영역에 해당하는 사전에 구축된 일정 격자 크기의 패턴 데이터베이스 보상 값 정보가 존재할 경우에는 1차 위치 계산 값(TDOA 방식의 위치 계산 값)과 보상 값의 차이 값을 구하여 최종 측위 결과를 보고하고 패턴 데이터베이스 (TDOA DB)에 해당하는 보상 값이 존재하지 않을 경우에는 1차적으로 구한 TDOA값을 그대로 측위 결과로서 결정한다.
본 발명에 의하면, Wibro망 시스템에서 A-GPS 방식과 결합하지 않은 경우에도 보상값을 적용한 TDOA 보정 데이터베이스 데이터베이스를 손쉽게 구축할 수 있고, GPS 측위가 되지 않는 지역(건물 내 또는 지하도 또는 GPS 수신이 되지 않는 특정 지역 등)의 경우에도 단말 단독의 Wibro망의 보상값을 적용한 TDOA 보정 데이터베이스 측정 및 저장 기능을 이용하여 손쉽게 측정하여 데이터베이스화 할 수 있 다. 따라서, TDOA 보정 데이터베이스를 이용한 알고리즘은 본 발명에서 적용된 네트워크 측위 방식의 상용화에 기여할 수 있는 효과가 있다.
Wibro, TDOA, 측위, 보정, MS Assisted, MS Based, 네트워크, 위치, 위치 측위,

Description

와이브로용 티디오에이 측위방식 및 격자별 티디오에이 보정값을 이용한 엠에스 어시스티드 및 엠에스 베이스드 네트워크 위치 측위 방법 및 그 시스템과 그 방법에 의한 컴퓨터프로그램을 저장한 기록매체{MS Assisted and MS Based TDOA and TDOA correction for each square form Network Positioning Method and System in the Wibro, and Media that can Record Computer Program Sources for Method the same}
본 발명은 Wibro용 TDOA측위 및 TDOA보정 DB를 이용한 MS 어시스티드(Assisted) 및 MS 베이스드(Based) 네트워크 위치 측위 방법 및 그 시스템과 과 그 방법에 의한 컴퓨터프로그램을 저장한 기록매체에 관한 것이다.
일반적으로, 위치기반 서비스(location based service, LBS) 제공을 위한 위치측정 기술은 이동단말기의 위치를 측정하기 위하여 이동통신망의 기지국의 셀 반경인 전파환경을 이용하여 소프트웨어적으로 위치를 확인하는 네트워크 기반(network based) 방식과 이동단말기내에 장착된 GPS(global positioning system) 수신기를 이용한 핸드셋 기반(handset based) 방식, 그리고 이들 두 가지 방식을 혼합한 혼합(hybrid) 방식으로 분류된다.
상기 핸드셋 기반 방식으로는 A-GPS(Assisted-GPS) 방식과 컨벤션널(Conventional: Autonomous) GPS 방식이 있다.
상기 A-GPS는 TDMA(time division multiple access) 무선접속방식을 사용하는 유럽의 GSM(Global System for Mobile communication) 및 W-CDMA(HSDPA) 기반망과 CDMA(code division multiple access) 무선접속방식을 사용하는 IS-95 기반망 기술에서 모두 사용 가능한 방식이다.
상기 GSM 및 W-CDMA(HSDPA) 무선접속방식에서는 GPS 수신기를 내장한 이동단말기와 W-CDMA(HSDPA) 이동통신 망내의 SPC(SUPL Positioning Center)간에 OMA SUPL(Secure User Plane Location) 인테페이스와 OMA SUPL 내의 A-GPS 측위를 위한 프로토콜인 SUPL POS(RRLP (Radio Resource Location Protocol)를 내장한 W-CDMA(HSDPA) A-GPS 프로토콜)를 통한 메시지 송수신으로 단말기의 위치를 결정한다. 이때에 GPS 위성에서 수신되는 신호는 4개 이상의 위성신호가 수신됨으로써 위치 결정이 매우 정확하다.
상기 A-GPS는 이동단말기에서 수신한 위성신호를 전송받아서 위치를 계산하는 SPC(SUPL Positioning Center)와 W-CDMA(HSDPA) 이동통신망 내의 기지국 정보에 의한 계산을 가공 또는 다른 시스템으로 연계하는 위치정보센터(SUPL Location Center, SLC)로 구성되어 있다.
상기 A-GPS의 위치 측위 방식에는 MS-Assisted 방식과 MS-Based 방식으로 나 눌 수 있는데, MS-Assisted 방식은 SPC(stored program control)와 단말간 SUPL POS 프로토콜에 의해 데이터를 주고 받다가 단말에서 SPC로 위치 측정을 위한 보조할 수 있는 데이터(단말의 현 위치에서의 신호 수신 가능한 위성정보 등)를 측정하여 넘겨주고 이를 SPC에서 수신한 다음 SPC에 저장되어 있는 위성 정보와 단말에서 수신한 정보를 이용하여 GPS 방식으로 SPC에서 위치 측위하는 방식을 말한다.
상기 MS Based 방식은 위성의 역표시(Ephemeris)와 항해력(Almanac) 정보를 단말의 요구에 의해 SPC에서 단말에 내려주고 이를 이용하여 단말에서 위치 측위를 하는 방식이며, 보통 30분에서 2시간 단위로 상기에서 언급한 위성 데이터(data)를 SPC에 요구하여 수신한 다음 단말에서 위치 측위하는 방식을 말한다.
또한, 컨벤션널(Conventional: Autonomous) GPS는 SPC(SUPL Positioning Center) 등의 도움을 전혀 받지 않고 단말 자체에 내장된 GPS 수신 안테나 및 측위 알고리즘을 이용하여 단말 자체적으로 GPS 방식 위치 측위를 수행하는 방식으로, 단말의 콜드 스타트(Cold Start; 전원을 켜고 난 상태) 시에 전체 위성 정보를 받는데 소요되는 시간 때문에(수 분∼수십 분 소요) 실제 GPS 서비스를 제공하는데 시간이 오래 걸리는 단점과 A-GPS 방식에 비해 수신 감도가 떨어지는 문제만을 제외하고는 상기에서 언급한 MS Based 방식과 유사하다.
OTDOA(Observed Time Difference Of Arrival) 방식은 W-CDMA(HSDPA) 표준화 기구인 3GPP(3rd Generation Partnership Project)에서 권고하는 대표적인 네트워크 기반 측위 방식으로 3GPP LCS Release 98과 99를 통해 표준화되었다. 이동단말기가 3개 이상의 기지국에서 수신된 신호를 상대적인 도착시간과 거리의 차를 계산 하여 위치를 결정한다. 상기 OTDOA 방식은 OTD(Observed Time Difference), RTD(Relative Time Difference), GTD(geometric time difference)등의 시간 차 개념을 조합하여 네트워크 방식의 측위 계산에 사용하는 방식이다.
상기 OTD는 기지국에서 단말기까지의 두 기지국으로부터 신호 도착시간 차를 의미하며, W-CDMA(HSDPA) 단말에서 UE Rx-Tx Time Difference type 2 파라메터(parameter)를 측정함으로써 구할 수 있다.
상기 RTD는 두 기지국에서 신호 송신 시작시간의 차를 구할 수 있는 파라미터로서, 기지국에 별도의 측정장치인 LMU(Location Measurement Unit)를 장착해야만 측정이 가능하다. 따라서 3GPP 표준에서 권고한 네트워크 방식의 위치 계산을 위한 키 파라메터(Key Parameter)인 "GTD = OTD-RTD"를 구하기 위해서는 OTD 뿐만 아니라 RTD를 구해야만 OTDOA 방식의 네트워크 위치 계산을 수행할 수 있다.
네트워크 기반의 위치측정 기술은 이동단말과 서버와의 약속된 프로토콜(IS-801, RRLP, RRC 등)에 의해 단말 및 LMU(Location Measuring Unit)에서 측정한 데이터{MCC(Mobile Country Code), MNC(Mobile Network Code), U-CID(Umts Cell IDentity), PSC(Primary Scrambling Code) 및 NMR(Network Measurement Report)}를 측위 서버에 전달하고, 그 단말 측정 데이터(MCC, MNC, U-CID, PSC 및 NMR, OTD, RTD 등)와 기지국(PSC별)의 위, 경도 정보를 이용하여 측위서버에서 해당 이동단말의 위치측정 기능을 수행한다. 여기서, 기지국별 위, 경도 정보가 존재하지 않으면 어떤 형태의 네트워크 측위 방식도 제공할 수 없다. 즉, 기지국(PSC)별 위, 경도 정보가 네트워크 방식의 위치 측정을 위한 기본 위, 경도 정보로 활용되기 때문에 네트워크 방식의 위치 측정을 위해서는 반드시 기지국별 위, 경도 정보 데이터베이스가 구축되어 있어야 한다. 측위서버는 네트워크 방식의 위치측정(GPS 위성을 이용한 위치측정 방식을 제외한 서버 단에서 측위 요청한 단말의 위치를 측위하는 방식)을 수행하여 그 결과를 측위 서비스 요청한 대상에게(SLC, CP(Contents Provider) 혹은 서비스 요구한 단말) 전송한다.
이러한 네트워크 기반의 위치측정 기술은 기지국 반경 셀을 이용한 셀ID 방식, 이동단말기에서 보내는 신호를 기지국에서 수신하면서 방향각(LOB: line of bearing)을 계산하여 위치를 계산하는 AOA(angle of arrival) 방식, 3개 이상의 기지국간에서 발사한 전파의 도착시간으로 이동단말기에서 위치를 계산하는 TOA(time of arrival) 방식, 그리고 이동단말기에서 3개의 기지국으로부터 수신한 파일롯(pilot) 신호의 도착시간 차이를 측정하여 기지국간의 거리차를 계산하여 얻어진 2개의 쌍곡선(hyperbola)이 교차하는 지점을 이동단말기의 위치로 결정하는 TDOA(time difference of arrival) 방식(W-CDMA의 OTDOA 및 GSM의 E-OTD 방식이 이에 해당) 및 서비스 대상 지역을 격자로 분할하고 각각의 격자에 기지국 특성 데이터를 수집하여 데이터베이스화 한 다음 해당 데이터베이스를 이용하여 측위를 수행하는 RF 핑거프린트(FingerPrint) 방식 등이 있다.
이러한 종래의 네트워크를 이용한 위치측위 방식을 수행하기 위해서는 다음과 같은 문제점이 있다.
첫째, 이동단말 또는 이동통신 네트워크에서 측정한 파라미터인 시간 및 거리 측정 데이터를 이용하여 삼각측량 또는 쌍곡선 교차점 계산시 중계기에 의한 영 향을 많이 받게 된다. 즉, 중계기 사용 시 단말에서 측정한 기지국과 단말과의 시간 및 거리 데이터가 원 데이터 대비하여 지연이 발생하기 때문에 위치측정 정확도가 저하되는 문제점이 있다.
둘째, 비동기 이동통신망(GSM, W-CDMA)의 경우 시간 및 거리 측정 파라미터를 이용한 삼각 측량(OTDOA 또는 E-OTD 등) 방법은 단말에서 측정한 파라미터인 OTD(Observed Time Difference) 외에 별도의 GPS 장비를 부착한 LMU를 추가로 설치하여 LMU에서 측정한 RTD(Relative Time Difference) 값까지 측정해야만 계산식에 의해 측위 결과 값을 구할 수 있는데, 네트워크 방식 위치 측정을 위해 전체 이동통신 망에 LMU를 추가 설치하기에는 투자대비 효과가 크지 않은 관계로 LMU가 설치되지 않은 지역에서 삼각 측량 방식에 의한 네트워크 측위 방식은 사용할 수 없는 문제점이 있다.
셋째, 네트워크 기반의 위치측정 기술별로 이동통신 기지국 및 섹터마다 특성이 다른 관계로 위치측정 정확성을 높이기 위한 기지국 또는 섹터별로 다르게 사용되는 파라미터 최적화 과정에서 인적, 물적 자원 투입의 과다로 인하여 상용화 추진의 어려움이 발생하는 문제점이 있다.
넷째, 기존의 RF 핑거프린팅(Fingerprinting) 방식의 경우는 A-GPS 방식과 연동하지 않은 경우 또는 A-GPS 방식의 가입자 사용 빈도가 적은 경우 등의 초기 데이터베이스가 없거나 미미한 경우에는 정밀한 측위를 할 수 없는 문제점이 있다.
다섯째, 기존의 RF 핑거프린팅(Fingerprinting) 방식의 경우는 각 격자별 데이터베이스로 사용하는 데이터의 양이 크기 때문에 서버에서만 측위해야 하고 데이 터베이스를 위한 메모리 확보 공간이 커야 하는 문제점이 있다.
따라서, 종래의 네트워크 기반의 위치측정 기술은 위치측정의 정확도면에서 중계기 여부, LMU 설치 여부 및 최적화의 완성도 여부에 따라 최대 수백m ∼ 수km 까지 오차가 발생하는 등 상당한 문제가 내포된 위치측정 방식을 사용하였다.
또한, 위치 측위 기술 중 측위 정확도 면에서 가장 좋고 측위의 안정도 (Stability)도 뛰어난 방식인 RF 패턴 매칭(Pattern Matching; FingerPrinting) 기술의 경우 서비스 대상 지역 전체를 구축하려는 데이터베이스의 크기에 따라 분할하고 각각의 데이터베이스 모두를 해당 분할한 데이터베이스마다 RF 특성 데이터를 측정하여 데이터베이스를 구축해야 하는데, 이러한 데이터베이스를 구축하는 인적 및 물적 자원이 너무나 많이 소요되는 관계로 상용화 하는데 가장 큰 어려움으로 작용하고 있고 A-GPS가 활성화되지 않은 상태에서 초기 서비스하기에는 불가능한 문제점이 있다.
이러한 상기의 문제를 해결하기 위하여 패턴 데이터베이스가 구축되지 않은 경우에도 일정 수준의 측위 정확도를 제공할 수 있도록 하기 위해 RF 특성 정보 중 프리앰블 인덱스(Preamble Index)에 매핑(Mapping)되는 기지국별 상대적 신호 세기의 차에 의한 거리 변환 방법(제1방법)과 상대적 신호세기의 비율에 의한 기지국간 연결 선상의 특정 지점의 위치를 구하여 한 점 또는 세점, 네점 여부에 따라 각각의 지점을 연결한 삼각형 또는 사각형의 형상내의 무게 중심점 계산(TDOA 보정)에 의해 위치 측위를 수행하는 네트워크 측위 방식(제2방법)을 도입하여 초기 서비스 도입 시 활용하고, 특정 지역(도시별, 특정 도심지별 또는 특정 건물별)의 향상된 위치 정확도가 필요한 경우에는 A-GPS와 결합 혹은 패턴 데이터베이스 구축 툴(Tool)에 의해 또는 내비게이션(Navigation)과 결합하는 방법에 의해 보상값이 가미된 격자별 패턴 데이터베이스(TDOA 보정 DB)를 구축하여 보다 향상된 측위 정확도를 제공할 수 있도록 하였다.
또한, 서비스에 따라서는 위치 측위 시마다 소요되는 이동통신 망 사용에 따른 데이터 요금의 문제로 인한 서비스 사용률의 감소와 신규 단말마다 RF 특성 정보를 측정하여 서버로 보고하기 위해 단말 OEM 프로그램 변경 등의 번거로운 절차를 수행해야 하므로, 단말의 베이스밴드 칩(baseband chip) 또는 메모리에 직접 이러한 기능을 칩(chip)화 하기 위해서 단말에서 직접 측위할 수 있도록 패턴 데이터베이스 최소화 및 해당 데이터베이스의 단말로의 다운로드(download), RF 특성 정보 중 프리앰블 인덱스(Preamble Index)에 맵핑(Mapping)되는 기지국별 TDOA(Time Difference of Arrival) 보정 데이터베이스의 보정값에 의해 단말에서 직접 위치 측위를 수행하는 네트워크 측위 방식 도입 등을 제공할 수 있도록 하였다.
이외에 이동통신 사업자가 직접 LBS 서비스를 위해 이동통신 사업자가 소유하고 있는 시스템 및 기지국 정보(BSA)를 네트워크 측위 서버를 구축하는 SI(System Integrator)에게 제공하여 네트워크 측위 서버를 도입하는 것은 어렵지 않으나, Wibro 시장의 특성 상 이동통신 사업자와 시스템을 이용하여 LBS 서비스 등의 부가적인 서비스를 제공하는 사업자가 분리되어 있는 즉, 오픈 마켓(Open Market) 시장에서는 이동통신 사업자가 대외비로 취급하고 있는 시스템 및 기지국 정보(BSA)를 제공받기는 사실상 불가능하다.
따라서, 네트워크 방식 측위를 위해 필수적으로 제공되어야 하는 데이터인 시스템 및 기지국 정보(BSA)를 이동통신 사업자의 도움을 받지 않고 어떻게 구축할 수 있는지가 오픈 마켓(Open Market)에서 LBS 서비스 제공을 위한 서비스 사업자에게는 사업의 성공과 실패를 가름할 수 있는 필수적인 요소라고 할 수 있다. 또한, BSA(Base Station Almanac) 구축을 위해 필요한 패턴 데이터베이스 구축 시간 및 효율적인 구축 방법이 궁극적으로 서비스 제공의 성패 여부를 좌우한다고 하여도 과언이 아니라 하겠다.
전술한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 기존의 데이터베이스를 이용한 RF 핑거프린팅(Fingerprinting) 방식의 문제점인 데이터베이스의 과다한 구축에 의해 서버에서의 측위(MS Assisted Network Positioning)만 가능한 방식에서 탈피하여 각 격자별 최소의 정보만으로 구성하여 TDOA 보정 데이터베이스의 크기를 최소화 함으로써, 단말에서의 RF 핑거프린팅(Fingerprinting)에 의한 네트워크 방식 위치 측위 기능(MS Based Network Positioning)을 수행할 수 있는 Wibro용 TDOA측위 및 TDOA보정 DB를 이용한 MS Assisted 및 MS Based 네트워크 위치 측위 방법 및 그 시스템을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 서버에서의 측위 뿐만 아니라 필요 시 단말에서 직접 네트워크 측위 방법(TDOA 보정) 또는 RF Fingerprinting 방식의 네트워크 측위가 가능한 Wibro용 TDOA측위 및 TDOA보정 DB를 이용한 MS Assisted, MS Based 네트워크 위치 측위 방법 및 그 시스템을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 이동통신 사업자가 시스템 및 기지국 정보(BSA)를 제공하지 않을 경우에도 BSA를 구축할 수 있는 Wibro용 TDOA측위 및 TDOA보정 DB를 이용한 MS Assisted, MS Based 네트워크 위치 측위 방법 및 그 시스템을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는, A-GPS 측위 서버와 결합하지 않고 쉽게 Wibro TDOA 보정 데이터베이스를 구축할 수 있는 Wibro용 TDOA측위 및 TDOA보정 DB를 이용한 MS Assisted, MS Based 네트워크 위치 측위 방법 및 그 시스템을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는, TDOA 보정 데이터베이스 가 구축되지 않은 지역을(특히 건물 등의 In-building 지역) 인적, 물적 자원을 투입하여 가장 손쉽고 빠르게 TDOA 보정 데이터베이스 구축할 수 있는 Wibro용 TDOA측위 및 TDOA보정 DB를 이용한 MS Assisted, MS Based 네트워크 위치 측위 방법 및 그 시스템을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는, Wibro용 TDOA측위 및 TDOA보정 DB를 이용한 MS Assisted, MS Based 네트워크 위치 측위 방법에 의해 만들어진 컴퓨터프로그램을 저장한 기록매체를 제공하는데 있다.
전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 청구항 1에 기재된 발명은, (a) 위치 측위 요청이 있을 경우 해당 명령을 수신한 이동 단말에서 현재 위치의 전파 특성 정보를 수집하는 단계와; (b) 전파 특성 정보를 수신한 측위 알고리즘에서는 기지국별 신호세기(RSSI), 상대적인 시간차(Relative Delay), 단말에서 기지국까지 돌아오는 시간RTD(Round Trip Delay)값을 이용하여 TDOA방식으로 좌표를 구하는 단계와; (c) TDOA 보정 데이터베이스 유무에 따라 보상값 적용 여부를 결정하고 각각의 경우에 따른 위치 측위 결과를 결정하는 단계와; (d) A-GPS와 결 합하여 또는 특정 측정 Tool에 의해 TDOA 보정 데이터베이스 측정이 이루어 졌을 때, TDOA측위 방식에 의한 단말의 위치 계산 값과 실제 단말 위치와의 차를 계산한 결과를 각 격자별, 패턴 유형별 보상값 정보로서 각 격자에 저장하여 패턴 데이터베이스를 지속적으로 update하는 단계; 및 (e) 생성된 TDOA 보정 데이터베이스로부터 기지국 정보(BSA)를 추출하여 기지국 정보 데이터베이스를 생성하는 단계;를 포함하는 Wibro용 TDOA 측위 및 TDOA 보정 데이터베이스를 이용한 MS Assisted, MS Based 네트워크 위치 측위 방법을 제공한다.
전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 다른 수단으로서, 청구항 2에 기재된 발명은, 서버의 명령에 의해 RF 특성정보를 수집하여 서버에 전달하거나 필요 시 단말 내에 이식되어 있는 MS Based 위치 계산 기능과 TDOA 보정 데이터베이스를 이용하여 자체적으로 네트워크 방식 위치 계산 기능을 수행하는 이동통신 단말기, Conventional GPS 및 Notebook PC를 결합한 TDOA 보정 DB 데이터베이스 구축용 툴(Tool)과; 건물내 및 지하 지역 등 차량에 의해 이동하면서 패턴 데이터베이스를 수집하기 곤란한 지역에서의 수집 장치인 Wibro 단말에 TDOA 보정 DB 데이터베이스 수집용 소프트웨어를 탑재한 이동통신 단말기를 이용한 데이터베이스 구축용 툴(Tool)과; 측위 요청의 대상이 되며 Conventional GPS와 연동하여 자신의 현재 위치에 대한 패턴 데이터 측정 결과를 Wibro 이동통신 네트워크에서 소정 프로토콜을 통하여 전송하는 이동단말기 및 패턴 데이터베이스 수집 장치; 및 상기 이동단말기 및 TDOA 보정 DB 데이터베이스 수집 장치에서 측정한 패턴 데이터베이스 측정 결과를 수신하여 TDOA 보정 DB 데이터베이스 Update 및 BSA 데이터베이스를 생성하 고 단말의 RF 정보를 이용하여 네트워크 방식 위치 계산 기능을 수행하는 네트워크 측위 서버;를 포함하는 Wibro용 TDOA 측위 및 TDOA 보정 데이터베이스를 이용한 MS Assisted, MS Based 네트워크 위치 측위 시스템을 제공한다.
전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 또 다른 수단으로서, 청구항 3에 기재된 발명은, 제1항에 기재된 Wibro용 TDOA 측위 및 TDOA 보정 DB를 이용한 MS Assisted, MS Based 네트워크 위치 측위 방법에 의한 컴퓨터 프로그램을 저장한 기록매체를 제공한다.
본 발명에 의하면, Wibro망 시스템에서 A-GPS 방식과 결합하지 않은 경우에도 보상값을 적용한 TDOA 보정 데이터베이스 데이터베이스를 손쉽게 구축할 수 있고, GPS 측위가 되지 않는 지역(건물 내 또는 지하도 또는 GPS 수신이 되지 않는 특정 지역 등)의 경우에도 단말 단독의 Wibro망의 보상값을 적용한 TDOA 보정 데이터베이스 측정 및 저장 기능을 이용하여 손쉽게 측정하여 데이터베이스화 할 수 있다. 따라서, TDOA 보정 데이터베이스를 이용한 알고리즘은 본 발명에서 적용된 네트워크 측위 방식의 상용화에 기여할 수 있는 효과가 있다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한 다. 그러나 본 발명은 여러가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙여 설명하기로 한다.
이하, 본 발명에서 실시하고자 하는 구체적인 기술내용에 대해 첨부도면을 참조하여 상세하고도 명확하게 설명하기로 한다.
실시 예
도 1은 본 발명의 단말에서의 네트워크 방식 측위(MS Based Network Positioning)를 위한 서버와 단말간의 연동 시 Wibro망을 이용한 연동 예를 나타낸 시스템 구성도이다.
도 2는 본 발명의 정상 동작 상태에서의 단말 파라미터 수집 방법 및 MS Based 측위 방식의 네트워크 측위 서버와 단말간의 연동에 의한 실사용 예를 나타낸 시스템 구성도이다.
도 3은 본 발명의 MS Based 측위를 수행하는 단말과 네트워크 측위 서버간 MS Based 방식의 측위에 필요한 데이터베이스 송, 수신을 위한 실사용 예를 나타낸 시스템 구성도이고, 도 4는 본 발명의 Wibro망의 TDOA 보정 데이터베이스를 이용한 MS Based 단말의 수행 기능에 대한 구체적인 설명 예를 나타낸 시스템 구성도이다.
도 5는 측위 요구가 있을 경우 단말에서 파라미터 수집 및 해당 파라미터를 이용한 서버 및 단말에서의 측위 과정을 나타낸 동작 흐름도이고, 도 6은 도 5의 S100 ~ S104 단계의 바람직한 일 실시예를 나타낸 시스템 구성도이다.
본 발명에 의한 WiBro용 TDOA를 이용한 격자별(Cell 별) 측위 보상 알고리즘의 MS Assisted 및 MS Based 네트워크 위치 측위 방법 및 그 시스템은 다음과 같다.
먼저, 위치 측위 요청이 있을 경우 해당 단말기에서 전파 특성 정보를 측정하고, RAS의 프리엠블 인덱스(Preamble Index)별 기지국 위, 경도 정보를 기지국 및 중계기 DB 정보에서 뽑아낸 다음 서빙(Serving) 기지국을 중심으로 네이버(Neighbor) 기지국과의 거리를 계산하여 서빙 기지국에 가깝게 위치하면서 동시에 전파 특성이 좋은 3~4개의 기지국(서빙 기지국 포함, RAS의 Preamble Index별 Mapping되는)을 선별한다.
단말기에서 측정한 전파 특성 정보 중 각 RAS의 Preamble Index별 신호세기 정보와 선별한 기지국들의 위·경도 정보를 이용하여 각 TDOA방식을 이용하여 단말의 위치를 구한다.
1차적으로 구한 위·경도 값의 영역에 해당하는 사전에 구축된 일정 격자 크기의 패턴 데이터베이스 보상 값 정보가 존재할 경우에는 1차 위치 계산 값(TDOA 방식의 위치 계산 값)과 보상 값의 차이 값을 구하여 최종 측위 결과를 보고하고, 패턴 데이터베이스 (TDOA DB)에 해당하는 보상 값이 존재하지 않을 경우에는 1차적으로 구한 TDOA값을 그대로 측위 결과로서 결정한다.
그 구성으로는, 위치 측위 요청이 있을 경우 해당 명령을 수신한 이동 단말에서 현재 위치의 전파 특성 정보를 수집한다.
그 후, 전파 특성 정보를 수신한 측위 알고리즘에서는 기지국 별 상대적 시간 delay를 이용한 위·경도 값(TDOA)을 구한다.
그 다음, TDOA 보정 데이터베이스 유무에 따라 보상값 적용 여부를 결정하고 각각의 경우에 따른 위치 측위 결과를 결정한다.
그 다음, A-GPS와 결합하여 또는 특정 측정 Tool에 의해 TDOA 보정 데이터베이스 측정이 이루어 졌을 때, 상기 각 기지국별 상대적 신호세기에 따른 거리 환산에 의해 각 격자별, TDOA 보정을 위한 보상값 정보를 각 격자에 저장하여 TDOA 보정 데이터베이스를 지속적으로 update한다.
그 다음, 생성된 TDOA 보정 데이터베이스로부터 기지국 정보(BSA)를 추출하여 기지국 정보 데이터베이스를 생성한다.
또한, 본 발명은 기존의 데이터베이스를 이용한 RF 핑거프린팅(Fingerprinting) 방식의 문제점인 데이터베이스의 과다한 구축에 의해 서버에서의 측위(MS Assisted Network Positioning)만 가능한 방식에서 탈피하여 각 격자별 최소의 정보만으로 구성할 수 있게 함으로써 TDOA 보정 데이터베이스의 크기를 최소화 함으로써 단말에서의 RF Fingerprinting에 의한 네트워크 방식 위치 측위 기능(MS Based Network Positioning)을 수행할 수 있도록 하였다. 이때 MS Assisted 방식이든 MS Based 방식이든 동일하게 최소의 정보만을 저장한 형태의 보상값 DB로 구성한다.
본 발명에 의하면 TDOA 방식의 경우 TDOA 보정 데이터베이스가 존재하지 않으면 TDOA가 이상적인 상황에서의 측위 정확도와는 달리 실제 환경에서는 너무나도 많고, 다양한 변수 때문에 측위 정확도가 매우 취약한 결과를 보여주고 있다. 이것은 곧 서비스 활성화 및 해당 방식의 상용화에 걸림돌로 작용하였으나 본 발명에서 적용된 격자별(Cell별) TDOA보상 처리 방식에 의해 초기 서비스 시에도 서비스가 충분히 가능한 정도까지 위치 정확도가 보장되도록 제공되며 서비스의 진행 정도에 따라 추가 위치 측위 정확도의 개선이 필요한 경우 각 지역별, 또는 특정 지역에만 보상값 방식에 의한 TDOA 보정 데이터베이스를 적용함으로써 충분한 정도의 측위 정확도 개선이 이루어지도록 할 수 있다.
또한, 초기 단계에서도 손쉽게 본 발명의 결과물을 이용하여 초기 구축된 Wibro망의 TDOA 보정값 데이터베이스를 컨벤션널(Conventional) GPS가 장착된 단말의 측위 결과를 계속해서 해당 단말에 저장하였다가 서버의 요청이 있을 경우에는 이동통신 망을 통해 현재까지 저장되어 있던 측위 결과 데이터 및 RF 특성 데이터를 결합한 측정 데이터를 서버에 전송하여 필요 시마다 업데이트하고, 이러한 업데이트된 Wibro망의 TDOA 보정 데이터베이스를 이용하여 해당 Wibro 망의 기지국 정보도 자동 생성하여 반영함으로써 Wibro 이동통신망 내에서 이루어지는 기지국 변동 사항도 함께 반영하여 항상 최적의 데이터베이스를 유지할 수 있도록 구성된다.
본 발명에 의하면, Wibro망 시스템에서 A-GPS 방식과 결합하지 않은 경우에도 보상값을 적용한 TDOA 보정 데이터베이스 데이터베이스를 손쉽게 구축할 수 있고, GPS 측위가 되지 않는 지역(건물 내 또는 지하도 또는 GPS 수신이 되지 않는 특정 지역 등)의 경우에도 단말 단독의 Wibro망의 보상값을 적용한 TDOA 보정 데이터베이스 측정 및 저장 기능을 이용하여 손쉽게 측정하여 데이터베이스화 할 수 있 어서 TDOA 보정 데이터베이스를 이용한 알고리즘은 본 발명에서 적용된 네트워크 측위 방식의 상용화에 기여할 것이다
이상에서 설명한 본 발명의 바람직한 실시 예들은 기술적 과제를 해결하기 위해 개시된 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자(당업자)라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가 등이 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
본 발명은 이동통신 시스템을 예로 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않고 GSM 망, CDMA 망, WCDMA 망 및 Wibro 망 등 망 종류에 관계없이, 음성 및 영상 통화 서비스가 제공되고 호 처리가 이루어지는 모든 이동 통신 시스템에 적용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 단말에서의 네트워크 방식 측위(MS Based Network Positioning)를 위한 서버와 단말간의 연동 시 Wibro망을 이용한 연동 예를 나타낸 시스템 구성도
도 2는 본 발명의 정상 동작 상태에서의 단말 파라미터 수집 방법 및 MS Based 측위 방식의 네트워크 측위 서버와 단말간의 연동에 의한 실사용 예를 나타낸 시스템 구성도
도 3은 본 발명의 MS Based 측위를 수행하는 단말과 네트워크 측위 서버간 MS Based 방식의 측위에 필요한 데이터베이스 송, 수신을 위한 실사용 예를 나타낸 시스템 구성도
도 4는 본 발명의 Wibro망의 TDOA 보정 데이터베이스를 이용한 MS Based 단말의 수행 기능에 대한 구체적인 설명 예를 나타낸 시스템 구성도
도 5는 측위 요구가 있을 경우 단말에서 파라미터 수집 및 해당 파라미터를 이용한 서버 및 단말에서의 측위 과정을 나타낸 동작 흐름도
도 6은 도 5의 S100 ~ S104 단계의 바람직한 일 실시예를 나타낸 시스템 구성도
[ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ]
1 : PSS 2 : RAS
3 : ACR 4 : 인증서버
5 : PS(측위 서버) 11 : SUPL 메시지(Message)
12 : PSS와 PS 간의 송수신 정보
14 : Wibro 패턴 데이터베이스(Database)
30 : 이동통신 단말기 31 : RAS
32 : 단말 저장 Wibro 패턴 데이터베이스(Database)
33 : PS(측위 서버)
34 : Wibro 패턴 데이터베이스(Database)
40 : 이동통신 단말기 41 : RAS
42 : 단말 저장 Wibro 패턴 데이터베이스(Database)
43 : 단말에서의 파라미터 측정 기능
45 : 단말 자체의 위치 계산 기능
46 : 위치 측위 알고리즘 47 : 외부 연동 기능
150 : 이동통신 단말기 151 : GPS 위성
152 : RAS 153 : SUPL 메시지(Message)
154 : PSS와 PS 간의 송수신 정보
158 : 포지셔닝 서버(Positioning Server)
159 : Wibro 패턴 데이터베이스(Database)

Claims (3)

  1. Wibro용 TDOA 측위 및 TDOA 보정 데이터베이스를 이용한 MS Assisted 및 MS Based 네트워크 위치 측위 방법에 있어서,
    (a) 위치 측위 요청이 있을 경우 해당 명령을 수신한 이동 단말에서 현재 위치의 전파 특성 정보를 수집하는 단계와;
    (b) 전파 특성 정보를 수신한 측위 알고리즘에서는 기지국별 신호세기(RSSI), 상대적인 시간차(Relative Delay), 단말에서 기지국까지 돌아오는 시간RTD(Round Trip Delay)값을 이용하여 TDOA방식으로 좌표를 구하는 단계와;
    (c) TDOA 보정 데이터베이스 유무에 따라 보상값 적용 여부를 결정하고 각각의 경우에 따른 위치 측위 결과를 결정하는 단계와;
    (d) A-GPS와 결합하여 또는 특정 측정 Tool에 의해 TDOA 보정 데이터베이스 측정이 이루어 졌을 때, TDOA측위 방식에 의한 단말의 위치 계산 값과 실제 단말 위치와의 차를 계산한 결과를 각 격자별, 패턴 유형별 보상값 정보로서 각 격자에 저장하여 패턴 데이터베이스를 지속적으로 업데이트(update)하는 단계; 및
    (e) 생성된 TDOA 보정 데이터베이스로부터 기지국 정보(BSA)를 추출하여 기지국 정보 데이터베이스를 생성하는 단계;
    를 포함하는 Wibro용 TDOA 측위 및 TDOA 보정 데이터베이스를 이용한 MS Assisted 및 MS Based 네트워크 위치 측위 방법.
  2. Wibro용 TDOA 측위 및 TDOA 보정 데이터베이스를 이용한 MS Assisted 및 MS Based 네트워크 위치 측위 시스템에 있어서,
    서버의 명령에 의해 RF 특성정보를 수집하여 서버에 전달하거나 필요 시 단말 내에 이식되어 있는 MS Based 위치 계산 기능과 TDOA 보정 데이터베이스를 이용하여 자체적으로 네트워크 방식 위치 계산 기능을 수행하는 이동통신 단말기, 컨벤션널(Conventional) GPS 및 노트북 PC를 결합한 TDOA 보정 DB 데이터베이스 구축용 툴(Tool)과;
    건물내 및 지하 지역 등 차량에 의해 이동하면서 패턴 데이터베이스를 수집하기 곤란한 지역에서의 수집 장치인 Wibro 단말에 TDOA 보정 DB 데이터베이스 수집용 소프트웨어를 탑재한 이동통신 단말기를 이용한 데이터베이스 구축용 툴(Tool)과;
    측위 요청의 대상이 되며 컨벤션널(Conventional) GPS와 연동하여 자신의 현재 위치에 대한 패턴 데이터 측정 결과를 Wibro 이동통신 네트워크에서 소정 프로토콜을 통하여 전송하는 이동단말기 및 패턴 데이터베이스 수집 장치; 및
    상기 이동단말기 및 TDOA 보정 DB 데이터베이스 수집 장치에서 측정한 패턴 데이터베이스 측정 결과를 수신하여 TDOA 보정 DB 데이터베이스 업데이트 및 BSA 데이터베이스를 생성하고 단말의 RF 정보를 이용하여 네트워크 방식 위치 계산 기능을 수행하는 네트워크 측위 서버;
    를 포함하는 Wibro용 TDOA 측위 및 TDOA 보정 데이터베이스를 이용한 MS Assisted 및 MS Based 네트워크 위치 측위 시스템.
  3. 제1항에 기재된 Wibro용 TDOA 측위 및 TDOA 보정 DB를 이용한 MS Assisted 및 MS Based 네트워크 위치 측위 방법에 의한 컴퓨터 프로그램을 저장한 기록매체.
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