KR20120047168A - 이동통신 단말기의 위치 인식 방법 - Google Patents

이동통신 단말기의 위치 인식 방법 Download PDF

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KR20120047168A
KR20120047168A KR1020100108890A KR20100108890A KR20120047168A KR 20120047168 A KR20120047168 A KR 20120047168A KR 1020100108890 A KR1020100108890 A KR 1020100108890A KR 20100108890 A KR20100108890 A KR 20100108890A KR 20120047168 A KR20120047168 A KR 20120047168A
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배정남
최영훈
김진영
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광운대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 이동통신 단말기의 위치 인식 방법에 관한 것으로서, 본 발명은 이동통신 단말기에서 기지국 간 동기화 여부를 확인하는 단계, 상기 기지국 간 동기화가 되어 있으면, 상기 이동통신 단말기는 각 기지국과 연결되어 있는 별도의 서버로부터 상기 이동통신 단말기의 위치정보를 수신하는 단계 및 상기 기지국 간 동기화가 되어 있지 않으면, 상기 이동통신 단말기 자체에서 위치를 인식하는 단계를 포함한다. 본 발명에 의하면, 기지국들 간에 동기화가 이루어진 상태 및 비동기화 상태에 따라 유동적으로 알고리즘을 변경하여 이동통신 단말기의 위치를 인식할 수 있는 효과가 있다.

Description

이동통신 단말기의 위치 인식 방법 {Method for finding location of mobile phone}
본 발명은 이동통신 단말기의 위치 인식 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기지국 간의 동기 유무에 상관없이 이동통신 단말기의 위치를 인식할 수 있는 위치 인식 방법에 관한 것이다.
위치기반 서비스(Location-Based Service)를 위한 위치확인기술(Location DetectionTechnology)에는 셀 ID(Cell ID), 도래각(Angle of Arrival), 도래시간(Time of Arrival: 이하 "TOA"라 칭함), 도착 시간 차이(Time Difference Of Arrival: 이하 "TDOA"라 칭함), 위성 위치 확인 시스템(Global Positioning System: GPS), GPS 지원 측위 (Assisted GPS: 이하 "A-GPS"라칭함) 등이 있다. 보통 GPS나 A-GPS 기술이 가장 좋은 정확도를 갖기 때문에 LDT 기술로 가장 많이 쓰이고있다. 하지만, 최소한 네 개의 GPS 위성이 필요하므로 네 개의 위성이 지원되지 않는 음영지역에서는 TDOA나 셀 ID 기술 등을 이용하는 하이브리드 GPS(Hybrid GPS) 기술이 사용되고 있다. 하이브리드 GPS 기술의 경우, 원하는 서비스의 요구(requirement)나 사용자가 확보할 수 있는 기지국의 수 등에 따라서 GPS 이외의 사용 가능한 기술들이 결정된다.
도 1은 일반적인 TDOA 알고리즘을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, TDOA 알고리즘은 세 개 이상의 기지국과 이동통신 단말기 간의 통신 신호들의 수신 시간차이를 이용하는 것으로서, 수신된 신호들의 상관도 측정을 통해 신호 도달시간의 차이를 도출한다. 이를 위하여 TDOA 알고리즘에서는 각 기지국(BS) 간의 동기화가 필요하다.
도 2는 일반적인 TOA 알고리즘을 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, TOA 알고리즘은 신호의 도달시간을 이용하며, 기지국(BS) 간의 동기화없이 사용자의 이동통신 단말기(MS)에서 위치추정이 가능한 특징이 있다.
종래 이동통신 단말기의 위치를 인식하기 위한 위치인식 시스템은 사용자의 이동통신 단말기(Mobile Station, MS)와 기지국(Base Station, BS)을 포함하는 전체 시스템에서 시각 동기가 필요하거나, 또는 사용자의 이동통신 단말기를 제외한 기지국들 간에 시각 동기가 필요한 구조이다.
이러한 종래 위치인식 시스템은 동기화가 맞지 않으면 성능의 열화가 발생되어 단말기 위치인식의 정확도가 떨어지게 되는 문제점이 있다. 그리고, 동기화 과정을 위한 하드웨어의 복잡도 및 그에 따른 전력 소비도 증가하게 된다는 문제점이 있다.
또한, 종래에는 기지국 간의 시각동기 유무에 따라 유동적으로 이동통신 단말기의 위치를 인식할 수 있는 기술이 없으므로, 이동통신 단말기의 위치를 인식하여 위치기반 서비스를 제공함에 있어서 서비스가 제한적으로 제공될 수 밖에 없는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 기지국 간의 시각동기화 유무에 따라 유동적으로 이동통신 단말기의 위치를 인식할 수 있는 이동통신 단말기의 위치 인식 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 기지국들 간의 시각 동기화 없이 간단한 구조로 이동통신 단말기의 위치를 인식할 수 있는 방법을 제공하는데 그 다른 목적이 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 이동통신 단말기에서 기지국 간 동기화 여부를 확인하는 단계, 상기 기지국 간 동기화가 되어 있으면, 상기 이동통신 단말기는 각 기지국과 연결되어 있는 별도의 서버로부터 상기 이동통신 단말기의 위치정보를 수신하는 단계 및 상기 기지국 간 동기화가 되어 있지 않으면, 상기 이동통신 단말기 자체에서 위치를 인식하는 단계를 포함한다.
상기 서버는 각 기지국으로부터 신호를 수신하고 위치인식 알고리즘을 이용하여 상기 이동통신 단말기의 위치를 추정하고, 추정된 위치정보를 기지국을 통해 상기 이동통신 단말기로 전송할 수 있다. 이때, 상기 위치인식 알고리즘은 TDOA(Time Difference of Arrival)인 것이 바람직하다. 또한, 상기 서버는 OWR(One Way Ranging) 방식을 이용하여 상기 이동통신 단말기의 위치를 추정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 상기 동기화 여부를 확인하는 단계 후에, 상기 이동통신 단말기는 동기화가 되어 있는지 여부를 표시하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 이동통신 단말기 자체에서 위치를 인식하는 단계에서, 상기 이동통신 단말기는 TOA(Time of Arrival) 알고리즘을 이용하여 위치를 인식하는 것일 수 있다.
상기 이동통신 단말기는 TWR(Two Way Ranging) 방식을 이용하여 위치를 인식할 수 있다.
상기 이동통신 단말기 자체에서 위치를 인식하는 단계는, 상기 이동통신 단말기가 각 기지국과 양방향 통신을 이용하여 각 기지국과의 신호전달 시간을 측정하는 단계 및 상기 측정된 데이터를 이용하여 상기 이동통신 단말기의 위치를 인식하는 단계를 포함할 수 있다. 이때, 상기 이동통신 단말기는 UWB(Ultra Wide-Band) 통신방식으로 각 기지국과 통신할 수 있다.
본 발명에 의하면, 기지국들 간에 동기화가 이루어진 상태 및 비동기화 상태에 따라 유동적으로 알고리즘을 변경하여 이동통신 단말기의 위치를 인식할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 구조는 주변 시스템에 추가적인 시스템 변경을 필요치 않으므로 위치인식 시스템 혹은 위치인식 단말기를 개발에 있어서 비용 절감을 유도할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 위치인식 시스템을 이용하여 위치 정보와 연관된 정보를 제공하는 위치기반서비스를 사용자에게 제공할 수 있다. 가령, 백화점 등 차량 통행이 많은 주차장 등에 응용할 경우, 실시간으로 제공되는 위치기반서비스를 이용하여 주차 중이거나 출차 중인 차량에 의한 이동 방해를 피할 수 있는 진로를 제공하여 사용자의 편의에 기여할 수 있다.
도 1은 일반적인 TDOA 알고리즘을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 일반적인 TOA 알고리즘을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동통신 단말기의 위치 인식 방법을 보여주는 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 인식 시스템을 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 위치 인식 시스템을 보여주는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조해서 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 발명은 이동통신 단말기의 위치를 인식하는 방법을 제공하는데, 동기화 시스템과 비동기 시스템의 두가지 시스템에서 모두 이동통신 단말기의 위치를 인식하는 방법을 제공하는 것이다.
도 4는 동기화 시스템의 예를 보여주는 도면이고, 도 5는 비동기 시스템의 예를 보여주는 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 동기화 시스템은 이동통신 단말기(MS)와 기지국들(BS1, BS2, BS3) 간에 통신이 이루어지며, 기지국들(BS1, BS2, BS3)은 모두 동기화되어 있다. 서버(110)는 기지국들(BS1, BS2, BS3)과 연결되어 있으며, 기지국들(BS1, BS2, BS3)로부터 신호를 수신하여 이동통신 단말기(MS)의 위치를 추정하게 된다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 비동기 시스템은 이동통신 단말기(MS) 기지국들(BS1, BS2, BS3) 간의 순차적인 통신을 통해 위치데이터를 수집하고, 수집한 위치데이터를 기반으로 이동통신 단말기(MS)에서 위치를 추정한다.
한편, 동기화 시스템 및 비동기 시스템 모두 각 기지국들은 적절한 간격을 두고 설치되어 있는 것으로 가정한다.
이제 이러한 동기화 시스템 및 비동기 시스템 구조에서 이동통신 단말기의 위치를 추정하는 방법을 상세히 설명하고자 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동통신 단말기의 위치 인식 방법을 보여주는 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 이동통신 단말기(MS)에서 기지국 간 동기화 여부를 확인한다(S301).
기지국 간 동기화 여부를 확인한 결과, 기지국 간 동기화가 되어 있으면, 동기화가 존재한다는 사실을 표시한다(S303). 그리고, 동기화가 되어 있기 때문에 서버(110)에서 위치인식 알고리즘을 수행한다(S305). 서버(110)에서 위치인식 알고리즘을 수행하여 이동통신 단말기(MS)의 위치를 인식하게 되면, 위치인식 정보를 기지국을 통해 이동통신 단말기(MS)에 전송하고, 이동통신 단말기(MS)는 서버(110)로부터 위치인식 정보를 수신한다(S307).
본 발명의 일 실시예에서 서버(110)는 위치인식 알고리즘으로 TDOA(Time Difference of Arrival) 방식을 이용하여 위치 추정을 수행할 수 있다. 이때, 서버(110)는 OWR(One Way Ranging) 방식을 이용하여 이동통신 단말기(MS)의 위치를 추정하는 것이 바람직하다. OWR 방식은 이동통신 단말기(MS)에서 보낸 신호를 동기화가 이루어진 기지국들(BS1, BS2, BS3)이 동시에 수신하여 위치 데이터를 수집하는 방식이다. 이때, 수신된 신호들의 상관도 측정을 통해서 신호 도달시간의 차이들 도출하게 된다.
반면, 기지국 간 동기화가 되어 있지 않으면, 동기화가 되어 있지 않다는 사실을 표시한다(S309). 그리고, 동기화가 되어 있지 않기 때문에 이동통신 단말기(MS)에서 양방향 통신을 이용하여 각 기지국과의 신호전달 시간을 측정한다(S311). 그리고, 이동통신 단말기(MS)는 측정된 데이터를 이용하여 이동통신 단말기의 위치를 인식한다(S313).
본 발명의 일 실시예에서 이동통신 단말기(MS)는 TOA(Time of Arrival) 알고리즘을 이용하여 위치를 인식할 수 있다. 이때, 이동통신 단말기(MS)는 TWR(Two Way Ranging) 방식을 이용하여 위치를 인식하는 것이 바람직하다. TWR 방식은 이동통신 단말기(MS)에서 기지국들(BS1, BS2, BS3)로 REQ(Request) 신호를 보내고 ACK(Acknowledgement) 신호를 받는 방식으로 위치 데이터를 얻는 프로토콜이다. 이를 위하여 TWR 방식은 REQ 신호를 보낸 시간과 ACK 신호를 받은 시간, 그리고 기지국에서 REQ 신호를 받고 ACK 신호를 보내기까지의 처리시간 등의 데이터가 필요하다.
본 발명에서 이동통신 단말기(MS)에서 위치를 인식하는 경우, 이동통신 단말기(MS)는 UWB(Ultra Wide-Band) 통신방식으로 각 기지국과 통신하는 것이 바람직하다. 참고로 UWB 통신 방식은 500 MHz 이상의 대역폭을 갖거나 0.2 이상의 비대역폭을 갖는 통신방식으로서, 저전력, 저복잡성의 특징이 있고, 매우 좁은 폭을 갖는 펄스를 사용하기 때문에 위치 인식에 응용 시 높은 위치 해상도를 기대할 수 있다.
이상 본 발명을 몇 가지 바람직한 실시예를 사용하여 설명하였으나, 이들 실시예는 예시적인 것이며 한정적인 것이 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자라면 본 발명의 사상과 첨부된 특허청구범위에 제시된 권리범위에서 벗어나지 않으면서 다양한 변화와 수정을 가할 수 있음을 이해할 것이다.
110 서버
MS 이동통신 단말기
BS1, BS2, BS3 기지국

Claims (9)

  1. 이동통신 단말기에서 기지국 간 동기화 여부를 확인하는 단계;
    상기 기지국 간 동기화가 되어 있으면, 상기 이동통신 단말기는 각 기지국과 연결되어 있는 별도의 서버로부터 상기 이동통신 단말기의 위치정보를 수신하는 단계; 및
    상기 기지국 간 동기화가 되어 있지 않으면, 상기 이동통신 단말기 자체에서 위치를 인식하는 단계를 포함하는 이동통신 단말기의 위치 인식 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 서버는 각 기지국으로부터 신호를 수신하고 위치인식 알고리즘을 이용하여 상기 이동통신 단말기의 위치를 추정하고, 추정된 위치정보를 기지국을 통해 상기 이동통신 단말기로 전송하는 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기의 위치 인식 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 위치인식 알고리즘은 TDOA(Time Difference of Arrival)인 것임을 특징으로 하는 이동통신 단말기의 위치 인식 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 서버는 OWR(One Way Ranging) 방식을 이용하여 상기 이동통신 단말기의 위치를 추정하는 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기의 위치 인식 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 동기화 여부를 확인하는 단계 후에,
    상기 이동통신 단말기는 동기화가 되어 있는지 여부를 표시하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기의 위치 인식 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 이동통신 단말기 자체에서 위치를 인식하는 단계에서,
    상기 이동통신 단말기는 TOA(Time of Arrival) 알고리즘을 이용하여 위치를 인식하는 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기의 위치 인식 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 이동통신 단말기는 TWR(Two Way Ranging) 방식을 이용하여 위치를 인식하는 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기의 위치 인식 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 이동통신 단말기 자체에서 위치를 인식하는 단계는,
    상기 이동통신 단말기가 각 기지국과 양방향 통신을 이용하여 각 기지국과의 신호전달 시간을 측정하는 단계; 및
    상기 측정된 데이터를 이용하여 상기 이동통신 단말기의 위치를 인식하는 단계를 포함하는 것임을 특징으로 하는 이동통신 단말기의 위치 인식 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 이동통신 단말기는 UWB(Ultra Wide-Band) 통신방식으로 각 기지국과 통신하는 것임을 특징으로 하는 이동통신 단말기의 위치 인식 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2023075440A1 (en) * 2021-10-27 2023-05-04 Samsung Electronics Co., Ltd. Method and device for uwb communication

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