KR20160121160A - 무선 통신 시스템에서 위치 측정을 위한 장치 및 방법 - Google Patents

무선 통신 시스템에서 위치 측정을 위한 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 개시는 LTE와 같은 4G 통신 시스템 이후 보다 높은 데이터 전송률을 지원하기 제공될 5G 또는 pre-5G 통신 시스템에 관련된 것이다.
구체적으로, 본 발명은 무선 통신 시스템에서 위치 측정을 위한 장치 및 방법에 관한 것으로서, 무선 통신 시스템에서 단말의 동작 방법은 위치 측정을 요청하는 신호를 송신하는 과정과, 다수의 다른 단말들로부터 상기 단말의 상기 위치 측정을 위한 측위 신호들을 수신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

무선 통신 시스템에서 위치 측정을 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR POSITIONING IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 무선 통신 시스템에서 위치 측정을 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
4G 통신 시스템 상용화 이후 증가 추세에 있는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해, 개선된 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템을 개발하기 위한 노력이 이루어지고 있다. 이러한 이유로, 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템은 4G 네트워크 이후 (Beyond 4G Network) 통신 시스템 또는 LTE 시스템 이후 (Post LTE) 이후의 시스템이라 불리어지고 있다.
높은 데이터 전송률을 달성하기 위해, 5G 통신 시스템은 초고주파(mmWave) 대역 (예를 들어, 60기가(60GHz) 대역과 같은)에서의 구현이 고려되고 있다. 초고주파 대역에서의 전파의 경로손실 완화 및 전파의 전달 거리를 증가시키기 위해, 5G 통신 시스템에서는 빔포밍(beamforming), 거대 배열 다중 입출력(massive MIMO), 전차원 다중입출력(Full Dimensional MIMO: FD-MIMO), 어레이 안테나(array antenna), 아날로그 빔형성(analog beam-forming), 및 대규모 안테나 (large scale antenna) 기술들이 논의되고 있다.
또한 시스템의 네트워크 개선을 위해, 5G 통신 시스템에서는 진화된 소형 셀, 개선된 소형 셀 (advanced small cell), 클라우드 무선 액세스 네트워크 (cloud radio access network: cloud RAN), 초고밀도 네트워크 (ultra-dense network), 기기 간 통신 (Device to Device communication: D2D), 무선 백홀 (wireless backhaul), 이동 네트워크 (moving network), 협력 통신 (cooperative communication), CoMP (Coordinated Multi-Points), 및 수신 간섭제거 (interference cancellation) 등의 기술 개발이 이루어지고 있다.
이 밖에도, 5G 시스템에서는 진보된 코딩 변조(Advanced Coding Modulation: ACM) 방식인 FQAM (Hybrid FSK and QAM Modulation) 및 SWSC (Sliding Window Superposition Coding)과, 진보된 접속 기술인 FBMC(Filter Bank Multi Carrier), NOMA(non orthogonal multiple access), 및 SCMA(sparse code multiple access) 등이 개발되고 있다.
이와 같은 이동 통신 기술의 발전과 더불어, 이동 통신 이용자의 비중이 급격하게 증가하고 있다. 이에 따라, 이동 통신 이용자들의 공공 안전에 관한 관심이 날로 증대되고 있으며, 이동 통신 이용자들의 공공 안전과 관련된 대표적인 기술 분야로써, 상기 이용자들의 위치 측정과 관련된 기술 분야가 현재 주목을 받고 있다. 이와 같은 상황에서, 이동 통신 이용자들의 위치 측정에 관한 다양한 기법들이 연구되고 있으며, 이동 통신 이용자들의 위치 측정 성능을 개선하기 위하여 다양한 시도들이 현재 이루어지고 있다.
본 발명의 일 실시 예는 무선 통신 시스템에서 위치 측정을 위한 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 다른 실시 예는 무선 통신 시스템에서 인접 장치들과의 관계에 기반하여 위치 측정을 수행하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 실시 예는 무선 통신 시스템에서 인접 기지국들과의 관계에 기반하여 위치 측정을 수행하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 실시 예는 무선 통신 시스템에서 인접 단말들과의 관계에 기반하여 위치 측정을 수행하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 실시 예는 무선 통신 시스템에서 인접 기지국들과의 관계에 기반하여 2차원 상의 위치 측정을 수행하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 실시 예는 무선 통신 시스템에서 인접 단말들과의 관계에 기반하여 2차원 상의 위치 측정을 수행하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 실시 예는 무선 통신 시스템에서 인접 기지국들과의 관계에 기반하여 3차원 상의 위치 측정을 수행하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 실시 예는 무선 통신 시스템에서 인접 단말들과의 관계에 기반하여 3차원 상의 위치 측정을 수행하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 동작 방법은 위치 측정을 요청하는 신호를 송신하는 과정과, 다수의 다른 단말들로부터 상기 단말의 상기 위치 측정을 위한 측위 신호들을 수신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 동작 방법은 위치 측정을 요청하는 신호를 수신하는 과정과, 다른 단말로 상기 다른 단말의 상기 위치 측정을 위한 측위 신호를 송신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국의 동작 방법은 단말로부터 위치 측정을 요청하는 제 1 신호를 수신하는 과정과, 상기 단말의 위치 측정을 위한 측위 신호의 송신을 요청하는 제 2 신호를 다수의 다른 단말들로 송신하는 과정을 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 위치를 결정하기 위한 방법은 적어도 하나의 위치 측정 파라미터(parameter)를 획득하는 과정과, 상기 적어도 하나의 위치 측정 파라미터에 기초하여 상기 단말의 위치 정보의 제 1 부분을 결정하는 과정과, 상기 제 1 부분에 기초하여 상기 단말의 위치 정보의 제 2 부분을 결정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 위치 측정을 수행함으로써, 위치 측정의 정확성을 향상시킬 수 있고, 동시에, 3차원 상의 위치 결정을 수행함으로써, 측정된 위치 정보에 대한 활용성을 증대시킬 수 있으며, 나아가 위치 측정 기술을 기반으로 한 다양한 응용 서비스를 이용하는 사용자들의 편의성이 크게 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 통신 네트워크의 구성을 도시한다.
도 2는 본 발명의 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 단말 장치의 블록 구성을 도시한다.
도 3은 본 발명의 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국 장치의 블록 구성을 도시한다.
도 4는 본 발명의 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 위치 결정 장치의 블록 구성을 도시한다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 위치 결정 방식을 도시한다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 다른 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 위치 결정 방식을 도시한다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 위치 결정에 관한 문제 상황을 도시한다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 위치 결정 절차에 참여할 인접 단말들을 선택하는 방식을 도시한다.
도 9a 내지 도 9c는 본 발명의 다른 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 위치 결정 절차에 참여할 인접 단말들을 선택하는 방식을 도시한다.
도 10a 및 도 10b는 또 다른 본 발명의 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 위치 결정 절차에 참여할 인접 단말들을 선택하는 방식을 도시한다.
도 11a 및 도 11b는 본 발명의 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 위치 결정 방식을 도시한다.
도 12a 및 도 12b는 본 발명의 다른 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 위치 결정 방식을 도시한다.
도 13은 본 발명의 다른 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 결정된 단말의 위치에 관한 평가 방식을 도시한다.
도 14는 본 발명의 또 다른 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 위치 측정의 대상이 되는 단말의 동작에 관한 순서도를 도시한다.
도 15는 본 발명의 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 위치 측정의 대상이 되는 단말의 동작에 관한 순서도를 도시한다.
도 16은 본 발명의 다른 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 위치 측정의 대상이 되는 단말의 동작에 관한 순서도를 도시한다.
도 17은 본 발명의 또 다른 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 위치 결정을 위한 인접 단말의 동작에 관한 순서도를 도시한다.
도 18은 본 발명의 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 위치 결정을 위한 인접 단말의 동작에 관한 순서도를 도시한다.
도 19는 본 발명의 다른 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 위치 결정을 위한 인접 단말의 동작에 관한 순서도를 도시한다.
도 20은 본 발명의 또 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 위치 결정을 위한 기지국의 동작에 관한 순서도를 도시한다.
도 21은 본 발명의 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 위치 결정을 위한 기지국의 동작에 관한 순서도를 도시한다.
도 22는 본 발명의 또 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 위치 결정을 위한 위치 결정 장치의 동작에 관한 순서도를 도시한다.
도 23은 본 발명의 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 위치 결정 방식을 도시한다.
도 24는 본 발명의 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 3차원 위치 결정 방식을 도시한다.
도 25는 본 발명의 다른 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 3차원 위치 결정 방식을 도시한다.
도 26은 본 발명의 또 다른 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 3차원 위치 결정 방식을 도시한다.
도 27은 본 발명의 또 다른 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 3차원 위치 결정 방식을 도시한다.
도 28은 본 발명의 또 다른 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 3차원 위치 결정 방식을 도시한다.
도 29는 본 발명의 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 위치 결정을 위한 단말의 동작에 관한 순서도를 도시한다.
도 30은 본 발명의 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 위치 결정을 위한 기지국의 동작에 관한 순서도를 도시한다.
도 31은 본 발명의 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 위치 결정을 위한 위치 결정 장치의 동작에 관한 순서도를 도시한다.
도 32는 본 발명의 다른 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 위치 결정을 위한 위치 결정 장치의 동작에 관한 순서도를 도시한다.
도 33은 본 발명의 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 최종적인 위치 결정 방식을 도시한다.
도 34는 본 발명의 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 최종적인 위치 결정 방식에 관한 그래프를 도시한다.
도 35는 본 발명의 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 위치 결정 방식에 따른 성능 개선 효과를 도시한다.
도 36은 본 발명의 다른 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 위치 결정 방식에 따른 성능 개선 효과를 도시한다.
도 37은 본 발명의 또 다른 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 위치 결정 방식에 따른 성능 개선 효과를 도시한다.
도 38은 본 발명의 또 다른 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 위치 결정 방식에 따른 성능 개선 효과를 도시한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술 되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명의 다양한 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들이 도면에 예시되고 관련된 상세한 설명이 기재되어 있다. 그러나, 이는 본 발명의 다양한 실시 예를 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 다양한 실시 예의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경 및/또는 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조부호가 사용되었다.
본 발명의 다양한 실시 예에서 사용될 수 있는“포함한다” 또는“포함할 수 있다” 등의 표현은 개시(disclosure)된 해당 기능, 동작 또는 구성요소 등의 존재를 가리키며, 추가적인 하나 이상의 기능, 동작 또는 구성요소 등을 제한하지 않는다. 또한, 본 발명의 다양한 실시 예에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명의 다양한 실시 예에서 “또는” 등의 표현은 함께 나열된 단어들의 어떠한, 그리고 모든 조합을 포함한다. 예를 들어, “A 또는 B”는, A를 포함할 수도, B를 포함할 수도, 또는 A 와 B 모두를 포함할 수도 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에서 사용된 “제 1,”“제 2,”“첫째,”또는“둘째,”등의 표현들은 다양한 실시 예들의 다양한 구성요소들을 수식할 수 있지만, 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 예를 들어, 상기 표현들은 해당 구성요소들의 순서 및/또는 중요도 등을 한정하지 않는다. 상기 표현들은 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 제 1 사용자 기기와 제 2 사용자 기기는 모두 사용자 기기이며, 서로 다른 사용자 기기를 나타낸다. 예를 들어, 본 발명의 다양한 실시 예의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 상기 어떤 구성요소와 상기 다른 구성요소 사이에 새로운 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소와 상기 다른 구성요소 사이에 새로운 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있어야 할 것이다.
본 발명의 다양한 실시 예에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명의 다양한 실시 예를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명의 다양한 실시 예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명의 다양한 실시 예에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하의 내용을 통해, 무선 통신 시스템에서 위치 측정을 위한 장치 및 방법에 관한 설명이 이어질 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템은 셀룰러(cellular) 시스템, 예를 들어, LTE(long term evolution) 규격에 따른 무선 통신 시스템 또는 WiMAX(world interoperability for microwave access) 규격에 따른 무선통신 시스템을 포함할 수 있다. 또한, 상기 무선 통신 시스템은 기지국 장치 및 단말 장치를 포함하며, 상기 기지국 장치는 eNB(evolved NodeB)로 지칭될 수 있으며, 상기 단말 장치는 UE(user equipment)로 지칭될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 통신 네트워크의 구성을 도시한다. 상기 도 1을 참조하면, 상기 통신 네트워크는 다수의 단말들, 다수의 기지국들 및 위치 결정 장치를 포함할 수 있다. 상기 통신 네트워크는 자신의 위치를 측정하고자 하는 단말 110과, 상기 단말 110과 인접한 다수의 단말들 가운데, 위치가 고정된 단말들 121, 123, 125, 127, 129와, 상기 단말 110과 인접한 다수의 단말들 가운데, 위치가 고정되지는 아니하였으나 상기 위치가 알려진 단말들 131, 133, 135, 137과, 상기 단말 110과 인접한 다수의 단말들 가운데, 위치가 고정되지는 아니하고, 상기 위치가 알려지지 아니한 단말들 141, 143과, 기지국 150과, 위치 결정 장치 160을 포함할 수 있다.
여기에서, 상기 단말 110은 측위 단말 또는 단말로 지칭될 수 있으며, 상기 측정 요청 단말 110과 인접한 다수의 단말들 121, 123, 125, 127, 129, 131, 133, 135, 137, 141, 143은 인접 단말로 지칭될 수 있다. 상기 통신 네트워크에 포함된 다수의 단말들 110, 121, 123, 125, 127, 129, 131, 133, 135, 137, 141, 143은 상기 기지국 150과 결합될 수 있으며, 상기 기지국 150과 무선 통신을 수행할 수 있다. 또한, 상기 위치 결정 장치 160은 서버 장치, E-SMLC(evolved serving mobile location center)와 같은 장치를 포함할 수 있으며, 상기 기지국과 유선으로 결합하여 통신을 수행할 수 있다.
또한, 상기 통신 네트워크에 포함된 다수의 단말들 110, 121, 123, 125, 127, 129, 131, 133, 135, 137, 141, 143은 스마트폰(smart phone)과 같이 무선 접속 기능을 가지는 휴대용 전자 장치(portable electronic device)일 수 있다. 다른 예로, 상기 다수의 단말들은 휴대용 단말기(portable terminal), 이동 전화(mobile phone), 이동 패드(mobile pad), 태블릿 컴퓨터(tablet computer), 핸드헬드 컴퓨터(handheld computer), PDA(personal digital assistant)중 하나일 수 있다. 또 다른 예로, 상기 다수의 단말들은 무선 접속 가능한 미디어 플레이어(media player), 카메라, 스피커(speaker), 스마트 텔레비전(smart television)과 같은 미디어 기기 중 하나일 수 있다. 또 다른 예로, 상기 다수의 단말들은 스마트 워치(smart watch), 스마트 글래스(smart glass)와 같은 착용형 전자 장치(wearable electronic device)일 수 있다. 또 다른 예로, 상기 다수의 단말들 POS(point pf aales) 기기 또는 비콘(beacon) 기기일 수 있다. 또 다른 예로, 상기 다수의 단말들은 상술한 장치들 중 둘 이상의 기능들을 결합한 장치일 수 있다.
이 경우, 단말 110은 인접한 다수의 단말들 121, 123, 125, 127, 129, 131, 133, 135, 137, 141, 143, 기지국 150, 위치 결정 장치 160과의 상호 작용을 통해 자신의 위치를 결정할 수 있는데, 그 구체적인 과정은 아래에서 상세하게 설명될 것이다.
도 2는 본 발명의 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 단말 장치의 블록 구성을 도시한다. 여기서는 편의상 단말 장치가 단말 110인 예로 국한하여 설명하지만, 이에 국한되는 것은 아니다. 예를 들어, 단말 장치는 단말 121 내지 129, 상기 단말 131 내지 137 또는 상기 단말 141 내지 143이 될 수 있다.
상기 도 2를 참고하면, 상기 단말 110은 통신부 210, 저장부 220, 제어부 230을 포함한다. 이하 사용되는 '…부', '…기' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어, 또는, 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
상기 통신부 210은 무선 채널을 통해 신호를 송수신하기 위한 기능들을 수행한다. 예를 들어, 상기 통신부 210은 시스템의 물리 계층 규격에 따라 기저대역 신호 및 비트열 간 변환 기능을 수행한다. 예를 들어, 데이터 송신 시, 상기 통신부 210은 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성한다. 또한, 데이터 수신 시, 상기 통신부 210은 기저대역 신호를 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다. 또한, 상기 통신부 210은 기저대역 신호를 RF(radio frequency) 대역 신호로 상향 변환한 후 안테나를 통해 송신하고, 상기 안테나를 통해 수신되는 RF 대역 신호를 기저대역 신호로 하향 변환한다. 예를 들어, 상기 통신부 210은 송신 필터(filter), 수신 필터, 증폭기, 믹서(mixer), 오실레이터(oscillator), DAC(Digital to Analog Convertor), ADC(Analog to Digital Convertor) 등을 포함할 수 있다.
또한, 상기 통신부 210은 다수의 RF 체인들을 포함할 수 있다. 나아가, 상기 통신부 210은 빔포밍(beamforming)을 수행할 수 있다. 상기 빔포밍을 위해, 상기 통신부 210은 다수의 안테나들 또는 안테나 요소(element)들을 통해 송수신되는 신호들 각각의 위상 및 크기를 조절할 수 있다.
상기 통신부 210은 상술한 바와 같이 신호를 송신 및 수신한다. 이에 따라, 상기 통신부 210은 송신부, 수신부 또는 송수신부로 지칭될 수 있다.
상기 저장부 220은 상기 단말 110의 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 설정 정보 등의 데이터를 저장한다. 그리고, 상기 저장부 220은 상기 제어부 230의 요청에 따라 저장된 데이터를 제공한다.
상기 제어부 230은 상기 단말 110의 전반적인 동작들을 제어한다. 예를 들어, 상기 제어부 230은 상기 통신부 210을 통해 신호를 송수신한다. 또한, 상기 제어부 230은 상기 저장부 220에 데이터를 기록하고, 읽는다. 이를 위해, 상기 제어부 230은 적어도 하나의 프로세서(processor)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제어부 330은 상기 단말 110이 이하 도 14 내지 도 16, 도 29 등에 도시된 절차를 수행하도록 제어할 수 있고, 상기 단말 121 내지 129 또는 상기 단말 131 내지 137이 이하 도 17 내지 도 19 등에 도시된 절차를 수행하도록 제어할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국 장치의 블록 구성을 도시한다.
상기 도 3을 참고하면, 상기 기지국 150은 통신부 310, 저장부 320, 제어부 330, 백홀 통신부 340을 포함한다. 이하 사용되는 '…부', '…기' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어, 또는, 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
상기 통신부 310은 무선 채널을 통해 신호를 송수신하기 위한 기능들을 수행한다. 예를 들어, 상기 통신부 310은 시스템의 물리 계층 규격에 따라 기저대역 신호 및 비트열 간 변환 기능을 수행한다. 예를 들어, 데이터 송신 시, 상기 통신부 310은 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성한다. 또한, 데이터 수신 시, 상기 통신부 310은 기저대역 신호를 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다. 또한, 상기 통신부 310은 기저대역 신호를 RF 대역 신호로 상향 변환한 후 안테나를 통해 송신하고, 상기 안테나를 통해 수신되는 RF 대역 신호를 기저대역 신호로 하향 변환한다. 예를 들어, 상기 통신부 310은 송신 필터, 수신 필터, 증폭기, 믹서, 오실레이터, DAC, ADC 등을 포함할 수 있다.
또한, 상기 통신부 310은 다수의 RF 체인들을 포함할 수 있다. 나아가, 상기 통신부 310은 빔포밍을 수행할 수 있다. 상기 빔포밍을 위해, 상기 통신부 310은 다수의 안테나들 또는 안테나 요소들을 통해 송수신되는 신호들 각각의 위상 및 크기를 조절할 수 있다.
상기 통신부 310은 상술한 바와 같이 신호를 송신 및 수신한다. 이에 따라, 상기 통신부 310은 송신부, 수신부 또는 송수신부로 지칭될 수 있다.
상기 저장부 320은 상기 기지국 150의 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 설정 정보 등의 데이터를 저장한다. 그리고, 상기 저장부 320은 상기 제어부 330의 요청에 따라 저장된 데이터를 제공한다.
상기 제어부 330은 상기 기지국 150의 전반적인 동작들을 제어한다. 예를 들어, 상기 제어부 330은 상기 통신부 310을 통해 신호를 송수신한다. 또한, 상기 제어부 330은 상기 저장부 320에 데이터를 기록하고, 읽는다. 이를 위해, 상기 제어부 330은 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제어부 330은 상기 기지국 150이 이하 도 20 내지 도 21, 도 30 등에 도시된 절차를 수행하도록 제어할 수 있다.
또한, 상기 백홀 통신부 340은 네트워크 내 다른 노드들과 통신을 수행하기 위한 인터페이스를 제공한다. 즉, 상기 백홀 통신부 340은 상기 기지국 150에서 다른 노드, 예를 들어, 다른 기지국, 코어 망 등으로 송신되는 비트열을 물리적 신호로 변환하고, 상기 다른 노드로부터 수신되는 물리적 신호를 비트열로 변환한다.
도 4는 본 발명의 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 위치 결정 장치의 블록 구성을 도시한다.
상기 도 4를 참고하면, 상기 위치 결정 장치 160은 통신부 410, 저장부 420, 제어부 430을 포함한다. 이하 사용되는 '…부', '…기' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어, 또는, 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
특히, 상기 통신부 410은 상기 위치 결정 정치 160에서 다른 노드, 예를 들어, 기지국, 코어 망, 인증 서버 등으로 송신되는 비트열을 물리적 신호로 변환하고, 상기 다른 노드로부터 수신되는 물리적 신호를 비트열로 변환한다. 즉, 상기 통신부 410은 신호를 송신 및 수신할 수 있다. 이에 따라, 상기 통신부 410은 송신부, 수신부 또는 송수신부로 지칭될 수 있다.
상기 저장부 420은 상기 위치 결정 장치 160의 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 설정 정보 등의 데이터를 저장한다. 특히, 상기 저장부 420은 단말들의 서빙(serving) 셀 관리 정보를 저장한다. 상기 서빙 셀 관리 정보는 상기 단말들 각각의 서빙 셀 목록, 서빙 셀 별 무선 링크 품질 정보, 서빙 셀 별 부하 수준 정보 등을 포함하며, 테이블의 형태로 구성될 수 있다. 그리고, 상기 저장부 420은 상기 제어부 430의 요청에 따라 저장된 데이터를 제공한다.
상기 제어부 430은 상기 위치 결정 장치 160의 전반적인 동작들을 제어한다. 예를 들어, 상기 제어부 430은 상기 통신부 410을 통해 신호를 송수신한다. 또한, 상기 제어부 430는 상기 저장부 420에 데이터를 기록하고, 읽는다. 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 제어부 430은 상기 위치 결정 장치 160이 이하 도 22, 도 31 내지 도 32에 도시된 절차를 수행하도록 제어한다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 위치 결정 방식을 도시한다.
상기 도 5a를 참조하면, 단말 110은 서빙(serving) 기지국 551, 인접 기지국 1 553, 인접 기지국 2 555와 통신을 수행하여 위치를 측정할 수 있다. 구체적으로, 상기 서빙 기지국 551은 T1 시점에 상기 단말 110으로 상기 단말 110의 위치 측정을 위한 제 1 측위 신호를 송신할 수 있다. 이에 대응하여, 상기 T1 시점에서 τ1 만큼 지연된 시점에서, 상기 단말 110은 상기 제 1 측위 신호를 수신할 수 있다. 또한, 상기 인접 기지국 1 553은 T2 시점에 상기 단말 110으로 상기 단말 110의 위치 측정을 위한 제 2 측위 신호를 송신할 수 있고, 이에 대응하여, 상기 T2 시점에서 τ2 만큼 지연된 시점에서, 상기 단말 110은 상기 제 2 측위 신호를 수신할 수 있다. 또한, 상기 인접 기지국 2 555는 T3 시점에 상기 단말 110으로 상기 단말 110의 위치 측정을 위한 제 3 측위 신호를 송신할 수 있고, 이에 대응하여, 상기 T3 시점에서 τ3 만큼 지연된 시점에서, 상기 단말 110은 상기 제 3 측위 신호를 수신할 수 있다. 여기에서, 상기 제 1 측위 신호, 상기 제 2 측위 신호 및 상기 제 3 측위 신호는 상기 단말 110의 위치를 측정하기 위한 신호이다. 상기 제 1 측위 신호, 상기 제 2 측위 신호 및 상기 제 3 측위 신호는 위치 측정이 목적으로 설계된 신호이거나, 다른 목적(예: 채널 추정, 동기 획득)을 위한 신호일 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 측위 신호, 상기 제 2 측위 신호 및 상기 제 3 측위 신호는 기준 신호(reference signal), 동기 신호, 프리앰블, 파일럿 신호 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 단말 110은 상기 제 1 측위 신호를 수신한 시점, (T1+τ1)을 상기 서빙 기지국 551로 송신할 수 있고, 상기 제 2 측위 신호를 수신한 시점, (T2+τ2)를 상기 인접 기지국 1 553으로 송신할 수 있으며, 상기 제 3 측위 신호를 수신한 시점, (T3+τ3)를 상기 인접 기지국 2 555로 송신할 수 있다. 이에 따라, 상기 서빙 기지국 551은 단말 110으로부터 수신한 (T1+τ1) 값과 상기 서빙 기지국 551이 제 1 측위 신호를 송신한 시점 T1 값의 차, τ1을 산출한 후, 상기 τ1 값과 빛의 속도(약 3.0×108m/s) 정보에 기초하여, 상기 서빙 기지국 551과 상기 단말 110 간의 제 1 거리를 산출할 수 있다.
또한, 상기 인접 기지국 1 553은 단말 110으로부터 수신한 (T2+τ2) 값과 상기 인접 기지국 1 553이 제 2 측위 신호를 송신한 시점 T2 값의 차, τ2를 산출한 후, 상기 τ2 값과 빛의 속도 정보에 기초하여, 상기 인접 기지국 1 553과 상기 단말 110 간의 제 2 거리를 산출할 수 있다. 또한, 상기 인접 기지국 2 555는 단말 110으로부터 수신한 (T3+τ3) 값과 상기 인접 기지국 2 555가 제 3 측위 신호를 송신한 시점 T3 값의 차, τ3를 산출한 후, 상기 τ3 값과 빛의 속도 정보에 기초하여, 상기 인접 기지국 2 555와 상기 단말 110 간의 제 3 거리를 산출할 수 있다.
또한, 상기 서빙 기지국 551은 상기 제 1 거리를 위치 결정 장치(상기 도 5a에 도시되지 않음), 예를 들어, 서버 장치로 송신할 수 있고, 상기 인접 기지국 1 553은 상기 제 2 거리를 상기 위치 결정 장치로 송신할 수 있으며, 상기 인접 기지국 2 555는 상기 제 3 거리를 상기 위치 결정 장치로 송신할 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 위치 결정 장치는 상기 서빙 기지국 551, 상기 인접 기지국 1 553, 상기 인접 기지국 2 555의 2 차원 평면상의 좌표를 미리 인지하고 있다고 가정할 수 있으며, 이에 따라, 상기 위치 결정 장치는 상기 서빙 기지국 551의 좌표를 중심으로 하고 반지름이 제 1 거리 값에 해당하는 원과, 상기 인접 기지국 1 553의 좌표를 중심으로 하고 반지름이 제 2 거리 값에 해당하는 원과, 상기 인접 기지국 2 555의 좌표를 중심으로 하고 반지름이 제 3 거리 값에 해당하는 원의 접점에 대응되는 좌표를 상기 단말 110의 위치로 결정할 수 있다. 또한, 이와 같은 위치 측정 방식은 TOA(time of arrival) 방식으로 지칭될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따라, 상기 단말 110의 위치는 위치 측정 결정 장치에 의해 결정될 수 있다. 그러나, 본 발명의 다른 실시 예에 따라, 상기 단말 110과 인접한 기지국들 가운데 하나, 예를 들어, 서빙 기지국 551이 인접 기지국 1 553 및 인접 기지국 2 555로부터 각각 제 2 거리 값 및 제 3 거리 값을 수신하여 상기 단말 110의 위치를 결정할 수 있다.
또한, 설명의 편의를 위하여, 상기 단말 110이 2 차원 평면상에 위치한다는 가정하에, 위치 결정 과정이 설명되었다. 그러나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 상기 단말 110은 인접한 4 개 이상의 기지국들로부터 각각 측위 신호들을 수신할 수 있으며, 상기 측위 신호들에 기초하여, 상기 단말 110의 3 차원상의 위치가 결정될 수 있다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 다른 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 위치 결정 방식을 도시한다.
상기 도 6a를 참조하면, 단말 110은 서빙 기지국 651, 인접 기지국 1 653, 인접 기지국 2 655와 통신을 수행하여 위치를 측정할 수 있다. 구체적으로, 상기 서빙 기지국 651은 T1 시점에 상기 단말 110으로 상기 단말 110의 위치 측정을 위한 제 1 측위 신호를 송신할 수 있고, 이에 대응하여, 상기 T1 시점에서 τ1 만큼 지연된 시점에서, 상기 단말 110은 상기 제 1 측위 신호를 수신할 수 있다. 또한, 상기 인접 기지국 1 653은 T2 시점에 상기 단말 110으로 상기 단말 110의 위치 측정을 위한 제 2 측위 신호를 송신할 수 있고, 이에 대응하여, 상기 T2 시점에서 τ2 만큼 지연된 시점에서, 상기 단말 110은 상기 제 2 측위 신호를 수신할 수 있다. 또한, 상기 인접 기지국 2 655는 T3 시점에 상기 단말 110으로 상기 단말 110의 위치 측정을 위한 제 3 측위 신호를 송신할 수 있고, 이에 대응하여, 상기 T3 시점에서 τ3 만큼 지연된 시점에서, 상기 단말 110은 상기 제 3 측위 신호를 수신할 수 있다. 여기에서, 상기 제 1 측위 신호, 상기 제 2 측위 신호 및 상기 제 3 측위 신호는 상기 단말 110의 위치를 측정하기 위한 신호로써, 각각 기준 신호를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따라, 상기 단말 110은 상기 제 1 측위 신호를 수신한 시점, (T1+τ1), 상기 제 2 측위 신호를 수신한 시점, (T2+τ2), 상기 제 3 측위 신호를 수신한 시점, (T3+τ3)에 기초하여, 상기 단말 110이 상기 제 1 측위 신호를 수신한 시점, (T1+τ1)과, 인접 기지국들에 의해 송신된 측위 신호를 수신한 시점들 간의 차이에 대응되는 RSTDi 값을 결정할 수 있다. 또한, 상기 단말 110은 결정된 각각의 RSTDi 값을 기지국 651 또는 기지국 653 또는 기지국 655로 송신할 수 있다. 상기 각각의 RSTDi 값을 수신한 기지국은 위치 결정 장치(상기 도 6a에 도시되지 않음), 예를 들어, 서버 장치로 상기 각각의 RSTDi 값을 송신할 수 있다. 구체적으로 RSTDi 값은 아래의 수학식 1과 같이 결정된다.
Figure pat00001
여기에서, 상기 i는 위치 측정의 대상이 되는 단말과 인접한 기지국들에 대응하는 인덱스(index)를 의미하고, 본 발명의 실시 예에 따라 상기 i는 2 이상의 정수로 결정될 수 있다. 또한, 상기 Ti는 위치의 대상이 되는 단말과 인접한 i 번째 기지국이 측위 신호를 송신한 시점을 의미하고, 상기 τi는 상기 위치 측정의 대상이 되는 단말과 인접한 i 번째 기지국이 측위 신호를 송신한 시점과 상기 위치 측정의 대상이 되는 단말이 상기 측위 신호를 수신한 시점의 차이에 대응되는 전파 지연 시간을 의미한다. 또한, 상기 T1은 상기 위치 측정의 대상이 되는 단말의 서빙 기지국이 측위 신호를 송신한 시점을 의미하고, 상기 τ1은 상기 서빙 기지국이 측위 신호를 송신한 시점과 상기 위치 측정의 대상이 되는 단말이 상기 측위 신호를 수신한 시점의 차이에 대응되는 전파 지연 시간을 의미한다.
본 발명의 다른 실시 예에 따라, 상기 단말 110은 상기 제 1 측위 신호를 수신한 시점, (T1+τ1)을 상기 서빙 기지국 651로 송신할 수 있고, 상기 제 2 측위 신호를 수신한 시점, (T2+τ2)를 상기 인접 기지국 1 653으로 송신할 수 있으며, 상기 제 3 측위 신호를 수신한 시점, (T3+τ3)를 상기 인접 기지국 2 655로 송신할 수 있다. 이에 따라, 상기 서빙 기지국 651은 단말 110으로부터 수신한 (T1+τ1) 값을 위치 결정 장치(상기 도 6a에 도시되지 않음), 예를 들어, 서버 장치로 송신할 수 있고, 상기 인접 기지국 1 653은 단말 110으로부터 수신한 (T2+τ2) 값을 상기 위치 결정 장치로 송신할 수 있으며, 상기 인접 기지국 2 655는 단말 110으로부터 수신한 (T3+τ3) 값을 상기 위치 결정 장치로 송신할 수 있다. 이 경우, 상기 위치 결정 장치는 상기 단말 110이 상기 제 1 측위 신호를 수신한 시점, (T1+τ1)과, 인접 기지국들에 의해 송신된 측위 신호를 수신한 시점들 간의 차이에 대응되는 RSTDi 값을 결정할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따라, 상기 수학식 1의 경우, 상기 단말 110이 상기 제 1 측위 신호를 수신한 시점, (T1+τ1)를 기준으로 상기 RSTDi가 결정되는 것으로 설명되었으나, 이는 예시에 불과하고, 상기 단말 110이 상기 제 2 측위 신호를 수신한 시점, (T2+τ2) 또는, 상기 단말 110이 상기 제 3 측위 신호를 수신한 시점, (T3+τ3)를 기준으로 상기 RSTDi가 결정될 수 있다.
또한, 상기 위치 결정 장치는 상기 수학식 1 가운데, (Ti-T1) 값을 미리 알고 있다고 가정할 수 있으며, 상기 수학식 1 가운데, (Ti-T1) 항이 제거된 TDOAi 값을 아래의 수학식 2와 같이 결정할 수 있다.
Figure pat00002
여기에서, 상기 i는 위치 측정의 대상이 되는 단말과 인접한 기지국들에 대응하는 인덱스를 의미하고, 본 발명의 실시 예에 따라 상기 i는 2 이상의 정수로 결정될 수 있다. 또한, 상기 τi는 상기 위치 측정의 대상이 되는 단말과 인접한 i 번째 기지국이 측위 신호를 송신한 시점과 상기 위치 측정의 대상이 되는 단말이 상기 측위 신호를 수신한 시점의 차이에 대응되는 전파 지연 시간을 의미하고, 상기 τ1은 상기 위치 측정의 대상이 되는 단말의 서빙 기지국이 측위 신호를 송신한 시점과 상기 위치 측정의 대상이 되는 단말이 상기 측위 신호를 수신한 시점의 차이에 대응되는 전파 지연 시간을 의미한다. 또한, (x1, y1)은 상기 서빙 기지국의 2 차원 평면상의 좌표를 의미하고, (xUE, yUE)는 상기 위치 측정의 대상이 되는 단말의 2 차원 평면상의 좌표를 의미한다. 또한, c는 빛의 속도를 의미한다.
이에 따라, 상기 위치 결정 장치는 상기 서빙 기지국 651의 2 차원 평면상의 좌표, (x1, y1)을 인지하고 있다는 가정하에, TDOA1 값에 대응되는 제 1 쌍곡선 방정식을 결정할 수 있고, TDOA2 값에 대응되는 제 2 쌍곡선 방정식을 결정할 수 있으며, 기하학적으로, 상기 제 1 쌍곡선 및 상기 제 2 쌍곡선의 접점에 대응되는 상기 단말 110의 위치를 결정할 수 있다. 상기 TDOAi 값에 기초하여 단말 110의 위치를 결정하는 구체적인 연산 과정은 도 25 이하에서 보다 상세하게 설명될 것이다.
이상의 설명에서는 상기 위치 결정 장치가 RSTDi 및 TDOAi 값을 직접 결정하는 것으로 설명하였으나, 경우에 따라서는 상기 서빙 기지국 651이 τ1 값을 산출하여 상기 위치 결정 장치로 송신하고, 상기 인접 기지국 1 653이 τ2 값을 산출하여 상기 위치 결정 장치로 송신하고, 상기 인접 기지국 2 655가 τ3 값을 산출하여 상기 위치 결정 장치로 송신한 결과, 상기 위치 결정 장치가 상기 τ1 값, τ2 값, τ3 값에 기초하여, 직접적으로 TDOAi 값을 결정할 수도 있다. 이와 같은 위치 측정 방식은 TDOA(time difference of arrival) 방식 또는 OTDOA(observed time difference of arrival) 방식으로 지칭될 수 있다.
또한, 설명의 편의를 위하여, 상기 단말 110이 2 차원 평면상에 위치한다는 가정하에, 이와 같은 위치 결정 과정이 설명되었으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 상기 단말 110은 인접한 4 개 이상의 기지국으로부터 각각 측위 신호들을 수신할 수 있으며, 이에 기초하여, 상기 단말 110의 3 차원상의 위치가 결정될 수 있다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 위치 결정에 관한 문제 상황을 도시한다.
상기 도 5에서 설명한 방식 또는 상기 도 6에서 도시된 바에 따라 단말의 위치 측정이 수행되는 경우, 아래와 같은 문제 상황이 발생할 수 있다. 다시 말해, 상기 도 7a를 참조하면, 기지국 750a가 단말 110으로 측위 신호를 송신할 수 있다. 이때, 상기 도 7a에 도시된 바와 같이 LOS(line-of-sight) 경로 701이 확보되는 경우, 상기 기지국 750a와 상기 단말 110 간의 거리가 비교적 정확하게 측정될 수 있으므로, 상대적으로 상기 단말 110의 위치 또한 비교적 정확하게 결정될 수 있다. 그러나, LOS 경로가 확보되지 않는 경우, 다시 말해, NLOS(non-line-of-sight) 경로 703을 통해, 상기 측위 신호가 송신되는 경우, 상기 기지국 750a와 상기 단말 110 간의 실제 거리보다 측정된 거리가 더 커지게 되는 오차가 발생하므로, 상기 단말 110의 위치는 비교적 부정확하게 결정되게 된다.
또한, 상기 도 7b와 같이 서빙 기지국 751b가 NLOS 경로를 통해 제 1 측위 신호를 단말 110으로 송신하고, 인접 기지국 1 753b가 NLOS 경로를 통해 제 2 측위 신호를 상기 단말 110으로 송신하고, 인접 기지국 2 755b가 NLOS 경로를 통해 제 3 측위 신호를 상기 단말 110으로 송신하는 경우, 상기 도 7a에서 언급했던 NLOS 경로에서의 문제점으로 인해, 상기 단말 110의 위치가 부정확하게 결정되게 된다. 따라서, 위치 측정 요청 단말의 위치가 정확하게 결정되기 위해서는 측위 신호를 송신하는 특정 노드와 상기 위치 측정의 대상이 되는 단말 사이에서 LOS 경로가 확보되는 것이 중요한 전제가 된다.
따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템은, 위치 측정 시 NLOS 경로가 사용되는 상황을 회피하기 위해, 기지국뿐만 아니라 위치 측정의 대상이 되는 단말이 아닌 다른 단말들을 이용한다. 다른 단말들이 상기 단말에 인접한다면, LOS 경로가 형성될 가능성이 높아지기 때문이다. 이하 본 발명은 단말들 간 송신되는 신호를 이용하여 위치 측정을 수행하는 것에 대한 다양한 실시 예들을 설명한다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 위치 결정 절차에 참여할 인접 단말들을 선택하는 방식을 도시한다. 상기 도 8a 및 상기 도 8b는 상기 단말 110의 위치를 측정하기 위한 경우를 예시한다.
상기 도 8a 및 상기 도 8b를 참조하면, 상기 도 8a 및 상기 도 8b에 도시된 상기 통신 네트워크는 다수의 단말들 및 기지국을 포함할 수 있다. 즉, 상기 통신 네트워크는 자신의 위치를 측정하고자 하는 단말 110과, 상기 단말 110과 인접한 다수의 단말들 가운데, 위치가 고정된 단말들 821, 823, 825, 827, 829, 822와, 상기 단말 110과 인접한 다수의 단말들 가운데, 위치가 고정되지는 아니하였으나 상기 위치가 알려진 단말들 831, 833, 835, 837과, 상기 단말 110과 인접한 다수의 단말들 가운데, 위치가 고정되지는 아니하고, 상기 위치가 알려지지 아니한 단말들 841, 843과, 기지국 850을 포함할 수 있다.
앞서 언급한 바에 따라, 단말 110의 위치가 정확하게 결정되기 위해서는 측위 신호를 송신하는 특정 노드와 상기 위치 측정 요청 단말 사이에서 LOS 경로가 확보되는 것이 중요한 전제가 된다. 이에 따라, 본 발명의 실시 예를 통해, 상기 위치 측정 단말 810은 D2D(device-to-device) 통신에 기반하여 위치 측정을 수행할 수 있다. 여기에서, 상기 D2D 통신은 근거리에 있는 무선 장치들 간의 직접 통신을 의미하며, 상기 D2D 통신은 다양한 무선 접속 방식에 의해 수행될 수 있다. 예를 들어, 상기 D2D 통신은 블루투스(bluetooth), 와이파이(wireless fidelity, Wi-Fi) 등과 같은 근거리 통신 기술 및 LTE 등과 같은 셀룰러 통신 기술을 이용하여 수행될 수 있다.
상기 도 8a를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 단말 110이 D2D 통신에 기반하여 위치 측정을 수행하기 위해서, 상기 단말 110은 상기 단말 110과 인접한 다수의 단말들, 821, 823, 825, 827, 829, 831, 833, 835, 837, 841, 843과 D2D 통신을 수행할 수 있다. 다시 말해, 상기 단말 110은 D2D 통신에 기반한 상기 단말 110의 위치 측정을 위하여, 위치 측정 절차에 참여할 인접한 다수의 단말들을 결정하고, 상기 인접한 다수의 단말들과의 D2D 통신에 기반하여 상기 단말 110의 위치 측정을 수행할 수 있게 된다.
이에 따라, 상기 도 8a 및 상기 도 8b는 본 발명의 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 위치 결정 절차에 참여할 인접 단말들을 선택하는 방식을 도시하게 된다. 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 단말 110은 상기 기지국 850이 상기 위치 결정 절차에 참여할 인접한 다수의 단말들을 결정하도록 하기 위한 요청 신호를 상기 기지국 850으로 송신함으로써, 상기 기지국 850이 상기 위치 결정 절차에 참여할 인접한 다수의 단말들을 결정하도록 하게 할 수 있다. 구체적으로, 상기 도 8a에 도시된 바와 같이, 상기 단말 110은 상기 기지국 850으로 위치 측정 요청 신호를 송신할 수 있다. 이에 대응하여, 상기 기지국 850은 상기 단말 110으로부터 상기 위치 측정 요청 신호를 수신할 수 있으며, 상기 위치 측정 절차에 참여할 인접한 다수의 단말들을 결정할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따라, 상기 위치 측정 요청 신호를 수신한 상기 기지국 850은 상기 단말 110의 TA(timing advance) 정보로부터 상기 기지국 850과 상기 단말 110 간의 거리 차를 추정할 수 있다. 또한, 상기 거리 차를 바탕으로 상기 기지국 850을 중심으로 상기 단말 110이 위치한 대략적인 반경을 유추할 수 있다. 이 경우, 상기 기지국 850은 상기 단말 110의 유추된 대략적인 반경과 유사한 반경에 있는 고정된 단말들 821, 823, 825, 827을 상기 위치 측정 절차에 참여할 다수의 단말들로 결정할 수 있다.
상기 도 8b에 도시된 바와 같이, 상기 기지국 850은 상기 고정된 단말들 821, 823, 825, 827로 상기 단말 110의 위치 측정을 위한 측위 신호의 송신을 요청하는 신호를 송신할 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 측위 신호는 D2D-PRS(D2D-positioning reference signal)를 포함할 수 있으며, 상기 측위 신호의 송신을 요청하는 신호는 측위 신호 송신 요청 신호, 측위 신호 송신 지시 신호, 측위 신호 송신 명령, D2D-PRS 송신 요청 신호, D2D-PRS 송신 지시 신호, D2D-PRS 송신 명령 등으로 지칭될 수 있다.
또한, 상기 측위 신호 송신 요청 신호를 수신한 상기 고정된 단말들 821, 823, 825, 827은 각각 상기 단말 110으로 측위 신호를 송신할 수 있으며, 이에 따라, 상기 단말 110은 상기 고정된 단말들 821, 823, 825, 827 각각으로부터 측위 신호를 수신한 후, 수신된 측위 신호들에 기초하여 위치 측정을 수행할 수 있다. 이 경우, 상기 단말 110의 구체적인 위치 측정 수행 절차에 관해서는 도 11 이하에서 상세하게 설명될 것이다.
도 9a 내지 도 9c는 본 발명의 다른 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 위치 결정 절차에 참여할 인접 단말들을 선택하는 방식을 도시한다. 상기 도 9a 내지 상기 도 9c는 상기 단말 110의 위치를 측정하기 위한 경우를 예시한다.
상기 도 9a 내지 9c를 참조하면, 상기 도 9a 내지 도 9c에 도시된 상기 통신 네트워크는 다수의 단말들, 기지국 950 및 서버 장치 960을 포함할 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 서버 장치 960은 E-SMLC 장치를 포함할 수 있다. 또한, 상기 통신 네트워크는 자신의 위치를 측정하고자 하는 단말 110과, 상기 단말 110과 인접한 다수의 단말들 가운데, 위치가 고정된 단말들 921, 923, 925, 927, 929와, 상기 단말 110과 인접한 다수의 단말들 가운데, 위치가 고정되지는 아니하였으나 상기 위치가 알려진 단말들 931, 933, 935, 937과, 상기 단말 110과 인접한 다수의 단말들 가운데, 위치가 고정되지는 아니하고, 상기 위치가 알려지지 아니한 단말들 941, 943과, 기지국 950을 포함할 수 있다.
앞서 언급한 바에 따라, 단말 110의 위치가 정확하게 결정되기 위해서는 측위 신호를 송신하는 특정 노드와 상기 위치 측정의 대상이 되는 단말 사이에서 LOS 경로가 확보되는 것이 중요한 전제가 된다. 이에 따라, 본 발명의 실시 예를 통해, 상기 위치 측정 단말 910은 D2D 통신에 기반하여 위치 측정을 수행할 수 있다. 상기 도 9a를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 기지국 950은 자신의 셀 영역 내에서 다른 위치 측정 기법에 의해 위치 측정이 수행된 단말들에 대한 위치 정보 및 만료 시간(expiration time) 정보를 상기 서버 960으로부터 수신할 수 있다. 예를 들어, 상기 다른 위치 측정 기법은 A-GNSS(assisted-global navigation satellite systems), GPS(global positioning system) 등에 기초할 수 있다. 이 경우, 상기 기지국 950은 상기 위치 측정이 수행된 단말들에 대한 위치 정보 및 만료 시간 정보를 저장 및 관리할 수 있다. 또한, 상기 위치 정보 및 상기 만료 시간 정보는 테이블(table) 형태로 관리될 수 있다. 여기에서, 상기 만료 시간 정보는 다른 위치 측정 기법을 기반으로 측정된 위치 정보를 신뢰할 수 있는 기간을 의미한다. 상기 만료 시간의 구체적인 값은 발명의 다양한 실시 예들에 따라 달라질 수 있으며, 예를 들어, 초기 위치 측정이 수행된 시점으로부터 경과한 시간 및 단말의 이동성을 고려하여 적정 값으로 설정될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따라, 상기 기지국 950의 셀 내에서, 별도의 위치 결정 시스템에 의해 위치가 결정된 단말들 931, 933, 935, 937이 결정될 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 단말 931의 위치 좌표는 (x0, y0)로, 만료 시간은 500ms로 결정될 수 있고, 상기 단말 933의 위치 좌표는 (x1, y1)로, 만료 시간은 400ms로 결정될 수 있고, 상기 단말 935의 위치 좌표는 (x2, y2)로, 만료 시간은 500ms로 결정될 수 있고, 상기 단말 937의 위치 좌표는 (x3, y3)로, 만료 시간은 300ms로 결정될 수 있다.
상기 도 9a를 참조하면, 상기 단말 110은 D2D 통신에 기반한 상기 단말 110의 위치 측정을 위하여, 위치 측정 절차에 참여할 인접한 다수의 단말들을 결정하고, 상기 인접한 다수의 단말들과의 D2D 통신에 기반하여 상기 단말 110의 위치 측정을 수행할 수 있게 된다. 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 단말 110은 상기 기지국 950이 상기 위치 결정 절차에 참여할 인접한 다수의 단말들을 결정하도록 하기 위한 요청 신호를 상기 기지국 950으로 송신함으로써, 상기 기지국 950이 상기 위치 결정 절차에 참여할 인접한 다수의 단말들을 결정하도록 하게 할 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 도 9a에 도시된 바와 같이, 상기 단말 110은 상기 기지국 950으로 위치 측정 요청 신호를 송신할 수 있다. 이에 대응하여, 상기 기지국 950은 상기 단말 110으로부터 상기 위치 측정 요청 신호를 수신할 수 있으며, 상기 위치 측정 절차에 참여할 인접한 다수의 단말들을 결정할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따라, 상기 위치 측정 요청 신호를 수신한 상기 기지국 950은 상기 단말 110의 TA 정보로부터 상기 기지국 950과 상기 단말 110 간의 거리 차를 추정할 수 있다. 또한, 상기 거리 차를 바탕으로 상기 기지국 950을 중심으로 상기 단말 110이 위치한 대략적인 반경을 유추할 수 있다. 이 경우, 상기 기지국 950은 상기 단말 110의 유추된 대략적인 반경과 유사한 반경에 있는 고정된 단말들 921, 923, 925, 927을 상기 위치 측정 절차에 참여할 다수의 단말들로 결정할 수 있다. 또한, 별도의 위치 결정 시스템에 의해 위치가 결정된 상기 단말들 931, 933, 935, 937의 위치 좌표 정보에 기초하여, 상기 기지국 950은 상기 단말들 가운데, 상기 단말 110의 유추된 대략적인 반경과 유사한 반경에 있는 단말들을 상기 위치 측정 절차에 참여할 다수의 단말들로 결정할 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따라, 단말들 931, 933이 상기 위치 측정 절차에 참여할 다수의 단말들로 결정될 수 있다.
상기 도 9b에 도시된 바와 같이, 상기 기지국 950은 상기 고정된 단말들 921, 923, 925, 927 및 별도의 위치 결정 시스템에 의해 위치가 결정된 상기 단말들 931, 933으로 상기 단말 110의 위치 측정을 위한 측위 신호의 송신을 요청하는 신호를 송신할 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 측위 신호는 D2D-PRS를 포함할 수 있으며, 상기 측위 신호의 송신을 요청하는 신호는 측위 신호 송신 요청 신호, 측위 신호 송신 지시 신호, 측위 신호 송신 명령, D2D-PRS 송신 요청 신호, D2D-PRS 송신 지시 신호, D2D-PRS 송신 명령 등으로 지칭될 수 있다.
또한, 상기 측위 신호 송신 요청 신호를 수신한 상기 고정된 단말들 921, 923, 925, 927 및 위치가 결정된 상기 단말들 931, 933은 각각 상기 단말 110으로 측위 신호를 송신할 수 있으며, 이에 따라, 상기 단말 110은 상기 고정된 단말들 921, 923, 925, 927 및 위치가 결정된 상기 단말들 931, 933 각각으로부터 측위 신호를 수신한 후, 수신된 측위 신호들에 기초하여 위치 측정을 수행할 수 있다. 이 경우, 상기 단말 110의 구체적인 위치 측정 수행 절차에 관해서는 도 11 이하에서 상세하게 설명될 것이다.
또한, 앞서 설명하였듯이, 상기 기지국 950은 별도의 위치 결정 시스템에 의해 위치가 결정된 상기 단말들 931, 933, 935, 937에 관한 위치 좌표 정보 및 만료 시간 정보를 각각 구성하여 저장하고 있는 바, 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 단말 933의 위치 좌표는 (x1, y1)로, 만료 시간은 400ms로 결정될 수 있고, 상기 단말 933의 만료 시간 정보가 구성되어 저장된 시점으로부터 400ms 만큼의 시간이 경과하였다고 가정한다면, 더 이상 상기 단말 933의 위치 정보는 신뢰할 수 없게 된다. 그 결과, 상기 기지국 950은 도 9c에 도시된 바와 같이, 상기 단말 933을 제외한 나머지 단말들로 측위 신호를 송신할 것을 요청할 수 있으며, 상기 단말 110은 수신된 측위 신호들에 기초하여 위치 측정을 수행할 수 있다.
도 10a 및 도 10b는 또 다른 본 발명의 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 위치 결정 절차에 참여할 인접 단말들을 선택하는 방식을 도시한다. 상기 도 10a 및 상기 도 10b는 상기 단말 110의 위치를 측정하기 위한 경우를 예시한다.
상기 도 10a 및 상기 도 10b를 참조하면, 상기 도 10a 및 상기 도 10b에 도시된 상기 통신 네트워크는 다수의 단말들 및 기지국 1050을 포함할 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 통신 네트워크는 자신의 위치를 측정하고자 하는 단말 110과, 상기 단말 110과 인접한 다수의 단말들 가운데, 위치가 고정된 단말들 1021, 1023과, 상기 단말 110과 인접한 다수의 단말들 가운데, 위치가 고정되지는 아니하였으나 상기 위치가 알려진 단말들 1031, 1033, 1035, 1037과, 상기 단말 110과 인접한 다수의 단말들 가운데, 위치가 고정되지는 아니하고, 상기 위치가 알려지지 아니한 단말들 1041, 1042, 1043, 1044, 1045, 1046과, 기지국 1050을 포함할 수 있다.
앞서 언급한 바에 따라, 상기 단말 110의 위치가 정확하게 결정되기 위해서는 측위 신호를 송신하는 적어도 하나의 특정 노드와 상기 단말 110 사이에서 LOS 경로가 확보되는 것이 중요한 전제가 된다. 이에 따라, 본 발명의 실시 예를 통해, 상기 위치 측정 단말 1010은 D2D 통신에 기반하여 위치 측정을 수행할 수 있다. 상기 도 10a를 참조하면, 상기 단말 110은 D2D 통신에 기반한 상기 단말 110의 위치 측정을 위하여, 위치 측정 절차에 참여할 인접한 다수의 단말들을 결정하고, 상기 인접한 다수의 단말들과의 D2D 통신에 기반하여 상기 단말 110의 위치 측정을 수행할 수 있게 된다. 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 단말 110은 상기 위치 결정 절차에 참여할 인접한 다수의 단말들을 결정하기 위한 요청 신호를 인접한 다수의 단말들로 직접 송신함으로써, 기지국의 관여 없이, 상기 위치 결정 절차에 참여할 인접한 다수의 단말들이 결정될 수 있게 된다. 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 도 10a에 도시된 바와 같이, 상기 단말 110은 인접한 다수의 단말들로 위치 측정 요청 신호를 송신할 수 있다. 이 경우, 상기 위치 측정 요청 신호는 D2D 탐색 신호 또는 방송 신호의 형태로 송신될 수 있다.
상기 위치 측정 요청 신호를 수신한 인접 단말들은 상기 위치 측정 요청 신호의 수신 전력 값을 측정할 수 있다. 이때, 측정된 상기 위치 측정 요청 신호의 수신 전력 값이 임계값 이상이고, 상기 위치 측정 요청 신호를 수신한 인접 단말이 고정된 단말이거나, 별도의 위치 결정 시스템에 의해 위치가 결정된 단말인 경우, 상기 인접 단말은 상기 단말 110의 위치 측정 절차에 참여할 인접 단말로 결정될 수 있다. 즉, 측정된 상기 위치 측정 요청 신호의 수신 전력 값이 임계값 이상인 경우, 상기 단말 110과 인접 단말 간의 거리가 상대적으로 근접해 있음을 의미하고, 상기 단말 110과 인접 단말 간의 거리가 상대적으로 근접해 있는 경우, 상기 단말 110과 인접 단말 간에 LOS 경로가 확보될 확률이 상대적으로 높아지게 된다. 또한, 상기 단말 110에 상대적으로 근접한 단말이라 하더라도, 위치 정보가 결정되지 아니한 인접 단말은 상기 단말 110과의 거리를 결정하는데 있어 기여하지 못하므로, 결과적으로, 측정된 상기 위치 측정 요청 신호의 수신 전력 값이 임계값 이상이고, 상기 위치 측정 요청 신호를 수신한 인접 단말이 고정된 단말이거나, 별도의 위치 결정 시스템에 의해 위치가 결정된 단말인 경우, 상기 인접 단말은 상기 단말 110의 위치 측정 절차에 참여할 인접 단말로 결정될 수 있다.
상기 도 10b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따라, 고정된 단말 1021 및 별도의 위치 결정 시스템에 의해 위치가 결정된 상기 단말들 1031, 1033, 1035는 상기 단말 110의 위치 측정을 위한 측위 신호를 상기 단말 110으로 송신할 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 측위 신호는 D2D-PRS를 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 단말 110은 상기 고정된 단말들 1021 및 위치가 결정된 상기 단말들 1031, 1033, 1035 각각으로부터 측위 신호를 수신한 후, 수신된 측위 신호들에 기초하여 위치 측정을 수행할 수 있다. 이 경우, 상기 단말 110의 구체적인 위치 측정 수행 절차에 관해서는 도 11 이하에서 상세하게 설명될 것이다.
앞서 설명하였듯이, 본 발명의 실시 예에 따라, 단말 110의 위치 측정을 위하여 상기 단말 110으로 송신되는 측위 신호는 D2D-PRS를 포함할 수 있다. 이 경우, 위치 측정의 대상이 되는 단말의 정확한 위치 측정을 위해서는 상기 단말 110로 송신되는 D2D-PRS가 상기 D2D-PRS를 송신하는 주변 단말별로 구별되어야 한다. 이처럼, 상기 D2D-PRS가 상기 D2D-PRS를 송신하는 주변 단말별로 구별되기 위해서, 새로운 D2D-PRS 시퀀스(sequence) 및 전송 채널을 정의하거나, 종래 정의된 D2D-RS를 활용할 수 있다.
일반적으로, D2D-RS는 서빙 기지국의 하향 링크 수신 시각에 기초하는 하향링크 타이밍(timing) 또는 하향링크 타이밍에서 서빙 기지국과 단말 간 왕복 지연(round-trip delay) 값만큼 선행하는 시각에 기초하는 상향링크 타이밍을 기준으로 전송될 수 있다. 예를 들어, 상기 단말 탐색 신호 및 SA(scheduling assignment) 신호 복조용 DM-RS (demodulation-Reference signal)는 상기 하향링크 타이밍을 기준으로 송신될 수 있다. 또한, D2D 브로드캐스트(broadcast)/유니캐스트(unicast) 데이터 복조용 DM-RS와 셀룰러 상향링크에 대한 채널추정용 참조 신호인 SRS(sounding reference signal)는 상기 상향링크 타이밍을 기준으로 송신될 수 있다. 이러한 D2D용 DM-RS 시퀀스들은 그 시퀀스 자체로는 셀 특유한 특성을 가지므로 단말 간 구분이 불가능하지만, 기지국 기반/분산적 자원 스케줄링(scheduling)을 통해 각각 다른 PRB(physical resource block)에 할당되므로 단말 간 구분이 가능하다.
이에 따라, 상향링크 타이밍을 기준으로 측위 신호가 송신되는 경우가 이하 도 11a 및 이하 도 11b을 통해, 하향링크 타이밍을 기준으로 측위 신호가 송신되는 경우가 이하 도 12a 및 이하 도 12b을 통해 설명된다.
도 11a 및 도 11b는 본 발명의 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 위치 결정 방식을 도시한다. 상기 도 11a 및 상기 도 11b는 상향링크 타이밍을 기준으로 측위 신호가 송신되는 경우, 단말의 위치 결정 방식을 도시한다. 상기 도 11a 및 상기 도 11b는 상기 단말 110의 위치를 측정하기 위한 경우를 예시한다. 상기 도 11a에 도시된 통신 네트워크는 상기 단말(Rx-UE) 110, 기지국(eNB) 1150, 상기 단말 110과 인접한 단말들 가운데 제 1 단말(DUE 1) 1131, 제 2 단말(DUE 2) 1133, 제 3 단말(DUE 3) 1135를 포함할 수 있다. 여기에서, 상기 기지국 1150은 상기 단말 110의 서빙 기지국에 해당할 수 있다. 상기 도 11a 및 상기 도 11b에 도시된 바와 같이, 상기 기지국 1150 및 상기 제 1 단말 1131 간의 전파 지연 시간은 τeNB - DUE1로, 상기 기지국 1150 및 상기 제 2 단말 1133 간의 전파 지연 시간은 τeNB -DUE2로, 상기 기지국 1150 및 상기 제 3 단말 1135 간의 전파 지연 시간은 τeNB - DUE3으로 결정될 수 있고, 상기 제 1 단말 1131 및 상기 단말 110 간의 전파 지연 시간은 τDUE1 - Rx로, 상기 제 2 단말 1133 및 상기 단말 110 간의 전파 지연 시간은 τDUE2 - Rx로, 상기 제 3 단말 1135 및 상기 단말 110 간의 전파 지연 시간은 τDUE3 - Rx로, 상기 기지국 1150 및 상기 단말 110 간의 전파 지연 시간은 τeNB - Rx로 각각 결정될 수 있다.
상기 도 11a 및 상기 도 11b에 도시된 바와 같이 상기 단말 110은 상기 제 1 단말 1231로부터 제 1 측위 신호를 수신하고, 상기 제 2 단말 1233으로부터 제 2 측위 신호를 수신하고, 상기 제 3 단말 1235로부터 제 3 측위 신호를 수신하여, 상기 단말 110의 위치를 결정할 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 상향링크 타이밍에 따라, 측위 신호가 송신되는 경우, 기지국의 기준 시각 TeNB를 기준으로, 기지국과 주변 단말 간의 전파 지연 시간만큼 앞당겨진 시점에서, 상기 측위 신호가 송신될 수 있다. 다시 말해, 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 제 1 단말 1131은 TeNB-τeNB - DUE1 시점에서 상기 제 1 측위 신호를 상기 단말 110으로 송신할 수 있고, 상기 제 2 단말 1133은 TeNB-τeNB-DUE2 시점에서 상기 제 2 측위 신호를 상기 단말 110으로 송신할 수 있고, 상기 제 3 단말 1135는 TeNB-τeNB - DUE3 시점에서 상기 제 3 측위 신호를 상기 단말 110으로 송신할 수 있다. 또한, 이에 대응하여, 상기 단말 110은 TeNB-τeNB - DUE1+τDUE1 - Rx 시점에서 상기 제 1 측위 신호를 수신할 수 있고, TeNB-τeNB - DUE2+τD U E2- Rx 시점에서 상기 제 2 측위 신호를 수신할 수 있고, TeNB-τeNB - DUE3+τDUE3 - Rx 시점에서 상기 제 3 측위 신호를 수신할 수 있다. 이를 일반화하면, 아래의 수학식 3과 같다.
Figure pat00003
여기에서, 상기 DUEi는 위치 측정 요청 단말과 인접한 i 번째 단말을 의미하고, 상기 TeNB는 기지국의 기준 시각을 의미하고, 상기 τeNB - DUEi는 상기 기지국과 위치 측정 요청 단말과 인접한 i 번째 단말 간의 전파 지연 시간을 의미하고, 상기 τD U Ei- Rx 는 위치 측정 요청 단말과 인접한 i 번째 단말과 위치 측정 요청 단말 간의 전파 지연 시간을 의미한다.
또한, 단말 110은 상향링크 타이밍을 기준으로 송신된 측위 신호에 대하여, 상기 측위 신호를 수신한 시각의 오프셋(offset)을 산출할 수 있다. 여기에서, 상기 측위 신호를 수신한 시각의 오프셋 RSTDDUEi는 아래의 수학식 4와 같이 정의될 수 있다.
Figure pat00004
여기에서, 상기 DUEi는 위치 측정의 대상이 되는 단말과 인접한 i 번째 단말을 의미하고, 상기 TeNB는 기지국의 기준 시각을 의미하고, 상기 τeNB - DUEi는 상기 기지국과 위치 측정의 대상이 되는 단말과 인접한 i 번째 단말 간의 전파 지연 시간을 의미하고, 상기 τD U Ei- Rx 는 위치 측정의 대상이 되는 단말과 인접한 i 번째 단말과 위치 측정의 대상이 되는 단말 간의 전파 지연 시간을 의미하고, 상기 τeNB - Rx는 상기 기지국 및 상기 위치 측정의 대상이 되는 단말 간의 전파 지연 시간을 의미한다.
또한, 단말 110은 상기 단말 110의 위치 측정을 위해, 상기 수학식 4 가운데 τeNB - DUEi 값을 제거할 필요가 있다. 이 경우, 상기 단말 110은 상기 τeNB - DUEi 값을 기지국 1150으로부터 직접 수신할 수도 있고, 상기 τeNB - DUEi 값은 상기 단말 110에 인접한 단말들, 예를 들어, 상기 제 1 단말 1131, 상기 제 2 단말 1133, 상기 제 3 단말 1135가 각각 상기 단말 110으로 송신하는 상기 제 1 측위 신호, 상기 제 2 측위 신호, 상기 제 3 측위 신호에 각각 포함되어, 상기 단말 110으로 송신될 수도 있다. 이에 따라, 상기 τeNB - DUEi 값이 제거된
Figure pat00005
값은 아래의 수학식 5와 같다.
Figure pat00006
여기에서, 상기 RSTDDUEi는 위치 측정의 대상이 되는 단말이 측위 신호를 수신한 시각의 오프셋 RSTDDUEi을 의미하고, 상기 τeNB - DUEi는 상기 기지국과 위치 측정의 대상이 되는 단말과 인접한 i 번째 단말 간의 전파 지연 시간을 의미하고, 상기 τDUEi - Rx 는 위치 측정의 대상이 되는 단말과 인접한 i 번째 단말과 위치 측정의 대상이 되는 단말 간의 전파 지연 시간을 의미하고, 상기 τeNB - Rx는 상기 기지국 및 상기 위치 측정의 대상이 되는 단말 간의 전파 지연 시간을 의미한다.
다음으로, 상기 도 6에 도시된 TOA 방식에 따라 상기 단말 110의 위치가 결정되거나, 상기 도 7에 도시된 TDOA 방식에 따라 상기 단말 110의 위치가 결정될 수 있다. 먼저, 상기 기지국 1150 및 상기 단말 110 간의 연결이 유지되고 있는 상태임을 가정할 때, 상기 단말 110은 상기 기지국 1150으로부터 송신되는 신호에 기초하여, τeNB -Rx 값을 결정할 수 있다. 예를 들어, 상기 기지국 1150 및 상기 단말 110 간의 RRC(radio resource control) 연결이 유지되는 경우, TA(timing advance) 명령으로부터 상기 τeNB - Rx 값이 결정할 수 있다. 이에 따라, 상기 단말 110은 상기 수학식 5 가운데 상기 τeNB - Rx 값을 제거하여, 아래의 수학식 6과 같이 TOAi 값을 도출할 수 있다.
Figure pat00007
여기에서, 상기
Figure pat00008
는 위치 측정의 대상이 되는 단말이 측위 신호를 수신한 시각의 오프셋 RSTDDUEi에서 τeNB - DUEi 값이 제거된 값을 의미하고, 상기 τeNB - Rx는 상기 기지국 및 상기 위치 측정의 대상이 되는 단말 간의 전파 지연 시간을 의미하고, 상기 τD U Ei- Rx 는 위치 측정의 대상이 되는 단말과 인접한 i 번째 단말과 위치 측정의 대상이 되는 단말 간의 전파 지연 시간을 의미한다.
이 경우, 상기 단말 110은 상기 단말 110과 인접한 단말들의 좌표 정보 및 상기 TOAi 값에 기초하여, 상기 단말 110의 위치를 결정할 수 있다. 이 경우, 상기 단말 110은 상기 단말 110과 인접한 단말들의 좌표 정보를 기지국 1150으로부터 직접 수신할 수도 있고, 상기 좌표 정보는 상기 단말 110에 인접한 단말들, 예를 들어, 상기 제 1 단말 1131, 상기 제 2 단말 1133, 상기 제 3 단말 1135가 각각 상기 단말 110으로 송신하는 상기 제 1 측위 신호, 상기 제 2 측위 신호, 상기 제 3 측위 신호에 각각 포함되어, 상기 단말 110으로 송신될 수도 있다.
여기에서, 상기 단말 110은 상기 TOAi 값 및 빛의 속도에 기초하여, 상기 단말 110과 인접한 단말들 간의 거리를 결정할 수 있다. 예를 들어, 상기 단말 110과 상기 제 1 단말 1131 간의 거리는 TOA1 값과 빛의 속도 값에 기초하여 제 1 거리 값으로 결정될 수 있고, 상기 단말 110과 상기 제 2 단말 1133 간의 거리는 TOA2 값과 빛의 속도 값에 기초하여 제 2 거리 값으로 결정될 수 있고, 상기 단말 110과 상기 제 3 단말 1135 간의 거리는 TOA3 값과 빛의 속도 값에 기초하여 제 3 거리 값으로 결정될 수 있다.
상기 도 5에 도시된 바와 같이 TOA 방식을 따를 경우, 상기 단말 110은 상기 제 1 단말 1131의 좌표를 중심으로 하고 반지름이 제 1 거리 값에 해당하는 원과, 상기 제 2 단말 1133의 좌표를 중심으로 하고 반지름이 제 2 거리 값에 해당하는 원과, 상기 제 3 단말 1135의 좌표를 중심으로 하고 반지름이 제 3 거리 값에 해당하는 원의 접점에 대응되는 좌표를 상기 단말 110의 위치로 결정할 수 있다. 이상의 설명에서, 상기 TOA 방식을 통해 상기 단말 110이 직접 상기 단말 110의 위치를 결정하는 것으로 설명하였으나, 이는 예시에 불과하고, 상기 단말 110이 산출한 상기 제 1 거리 값, 상기 제 2 거리 값, 상기 제 3 거리 값을 상기 기지국 1150을 통해, 위치 결정 장치(상기 도 11a에 도시되지 않음), 예를 들어, 서버 장치로 송신할 수 있고, 상기 위치 결정 장치는 상기 단말 110과 인접한 단말들의 위치 좌표와 상기 단말 110과 인접한 단말들 간의 거리 정보에 기초하여, 상기 단말 110의 위치를 결정한 후, 상기 단말 110의 위치 좌표를 상기 단말 110으로 송신할 수도 있다.
또한, 설명의 편의를 위하여, 상기 단말 110이 2 차원 평면상에 위치한다는 가정하에, 이와 같은 위치 결정 과정이 설명되었으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 상기 단말 110은 인접한 4 개 이상의 단말들로부터 각각 측위 신호를 수신할 수 있으며, 이에 기초하여, 상기 단말 110의 3 차원상의 위치가 결정될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 도 7에 도시된 TDOA 방식을 통해 상기 단말 110의 위치가 결정될 수 있다. 즉, 상기 단말 110은 상기 수학식 5에서 산출된
Figure pat00009
값들의 차를 산출하여, τeNB-Rx 성분을 제거할 수 있으며, 그 결과, 아래의 수학식 7과 같은 TDOAi ,j 값을 산출할 수 있다.
Figure pat00010
여기에서, 상기 DUEi는 위치 측정의 대상이 되는 단말과 인접한 i 번째 단말을 의미하고, 상기 DUEj는 위치 측정의 대상이 되는 단말과 인접한 j 번째 단말을 의미하고, 상기
Figure pat00011
는 위치 측정의 대상이 되는 단말이 i 번째 단말로부터 측위 신호를 수신한 시각의 오프셋 RSTDDUEi에서 τeNB - DUEi 값이 제거된 값을 의미하고, 상기
Figure pat00012
는 위치 측정의 대상이 되는 단말이 j 번째 단말로부터 측위 신호를 수신한 시각의 오프셋 RSTDDUEj에서 τeNB - DUEj 값이 제거된 값을 의미하고, 상기 τDUEi - Rx 는 위치 측정의 대상이 되는 단말과 인접한 i 번째 단말과 위치 측정의 대상이 되는 단말 간의 전파 지연 시간을 의미하고, 상기 τDUEj - Rx 는 위치 측정의 대상이 되는 단말과 인접한 j 번째 단말과 위치 측정의 대상이 되는 단말 간의 전파 지연 시간을 의미한다.
이 경우, 상기 단말 110은 상기 단말 110과 인접한 단말들의 좌표 정보 및 상기 TDOAi ,j 값에 기초하여, 상기 단말 110의 위치를 결정할 수 있다. 이 경우, 상기 단말 110은 상기 단말 110과 인접한 단말들의 좌표 정보를 기지국 1150으로부터 직접 수신할 수도 있고, 상기 좌표 정보는 상기 단말 110에 인접한 단말들, 예를 들어, 상기 제 1 단말 1131, 상기 제 2 단말 1133, 상기 제 3 단말 1135가 각각 상기 단말 110으로 송신하는 상기 제 1 측위 신호, 상기 제 2 측위 신호, 상기 제 3 측위 신호에 각각 포함되어, 상기 단말 110으로 송신될 수도 있다.
상기 도 6에 도시된 바와 같이 TDOA 방식을 따를 경우, 상기 단말 110은 상기 제 1 단말 1131 및 상기 제 2 단말 1133 간의 TDOA1 ,2 값을 결정할 수 있고, 상기 제 1 단말 1131 및 상기 제 3 단말 1135 간의 TDOA1 ,3 값을 결정할 수 있다. 이에 따라, 상기 단말 110은 TDOA1 ,2 값에 대응되는 제 1 쌍곡선 방정식을 결정할 수 있고, TDOA1 ,3 값에 대응되는 제 2 쌍곡선 방정식을 결정할 수 있으며, 기하학적으로, 상기 제 1 쌍곡선 및 상기 제 2 쌍곡선의 접점에 대응되는 상기 단말 110의 위치를 결정할 수 있다.
이상의 설명에서, 상기 TDOA 방식을 통해 상기 단말 110이 직접 상기 단말 110의 위치를 결정하는 것으로 설명하였으나, 이는 예시에 불과하고, 상기 단말 110이 산출한 상기 TDOA1 ,2 값 및 상기 TDOA1 ,3 값을 상기 기지국 1150을 통해, 위치 결정 장치(상기 도 11a에 도시되지 않음), 예를 들어, 서버 장치로 송신할 수 있고, 상기 위치 결정 장치는 상기 단말 110과 인접한 단말들의 위치 좌표와 상기 TDOA1,2 값 및 상기 TDOA1 ,3 값에 기초하여, 상기 단말 110의 위치를 결정한 후, 상기 단말 110의 위치 좌표를 상기 단말 110으로 송신할 수도 있다.
또한, 설명의 편의를 위하여, 상기 단말 110이 2 차원 평면상에 위치한다는 가정하에, 이와 같은 위치 결정 과정이 설명되었으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 상기 단말 110은 인접한 4 개 이상의 단말들로부터 각각 측위 신호를 수신할 수 있으며, 이에 기초하여, 상기 단말 110의 3 차원상의 위치가 결정될 수 있다.
도 12a 및 도 12b는 본 발명의 다른 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 위치 결정 방식을 도시한다. 즉, 상기 도 12a 및 상기 도 12b는 하향링크 타이밍을 기준으로 측위 신호가 송신되는 경우, 단말의 위치 결정 방식을 도시한다. 상기 도 12a 및 상기 도 12b는 상기 단말 110의 위치를 측정하기 위한 경우를 예시한다.
상기 도 12a에 도시된 통신 네트워크는 상기 단말(Rx-UE) 110, 기지국(eNB) 1250, 상기 단말 110과 인접한 단말들 가운데 제 1 단말(DUE 1) 1231, 제 2 단말(DUE 2) 1233, 제 3 단말(DUE 3) 1235를 포함할 수 있다. 여기에서, 상기 기지국 1250은 상기 단말 110의 서빙 기지국에 해당할 수 있다. 상기 도 12a 및 상기 도 12b에 도시된 바와 같이, 상기 기지국 1250 및 상기 제 1 단말 1231 간의 전파 지연 시간은 τeNB - DUE1로, 상기 기지국 1250 및 상기 제 2 단말 1233 간의 전파 지연 시간은 τeNB - DUE2로, 상기 기지국 1250 및 상기 제 3 단말 1235 간의 전파 지연 시간은 τeNB - DUE3으로 결정될 수 있고, 상기 제 1 단말 1231 및 상기 단말 110 간의 전파 지연 시간은 τDUE1 - Rx로, 상기 제 2 단말 1233 및 상기 단말 110 간의 전파 지연 시간은 τDUE2 - Rx로, 상기 제 3 단말 1235 및 상기 단말 110 간의 전파 지연 시간은 τDUE3 - Rx로, 상기 기지국 1250 및 상기 단말 110 간의 전파 지연 시간은 τeNB - Rx로 각각 결정될 수 있다.
상기 도 12a 및 상기 도 12b에 도시된 바와 같이 상기 단말 110은 상기 제 1 단말 1231로부터 제 1 측위 신호를 수신하고, 상기 제 2 단말 1233으로부터 제 2 측위 신호를 수신하고, 상기 제 3 단말 1235로부터 제 3 측위 신호를 수신하여, 상기 단말 110의 위치를 결정할 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 하향링크 타이밍에 따라, 측위 신호가 송신되는 경우, 기지국의 기준 시각 TeNB를 기준으로, 기지국과 주변 단말 간의 전파 지연 시간만큼 늦은 시점에서, 상기 측위 신호가 송신될 수 있다. 다시 말해, 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 제 1 단말 1231은 TeNB+τeNB - DUE1 시점에서 상기 제 1 측위 신호를 상기 단말 110으로 송신할 수 있고, 상기 제 2 단말 1233은 TeNB+τeNB -DUE2 시점에서 상기 제 2 측위 신호를 상기 단말 110으로 송신할 수 있고, 상기 제 3 단말 1235는 TeNB+τeNB - DUE3 시점에서 상기 제 3 측위 신호를 상기 단말 110으로 송신할 수 있다. 또한, 이에 대응하여, 상기 단말 110은 TeNB+τeNB - DUE1+τDUE1 - Rx 시점에서 상기 제 1 측위 신호를 수신할 수 있고, TeNB+τeNB - DUE2+τD U E2- Rx 시점에서 상기 제 2 측위 신호를 수신할 수 있고, TeNB+τeNB - DUE3+τDUE3 - Rx 시점에서 상기 제 3 측위 신호를 수신할 수 있다. 이를 일반화하면, 아래의 수학식 8과 같다.
Figure pat00013
여기에서, 상기 DUEi는 위치 측정의 대상이 되는 단말과 인접한 i 번째 단말을 의미하고, 상기 TeNB는 기지국의 기준 시각을 의미하고, 상기 τeNB - DUEi는 상기 기지국과 위치 측정의 대상이 되는 단말과 인접한 i 번째 단말 간의 전파 지연 시간을 의미하고, 상기 τD U Ei- Rx 는 위치 측정의 대상이 되는 단말과 인접한 i 번째 단말과 위치 측정의 대상이 되는 단말 간의 전파 지연 시간을 의미한다.
또한, 단말 110은 상향링크 타이밍을 기준으로 송신된 측위 신호에 대하여, 상기 측위 신호를 수신한 시각의 오프셋을 산출할 수 있다. 여기에서, 상기 측위 신호를 수신한 시각의 오프셋 RSTDDUEi는 아래의 수학식 9와 같이 정의될 수 있다.
Figure pat00014
여기에서, 상기 DUEi는 위치 측정의 대상이 되는 단말과 인접한 i 번째 단말을 의미하고, 상기 TeNB는 기지국의 기준 시각을 의미하고, 상기 τeNB - DUEi는 상기 기지국과 위치 측정의 대상이 되는 단말과 인접한 i 번째 단말 간의 전파 지연 시간을 의미하고, 상기 τD U Ei- Rx 는 위치 측정의 대상이 되는 단말과 인접한 i 번째 단말과 위치 측정의 대상이 되는 단말 간의 전파 지연 시간을 의미하고, 상기 τeNB - Rx는 상기 기지국 및 상기 위치 측정의 대상이 되는 단말 간의 전파 지연 시간을 의미한다.
또한, 단말 110은 상기 단말 110의 위치 측정을 위해, 상기 수학식 4 가운데 τeNB - DUEi 값을 제거할 필요가 있다. 이 경우, 상기 단말 110은 상기 τeNB - DUEi 값을 기지국 1250으로부터 직접 수신할 수도 있고, 상기 τeNB - DUEi 값은 상기 단말 110에 인접한 단말들, 예를 들어, 상기 제 1 단말 1231, 상기 제 2 단말 1233, 상기 제 3 단말 1235가 각각 상기 단말 110으로 송신하는 상기 제 1 측위 신호, 상기 제 2 측위 신호, 상기 제 3 측위 신호에 각각 포함되어, 상기 단말 110으로 송신될 수도 있다. 이에 따라, 상기 τeNB - DUEi 값이 제거된
Figure pat00015
값은 아래의 수학식 10과 같다.
Figure pat00016
여기에서, 상기 RSTDDUEi는 위치 측정의 대상이 되는 단말이 측위 신호를 수신한 시각의 오프셋 RSTDDUEi을 의미하고, 상기 τeNB - DUEi는 상기 기지국과 위치 측정의 대상이 되는 단말과 인접한 i 번째 단말 간의 전파 지연 시간을 의미하고, 상기 τDUEi - Rx 는 위치 측정의 대상이 되는 단말과 인접한 i 번째 단말과 위치 측정의 대상이 되는 단말 간의 전파 지연 시간을 의미하고, 상기 τeNB - Rx는 상기 기지국 및 상기 위치 측정의 대상이 되는 단말 간의 전파 지연 시간을 의미한다.
다음으로, 상기 도 6에 도시된 TOA 방식에 따라 상기 단말 110의 위치가 결정되거나, 상기 도 7에 도시된 TDOA 방식에 따라 상기 단말 110의 위치가 결정될 수 있다. 먼저, 상기 기지국 1250 및 상기 단말 110 간의 연결이 유지되고 있는 상태임을 가정할 때, 상기 단말 110은 상기 기지국 1250으로부터 송신되는 신호에 기초하여, τeNB -Rx 값을 결정할 수 있다. 예를 들어, 상기 기지국 1250 및 상기 단말 110 간의 RRC 연결이 유지되는 경우, TA 명령으로부터 상기 τeNB - Rx 값이 결정할 수 있다. 이에 따라, 상기 단말 110은 상기 수학식 10 가운데 상기 τeNB - Rx 값을 제거하여, 아래의 수학식 11과 같이 TOAi 값을 도출할 수 있다.
Figure pat00017
여기에서, 상기
Figure pat00018
는 위치 측정의 대상이 되는 단말이 측위 신호를 수신한 시각의 오프셋 RSTDDUEi에서 τeNB - DUEi 값이 제거된 값을 의미하고, 상기 τeNB - Rx는 상기 기지국 및 상기 위치 측정의 대상이 되는 단말 간의 전파 지연 시간을 의미하고, 상기 τD U Ei- Rx 는 위치 측정의 대상이 되는 단말과 인접한 i 번째 단말과 위치 측정의 대상이 되는 단말 간의 전파 지연 시간을 의미한다.
이 경우, 상기 단말 110은 상기 단말 110과 인접한 단말들의 좌표 정보 및 상기 TOAi 값에 기초하여, 상기 단말 110의 위치를 결정할 수 있다. 이 경우, 상기 단말 110은 상기 단말 110과 인접한 단말들의 좌표 정보를 기지국 1250으로부터 직접 수신할 수도 있고, 상기 좌표 정보는 상기 단말 110에 인접한 단말들, 예를 들어, 상기 제 1 단말 1231, 상기 제 2 단말 1233, 상기 제 3 단말 1235가 각각 상기 단말 110으로 송신하는 상기 제 1 측위 신호, 상기 제 2 측위 신호, 상기 제 3 측위 신호에 각각 포함되어, 상기 단말 110으로 송신될 수도 있다.
여기에서, 상기 단말 110은 상기 TOAi 값 및 빛의 속도에 기초하여, 상기 단말 110과 인접한 단말들 간의 거리를 결정할 수 있다. 예를 들어, 상기 단말 110과 상기 제 1 단말 1231 간의 거리는 TOA1 값과 빛의 속도 값에 기초하여 제 1 거리 값으로 결정될 수 있고, 상기 단말 110과 상기 제 2 단말 1233 간의 거리는 TOA2 값과 빛의 속도 값에 기초하여 제 2 거리 값으로 결정될 수 있고, 상기 단말 110과 상기 제 3 단말 1235 간의 거리는 TOA3 값과 빛의 속도 값에 기초하여 제 3 거리 값으로 결정될 수 있다.
상기 도 5에 도시된 바와 같이 TOA 방식을 따를 경우, 상기 단말 110은 상기 제 1 단말 1231의 좌표를 중심으로 하고 반지름이 제 1 거리 값에 해당하는 원과, 상기 제 2 단말 1233의 좌표를 중심으로 하고 반지름이 제 2 거리 값에 해당하는 원과, 상기 제 3 단말 1235의 좌표를 중심으로 하고 반지름이 제 3 거리 값에 해당하는 원의 접점에 대응되는 좌표를 상기 단말 110의 위치로 결정할 수 있다. 이상의 설명에서, 상기 TOA 방식을 통해 상기 단말 110이 직접 상기 단말 110의 위치를 결정하는 것으로 설명하였으나, 이는 예시에 불과하고, 상기 단말 110이 산출한 상기 제 1 거리 값, 상기 제 2 거리 값, 상기 제 3 거리 값을 상기 기지국 1250을 통해, 위치 결정 장치(상기 도 12a에 도시되지 않음), 예를 들어, 서버 장치로 송신할 수 있고, 상기 위치 결정 장치는 상기 단말 110과 인접한 단말들의 위치 좌표와 상기 단말 110과 인접한 단말들 간의 거리 정보에 기초하여, 상기 단말 110의 위치를 결정한 후, 상기 단말 110의 위치 좌표를 상기 단말 110으로 송신할 수도 있다.
또한, 설명의 편의를 위하여, 상기 단말 110이 2 차원 평면상에 위치한다는 가정하에, 이와 같은 위치 결정 과정이 설명되었으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 상기 단말 110은 인접한 4 개 이상의 단말들로부터 각각 측위 신호를 수신할 수 있으며, 이에 기초하여, 상기 단말 110의 3 차원상의 위치가 결정될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 도 7에 도시된 TDOA 방식을 통해 상기 단말 110의 위치가 결정될 수 있다. 즉, 상기 단말 110은 상기 수학식 10에서 산출된
Figure pat00019
값들의 차를 산출하여, τeNB-Rx 성분을 제거할 수 있으며, 그 결과, 아래의 수학식 12와 같은 TDOAi ,j 값을 산출할 수 있다.
Figure pat00020
여기에서, 상기 DUEi는 위치 측정의 대상이 되는 단말과 인접한 i 번째 단말을 의미하고, 상기 DUEj는 위치 측정의 대상이 되는 단말과 인접한 j 번째 단말을 의미하고, 상기
Figure pat00021
는 위치 측정의 대상이 되는 단말이 i 번째 단말로부터 측위 신호를 수신한 시각의 오프셋 RSTDDUEi에서 τeNB - DUEi 값이 제거된 값을 의미하고, 상기
Figure pat00022
는 위치 측정의 대상이 되는 단말이 j 번째 단말로부터 측위 신호를 수신한 시각의 오프셋 RSTDDUEj에서 τeNB - DUEj 값이 제거된 값을 의미하고, 상기 τDUEi - Rx 는 위치 측정의 대상이 되는 단말과 인접한 i 번째 단말과 위치 측정의 대상이 되는 단말 간의 전파 지연 시간을 의미하고, 상기 τDUEj - Rx 는 위치 측정의 대상이 되는 단말과 인접한 j 번째 단말과 위치 측정의 대상이 되는 단말 간의 전파 지연 시간을 의미한다.
이 경우, 상기 단말 110은 상기 단말 110과 인접한 단말들의 좌표 정보 및 상기 TDOAi ,j 값에 기초하여, 상기 단말 110의 위치를 결정할 수 있다. 이 경우, 상기 단말 110은 상기 단말 110과 인접한 단말들의 좌표 정보를 기지국 1250으로부터 직접 수신할 수도 있고, 상기 좌표 정보는 상기 단말 110에 인접한 단말들, 예를 들어, 상기 제 1 단말 1231, 상기 제 2 단말 1233, 상기 제 3 단말 1235가 각각 상기 단말 110으로 송신하는 상기 제 1 측위 신호, 상기 제 2 측위 신호, 상기 제 3 측위 신호에 각각 포함되어, 상기 단말 110으로 송신될 수도 있다.
상기 도 6에 도시된 바와 같이 TDOA 방식을 따를 경우, 상기 단말 110은 상기 제 1 단말 1231 및 상기 제 2 단말 1233 간의 TDOA1 ,2 값을 결정할 수 있고, 상기 제 1 단말 1231 및 상기 제 3 단말 1235 간의 TDOA1 ,3 값을 결정할 수 있다. 이에 따라, 상기 단말 110은 TDOA1 ,2 값에 대응되는 제 1 쌍곡선 방정식을 결정할 수 있고, TDOA1 ,3 값에 대응되는 제 2 쌍곡선 방정식을 결정할 수 있으며, 기하학적으로, 상기 제 1 쌍곡선 및 상기 제 2 쌍곡선의 접점에 대응되는 상기 단말 110의 위치를 결정할 수 있다.
이상의 설명에서, 상기 TDOA 방식을 통해 상기 단말 110이 직접 상기 단말 110의 위치를 결정하는 것으로 설명하였으나, 이는 예시에 불과하고, 상기 단말 110이 산출한 상기 TDOA1 ,2 값 및 상기 TDOA1 ,3 값을 상기 기지국 1250을 통해, 위치 결정 장치(상기 도 12a에 도시되지 않음), 예를 들어, 서버 장치로 송신할 수 있고, 상기 위치 결정 장치는 상기 단말 110과 인접한 단말들의 위치 좌표와 상기 TDOA1 ,2 값 및 상기 TDOA1,3 값에 기초하여, 상기 단말 110의 위치를 결정한 후, 상기 단말 110의 위치 좌표를 상기 단말 110으로 송신할 수도 있다.
또한, 설명의 편의를 위하여, 상기 단말 110이 2 차원 평면상에 위치한다는 가정하에, 이와 같은 위치 결정 과정이 설명되었으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 상기 단말 110은 인접한 4 개 이상의 단말들로부터 각각 측위 신호를 수신할 수 있으며, 이에 기초하여, 상기 단말 110의 3 차원상의 위치가 결정될 수 있다.
도 13은 본 발명의 다른 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 결정된 단말의 위치에 관한 평가 방식을 도시한다.
상기 도 13에 도시된 통신 네트워크는 상기 단말(Rx-UE) 110, 상기 단말 110과 인접한 제 1 단말(DUE 1) 1331, 제 2 단말(DUE 2) 1333, 제 3 단말(DUE 3) 1335, 기지국(eNB) 1350을 포함할 수 있다. 여기에서, 상기 단말 110은 상기 제 1 단말 1331, 상기 제 2 단말 1333, 상기 제 3 단말 1335, 즉, 인접 단말들과 각각 D2D 통신을 수행하여 상기 단말 110의 위치를 결정할 수 있다. 이 경우, 상기 도 13에 도시된 바와 같이 상기 제 1 단말 1331의 위치 좌표는 (XDUE1, yDUE1)로, 상기 제 2 단말 1333의 위치 좌표는 (XDUE2, yDUE2)로, 상기 제 3 단말 1335의 위치 좌표는 (XDUE3, yDUE3)로 미리 결정될 수 있으며, 상기 단말 110은 상기 인접 단말들의 위치 좌표들을 기지국으로부터 수신하거나, 상기 인접 단말들이 상기 단말 110으로 송신하는 측위 신호에 상기 위치 좌표들이 포함되어, 상기 인접 단말들로부터 수신할 수도 있다.
상기 도 12 또는 상기 도 13에서 설명한 절차에 따라 결정된 단말 110의 위치 좌표가
Figure pat00023
로 결정되었다는 전제 하에, 상기 단말 110의 위치 좌표,
Figure pat00024
가 정확하게 결정되었는지에 관한 평가가 이루어질 수 있다. 상기 도 7에서도 설명하였듯이, NLOS 경로로 인한 전파 지연 오차는 송신단과 수신단 간 거리 차에 비례하고, 항상 양의 값을 가지는 특성을 보인다. 다시 말해, 상기 단말 110과 상기 인접 단말들 간의 실제 거리가 가까울수록 NLOS 경로로 인한 위치 측정 오차가 적게 발생하게 된다.
이와 같은 NLOS 경로로 인한 위치 측정 오차의 특성에 따라, 상기 단말 110은 결정된 현재 단말 110의 위치 좌표,
Figure pat00025
에 기초하여, 아래의 수학식 13과 같이, 상기 인접 단말들과의 거리,
Figure pat00026
를 산출함으로써, 결정된 현재 단말 110의 위치 좌표에 대한 신뢰도 평가가 이루어질 수 있다.
Figure pat00027
여기에서, XDUEi는 위치 측정의 대상이 되는 단말과 인접한 i 번째 단말의 x 위치 좌표, yDUEi는 위치 측정의 대상이 되는 단말과 인접한 i 번째 단말의 y 위치 좌표,
Figure pat00028
는 현재 결정된 위치 측정의 대상이 되는 단말의 x 위치 좌표,
Figure pat00029
는 현재 결정된 위치 측정의 대상이 되는 단말의 y 위치 좌표를 의미한다.
상기 수학식 13에 기초하여 결정된, 상기 단말 110 및 상기 인접 단말들 간의 각각의 거리 값이 모두 임계값 이하라면, 상기 단말 110은 NLOS 경로로 인한 오차가 비교적 작은 것으로 판단할 수 있고, 그 결과, 현재 결정된 상기 단말 110의 위치 좌표,
Figure pat00030
가 신뢰할만한 값이라 최종적으로 평가할 수 있다. 만약, 상기 단말 110 및 상기 인접 단말들 간의 각각의 거리 값들 가운데 적어도 하나의 값이 상기 임계값 이상이라면, 상기 단말 110은 NLOS 경로로 인한 오차가 비교적 큰 것으로 판단할 수 있고, 그 결과, 현재 결정된 상기 단말 110의 위치 좌표,
Figure pat00031
가 신뢰하기 어려운 값이라 최종적으로 평가할 수 있다. 이에 따라, 상기 단말 110은 위치 측정 요청 신호를 기지국 1350 또는 인접한 단말들로 재차 송신함으로써, 상기 단말 110에 대한 위치 측정을 다시 수행할 수 있다.
도 14는 본 발명의 또 다른 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 위치 측정의 대상이 되는 단말의 동작에 관한 순서도를 도시한다. 상기 도 14는 상기 단말 110의 동작 방법을 예시한다.
먼저, 1401단계에서, 상기 단말은 위치 측정 요청 신호를 송신할 수 있다. 여기에서, 상기 위치 측정 요청 신호는 상기 단말 및 상기 단말과 인접한 다수의 인접 단말들 간에 D2D 통신에 기반한 위치 측정의 수행을 시작하기 위한 신호를 의미하며, 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 단말은 기지국으로 상기 위치 측정 요청 신호를 송신하거나 상기 인접 단말들로 상기 위치 측정 요청 신호를 송신할 수 있다.
다음으로, 1403단계에서, 상기 단말은 인접한 다수의 다른 단말들, 다시 말해, 상기 인접 단말들로부터 단말의 위치 측정을 위한 측위 신호들을 수신할 수 있다. 이 경우, 상기 측위 신호들은 상기 단말 및 상기 다수의 인접 단말들 간에 D2D 통신에 기반한 위치 측정을 수행하기 위해 기준이 되는 신호를 의미하며, 상기 단말은 상기 도 11 및 상기 도 12에서 상세하게 설명된 바와 같이, 상기 측위 신호에 대한 전파 지연 시간 정보에 기초하여, 앞서 언급한 TOA, TDOA 방식 등을 통해 상기 단말의 위치 측정을 수행할 수 있다.
도 15는 본 발명의 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 위치 측정의 대상이 되는 단말의 동작에 관한 순서도를 도시한다. 상기 도 15는 상기 단말 110의 동작 방법을 예시한다.
먼저, 1501단계에서, 상기 단말은 상기 단말의 위치 측정을 요청하는 위치 측정 요청 신호를 기지국으로 송신할 수 있다. 이를 통해, 상기 위치 측정 요청 신호를 수신한 기지국에 의하여, 상기 단말 및 상기 단말과 인접한 다수의 단말들 간의 D2D 통신에 기반한 위치 측정 절차에 참여하는 인접한 다수의 단말들이 결정될 수 있게 된다.
다음으로, 1503단계에서, 다음으로, 1503단계에서, 상기 단말은 3 개 이상의 측위 신호들이 수신되는지 판단한다. 다시 말해, 상기 단말은 인접한 다수의 단말들로부터 3 개 이상의 측위 신호들이 수신되는지 판단한다. 즉, 상기 단말은 서로 다른 인접 단말들로부터 송신된 3개 이상의 측위 신호들이 검출되는지 확인한다. 여기서, 상기 검출 여부는 신호의 에너지 크기, 수신 신호 세기 등에 기초하여 판단될 수 있다. 만일, 상기 3개 이상의 측위 신호들이 수신되지 아니하면, 상기 단말은 이하 1513단계로 진행한다.
반면, 상기 3개 이상의 측위 신호들이 수신되면, 1505단계로 진행되어, 상기 단말은 기지국으로부터 측위 신호를 송신한 인접 단말들에 대한 부가 정보를 수신할 수 있다. 예를 들어, 상기 단말은 인접한 제 1 단말로부터 제 1 측위 신호를 수신하고, 인접한 제 2 단말로부터 제 2 측위 신호를 수신하고, 인접한 제 3 단말로부터 제 3 측위 신호를 수신할 수 있으며, 상기 기지국으로부터, 상기 제 1 단말의 위치 좌표 정보, 상기 제 2 단말의 위치 좌표 정보, 상기 제 3 단말의 위치 좌표 정보, 상기 기지국과 상기 제 1 단말 간의 전파 지연 시간, 상기 기지국과 상기 제 2 단말 간의 전파 지연 시간, 상기 기지국과 상기 제 3 단말 간의 전파 지연 시간 정보를 수신할 수 있다.
이 경우, 1507단계로 진행되어, 상기 단말 및 상기 인접한 다수의 단말들 간의 D2D 통신에 기반한 위치 측정이 수행될 수 있다. 다시 말해, 상기 도 11 및 상기 도 12에서 상세하게 설명된 바와 같이, 상기 단말은 상기 제 1 측위 신호에 대한 전파 지연 시간, 상기 제 2 측위 신호에 대한 전파 지연 시간, 상기 제 3 측위 신호에 대한 전파 지연 시간 정보에 기초하여, 앞서 언급한 TOA, TDOA 방식 등을 통해 상기 단말의 위치 측정을 수행할 수 있다. 단, 본 발명의 다른 실시 예에 따라, 상기 1507단계는 상기 단말이 다른 장치(예: 서버)로 측정 관련 정보를 송신하고, 측정된 위치를 수신하는 과정으로 대체될 수 있다.
또한, 1509단계에서, 상기 단말은 측정된 상기 단말의 위치와 인접 단말들 간의 각각의 거리 산출할 수 있다. 다시 말해, 상기 단말은, 1501단계 내지 1507단계를 통해 측정된 상기 단말의 위치 좌표를 기준으로, 상기 단말과 상기 제 1 단말 간의 거리, 상기 단말과 상기 제 3 단말 간의 거리, 상기 단말과 상기 제 3 단말 간의 거리를 각각 산출할 수 있다.
다음으로, 1511단계에서, 상기 단말은 위치가 측정된 상기 단말의 위치 및 인접 단말들 간에 산출된 각각의 거리가 모두 임계값 이하인지 여부를 판단한다. 다시 말해, 상기 도 13에서 상세하게 설명된 바와 같이, 위치가 측정된 상기 단말의 위치 및 인접 단말들 간에 산출된 각각의 거리가 모두 임계값 이하라면, 상기 단말은 NLOS 경로로 인한 오차가 비교적 작은 것으로 판단할 수 있고, 그 결과, 현재 결정된 상기 단말의 위치 좌표가 신뢰할만한 값이라 최종적으로 평가할 수 있다.
상기 1503단계에서, 단말이 인접한 다수의 단말들로부터 3 개 이상의 측위 신호를 수신하지 아니한 경우, 다시 말해, 단말이 인접한 다수의 단말들로부터 2 개 이하의 측위 신호를 수신한 경우, 1513단계로 진행되어, 기지국 기반 위치 측정이 수행될 수 있다. 다시 말해, 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 단말의 2 차원상의 좌표가 측정된다고 가정할 때, D2D 통신에 기반한 위치 측정을 위해서는 적어도 3 개 이상의 인접한 단말들로부터 측위 신호를 수신하여야 하는바, 이와 같은 요건이 충족되지 아니하는 경우, D2D 통신에 기반한 위치 측정은 불가능하며, 기지국 기반의 위치 측정이 수행되게 된다.
또한, 1511단계에서, 위치가 측정된 상기 단말의 위치 및 인접 단말들 간에 산출된 각각의 거리 가운데 적어도 하나가 상기 임계값 이상인 경우, 상기 단말은 NLOS 경로로 인한 오차가 존재하는 것으로 판단할 수 있고, 그 결과, 현재 결정된 상기 단말의 위치 좌표가 신뢰하기 어려운 값이라 최종적으로 평가할 수 있으며, 이 경우, 상기 1513단계로 진행되어 기지국 기반 위치 측정이 수행되게 된다.
본 발명의 실시 예에 따라, 특정 조건이 충족되지 아니하는 경우, 상기 1513단계로 진행하여, 기지국 기반의 위치 측정이 수행되는 것으로 설명하였으나, 이는 예시에 불과하고, 경우에 따라서는 상기 1501단계 내지 상기 1511단계가 반복되어, D2D 기반 위치 측정 절차가 반복적으로 수행될 수도 있다.
도 16은 본 발명의 다른 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 위치 측정의 대상이 되는 단말의 동작에 관한 순서도를 도시한다. 상기 도 16은 상기 단말 110의 동작 방법을 예시한다.
먼저, 1601단계에서, 상기 단말은 위치 측정 요청 신호를 인접 단말들로 송신한다. 다시 말해, 상기 단말은 상기 위치 측정 요청 신호를 방송한다. 즉, 상기 단말은 상기 단말의 위치 측정을 요청하는 위치 측정 요청 신호를 상기 단말과 인접한 다수의 인접 단말들로 송신할 수 있다. 이를 통해, 상기 다수의 인접 단말들은 상기 단말로부터 상기 위치 측정 요청 신호를 수신할 수 있으며, 상기 위치 측정 요청 신호를 수신한 다수의 인접 단말들 가운데 일부는 상기 단말 및 상기 다수의 인접 단말들 간의 D2D 통신에 기반한 위치 측정 절차에 참여하는 단말들로 결정될 수 있게 된다.
다음으로, 1603단계에서, 상기 단말은 3 개 이상의 측위 신호들이 수신되는지 판단한다. 다시 말해, 상기 단말은 인접한 다수의 단말들로부터 3 개 이상의 측위 신호들이 수신되는지 판단한다. 즉, 상기 단말은 서로 다른 인접 단말들로부터 송신된 3개 이상의 측위 신호들이 검출되는지 확인한다. 여기서, 상기 검출 여부는 신호의 에너지 크기, 수신 신호 세기 등에 기초하여 판단될 수 있다. 만일, 상기 3개 이상의 측위 신호들이 수신되지 아니하면, 상기 단말은 이하 1613단계로 진행한다.
반면, 상기 3 개 이상의 측위 신호들이 수신되면, 1605단계로 진행되어, 상기 단말은 측위 신호를 송신한 인접 단말들에 대한 부가 정보를 검출할 수 있게 된다. 예를 들어, 상기 단말은 인접한 제 1 단말로부터 제 1 측위 신호를 수신하고, 인접한 제 2 단말로부터 제 2 측위 신호를 수신하고, 인접한 제 3 단말로부터 제 3 측위 신호를 수신할 수 있는데, 이 경우, 상기 단말은 상기 제 1 측위 신호에 포함된 상기 제 1 단말의 위치 좌표 정보 및 기지국과 상기 제 1 단말 간의 전파 지연 시간 정보를 검출할 수 있고, 상기 제 2 측위 신호에 포함된 상기 제 2 단말의 위치 좌표 정보 및 상기 기지국과 상기 제 2 단말 간의 전파 지연 시간 정보를 검출할 수 있고, 상기 제 3 측위 신호에 포함된 상기 제 3 단말의 위치 좌표 정보 및 상기 기지국과 상기 제 3 단말 간의 전파 지연 시간 정보를 검출할 수 있다.
이 경우, 1607단계로 진행되어, 상기 단말 및 상기 인접한 다수의 단말들 간의 D2D 통신에 기반한 위치 측정이 수행될 수 있다. 다시 말해, 상기 도 11 및 상기 도 12에서 상세하게 설명된 바와 같이, 상기 단말은 상기 제 1 측위 신호에 대한 전파 지연 시간, 상기 제 2 측위 신호에 대한 전파 지연 시간, 상기 제 3 측위 신호에 대한 전파 지연 시간 정보에 기초하여, 앞서 언급한 TOA, TDOA 방식 등을 통해 상기 단말의 위치 측정을 수행할 수 있다. 단, 본 발명의 다른 실시 예에 따라, 상기 1607단계는 상기 단말이 다른 장치(예: 서버)로 측정 관련 정보를 송신하고, 측정된 위치를 수신하는 과정으로 대체될 수 있다.
또한, 1609단계에서, 상기 단말은 측정된 상기 단말의 위치와 인접 단말들 간의 각각의 거리 산출할 수 있다. 다시 말해, 상기 단말은, 1601단계 내지 1607단계를 통해 측정된 상기 단말의 위치 좌표를 기준으로, 상기 단말과 상기 제 1 단말 간의 거리, 상기 단말과 상기 제 3 단말 간의 거리, 상기 단말과 상기 제 3 단말 간의 거리를 각각 산출할 수 있다.
다음으로, 1611단계에서, 상기 단말은 위치가 측정된 상기 단말의 위치 및 인접 단말들 간에 산출된 각각의 거리가 모두 임계값 이하인지 여부를 판단한다. 다시 말해, 상기 도 13에서 상세하게 설명된 바와 같이, 위치가 측정된 상기 단말의 위치 및 인접 단말들 간에 산출된 각각의 거리가 모두 임계값 이하라면, 상기 단말은 NLOS 경로로 인한 오차가 비교적 작은 것으로 판단할 수 있고, 그 결과, 현재 결정된 상기 단말의 위치 좌표가 신뢰할만한 값이라 최종적으로 평가할 수 있다.
반면에, 1603단계에서, 단말이 인접한 다수의 단말들로부터 3 개 이상의 측위 신호를 수신하지 아니한 경우, 다시 말해, 단말이 인접한 다수의 단말들로부터 2 개 이하의 측위 신호를 수신한 경우, 1613단계로 진행되어, 기지국 기반 위치 측정이 수행될 수 있다. 다시 말해, 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 단말의 2 차원상의 좌표가 측정된다고 가정할 때, D2D 통신에 기반한 위치 측정을 위해서는 적어도 3 개 이상의 인접한 단말들로부터 측위 신호를 수신하여야 하는바, 이와 같은 요건이 충족되지 아니하는 경우, D2D 통신에 기반한 위치 측정은 불가능하며, 기지국 기반의 위치 측정이 수행되게 된다.
또한, 1611단계에서, 위치가 측정된 상기 단말의 위치 및 인접 단말들 간에 산출된 각각의 거리 가운데 적어도 하나가 상기 임계값 이상인 경우, 상기 단말은 NLOS 경로로 인한 오차가 존재하는 것으로 판단할 수 있고, 그 결과, 현재 결정된 상기 단말의 위치 좌표가 신뢰하기 어려운 값이라 최종적으로 평가할 수 있으며, 이 경우, 상기 1613단계로 진행되어 기지국 기반 위치 측정이 수행되게 된다.
본 발명의 실시 예에 따라, 특정 조건이 충족되지 아니하는 경우, 상기 1613단계로 진행하여, 기지국 기반의 위치 측정이 수행되는 것으로 설명하였으나, 이는 예시에 불과하고, 경우에 따라서는 상기 1601단계 내지 상기 1611단계가 반복되어, D2D 기반 위치 측정 절차가 반복적으로 수행될 수도 있다.
도 17은 본 발명의 또 다른 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 위치 결정을 위한 인접 단말의 동작에 관한 순서도를 도시한다. 상기 도 17은 상기 단말 110에 인접한 단말의 동작 방법을 예시한다.
먼저, 1701단계에서, 상기 단말과 인접한 상기 인접 단말은 위치 측정 요청 신호를 수신할 수 있다. 여기에서, 상기 위치 측정 요청 신호는 상기 단말 및 상기 단말과 인접한 다수의 인접 단말들 간에 D2D 통신에 기반한 위치 측정의 수행을 시작하기 위한 신호를 의미하며, 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 인접 단말은 상기 단말로부터 상기 위치 측정 요청 신호를 수신하거나 기지국으로부터 상기 위치 측정 요청 신호를 수신할 수 있다.
다음으로, 1703단계에서, 상기 인접 단말은 인접한 다른 단말, 다시 말해, 단말로 상기 단말의 위치 측정을 위한 측위 신호를 송신할 수 있다. 이 경우, 상기 측위 신호는 상기 단말 및 상기 다수의 인접 단말들 간에 D2D 통신에 기반한 위치 측정을 수행하기 위해 기준이 되는 신호를 의미하며, 상기 측위 신호를 수신한 상기 단말은 상기 도 11 및 상기 도 12에서 상세하게 설명된 바와 같이, 상기 측위 신호에 대한 전파 지연 시간 정보에 기초하여, 앞서 언급한 TOA, TDOA 방식 등을 통해 상기 단말의 위치 측정을 수행할 수 있다.
도 18은 본 발명의 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 위치 결정을 위한 인접 단말의 동작에 관한 순서도를 도시한다. 상기 도 18은 상기 단말 110에 인접한 단말의 동작 방법을 예시한다.
먼저, 1801단계에서, 단말과 인접한 단말은 기지국으로부터 측위 신호의 송신을 요청하는 요청 신호를 수신할 수 있다. 다시 말해, 상기 기지국은 상기 단말의 위치 측정을 위하여, 상기 인접한 단말로 측위 신호의 송신을 지시하는 상기 요청 신호를 송신할 수 있으며, 이에 대응하여, 상기 인접한 단말은 상기 요청 신호를 수신할 수 있다.
다음으로, 1803단계에서, 상기 인접한 단말은 상기 단말로 측위 신호를 송신할 수 있다. 이에 대응하여, 상기 측위 신호를 수신한 단말은 상기 도 11 및 상기 도 12에서 상세하게 설명된 바와 같이, 상기 측위 신호에 대한 전파 지연 시간 정보에 기초하여, 앞서 언급한 TOA, TDOA 방식 등을 통해 상기 단말의 위치 측정을 수행할 수 있다.
도 19는 본 발명의 다른 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 위치 결정을 위한 인접 단말의 동작에 관한 순서도를 도시한다. 상기 도 19는 상기 단말 110에 인접한 단말의 동작 방법을 예시한다.
먼저, 1901단계에서, 상기 단말과 인접한 단말은 상기 단말로부터 위치 측정 요청 신호를 수신할 수 있다. 다시 말해, 상기 단말은 상기 단말의 위치 측정을 위하여, 상기 인접한 단말로 측위 신호의 송신을 지시하는 상기 위치 측정 요청 신호를 송신할 수 있으며, 이에 대응하여, 상기 인접한 단말은 상기 요청 신호를 수신할 수 있다.
다음으로, 1903단계에서, 상기 인접한 단말은 위치 측정 요청 신호의 수신 전력이 임계치 이상인지 여부를 판단할 수 있고, 상기 판단에 기초하여 측위 신호를 상기 단말로 송신할지 여부를 결정할 수 있다. 다시 말해, 상기 인접한 단말은 측정된 상기 위치 측정 요청 신호의 수신 전력 값이 상기 임계치 이상인 경우, 상기 단말과 상기 인접한 단말 간의 거리가 상대적으로 근접해 있다고 판단할 수 있고, 상기 단말과 상기 인접한 단말 간의 거리가 상대적으로 근접해 있는 경우, 상기 단말과 상기 인접한 단말 간에 LOS 경로가 확보될 확률이 상대적으로 높다고 판단할 수 있다. 그 결과, 1905단계로 진행될 수 있다.
또한, 1905단계에서, 상기 인접한 단말은 상기 인접한 단말의 위치가 고정되어 있거나 미리 결정되어 있는지 여부를 판단할 수 있다. 다시 말해, 상기 인접한 단말의 위치 정보가 결정되어 있지 아니한 경우, 상기 단말과 상기 인접한 단말 간의 거리가 상대적으로 근접해 있다 하더라도, 위치 정보가 결정되어 있지 아니한 상기 인접한 단말은 단말과 상기 근접한 단말 간의 거리를 결정하는데 있어 기여하지 못하게 된다. 따라서, 상기 인접한 단말의 위치가 고정되어 있거나 미리 결정되어 있는 경우, 1907단계로 진행되어, 상기 인접한 단말은 상기 단말로 측위 신호를 송신하게 된다.
반면에, 1903단계에서, 위치 측정 요청 신호의 수신 전력이 임계치 미만인 경우, 또는 1905단계에서, 상기 인접한 단말의 위치가 고정되어 있지 아니하고 미리 결정되어 있는지 아니한 경우, 상기 인접한 단말은 자신이 단말과 상기 인접한 단말 간의 거리 측정에 있어 기여하지 못하는 단말에 해당한다고 결정할 수 있고, 그 결과 본 발명의 실시 예에 따른 절차가 종료될 수 있다.
또한, 1907단계에서, 상기 인접한 단말은 상기 단말로 측위 신호를 송신할 수 있고, 1909단계에서, 상기 인접한 단말의 좌표 정보 및 상기 인접한 단말과 기지국과의 전파 지연 정보를 송신할 수 있다. 이 경우, 상기 측위 신호, 상기 인접한 단말의 좌표 정보 및 상기 인접한 단말과 기지국과의 전파 지연 정보를 수신한 단말은 상기 도 11 및 상기 도 12에서 상세하게 설명된 바와 같이, 상기 측위 신호에 대한 전파 지연 시간 정보에 기초하여, 앞서 언급한 TOA, TDOA 방식 등을 통해 상기 단말의 위치 측정을 수행할 수 있다.
도 20은 본 발명의 또 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 위치 결정을 위한 기지국의 동작에 관한 순서도를 도시한다.
먼저, 2001단계에서, 기지국은 상기 단말로부터 위치 측정을 요청하는 제 1 신호를 수신할 수 있다. 여기에서, 상기 제 1 신호는 상기 단말 및 상기 단말과 인접한 다수의 인접 단말들 간에 D2D 통신에 기반한 위치 측정의 수행을 시작하기 위한 신호를 의미한다.
다음으로, 2003단계에서, 상기 기지국은 단말의 위치 측정을 위한 측위 신호의 송신을 요청하는 제 2 신호를 상기 단말과 인접한 다수의 다른 단말들, 다시 말해, 상기 다수의 인접 단말들로 송신할 수 있다.
이 경우, 상기 제 2 신호를 수신한 상기 인접 단말들은 상기 단말로 상기 단말의 위치 측정을 위한 측위 신호를 송신할 수 있으며, 상기 측위 신호를 수신한 상기 단말은 상기 도 11 및 상기 도 12에서 상세하게 설명된 바와 같이, 상기 측위 신호에 대한 전파 지연 시간 정보에 기초하여, 앞서 언급한 TOA, TDOA 방식 등을 통해 상기 단말의 위치 측정을 수행할 수 있다.
도 21은 본 발명의 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 위치 결정을 위한 기지국의 동작에 관한 순서도를 도시한다.
먼저, 2101단계에서, 기지국은 단말로부터 위치 측정 요청 신호를 수신할 수 있다. 이를 통해, 상기 위치 측정 요청 신호를 수신한 기지국은 상기 단말 및 상기 단말과 인접한 다수의 단말들 간의 D2D 통신에 기반한 위치 측정 절차에 참여할 인접한 다수의 단말들을 결정할 수 있게 된다.
다음으로, 2103단계에서, 상기 기지국은 단말과 인접한 다수의 단말들로 측위 신호의 송신을 요청하는 요청 신호를 송신할 수 있다. 다시 말해, 상기 기지국은 상기 단말의 위치 측정을 위하여, 상기 인접한 다수의 단말들로 측위 신호의 송신을 지시하는 상기 요청 신호를 송신할 수 있으며, 이에 대응하여, 상기 인접한 단말들은 각각 상기 요청 신호를 수신할 수 있다.
또한, 2105단계에서, 상기 기지국은 측위 신호를 송신한 인접 단말들에 대한 부가 정보를 상기 단말로 송신할 수 있다. 다시 말해, 상기 기지국은 상기 측위 신호를 송신한 인접 단말들의 위치 좌표 정보, 상기 기지국과 상기 측위 신호를 송신한 인접 단말들 간의 전파 지연 시간 정보 등을 상기 위치 측정 단말로 송신할 수 있고, 상기 위치 측정 단말은 수신한 상기 정보들에 기초하여 상기 위치 측정 단말에 관한 위치 측정을 수행할 수 있다.
도 22는 본 발명의 또 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 위치 결정을 위한 위치 결정 장치의 동작에 관한 순서도를 도시한다. 상기 도 22는 상기 단말 110의 위치가 상기 단말 110이 아닌 다른 장치에 의해 측정되는 경우, 상기 다른 장치의 동작 방법을 예시한다.
먼저, 2201단계에서, 위치 결정 장치는 단말로부터 적어도 하나의 위치 측정 파라미터를 수신할 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 단말을 위치 측정의 대상이되는 단말로 지칭될 수 있으며, 상기 단말은 상기 도 11 및 상기 도 12에서 설명된 바와 같이, 상기 적어도 하나의 위치 측정 파라미터는 TOAi 값 또는 TDOAi,j 값을 포함할 수 있으며, 그 결과, 상기 위치 결정 장치는 상기 단말로부터 TOAi 값 또는 TDOAi ,j 값 가운데 적어도 하나를 수신할 수 있다.
다음으로, 2203단계에서, 상기 위치 결정 장치는 적어도 하나의 위치 측정 파라미터에 기초하여 단말의 위치 정보를 산출할 수 있다. 다시 말해, 상기 위치 결정 장치는 상기 단말로부터 수신한 TOAi 값 또는 TDOAi ,j 값 가운데 적어도 하나에 기초하여, 상기 도 11 및 상기 도 12에서 상세하게 설명한 바와 같이 TOA 방식 또는 TDOA 방식에 따라 상기 단말의 위치 정보를 산출할 수 있다.
또한, 2205단계에서, 상기 위치 결정 장치는 산출된 단말의 위치 정보를 상기 단말로 송신할 수 있다. 다시 말해, 상기 TOA 방식 또는 TDOA 방식에 따라 결정된 상기 단말의 위치 좌표를 상기 단말로 송신할 수 있다.
상술한 다양한 실시 예들을 통해, 위치를 측정하기 위한 측정 파라미터들이 수집될 수 있다. 여기서, 상기 측정 파라미터들은 측위 신호에 대한 수신 시각, 수신 시각 차 등을 포함할 수 있다. 상기 측정 파라미터들에 기반한 위치 측정은 단말, 기지국 또는 별도의 장치에 의해 수행될 수 있다. 이때, 상기 위치 측정의 구체적인 과정은 다음과 같다.
상기 도 1 내지 상기 도 22에 관한 설명에서는 본 발명의 실시 예에 따라, 무선 통신 시스템에서 단말의 2 차원상 위치 결정 방식이 중심적으로 설명된 바 있다. 그러나, 앞서 언급하였듯이, 본 발명의 실시 예에 따른 단말의 위치 결정 방식은 2 차원상의 위치 결정에 제한되는 것이 아니라, 3 차원상의 위치 결정에도 적용가능하다. 즉, 이하 도 23과 같은 상황에도, 상술한 위치 결정 방식이 적용될 수 있다.
도 23은 본 발명의 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 위치 결정 방식을 도시한다. 상기 도 23을 참고하면, 상기 단말 110은 고층 건물들 사이에 위치한다. 상기 도 23에 도시된 바와 같이, 고층 건물 등에서 사용자가 위치하는 상황이 증가하고 있는 상황에서, 단순히, 2 차원상의 위치 결정 방식을 통해서는 상기 단말 110의 정확한 위치가 결정되기 어려우며, 3 차원상의 위치 결정 방식을 통해 상기 단말 110의 정확한 위치가 결정될 수 있게 된다. 따라서, 상기 단말의 3 차원상의 위치 결정에 있어 보다 효율적인 위치 결정 방식이 요구된다.
앞서 도 6에서 설명하였듯이, 상기 수학식 2에 따라, i 번째 기지국(기지국에 기반한 단말의 위치 결정이 이루어지는 경우) 또는 인접 단말(D2D 통신에 기반한 단말의 위치 결정이 이루어지는 경우)에 대한 TDOAi 값에 대응되는 다수의 쌍곡선 방정식들이 결정되고, 상기 다수의 쌍곡선 방정식들의 해를 결정하기 위한 결정(decision) 알고리즘(algorithm)을 통해, 상기 단말의 위치가 결정될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따라, 상기 결정 알고리즘은 테일러 급수(Taylor series) 기반 알고리즘을 포함할 수 있다. 다시 말해, 상기 테일러 급수 기반 알고리즘에 따르면, 일반적으로 해를 획득하기 어려운 비선형적 형태의 쌍곡선 방정식이 테일러 급수를 통해 선형적 형태의 방정식으로 전개될 수 있으며, 반복적인 추정을 통해 상기 쌍곡선 방정식의 근사적인 해를 결정할 수 있게 된다. 상기 쌍곡선 방정식을 테일러 급수를 통해 선형적 형태의 방정식으로 전개하여 근사화하는 과정은 아래의 수학식 14와 같다.
Figure pat00032
여기에서, r(t,i,j)는 테일러 급수 기반 알고리즘을 t 회 수행하였을 때 i 번째 기지국 또는 단말과 j 번째 기지국 또는 단말을 기반으로 생성된 쌍곡선 방정식의 수신 시각 차이를 나타내며, m(i,j)는 r(t,i,j)의 실제 값, e(i,j)는 m(i,j) 측정 시의 오차, △x와 △y는 테일러 급수 기반 알고리즘을 반복 수행하면서 발생하는 위치 변화량을 나타낸다.
상기 수학식 14에서, 2차 이상의 △x 항과 △y 항이 제거됨으로써, △x와 △y 에 대해 근사화된 일차 선형 방정식이 결정된다. 이후, 상기 수학식 14에서, (xt,yt)에 임의로 설정된 단말의 초기 위치 값을 대입한 후, △x 및 △y의 추정을 위한 행렬식을 생성할 수 있다. 이 경우, 상기 초기 위치 값은 위치를 결정하고자 하는 단말에 인접한 기지국들의 평균적인 위치 또는 D2D 기반 위치 결정이 이루어 지는 경우, 인접한 고정 단말의 평균적인 위치로 설정될 수 있다. 여기에서, △x 및 △y의 추정을 위한 행렬식은 아래의 수학식 15와 같다.
Figure pat00033
여기에서, r(t,i,j)는 테일러 급수 기반 알고리즘을 t 회 수행하였을 때 i 번째 기지국 또는 단말과 j 번째 기지국 또는 단말을 기반으로 생성된 쌍곡선 방정식의 수신 시각 차이를 나타내며, m(i,j)는 r(t,i,j)의 실제 값, e(i,j)는 m(i,j) 측정 시의 오차, △x와 △y는 테일러 급수 기반 알고리즘을 반복 수행하면서 발생하는 위치 변화량을 나타낸다.
또한, 상기 수학식 15에서, 전치 행렬과 역행렬 연산을 수행함으로써, 상기 △x 및 △y의 행렬인 δ를 획득할 수 있다.
Figure pat00034
여기에서, 상기 행렬 H는
Figure pat00035
, 상기 행렬 Z는
Figure pat00036
, 상기 행렬 Q는 측위 오차에 대한 공분산 행렬을 나타낸다.
상기 수학식 16을 통해 획득한 △x, △y를 아래의 수학식 17과 같이 단말의 초기 위치 값 x0, y0에 반영함으로써 알고리즘을 1회 반복한 상기 단말 위치의 추정 값 x1, y1을 획득할 수 있으며, 위와 같은 행렬 연산을 반복적으로 수행함으로써, 최소 자승 해를 갖는 단말의 (x,y) 좌표를 결정할 수 있게 된다.
Figure pat00037
본 발명의 다른 실시 예에 따라, 상기 결정 알고리즘은 팡(Fang) 알고리즘을 포함할 수 있다. 다시 말해, 상기 팡 알고리즘에 따르면, 일반적으로 해를 획득하기 어려운 비선형적 형태의 쌍곡선 방정식을 평행 이동 및 회전 이동시키는 연산을 통해 상기 쌍곡선 방정식을 간략화한 후, 연립 방정식의 해를 결정함으로써, 단말의 위치를 측정할 수 있게 된다. 이 경우, 상기 팡 알고리즘은 상기 테일러 급수 기반 알고리즘과는 달리 반복 연산이 없다는 특징을 가진다.
본 발명의 실시 예에 따라, 기지국 기반 위치 측정이 수행된다고 가정하였을 때, 위치 측정을 요하는 단말과 인접한 제 1 기지국, 제 2 기지국, 제 3 기지국이 존재하면, 팡 알고리즘의 적용을 위해, 상기 제 1 기지국의 위치 좌표, (x1, y1)은 임의의 좌표 평면상의 원점, (0,0)으로 설정될 수 있고, 상기 제 2 기지국이 상기 좌표 평면상의 x축 상에 위치하도록 상기 제 2 기지국의 위치 좌표는 (x2, 0)으로 설정될 수 있다. 이에 따라, 상기 제 1 기지국 및 상기 제 2 기지국을 기반으로 생성된 제 1 쌍곡선 방정식, r(2,1) 및 상기 제 1 기지국 및 상기 제 3 기지국을 기반으로 생성된 제 2 쌍곡선 방정식, r(3,1)은 아래의 수학식 18과 같이 결정될 수 있다.
Figure pat00038
여기에서, 상기 xt 및 상기 yt는 위치 측정을 요하는 단말의 x축 상의 좌표 및 y축 상의 좌표를 의미하고, 상기 x2는 제 2 기지국의 x축 상의 좌표를 의미하고, 상기 x3 및 상기 y3는 제 3 기지국의 x축 상의 좌표 및 y축 상의 좌표를 의미한다.
이 경우, 상기 수학식 18에 따른 각각의 쌍곡선 방정식의 양변을 제곱하여, xt 및 yt에 관한 방정식으로 정리하면, 아래의 수학식 19와 같이 결정된다.
Figure pat00039
여기에서,
Figure pat00040
이고,
Figure pat00041
이며,
Figure pat00042
이고, 상기 r(2,1)은 제 1 기지국 및 제 2 기지국을 기반으로 생성된 제 1 쌍곡선 방정식을 의미하고, r(3,1)은 제 1 기지국 및 제 3 기지국을 기반으로 생성된 제 2 쌍곡선 방정식을 의미하고, 상기 xt 및 상기 yt는 위치 측정을 요하는 단말의 x축 상의 좌표 및 y축 상의 좌표를 의미하고, 상기 x2는 제 2 기지국의 x축 상의 좌표를 의미하고, 상기 x3 및 상기 y3는 제 3 기지국의 x축 상의 좌표 및 y축 상의 좌표를 의미한다.
또한, 상기 수학식 19를 상기 수학식 18 가운데 제 2 쌍곡선 방정식에 대입하면, 아래의 수학식 20과 같은 xt에 관한 이차 방정식으로 정리될 수 있다.
Figure pat00043
여기에서,
Figure pat00044
이고,
Figure pat00045
이며,
Figure pat00046
이고, 또한,
Figure pat00047
이고,
Figure pat00048
이며,
Figure pat00049
이고, 상기 r(2,1)은 제 1 기지국 및 제 2 기지국을 기반으로 생성된 제 1 쌍곡선 방정식을 의미하고, r(3,1)은 제 1 기지국 및 제 3 기지국을 기반으로 생성된 제 2 쌍곡선 방정식을 의미하고, 상기 xt 및 상기 yt는 위치 측정을 요하는 단말의 x축 상의 좌표 및 y축 상의 좌표를 의미하고, 상기 x2는 제 2 기지국의 x축 상의 좌표를 의미하고, 상기 x3 및 상기 y3는 제 3 기지국의 x축 상의 좌표 및 y축 상의 좌표를 의미한다.
이 경우, 상기 수학식 20의 해 xt를 결정함으로써, 위치 측정을 요하는 단말의 x축 상의 좌표가 결정될 수 있고, 상기 xt 값을 상기 수학식 19에 대입함으로써, yt 값이 결정되고, 그 결과 상기 단말의 위치 좌표가 최종적으로 결정될 수 있다.
이상에서는 기지국 기반 위치 측정이 수행된다는 가정하에, 팡 알고리즘을 통한 위치 측정의 대상이 되는 단말의 위치 결정 과정이 설명되었으나, 이는 예시에 불과하고, D2D 기반 위치 측정이 수행되는 경우에도 상기 팡 알고리즘을 통한 위치 결정이 이루어질 수 있다. 이 경우, 앞서 예를 들었던 상기 제 1 기지국, 상기 제 2 기지국, 상기 제 3 기지국은 상기 위치 측정의 대상이 되는 단말과 인접한 제 1 단말, 제 2 단말, 제 3 단말로 대체될 수 있다.
도 24는 본 발명의 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 3차원 위치 결정 방식을 도시한다. 다시 말해, 이하의 설명에서, 앞서 언급한 결정 알고리즘을 활용하여 단말의 3차원 위치를 결정하는 다양한 실시 예들이 설명될 것이다.
상기 도 24에 도시된 바와 같이, 상기 단말 110은 인접한 기지국 또는 AP(access point)들과의 관계에 기초하여 위치 측정을 수행할 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 단말 110 및 상기 단말 110과 인접한 APb1 2451, APb2 2453, APb3 2455와의 관계에 기초하여, 상기 도 6에서 설명한 TDOA 방식에 따라, 아래의 수학식 21과 같은 쌍곡선 방정식들이 결정될 수 있다.
Figure pat00050
여기에서, 상기 xt 및 상기 yt는 위치 측정의 대상이 되는 단말의 x축 상의 좌표 및 y축 상의 좌표를 의미하고, rxy ( b1 , c1 )은 위치 측정의 대상이 되는 단말의 상기 xt 좌표 및 상기 yt 좌표를 결정하기 위해 APb1 및 APc1을 기반으로 생성된 제 1 쌍곡선 방정식을 의미하고, rxy ( b2 , c1 )은 위치 측정의 대상이 되는 단말의 상기 xt 좌표 및 상기 yt 좌표를 결정하기 위해 APb2 및 APc1을 기반으로 생성된 제 2 쌍곡선 방정식을 의미하고, 상기 xb1 및 상기 yb1은 APb1의 x축 상의 좌표 및 y축 상의 좌표를 의미하고, 상기 xb2 및 상기 yb2는 APb2의 x축 상의 좌표 및 y축 상의 좌표를 의미하고, 상기 xc1 및 상기 yc1은 APc1의 x축 상의 좌표 및 y축 상의 좌표를 의미한다.
이 경우, 상기 도 23에서 설명한 테일러 급수 기반 결정 알고리즘 또는 팡 알고리즘을 통해, 상기 제 1 쌍곡선 방정식 및 상기 제 2 쌍곡선 방정식에 대응되는 해, (xt, yt)가 결정될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따라, 위와 같이 결정된 상기 단말 110의 (xt, yt)좌표를 기반으로, 상기 단말 110의 z축 상의 좌표 xz를 결정하기 위해서, 상기 수학식 21 가운데, xt 값 또는 yt 값을 zt 값으로 치환하여 새로운 쌍곡선 연립 방정식을 생성한 후, 각각의 해를 산출함으로써, 상기 zt 값을 결정할 수 있다. 이와 같이 yt 값을 zt 값으로 치환하여 생성된 새로운 쌍곡선 연립 방정식은 아래의 수학식 22와 같고, xt 값을 zt 값으로 치환하여 생성된 새로운 쌍곡선 연립 방정식은 아래의 수학식 23과 같다.
Figure pat00051
여기에서, 상기 xt 및 상기 zt는 각각 위치 측정의 대상이 되는 단말의 x축 상의 좌표, z축 상의 좌표를 의미하고, rxz ( b1 , c1 )은 위치 측정의 대상이 되는 단말의 상기 xt 좌표 및 상기 zt 좌표를 결정하기 위해 APb1 및 APc1을 기반으로 생성된 제 1 쌍곡선 방정식을 의미하고, rxz ( b2 , c1 )은 위치 측정의 대상이 되는 단말의 상기 xt 좌표 및 상기 zt 좌표를 결정하기 위해 APb2 및 APc1을 기반으로 생성된 제 2 쌍곡선 방정식을 의미하고, 상기 xb1 및 상기 zb1은 APb1의 x축 상의 좌표 및 z축 상의 좌표를 의미하고, 상기 xb2 및 상기 zb2는 APb2의 x축 상의 좌표 및 z축 상의 좌표를 의미하고, 상기 xc1 및 상기 zc1은 APc1의 x축 상의 좌표 및 z축 상의 좌표를 의미한다.
Figure pat00052
여기에서, 상기 yt 및 상기 zt는 각각 위치 측정의 대상이 되는 단말의 y축 상의 좌표, z축 상의 좌표를 의미하고, ryz ( b1 , c1 )은 위치 측정의 대상이 되는 단말의 상기 yt 좌표 및 상기 zt 좌표를 결정하기 위해 APb1 및 APc1을 기반으로 생성된 제 1 쌍곡선 방정식을 의미하고, ryz( b2 , c1 )은 위치 측정의 대상이 되는 단말의 상기 yt 좌표 및 상기 zt 좌표를 결정하기 위해 APb2 및 APc1을 기반으로 생성된 제 2 쌍곡선 방정식을 의미하고, 상기 yb1 및 상기 zb1은 APb1의 y축 상의 좌표 및 z축 상의 좌표를 의미하고, 상기 yb2 및 상기 zb2는 APb2의 y축 상의 좌표 및 z축 상의 좌표를 의미하고, 상기 yc1 및 상기 zc1은 APc1의 y축 상의 좌표 및 z축 상의 좌표를 의미한다.
이 경우, 상기 도 23에서 설명한 테일러 급수 기반 결정 알고리즘 또는 특히, 팡 알고리즘을 통해, 상기 수학식 22의 제 1 쌍곡선 방정식 및 제 2 쌍곡선 방정식에 대응되는 해, (xt, zt)가 결정되거나, 상기 수학식 23의 제 1 쌍곡선 방정식 및 제 2 쌍곡선 방정식에 대응되는 해, (yt, zt)가 결정될 수 있다 그 결과, 상기 위치 결정 요청 단말 2410의 3차원 상의 좌표, (xt, yt, zt)가 최종적으로 결정될 수 있다.
도 25는 본 발명의 다른 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 3차원 위치 결정 방식을 도시한다. 상기 도 25는 초기 값이 0인 경우를 예시한다. 상기 도 25에서, 위치를 결정하고자 하는 단말의 3차원 상 위치 좌표는 (xt, yt, zt)로 표현된다.
상기 도 25에 도시된 바와 같이, 위치 결정은 하나의 좌표 축에 대한 초기 값에 기초하여 나머지 좌표 축들의 값을 결정하는 단계 A, 상기 단계 A의 결과에 기초하여 상기 초기 값에 대응하는 좌표 축의 값을 갱신하는 단계 B를 포함한다. 그리고, 상기 위치 결정은 상기 단계 B의 결과에 기초하여 상기 단계 A가 다시 수행됨으로써, 반복적으로(iterative) 수행된다.
상기 도 25를 참고하면, 상기 단계 A에서, z 축에 대한 초기 설정된 상기 단말의 위치 좌표 정보가 없다는 가정하에, 상기 단말과 인접한 다른 장치(예: 기지국, 인접한 단말 등)들, 예를 들어, 측위 신호를 송신한 다른 장치들 및 상기 단말과의 관계에 기반하여, (xt, yt) 좌표가 결정될 수 있다. 이하의 설명에서, 제 1 장치, 제 2 장치, 제 3 장치가 상기 측위 신호를 송신하였음이 가정된다. 여기서, 상기 (xt, yt) 좌표는 상기 도 6에서 설명한 바와 같은 TDOA 방식에 의하여 결정될 수 있다. 또한, 상기 도 23에서 예로 들었던 테일러 급수 기반 결정 알고리즘 또는 팡 알고리즘을 통해, 상기 단말의 2차원 상의 좌표 (xt, yt)가 먼저 결정될 수 있다. 이 경우, 최초로 결정된 상기 단말의 2차원 상의 좌표를
Figure pat00053
로 나타낼 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 단말의 좌표,
Figure pat00054
는 상기 단말에 의해 결정되거나, 상기 단말과 결합된 위치 결정 장치, 예를 들면 서버 장치 등에 의해서 결정될 수 있다.
다음으로, 상기 단계 B에서, 상기
Figure pat00055
좌표를 기초로, 상기 단말의 (xt, zt) 좌표를 결정하기 위한 TDOA가 수행되어, 상기 단말의 zt 좌표가 결정될 수 있다. 상기 도 23에 도시된 팡 알고리즘에 따라, 이와 같은 결정 절차가 수행되기 위해서는 TDOA 방식에 따른 쌍곡선 방정식이 3가지 좌표에 대한 정보를 모두 반영할 수 있도록 구성되어 있어야 한다. 따라서, 상기 도 23에서 설명된 팡 알고리즘은 상기 3가지 좌표에 대한 정보를 모두 반영하도록 아래의 수학식 24와 같이 확장될 필요가 있다. 다시 말해, 아래의 수학식 24는 앞서 단계 A에서 결정된
Figure pat00056
값을 상기 도 23에서 설명된 팡 알고리즘에 반영한 결과이다. 이 경우, 상기 도 23에서 설명된 바와 유사하게, 상기 제 1 장치의 좌표, (x1, y1, z1)은 좌표 평면상의 원점, (0, 0, 0)으로 설정될 수 있고, 상기 제 2 장치의 좌표, (x2, y2, z2)은 xy평면상에 위치하도록 z2 좌표가 '0'으로 설정될 수 있다.
Figure pat00057
여기에서, 상기
Figure pat00058
은 단계 A에서 결정된 단말의 y축 상의 좌표를 의미하고, 상기 xt 및 상기 zt는 위치 측정을 요하는 단말의 x축 상의 좌표 및 z축 상의 좌표를 의미하고, 상기 r(2,1)는
Figure pat00059
값이 보정된 결과, 상기 xt 및 상기 zt를 결정하기 위하여, 제 1 장치 및 제 2 장치를 기반으로 생성된 제 1 쌍곡선 방정식, r(3,1)는
Figure pat00060
값이 보정된 결과, 상기 xt 및 상기 zt를 결정하기 위하여, 제 1 장치 및 제 3 장치를 기반으로 생성된 제 2 쌍곡선 방정식을 의미하고, 상기 x2 및 y2는 제 2 장치의 x축 상의 좌표 및 y축 상의 좌표를 의미하고, 상기 x3, y3, z3는 각각 제 3 장치의 x축 상의 좌표, y축 상의 좌표, z축 상의 좌표를 의미한다.
이 경우, 상기 수학식 24에 따른 각각의 쌍곡선 방정식의 양변을 제곱하여, xt 및 zt에 관한 방정식으로 정리하면, 아래의 수학식 25와 같이 결정된다.
Figure pat00061
여기에서, 상기
Figure pat00062
이고, 상기
Figure pat00063
이고, 상기
Figure pat00064
이고, 상기
Figure pat00065
은 단계 A에서 결정된 단말의 y축 상의 좌표를 의미하고, 상기 xt 및 상기 zt는 위치 측정을 요하는 단말의 x축 상의 좌표 및 z축 상의 좌표를 의미하고, 상기 r(2,1)는
Figure pat00066
값이 보정된 결과, 상기 xt 및 상기 zt를 결정하기 위하여, 제 1 장치 및 제 2 장치를 기반으로 생성된 제 1 쌍곡선 방정식, r(3,1)는
Figure pat00067
값이 보정된 결과, 상기 xt 및 상기 zt를 결정하기 위하여, 제 1 장치 및 제 3 장치를 기반으로 생성된 제 2 쌍곡선 방정식을 의미하고, 상기 x2 및 y2는 제 2 장치의 x축 상의 좌표 및 y축 상의 좌표를 의미하고, 상기 x3, y3, z3는 각각 제 3 장치의 x축 상의 좌표, y축 상의 좌표, z축 상의 좌표를 의미한다.
또한, 상기 수학식 25를 상기 수학식 24 가운데 제 2 쌍곡선 방정식에 대입하면, 아래의 수학식 26과 같은 xt에 관한 이차 방정식으로 정리될 수 있다.
Figure pat00068
여기에서, 상기
Figure pat00069
이고, 상기
Figure pat00070
이고, 상기
Figure pat00071
이고, 상기
Figure pat00072
이고,
Figure pat00073
이며, 상기
Figure pat00074
이고, 상기
Figure pat00075
이고, 상기
Figure pat00076
이고, 상기
Figure pat00077
은 단계 A에서 결정된 단말의 y축 상의 좌표를 의미하고, 상기 xt 및 상기 zt는 위치 측정을 요하는 단말의 x축 상의 좌표 및 z축 상의 좌표를 의미하고, 상기 r(2,1)는
Figure pat00078
값이 보정된 결과, 상기 xt 및 상기 zt를 결정하기 위하여, 제 1 장치 및 제 2 장치를 기반으로 생성된 제 1 쌍곡선 방정식, r(3,1)는
Figure pat00079
값이 보정된 결과, 상기 xt 및 상기 zt를 결정하기 위하여, 제 1 장치 및 제 3 장치를 기반으로 생성된 제 2 쌍곡선 방정식을 의미하고, 상기 x2 및 y2는 제 2 장치의 x축 상의 좌표 및 y축 상의 좌표를 의미하고, 상기 x3, y3, z3는 각각 제 3 장치의 x축 상의 좌표, y축 상의 좌표, z축 상의 좌표를 의미한다.
이 경우, 상기 수학식 26의 해 xt를 결정함으로써, 위치 측정을 요하는 단말의 x축 상의 좌표가 결정될 수 있고, 상기 xt 값을 상기 수학식 25에 대입함으로써, zt 값이 결정될 수 있다. 이 경우, 결정된 상기 zt 값은
Figure pat00080
값으로 설정될 수 있다.
이상의 설명에서는 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 단계 A에서 결정된
Figure pat00081
값을 상기 도 23에서 설명된 팡 알고리즘에 반영하여 연산한 결과,
Figure pat00082
값을 결정하는 과정을 설명하였다. 마찬가지로, 상기 수학식 24 내지 수학식 26에서 설명한 원리에 따라, 상기 단계 A에서 결정된
Figure pat00083
값을 상기 도 23에서 설명된 팡 알고리즘에 반영하여 연산한 결과,
Figure pat00084
값을 결정할 수 있다.
또한, 단계 C에서, 상기
Figure pat00085
값을 상기 팡 알고리즘에 반영하여 연산한 결과 결정된
Figure pat00086
값 또는 상기
Figure pat00087
값을 상기 팡 알고리즘에 반영하여 연산한 결과 결정된
Figure pat00088
값에 기초하여, 위치 측정을 요하는 단말의 (xt, yt) 좌표를 새롭게 결정할 수 있다. 다시 말해, 상기
Figure pat00089
값을 상기 팡 알고리즘에 반영하여 연산한 결과 결정된
Figure pat00090
값 또는 상기
Figure pat00091
값을 상기 팡 알고리즘에 반영하여 연산한 결과 결정된
Figure pat00092
값을 상기 팡 알고리즘에 재차 반영하여, 단말의 (xt, yt) 좌표를 새롭게 결정할 수 있다. 이와 같이, 상기 단말의 (xt, yt) 좌표가 새롭게 결정되는 과정은 상기 단계 B에서 설명한 과정과 유사한 과정을 통해 수행될 수 있으며, 상기 단계 A 내지 단계 C가 반복적으로 수행된 결과, 최종적으로 결정된 상기 단말의 좌표가 더 이상 변화하기 않고 고정된 값으로 결정된다면, 이와 같은 반복 과정이 종료될 수 있다. 그 결과, 상기 단말의 3차원 상의 위치 좌표가 최종적으로 결정될 수 있게 된다.
도 26은 본 발명의 또 다른 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 3차원 위치 결정 방식을 도시한다. 상기 도 26은 초기 값이 0이 아닌 경우를 예시한다.
특히, 위치를 결정하고자 하는 단말의 3차원 상 위치 좌표를 (xt, yt, zt)라 한다면, 상기 단말의 위치 좌표는 상기 도 6에서 설명한 바와 같은 TDOA 방식에 의하여 결정될 수 있다. 특히, 상기 단말에 대한 위치 측정이 주기적으로 수행된다고 가정하였을 때, 상기 단말 또는 상기 단말과 결합된 위치 결정 장치는 주기적으로 측정된 상기 단말의 위치 좌표를 상기 단말 또는 상기 위치 결정 장치에 포함된 저장 장치에 데이터베이스(data base)화 할 수 있다. 이 경우, 가장 최근에 결정된 상기 단말의 위치 좌표가 초기 위치 좌표로 결정될 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 초기 위치 좌표 가운데 z 좌표값, z0가 가장 높은 정확도를 가지는 값으로 결정될 수 있다.
단계 A에서, 상기 수학식 24 내지 상기 수학식 26에서 설명한 원리에 따라, 상기 z0 값을 상기 도 23에서 설명된 팡 알고리즘에 반영하여, 상기 단말의 2차원 상의 좌표 (xt, yt)가 먼저 결정될 수 있다. 이 경우, 최초로 결정된 상기 단말의 2차원 상의 좌표를
Figure pat00093
로 나타낼 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 단말의 좌표,
Figure pat00094
는 상기 단말에 의해 결정되거나, 상기 단말과 결합된 위치 결정 장치, 예를 들면 서버 장치 등에 의해서 결정될 수 있다.
다음으로, 단계 B에서, 상기
Figure pat00095
좌표를 기초로, 상기 단말의 (xt, zt) 좌표를 결정하기 위한 TDOA가 수행되어, 상기 단말의 zt 좌표가 결정될 수 있다. 다시 말해, 상기 수학식 24 내지 상기 수학식 26에서 설명한 원리에 따라, 상기 단계 A에서
Figure pat00096
값을 상기 도 23에서 설명된 팡 알고리즘에 반영한 결과 zt 값이 결정될 수 있다. 이 경우, 결정된 상기 zt 값은
Figure pat00097
값으로 설정될 수 있다. 마찬가지로, 상기 단계 A에서 결정된
Figure pat00098
값을 상기 도 23에서 설명된 팡 알고리즘에 반영하여 연산한 결과,
Figure pat00099
값이 결정될 수 있다.
또한, 단계 C에서, 상기
Figure pat00100
값을 상기 팡 알고리즘에 반영하여 연산한 결과 결정된
Figure pat00101
값 또는 상기
Figure pat00102
값을 상기 팡 알고리즘에 반영하여 연산한 결과 결정된
Figure pat00103
값에 기초하여, 위치 측정을 요하는 단말의 (xt, yt) 좌표를 새롭게 결정할 수 있다. 다시 말해, 상기
Figure pat00104
값을 상기 팡 알고리즘에 반영하여 연산한 결과 결정된
Figure pat00105
값 또는 상기
Figure pat00106
값을 상기 팡 알고리즘에 반영하여 연산한 결과 결정된
Figure pat00107
값을 상기 팡 알고리즘에 재차 반영하여, 상기 단말의 (xt, yt) 좌표를 새롭게 결정할 수 있다. 이와 같이, 상기 단말의 (xt, yt) 좌표가 새롭게 결정되는 과정은 상기 단계 A 내지 단계 B에서 설명한 과정과 유사한 과정을 통해 수행될 수 있으며, 상기 단계 A 내지 단계 C가 반복적으로 수행된 결과, 최종적으로 결정된 상기 단말의 좌표가 더 이상 변화하기 않고 고정된 값으로 결정된다면, 이와 같은 반복 과정이 종료될 수 있다. 그 결과, 상기 단말의 3차원 상의 위치 좌표가 최종적으로 결정될 수 있게 된다.
도 27은 본 발명의 또 다른 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 3차원 위치 결정 방식을 도시한다. 상기 도 27은 초기 값이 0이 아닌 경우를 예시한다.
특히, 위치를 결정하고자 하는 단말의 3차원 상 위치 좌표를 (xt, yt, zt)라 한다면, 상기 단말의 위치 좌표는 상기 도 6에서 설명한 바와 같은 TDOA 방식에 의하여 결정될 수 있다. 특히, 상기 단말에 대한 위치 측정이 주기적으로 수행된다고 가정하였을 때, 상기 단말 또는 상기 단말과 결합된 위치 결정 장치는 주기적으로 측정된 상기 단말의 위치 좌표를 상기 단말 또는 상기 위치 결정 장치에 포함된 저장 장치에 데이터베이스화 할 수 있다. 이 경우, 가장 최근에 결정된 상기 단말의 위치 좌표가 초기 위치 좌표로 결정될 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 초기 위치 좌표 가운데 x 좌표값, x0가 가장 높은 정확도를 가지는 값으로 결정될 수 있다.
단계 A에서, 상기 수학식 24 내지 상기 수학식 26에서 설명한 원리에 따라, 상기 x0 값을 상기 도 23에서 설명된 팡 알고리즘에 반영하여, 상기 단말의 2차원 상의 좌표 (yt, zt)가 먼저 결정될 수 있다. 이 경우, 최초로 결정된 상기 단말의 2차원 상의 좌표를 (
Figure pat00108
,
Figure pat00109
)로 나타낼 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 단말의 좌표, (
Figure pat00110
,
Figure pat00111
)는 상기 단말에 의해 결정되거나, 상기 단말과 결합된 위치 결정 장치, 예를 들면 서버 장치 등에 의해서 결정될 수 있다.
다음으로, 단계 B에서, 상기 (
Figure pat00112
,
Figure pat00113
) 좌표를 기초로, 상기 단말의 (xt, zt) 좌표를 결정하기 위한 TDOA가 수행되어, 상기 단말의 xt 좌표가 결정될 수 있다. 다시 말해, 상기 수학식 24 내지 상기 수학식 26에서 설명한 원리에 따라, 상기 단계 A에서
Figure pat00114
값을 상기 도 23에서 설명된 팡 알고리즘에 반영한 결과 xt 값이 결정될 수 있다. 이 경우, 결정된 상기 xt 값은
Figure pat00115
값으로 설정될 수 있다. 마찬가지로, 상기 단계 A에서 결정된
Figure pat00116
값을 상기 도 23에서 설명된 팡 알고리즘에 반영하여 연산한 결과,
Figure pat00117
값이 결정될 수 있다.
또한, 단계 C에서, 상기
Figure pat00118
값을 상기 팡 알고리즘에 반영하여 연산한 결과 결정된
Figure pat00119
값 또는 상기
Figure pat00120
값을 상기 팡 알고리즘에 반영하여 연산한 결과 결정된
Figure pat00121
값에 기초하여, 위치 측정을 요하는 단말의 (yt, zt) 좌표를 새롭게 결정할 수 있다. 다시 말해, 상기
Figure pat00122
값을 상기 팡 알고리즘에 반영하여 연산한 결과 결정된
Figure pat00123
값 또는 상기
Figure pat00124
값을 상기 팡 알고리즘에 반영하여 연산한 결과 결정된
Figure pat00125
값을 상기 팡 알고리즘에 재차 반영하여, 상기 단말의 (yt, zt) 좌표를 새롭게 결정할 수 있다. 이와 같이, 상기 단말의 (yt, zt) 좌표가 새롭게 결정되는 과정은 상기 단계 A 내지 단계 B에서 설명한 과정과 유사한 과정을 통해 수행될 수 있으며, 상기 단계 A 내지 단계 C가 반복적으로 수행된 결과, 최종적으로 결정된 상기 단말의 좌표가 더 이상 변화하기 않고 고정된 값으로 결정된다면, 이와 같은 반복 과정이 종료될 수 있다. 그 결과, 상기 단말의 3차원 상의 위치 좌표가 최종적으로 결정될 수 있게 된다.
도 28은 본 발명의 또 다른 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 3차원 위치 결정 방식을 도시한다. 상기 도 28은 초기 값이 0이 아닌 경우를 예시한다.
특히, 위치를 결정하고자 하는 단말의 3차원 상 위치 좌표를 (xt, yt, zt)라 한다면, 상기 단말의 위치 좌표는 상기 도 6에서 설명한 바와 같은 TDOA 방식에 의하여 결정될 수 있다. 특히, 상기 단말에 대한 위치 측정이 주기적으로 수행된다고 가정하였을 때, 상기 단말 또는 상기 단말과 결합된 위치 결정 장치는 주기적으로 측정된 상기 단말의 위치 좌표를 상기 단말 또는 상기 위치 결정 장치에 포함된 저장 장치에 데이터베이스화 할 수 있다. 이 경우, 가장 최근에 결정된 상기 단말의 위치 좌표가 초기 위치 좌표로 결정될 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 초기 위치 좌표 가운데 y 좌표값, y0가 가장 높은 정확도를 가지는 값으로 결정될 수 있다.
단계 A에서, 상기 수학식 24 내지 상기 수학식 26에서 설명한 원리에 따라, 상기 y0 값을 상기 도 23에서 설명된 팡 알고리즘에 반영하여, 상기 단말의 2차원 상의 좌표 (xt, zt)가 먼저 결정될 수 있다. 이 경우, 최초로 결정된 상기 단말의 2차원 상의 좌표를 (
Figure pat00126
,
Figure pat00127
)로 나타낼 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 단말의 좌표, (
Figure pat00128
,
Figure pat00129
)는 상기 단말에 의해 결정되거나, 상기 단말과 결합된 위치 결정 장치, 예를 들면 서버 장치 등에 의해서 결정될 수 있다.
다음으로, 단계 B에서, 상기 (
Figure pat00130
,
Figure pat00131
) 좌표를 기초로, 상기 단말의 (xt, yt) 좌표를 결정하기 위한 TDOA가 수행되어, 상기 단말의 yt 좌표가 결정될 수 있다. 다시 말해, 상기 수학식 24 내지 상기 수학식 26에서 설명한 원리에 따라, 상기 단계 A에서
Figure pat00132
값을 상기 도 23에서 설명된 팡 알고리즘에 반영한 결과 yt 값이 결정될 수 있다. 이 경우, 결정된 상기 yt 값은
Figure pat00133
값으로 설정될 수 있다. 마찬가지로, 상기 단계 A에서 결정된
Figure pat00134
값을 상기 도 23에서 설명된 팡 알고리즘에 반영하여 연산한 결과,
Figure pat00135
값이 결정될 수 있다.
또한, 단계 C에서, 상기
Figure pat00136
값을 상기 팡 알고리즘에 반영하여 연산한 결과 결정된
Figure pat00137
값 또는 상기
Figure pat00138
값을 상기 팡 알고리즘에 반영하여 연산한 결과 결정된
Figure pat00139
값에 기초하여, 위치 측정을 요하는 단말의 (xt, zt) 좌표를 새롭게 결정할 수 있다. 다시 말해, 상기
Figure pat00140
값을 상기 팡 알고리즘에 반영하여 연산한 결과 결정된
Figure pat00141
값 또는 상기
Figure pat00142
값을 상기 팡 알고리즘에 반영하여 연산한 결과 결정된
Figure pat00143
값을 상기 팡 알고리즘에 재차 반영하여, 상기 단말의 (xt, zt) 좌표를 새롭게 결정할 수 있다. 이와 같이, 상기 단말의 (xt, zt) 좌표가 새롭게 결정되는 과정은 상기 단계 A 내지 단계 B에서 설명한 과정과 유사한 과정을 통해 수행될 수 있으며, 상기 단계 A 내지 단계 C가 반복적으로 수행된 결과, 최종적으로 결정된 상기 단말의 좌표가 더 이상 변화하기 않고 고정된 값으로 결정된다면, 이와 같은 반복 과정이 종료될 수 있다. 그 결과, 상기 단말의 3차원 상의 위치 좌표가 최종적으로 결정될 수 있게 된다.
도 29는 본 발명의 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 위치 결정을 위한 단말의 동작에 관한 순서도를 도시한다.
먼저, 2901단계에서, 위치 측정을 요하는 단말은 서빙 기지국으로 위치 측정 요청을 송신할 수 있다. 상기 위치 측정 요청을 통해, 상기 단말에 대한 위치 측정 과정이 시작될 수 있다.
다음으로, 2903단계에서, 상기 단말은 상기 서빙 기지국으로부터 위치 측정 관련 정보를 수신하였는지 여부를 판단할 수 있다. 여기에서, 상기 위치 측정 관련 정보는 위치 측정 과정에 참여할 인접한 기지국들 또는 인접한 단말들에 관한 정보, 특히, 상기 인접한 기지국들 또는 인접한 단말들의 위치 정보를 포함할 수 있다.
또한, 2905단계에서, 상기 단말은 인접한 기지국들로부터 각각의 측위 신호를 수신할 수 있다. 여기에서, 상기 측위 신호는 상기 단말의 위치를 결정하기 위한 신호로써, 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 측위 신호는 기준 신호(reference signal)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 2905단계에서, 상기 측위 신호가 상기 인접한 기지국들로부터 수신되는 것으로 설명되었으나, 이는 예시에 불과하고, 경우에 따라서는 상기 측위 신호가 인접한 단말들로부터 수신될 수도 있다.
다음으로, 2907단계에서, 상기 단말은 상기 측위 신호를 수신한 각각의 시점들을 서빙 기지국으로 송신할 수 있다. 여기에서, 상기 측위 신호를 수신한 각각의 시점들은 상기 단말의 위치를 측정하는데 있어 기초가 되는 정보이며, 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 도 6에서 설명된 TDOA 방식에 따라, 상기 측위 신호를 수신한 각각의 시점들에 관한 정보에 기초하여, 상기 단말의 위치가 결정될 수 있다.
또한, 2909단계에서, 상기 단말은 서빙 기지국으로부터 상기 단말의 위치 정보를 수신하는지 여부를 판단할 수 있다. 다시 말해, 상기 서빙 기지국에 의해 전달된 상기 단말의 위치 정보가 수신되는 경우, 상기 단말은 2911단계로 진행하여, 상기 단말의 위치를 최종적으로 확인할 수 있다.
도 30은 본 발명의 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 위치 결정을 위한 기지국의 동작에 관한 순서도를 도시한다.
먼저, 3001단계에서, 기지국은 위치 측정을 요하는 단말로부터 위치 측정 요청을 수신하였는지 여부를 판단할 수 있다. 이와 같이, 상기 위치 측정 요청을 통해, 상기 단말에 대한 위치 측정 과정이 시작될 수 있다.
다음으로, 3003단계에서, 상기 기지국은 상기 기지국과 결합된 위치 결정 장치로 위치 측정 관련 정보의 제공을 요청할 수 있다. 여기에서, 상기 위치 측정 관련 정보는 위치 측정 과정에 참여할 인접한 기지국들 또는 인접한 단말들에 관한 정보, 특히, 상기 인접한 기지국들 또는 인접한 단말들의 위치 정보를 포함할 수 있다. 또한, 상기 위치 측정 관련 정보를 상기 위치 결정 장치로부터 수신하는 경우, 3005단계로 진행하여, 상기 기지국은 위치 측정 관련 정보를 상기 단말로 송신할 수 있다.
또한, 3007단계에서, 상기 기지국은 상기 단말로 측위 신호를 송신할 수 있다. 여기에서, 상기 측위 신호는 상기 단말의 위치를 결정하기 위한 신호로써, 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 측위 신호는 기준 신호를 포함할 수 있다. 또한, 상기 3007단계에서, 상기 기지국이 상기 단말로 상기 측위 신호를 송신하는 것으로 설명되었으나, 이는 예시에 불과하고, 경우에 따라서, 상기 기지국은 상기 단말과 인접한 단말들이 상기 측위 신호를 송신하게 할 수도 있다.
다음으로, 3009단계에서, 상기 기지국은 상기 단말이 상기 측위 신호를 수신한 각각의 시점을 상기 단말로부터 수신하는지 여부를 판단할 수 있고, 만약 상기 시점을 상기 단말로부터 수신하는 경우, 3011단계로 진행되어, 상기 기지국은 상기 위치 결정 장치로 상기 단말이 측위 신호를 수신한 각각의 시점을 송신할 수 있다. 여기에서, 상기 측위 신호를 수신한 각각의 시점들은 상기 단말의 위치를 측정하는데 있어 기초가 되는 정보이며, 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 도 6에서 설명된 TDOA 방식에 따라, 상기 측위 신호를 수신한 각각의 시점들에 관한 정보에 기초하여, 상기 단말의 위치가 결정될 수 있다.
또한, 3013단계에서, 상기 기지국은 상기 위치 결정 장치로부터 상기 단말의 위치 정보를 수신하였는지 여부를 판단할 수 있고, 상기 단말의 위치 정보가 수신된 경우, 3015단계로 진행되어, 상기 기지국은 상기 단말로 상기 위치 정보를 송신할 수 있다.
도 31은 본 발명의 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 위치 결정을 위한 위치 결정 장치의 동작에 관한 순서도를 도시한다.
먼저, 3101단계에서, 상기 위치 결정 장치는 적어도 하나의 위치 측정 파라미터를 획득할 수 있다. 이 경우, 상기 위치 결정 장치는 단말 또는 상기 단말과 결합된 별도의 장치를 포함할 수 있다. 여기에서, 상기 단말을 위치 측정을 요하는 단말에 해당하고, 상기 위치 측정 파라미터는 상기 단말이 인접한 기지국들 또는 인접한 단말들로부터 측위 신호를 수신한 각각의 시점에 해당하는 정보를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 위치 측정 파라미터는 상기 단말의 위치를 측정하는데 있어 기초가 되는 정보이며, 이하의 단계를 통해, 상기 위치 측정 파라미터에 기초하여 상기 단말의 위치가 결정될 수 있다.
다음으로, 3103단계에서, 상기 위치 결정 장치는 상기 적어도 하나의 위치 측정 파라미터에 기초하여 상기 단말의 위치 정보의 제 1 부분을 결정할 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 도 6에서 설명된 TDOA 방식에 따라, 상기 위치 측정 파라미터에 기초하여, 상기 단말의 제 1 부분이 결정될 수 있는데, 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 제 1 부분은 상기 단말의 2차원 상의 위치 좌표, (x, y)가 될 수 있다.
또한, 3105단계에서, 상기 위치 결정 장치는 상기 제 1 부분에 기초하여 상기 단말의 제 2 부분을 결정할 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 제 1 부분에 대응하는 상기 단말의 위치 좌표는 (x, y)로 결정될 수 있고, 상기 단말의 위치 좌표 (x, y) 가운데, 하나의 좌표, 예를 들면, y 좌표에 기초하여, 상기 제 2 부분이 결정될 수 있다. 다시 말해, 상기 위치 결정 장치는 상기 수학식 24 내지 상기 수학식 26에서 설명한 원리에 따라, 상기 위치 측정 파라미터 및 상기 제 1 부분에서 결정된 상기 단말의 y 좌표에 기초하여, 상기 단말의 z 좌표를 결정할 수 있다.
도 32는 본 발명의 다른 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 위치 결정을 위한 위치 결정 장치의 동작에 관한 순서도를 도시한다.
먼저, 3201단계에서, 상기 위치 결정 장치는 위치 측정을 요하는 단말과 관련된 정보, 즉, 위치 측정 관련 정보에 대한 요청을 기지국으로부터 수신할 수 있다. 상기 위치 측정 관련 정보에 대한 요청을 통해, 상기 위치 결정 장치는 상기 단말에 대한 위치 측정 과정이 시작됨을 인지할 수 있다.
다음으로, 3203단계에서, 상기 위치 결정 장치는 위치 측정 관련 정보를 상기 기지국으로 송신할 수 있다. 여기에서, 상기 위치 측정 관련 정보는 위치 측정 과정에 참여할 인접한 기지국들 또는 인접한 단말들에 관한 정보, 특히, 상기 인접한 기지국들 또는 인접한 단말들의 위치 정보를 포함할 수 있다. 또한, 상기 위치 측정 관련 정보를 상기 위치 결정 장치로부터 수신하는 경우,
또한, 3205단계에서, 상기 위치 결정 장치는 상기 단말이 측위 신호를 수신한 각각의 시점을 상기 기지국으로부터 수신하였는지 여부를 판단할 수 있다. 여기에서, 상기 측위 신호를 수신한 각각의 시점들은 상기 단말의 위치를 측정하는데 있어 기초가 되는 정보이며, 이하의 단계에서, 상기 측위 신호를 수신한 각각의 시점들에 관한 정보에 기초하여 상기 단말의 위치가 결정될 수 있다.
또한, 상기 위치 결정 장치가 상기 기지국으로부터 상기 측위 신호를 수신한 각각의 시점에 관한 정보를 수신하는 경우, 3207단계로 진행되어, 상기 위치 결정 장치는 사전에 결정된 단말의 z 좌표를 반영하여, 상기 단말의 (x, y) 좌표를 결정할 수 있다. 여기에서, 상기 사전에 결정된 단말의 z 좌표는 상기 단말에 대한 위치 좌표가 반복적으로 결정된다는 전제하에, 이전 단계에서 결정된 단말의 z 좌표를 의미하는데, 상기 단말의 위치 결정이 3207단계에서 최초로 수행되는 경우, 상기 사전에 결정된 단말의 z 좌표는 '0'으로 결정될 수 있다. 또한, 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 위치 결정 장치는 상기 수학식 24 내지 상기 수학식 26에서 설명한 원리에 따라, 상기 측위 신호를 수신한 각각의 시점들에 관한 정보 및 상기 사전에 결정된 단말의 z 좌표에 기초하여, 상기 단말의 (x, y) 좌표를 결정할 수 있다.
다음으로, 3209단계에서, 상기 위치 결정 장치는 결정된 상기 단말의 y 좌표를 반영하여, 상기 단말의 (x, z) 좌표를 결정할 수 있다. 여기에서, 상기 결정된 단말의 y 좌표는 상기 3207단계에서 결정된 상기 단말의 y 좌표를 포함할 수 있다. 이 경우, 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 위치 결정 장치는 상기 수학식 24 내지 상기 수학식 26에서 설명한 원리에 따라, 상기 측위 신호를 수신한 각각의 시점들에 관한 정보 및 상기 사전에 결정된 단말의 y 좌표에 기초하여, 상기 단말의 (x, z) 좌표를 결정할 수 있다.
또한, 3211단계에서, 상기 위치 결정 장치는 결정된 단말의 x 좌표를 반영하여, 상기 단말의 (y, z) 좌표를 결정할 수 있다. 여기에서, 상기 결정된 단말의 x 좌표는 상기 3207단계에서 결정된 상기 단말의 x 좌표를 포함할 수 있다. 이 경우, 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 위치 결정 장치는 상기 수학식 24 내지 상기 수학식 26에서 설명한 원리에 따라, 상기 측위 신호를 수신한 각각의 시점들에 관한 정보 및 상기 사전에 결정된 단말의 x 좌표에 기초하여, 상기 단말의 (y, z) 좌표를 결정할 수 있다.
다음으로, 3213단계에서, 상기 위치 결정 장치는 결정된 단말의 위치 좌표값에 변화가 존재하는지 여부를 판단할 수 있다. 만약 최초로 결정된 단말의 위치 좌표와, 상기 3207단계 내지 상기 3211단계를 거처 결정된 단말의 위치 좌표가 상이하다면, 상기 위치 결정 장치는 결정된 단말의 위치 좌표값에 변화가 존재한다고 판단할 수 있고, 그 결과, 상기 3207단계로 진행하여, 상기 단말의 위치 좌표를 반복적으로 결정할 수 있다. 반대로, 최초로 결정된 단말의 위치 좌표와, 상기 3207단계 내지 상기 3211단계를 거처 결정된 단말의 위치 좌표가 동일하다면, 상기 위치 결정 장치는 결정된 단말의 위치 좌표값에 변화가 존재하지 아니한다고 판단할 수 있다.
상기 3213단계에서, 결정된 단말의 위치 좌표값에 변화가 존재하지 아니한다고 판단된 경우, 3215단계로 진행되어, 상기 위치 결정 장치는 기지국으로 상기 단말의 위치 정보를 송신할 수 있다. 즉, 상기 위치 결정 장치는 상기 3207단계 내지 상기 3211단계를 통해 결정된 상기 단말의 최종 위치 정보를 상기 기지국으로 송신할 수 있다.
도 33은 본 발명의 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 최종적인 위치 결정 방식을 도시한다.
상기 도 25 내지 상기 도 32에서 설명한 방식에 따라, 위치 측정을 요하는 단말에 대한 위치 측정이 반복적으로 수행될 수 있고, 그 결과, 상기 단말에 대한 다수의 위치 추정 값 가운데, 상기 단말의 최종 위치 값을 결정하는 것이 필요하다. 상기 도 33은 이와 같이 단계 A 내지 단계 C가 반복적으로 수행된 결과, 상기 단말의 최종 위치 좌표, (
Figure pat00144
,
Figure pat00145
,
Figure pat00146
)가 어떤 방식으로 결정될 것인지에 관한 상황을 도시하고 있다.
본 발명의 실시 예에 따라, 상기 단말의 최종 위치 좌표를 결정하기 위해서, 상기 다수의 위치 추정 값들을 평균화하는 방식을 사용할 수 있다. 나아가, 위치 측정의 정확성을 보다 향상시키기 위해서, 위치 측정 성능을 크게 열화시킬 수 있는 일부 부정확한 위치 추정 값을 사전에 제거할 필요성이 존재하는 바, 이를 위해, 아래의 수학식 27과 같은 가중 평균 추정 값을 고려할 수 있다.
Figure pat00147
여기에서, 상기
Figure pat00148
는 가중 평균 추정 값, 상기 w(k)는 단말의 위치 측정과 관련하여, 미리 획득된 위치 추정 값들이 발생한 빈도 수와 관련된 가중치를 의미하고, 상기 zt(u)는 RMSE(root mean square error)가 최대인 추정 값을 의미하고, 상기
Figure pat00149
은 단말의 z 좌표에 관한 최종 평균 측정값을 의미한다.
이 경우, 실제 값에 근접한 추정 값일수록 확률적으로 많이 발생한다는 특성을 고려해, 획득한 추정 값들이 발생한 빈도 수를 가중치로 갖는 가중 평균 추정 값,
Figure pat00150
를 기준으로 RMSE가 최대인 추정 값, zt(u)을 제거함으로써, 상기 단말의 z 좌표에 관한 최종 평균 측정값,
Figure pat00151
가 결정될 수 있다.
도 34는 본 발명의 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 최종적인 위치 결정 방식에 관한 그래프를 도시한다. 상기 그래프에서 가로축은 위치 측정을 요하는 단말에 대한 위치 측정의 반복 횟수를 의미하고, 세로축은 상기 단말의 z좌표를 의미한다.
상기 도 34를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 단말의 실제 z 좌표는 3401과 같이 1.5로 결정될 수 있다. 또한, 앞서 도 33에서 설명한 바에 따라, 상기 단말의 최종 위치 좌표를 결정하기 위해서, 상기 다수의 위치 추정 값들을 평균화하는 방식을 사용한 경우, 상기 단말의 z 좌표 평균 측정값은 3403과 같이 결정될 수 있다. 또한, 상기 도 33에서 설명한 바에 따라, 가중 평균 추정 값을 고려한 결과, 상기 단말의 z 좌표에 관한 최종 평균 측정값은 3405와 같이 결정될 수 있다. 특히, 가중 평균 추정 값을 고려하는 경우, 상기 단말에 대한 위치 측정의 반복 횟수가 증가함에 따라, 상기 최종 평균 측정값이 상기 단말의 실제 위치에 수렴해감을 확인할 수 있다.
도 35는 본 발명의 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 위치 결정 방식에 따른 성능 개선 효과를 도시한다.
상기 도 35를 참조하면, 상기 도 35에 도시된 그래프의 가로축은 위치 측정을 요하는 단말의 (x, y) 좌표에 대한 추정 에러를 의미하고, 세로축은 CDF(cumulative distribution function)를 의미한다. 또한, 상기 도 5에서 설명된 바와 같은 TOA 방식이 사용되었다는 전제하에, 3501은 기지국 기반 위치 측정이 수행된 경우를 의미하고, 3503은 D2D 기반 위치 측정이 수행되었음을 전제로, 주변 단말의 수가 3 개인 경우를 의미하고, 3505는 D2D 기반 위치 측정이 수행되었음을 전제로, 주변 단말의 수가 5 개인 경우를 의미하고, 3507은 D2D 기반 위치 측정이 수행되었음을 전제로, 주변 단말의 수가 12 개인 경우를 의미하고, 3509는 D2D 기반 위치 측정이 수행되었음을 전제로, 주변 단말의 수가 15 개인 경우를 의미한다.
상기 도 35에 도시된 바와 같이, 기지국 기반의 TOA 방식을 사용하여 위치 측정을 수행한 결과(3501)에 비하여, D2D 기반의 TOA 방식을 사용하여 위치 측정을 수행(3503 내지 3509)함으로써, 위치 측정 성능이 개선됨을 확인할 수 있다. 또한, D2D 기반의 TOA 방식을 사용하여 위치 측정을 수행하는 경우, 상기 위치 측정 방식에 참여하는 주변 단말의 수가 증가할수록 위치 측정 성능이 개선됨을 확인할 수 있다.
도 36은 본 발명의 다른 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 위치 결정 방식에 따른 성능 개선 효과를 도시한다.
상기 도 36를 참조하면, 상기 도 36에 도시된 그래프의 가로축은 위치 측정을 요하는 단말의 (x, y) 좌표에 대한 추정 에러를 의미하고, 세로축은 CDF를 의미한다. 또한, 상기 도 6에서 설명된 바와 같은 TDOA 방식이 사용되었다는 전제하에, 3601은 기지국 기반 위치 측정이 수행된 경우를 의미하고, 3603은 D2D 기반 위치 측정이 수행되었음을 전제로, 주변 단말의 수가 3 개인 경우를 의미하고, 3605는 D2D 기반 위치 측정이 수행되었음을 전제로, 주변 단말의 수가 5 개인 경우를 의미하고, 3607은 D2D 기반 위치 측정이 수행되었음을 전제로, 주변 단말의 수가 12 개인 경우를 의미하고, 3609는 D2D 기반 위치 측정이 수행되었음을 전제로, 주변 단말의 수가 15 개인 경우를 의미한다.
상기 도 36에 도시된 바와 같이, 기지국 기반의 TDOA 방식을 사용하여 위치 측정을 수행한 결과(3601)에 비하여, D2D 기반의 TOA 방식을 사용하여 위치 측정을 수행(3603 내지 3609)함으로써, 위치 측정 성능이 개선됨을 확인할 수 있다. 또한, D2D 기반의 TDOA 방식을 사용하여 위치 측정을 수행하는 경우, 상기 위치 측정 방식에 참여하는 주변 단말의 수가 증가할수록 위치 측정 성능이 개선됨을 확인할 수 있다.
도 37은 본 발명의 또 다른 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 위치 결정 방식에 따른 성능 개선 효과를 도시한다.
상기 도 37를 참조하면, 상기 도 37에 도시된 그래프의 가로축은 위치 측정을 요하는 단말의 (x, y) 좌표에 대한 추정 에러를 의미하고, 세로축은 CDF를 의미한다. 또한, 3701은 테일러 급수 기반 방식을 사용하여 위치 측정이 수행된 경우를 의미하고, 3703은 상기 도 6에서 설명된 TDOA 방식을 사용하여 위치 측정이 수행된 경우를 의미하고, 3705는 상기 도 33에서 설명된 바와 같이 가중 평균 추정 값을 고려한 위치 측정이 수행된 경우를 의미하고, 3707은 상기 도 33에서 설명된 바와 같이 가중 평균 추정 값을 고려하여 반복된 위치 측정이 수행된 경우를 의미하고, 상기 3709 및 3711은 각각 3705 및 3707에 대응되는 이상적인 결과 값을 의미한다.
이 경우, 상기 3701에 도시된 결과에 따르면, 확률 60% 부근에서 위치 측정값이 발산되는 반면, 상기 3709 및 3711에 도시된 결과와 같이 가중 평균 추정 값을 고려하여 위치 측정이 수행될 결과, 대략 확률 60% 초과 지점부터 위치 측정 성능의 개선 효과가 발생함을 확인할 수 있다.
도 38은 본 발명의 또 다른 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 위치 결정 방식에 따른 성능 개선 효과를 도시한다.
상기 도 38를 참조하면, 상기 도 38에 도시된 그래프의 가로축은 위치 측정을 요하는 단말의 z 좌표에 대한 추정 에러를 의미하고, 세로축은 CDF를 의미한다. 또한, 3801은 테일러 급수 기반 방식을 사용하여 위치 측정이 수행된 경우를 의미하고, 3803은 상기 도 33에서 설명된 바와 같이 가중 평균 추정 값을 고려하여, 상기 단말에 대한 x, y, z 좌표가 각각 측정된 경우를 의미하고, 3805는 상기 도 33에서 설명된 바와 같이 가중 평균 추정 값을 고려하여 위치 측정이 수행된 경우를 의미하고, 3807은 상기 도 33에서 설명된 바와 같이 가중 평균 추정 값을 고려하여 반복된 위치 측정이 수행된 경우를 의미한다. 또한, 상기 3809, 3811, 3813은 각각 3803, 3805, 3807에 대응되는 이상적인 결과 값을 의미한다.
이 경우, 상기 3801에 도시된 결과에 따르면, 확률 60% 부근에서 위치 측정값이 발산되는 반면, 상기 3803, 3805 및 3807에 도시된 결과와 같이 가중 평균 추정 값을 고려하여 위치 측정이 수행될 결과, 대략 확률 60% 초과 지점부터 위치 측정 성능의 개선 효과가 발생함을 확인할 수 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나 본 발명은 상기의 실시 예에 한정되는 것은 아니며 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 본 발명의 실시 예에 따른 동작들은 단일의 프로세서에 의해 그 동작이 구현될 수 있을 것이다. 이러한 경우 다양한 컴퓨터로 구현되는 동작을 수행하기 위한 프로그램 명령이 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판단 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM이나 DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 본 발명에서 설명된 기지국 또는 릴레이의 전부 또는 일부가 컴퓨터 프로그램으로 구현된 경우 상기 컴퓨터 프로그램을 저장한 컴퓨터 판독 가능 기록 매체도 본 발명에 포함된다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (38)

  1. 무선 통신 시스템에서 단말의 동작 방법에 있어서,
    위치 측정을 요청하는 신호를 송신하는 과정과,
    다수의 다른 단말들로부터 상기 단말의 상기 위치 측정을 위한 측위 신호들을 수신하는 과정을 포함하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 측위 신호들에 기초하여 상기 단말의 위치를 결정하는 과정을 더 포함하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 측위 신호들에 대한 측정 파라미터(parameter)들을 송신하는 과정과,
    상기 단말의 위치 정보를 수신하는 과정을 더 포함하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 다른 단말들의 각각의 위치 좌표에 관한 정보 및 기지국과 상기 다른 단말들 간의 전파 지연 정보 중 적어도 하나를 상기 기지국으로부터 수신하는 과정을 더 포함하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 측위 신호들로부터, 상기 다른 단말들의 각각의 위치 좌표에 관한 정보 및 기지국과 상기 다른 단말들 간의 전파 지연 정보 중 적어도 하나를 확인하는 과정을 더 포함하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 다른 단말들의 각각의 위치 좌표에 관한 정보 및 기지국과 상기 다른 단말들 간의 전파 지연 정보 중 적어도 하나를 상기 다른 단말들로부터 수신하는 과정을 더 포함하는 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 측위 신호들에 기초하여 결정된 상기 단말의 위치를 기준으로, 상기 단말 및 상기 다른 단말들 간의 거리 값들을 각각 결정하는 과정과,
    상기 거리 값들 가운데 적어도 하나의 거리 값이 임계값 이상인 경우, 상기 측위 신호들을 수신하고, 상기 측위 신호들에 기초하여 상기 단말의 위치를 결정하는 과정을 더 포함하는 방법.
  8. 무선 통신 시스템에서 단말의 동작 방법에 있어서,
    위치 측정을 요청하는 신호를 수신하는 과정과,
    다른 단말로 상기 다른 단말의 상기 위치 측정을 위한 측위 신호를 송신하는 과정을 포함하는 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 위치 측정을 요청하는 신호를 수신하는 과정은,
    기지국으로부터 상기 위치 측정을 요청하는 신호를 수신하는 과정을 포함하는 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 위치 측정을 요청하는 신호를 수신하는 과정은,
    상기 다른 단말로부터 상기 위치 측정을 요청하는 신호를 수신하는 과정을 포함하고,
    상기 측위 신호를 송신하는 과정은,
    상기 위치 측정을 요청하는 신호의 수신 전력 값이 임계값 이상이고, 상기 단말의 위치가 미리 결정된 경우, 상기 측위 신호를 송신하는 과정을 포함하는 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 단말의 위치 좌표에 관한 정보 및 기지국과 상기 단말 간의 전파 지연 정보를 상기 다른 단말로 송신하는 방법.
  12. 무선 통신 시스템에서 기지국의 동작 방법에 있어서,
    단말로부터 위치 측정을 요청하는 제 1 신호를 수신하는 과정과,
    상기 단말의 위치 측정을 위한 측위 신호의 송신을 요청하는 제 2 신호를 다수의 다른 단말들로 송신하는 과정을 포함하는 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 다른 단말들의 각각의 위치 좌표에 관한 정보 및 상기 기지국과 상기 다른 단말들 간의 전파 지연 정보 중 적어도 하나를 상기 단말로 송신하는 과정을 더 포함하는 방법.
  14. 무선 통신 시스템에서 단말의 위치를 결정하기 위한 방법에 있어서,
    적어도 하나의 위치 측정 파라미터(parameter)를 획득하는 과정과,
    상기 적어도 하나의 위치 측정 파라미터에 기초하여 상기 단말의 위치 정보의 제 1 부분을 결정하는 과정과,
    상기 제 1 부분에 기초하여 상기 단말의 위치 정보의 제 2 부분을 결정하는 과정을 포함하는 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1 부분은, 상기 단말의 3 차원상의 위치 좌표들 중 일부 평면에 관한 2 차원상의 위치 좌표들을 포함하고,
    상기 제 2 부분은, 상기 3 차원상의 위치 좌표들 중 상기 제 1 부분을 제외한 나머지 적어도 하나의 좌표를 포함하는 방법.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 위치 측정 파라미터는, 제 1 장치, 제 2 장치, 제 3 장치에서 송신된 측위 신호들에 기초하여 결정되며,
    상기 제 1 장치의 위치를 상기 위치 정보를 표현하기 위한 3 차원 좌표 축들의 원점으로 설정하는 과정과,
    상기 제 2 장치가 상기 좌표 축들 중 하나의 축 상에 위치하도록 상기 3 차원 좌표 축들을 회전시키는 과정을 더 포함하는 방법.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1 부분을 결정하는 과정은,
    미리 정의된 초기 값 또는 이전에 결정된 상기 단말의 위치 좌표값에 기초하여, 상기 제 1 부분을 결정하는 과정을 포함하는 방법.
  18. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 2 부분에 기초하여 상기 제 1 부분을 갱신하는 과정을 더 포함하는 방법.
  19. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1 부분 및 상기 제 2 부분을 상기 단말로 송신하는 과정을 더 포함하는 방법.
  20. 무선 통신 시스템에서 단말 장치에 있어서,
    위치 측정을 요청하는 신호를 송신하는 송신부와,
    다수의 다른 단말들로부터 상기 단말의 상기 위치 측정을 위한 측위 신호들을 수신하는 수신부를 포함하는 장치.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 측위 신호들에 기초하여 상기 단말의 위치를 결정하는 제어부를 더 포함하는 장치.
  22. 제 20 항에 있어서,
    상기 송신부는, 상기 측위 신호들에 대한 측정 파라미터(parameter)들을 송신하고,
    상기 수신부는, 상기 단말의 위치 정보를 수신하는 장치.
  23. 제 20 항에 있어서,
    상기 수신부는, 상기 다른 단말들의 각각의 위치 좌표에 관한 정보 및 기지국과 상기 다른 단말들 간의 전파 지연 정보 중 적어도 하나를 상기 기지국으로부터 수신하는 장치.
  24. 제 20 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 측위 신호들로부터, 상기 다른 단말들의 각각의 위치 좌표에 관한 정보 및 기지국과 상기 다른 단말들 간의 전파 지연 정보 중 적어도 하나를 확인하는 장치.
  25. 제 20 항에 있어서,
    상기 수신부는, 상기 다른 단말들의 각각의 위치 좌표에 관한 정보 및 기지국과 상기 다른 단말들 간의 전파 지연 정보 중 적어도 하나를 상기 다른 단말들로부터 수신하는 장치.
  26. 제 20 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 측위 신호들에 기초하여 결정된 상기 단말의 위치를 기준으로, 상기 단말 및 상기 다른 단말들 간의 거리 값들을 각각 결정하고, 상기 거리 값들 가운데 적어도 하나의 거리 값이 임계값 이상인 경우, 상기 측위 신호들을 수신하고, 상기 측위 신호들에 기초하여 상기 단말의 위치를 결정하는 장치.
  27. 무선 통신 시스템에서 단말 장치에 있어서,
    위치 측정을 요청하는 신호를 수신하는 수신부와,
    다른 단말로 상기 다른 단말의 상기 위치 측정을 위한 측위 신호를 송신하는 송신부를 포함하는 장치.
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 수신부는, 기지국으로부터 상기 위치 측정을 요청하는 신호를 수신하는 장치.
  29. 제 27 항에 있어서,
    상기 수신부는, 상기 다른 단말로부터 상기 위치 측정을 요청하는 신호를 수신하고,
    상기 송신부는, 상기 위치 측정을 요청하는 신호의 수신 전력 값이 임계값 이상이고, 상기 단말의 위치가 미리 결정된 경우, 상기 측위 신호를 송신하는 장치.
  30. 제 29 항에 있어서,
    상기 송신부는, 상기 단말의 위치 좌표에 관한 정보 및 기지국과 상기 단말 간의 전파 지연 정보를 상기 다른 단말로 송신하는 장치.
  31. 무선 통신 시스템에서 기지국 장치에 있어서,
    단말로부터 위치 측정을 요청하는 제 1 신호를 수신하는 수신부와,
    상기 단말의 위치 측정을 위한 측위 신호의 송신을 요청하는 제 2 신호를 다수의 다른 단말들로 송신하는 송신부를 포함하는 장치.
  32. 제 31 항에 있어서,
    상기 송신부는, 상기 다른 단말들의 각각의 위치 좌표에 관한 정보 및 상기 기지국과 상기 다른 단말들 간의 전파 지연 정보 중 적어도 하나를 상기 단말로 송신하는 장치.
  33. 무선 통신 시스템에서 위치 결정 장치에 있어서,
    적어도 하나의 위치 측정 파라미터(parameter)를 획득하고, 상기 적어도 하나의 위치 측정 파라미터에 기초하여 단말의 위치 정보의 제 1 부분을 결정하고, 상기 제 1 부분에 기초하여 상기 단말의 위치 정보의 제 2 부분을 결정하는 제어부를 포함하는 장치.
  34. 제 33 항에 있어서,
    상기 제 1 부분은, 상기 단말의 3 차원상의 위치 좌표들 중 일부 평면에 관한 2 차원상의 위치 좌표들을 포함하고,
    상기 제 2 부분은, 상기 3 차원상의 위치 좌표들 중 상기 제 1 부분을 제외한 나머지 적어도 하나의 좌표를 포함하는 장치.
  35. 제 33 항에 있어서,
    상기 위치 측정 파라미터는, 제 1 장치, 제 2 장치, 제 3 장치에서 송신된 측위 신호들에 기초하여 결정되며,
    상기 제어부는, 상기 제 1 장치의 위치를 상기 위치 정보를 표현하기 위한 3 차원 좌표 축들의 원점으로 설정하고, 상기 제 2 장치가 상기 좌표 축들 중 하나의 축 상에 위치하도록 상기 3 차원 좌표 축들을 회전시키도록 제어하는 장치.
  36. 제 33 항에 있어서,
    상기 제어부는, 미리 정의된 초기 값 또는 이전에 결정된 상기 단말의 위치 좌표값에 기초하여, 상기 제 1 부분을 결정하는 장치.
  37. 제 33 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 제 2 부분에 기초하여 상기 제 1 부분을 갱신하는 장치.
  38. 제 33 항에 있어서,
    상기 제 1 부분 및 상기 제 2 부분을 상기 단말로 송신하는 송신부를 더 포함하는 장치.



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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019027494A1 (en) * 2017-07-31 2019-02-07 Intel IP Corporation WI-FI ACTIVATION ACCORDING TO THE PRECISION OF GEOLOCATION
KR20190128371A (ko) * 2018-05-08 2019-11-18 에스케이텔레콤 주식회사 위치 측정 장치 및 방법, 위치 측정을 위한 데이터베이스 구축 장치 및 방법
WO2021025489A1 (ko) * 2019-08-06 2021-02-11 엘지전자 주식회사 무선 통신 시스템에서 신호를 송수신하는 방법 및 이를 지원하는 장치
KR20210111615A (ko) * 2020-03-03 2021-09-13 재단법인대구경북과학기술원 동종형 이동체를 이용한 위치 측정 네트워크 시스템, 장치 및 방법
US11496989B2 (en) 2020-03-03 2022-11-08 Daegu Gyeongbuk Institute Of Science And Technology Positioning network system, apparatus and method using a mobile object

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017188547A1 (ko) * 2016-04-25 2017-11-02 엘지전자(주) 무선 통신 시스템에서 d2d 단말들 사이의 거리를 추정하기 위한 방법 및 이를 위한 장치
US10656240B2 (en) * 2016-08-31 2020-05-19 Harris Global Communications, Inc. Hybrid TDOA closed form hyperbolic and spherical iteration geo-location technique
CN108024198A (zh) * 2016-10-31 2018-05-11 华为技术有限公司 一种定位方法、定位装置以及接入点ap
US20190230618A1 (en) * 2018-01-23 2019-07-25 Nokia Technologies Oy Using sidelink information in radio-based positioning
JP7054878B2 (ja) * 2018-03-28 2022-04-15 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 管理装置、管理システム、および位置補正方法
US11750346B2 (en) * 2018-04-03 2023-09-05 Qualcomm Incorporated Signal structure for navigation and positioning signals
WO2019197036A1 (en) * 2018-04-13 2019-10-17 Huawei Technologies Co., Ltd. Devices and methods for determining the position of a target user equipment
CN110958070B (zh) * 2018-09-27 2021-08-20 华为技术有限公司 一种参考时间确定方法及装置
JP7183830B2 (ja) * 2019-01-31 2022-12-06 株式会社Soken 車両用位置推定システム
CN110536234A (zh) * 2019-08-13 2019-12-03 中兴通讯股份有限公司 位置信息确定方法、装置、第一终端及第二终端
GB2590347A (en) * 2019-10-11 2021-06-30 Gibby Adrian Point to point 5G audio and audio control signals for location of performers with graphical output of performer location
US11570789B2 (en) * 2019-11-06 2023-01-31 Qualcomm Incorporated Multi-user-equipment positioning signaling
WO2021225696A1 (en) * 2020-05-04 2021-11-11 Qualcomm Incorporated Sidelink-assisted positioning
US11653225B2 (en) * 2020-07-01 2023-05-16 Qualcomm Incorporated Positioning techniques using positioning reference signaling
US20230224123A1 (en) * 2020-07-31 2023-07-13 Qualcomm Incorporated Ue-to-ue positioning
US20220069960A1 (en) * 2020-09-02 2022-03-03 Qualcomm Incorporated Spatial relationship design for sidelink-assisted positioning
US11671224B2 (en) * 2020-09-08 2023-06-06 Qualcomm Incorporated Sidelink positioning and WLAN-based positioning
CN114598987A (zh) * 2020-12-04 2022-06-07 大唐移动通信设备有限公司 定位方法、装置、电子设备及计算机可读存储介质
EP4260619A1 (en) * 2020-12-14 2023-10-18 Nokia Technologies Oy Method and apparatus for efficient positioning
CN114697869A (zh) * 2020-12-31 2022-07-01 大唐移动通信设备有限公司 发送定位辅助信息的方法、装置及处理器可读存储介质
WO2022221792A1 (en) * 2021-04-14 2022-10-20 Qualcomm Incorporated Mechanisms for terminating sidelink positioning sessions
WO2023192190A1 (en) * 2022-03-30 2023-10-05 Commscope Technologies Llc Systems and methods for geolocation of user equipment
WO2023230806A1 (zh) * 2022-05-31 2023-12-07 Oppo广东移动通信有限公司 无线通信的方法及设备

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140141804A1 (en) * 2012-04-18 2014-05-22 Google Inc. Using peer devices to locate a mobile device
US20140187259A1 (en) * 2013-01-03 2014-07-03 Csr Technology Inc. Method for determining location of wireless devices

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6266014B1 (en) 1998-10-09 2001-07-24 Cell-Loc Inc. Methods and apparatus to position a mobile receiver using downlink signals part IV
US20040080412A1 (en) 2002-10-26 2004-04-29 Smith Mark T. Location requests by a network device
US7187327B2 (en) 2004-04-01 2007-03-06 Itt Manufacturing Enterprises, Inc. Method and system for determining the position of an object
US7155238B2 (en) 2004-07-06 2006-12-26 Katz Daniel A Wireless location determining device
US7893873B2 (en) 2005-12-20 2011-02-22 Qualcomm Incorporated Methods and systems for providing enhanced position location in wireless communications
EP2702710A4 (en) * 2011-04-29 2014-10-29 Corning Cable Sys Llc DETERMINING THE TRANSMISSION DELAY OF COMMUNICATIONS IN DISTRIBUTED ANTENNA SYSTEMS AND CORRESPONDING COMPONENTS, SYSTEMS AND METHODS
KR20150016930A (ko) 2012-05-14 2015-02-13 엘지전자 주식회사 무선 통신 시스템에서 위치 측정 방법
WO2014193372A1 (en) * 2013-05-30 2014-12-04 Intel Corporation Apparatus, system and method of estimating a location of a mobile device
CN104584490B (zh) * 2014-05-28 2018-02-23 华为技术有限公司 数据发送方法及装置
US20150356449A1 (en) * 2014-06-06 2015-12-10 Microsoft Corporation User location interest inferences
KR102118420B1 (ko) * 2014-09-12 2020-06-03 삼성전자 주식회사 전자 장치의 위치를 추적하는 방법 및 시스템
US9609477B2 (en) * 2014-12-18 2017-03-28 Intel Corporation Devices and methods for geo fencing
US20160192151A1 (en) * 2014-12-31 2016-06-30 Qualcomm Incorporated Mobile device tracking with peer-to-peer mobile device network
US11463983B2 (en) * 2016-01-25 2022-10-04 Google Llc Automatically determining locations of signal sources in areas with limited satellite coverage

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140141804A1 (en) * 2012-04-18 2014-05-22 Google Inc. Using peer devices to locate a mobile device
US20140187259A1 (en) * 2013-01-03 2014-07-03 Csr Technology Inc. Method for determining location of wireless devices

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019027494A1 (en) * 2017-07-31 2019-02-07 Intel IP Corporation WI-FI ACTIVATION ACCORDING TO THE PRECISION OF GEOLOCATION
KR20190128371A (ko) * 2018-05-08 2019-11-18 에스케이텔레콤 주식회사 위치 측정 장치 및 방법, 위치 측정을 위한 데이터베이스 구축 장치 및 방법
WO2021025489A1 (ko) * 2019-08-06 2021-02-11 엘지전자 주식회사 무선 통신 시스템에서 신호를 송수신하는 방법 및 이를 지원하는 장치
KR20210111615A (ko) * 2020-03-03 2021-09-13 재단법인대구경북과학기술원 동종형 이동체를 이용한 위치 측정 네트워크 시스템, 장치 및 방법
US11496989B2 (en) 2020-03-03 2022-11-08 Daegu Gyeongbuk Institute Of Science And Technology Positioning network system, apparatus and method using a mobile object

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