KR20200040676A

KR20200040676A - 무선통신 시스템에서 타겟 단말기의 위치측정을 위한 위치측정기 및 그 위치측정방법

Info

Publication number: KR20200040676A
Application number: KR1020190124204A
Authority: KR
Inventors: 문희찬
Original assignee: 한양대학교 산학협력단; 주식회사 인포씨즈시스템
Priority date: 2018-10-08
Filing date: 2019-10-07
Publication date: 2020-04-20
Also published as: KR102678916B1; CN112840711A; US11997559B2; EP3866520A1; KR20210146873A; EP3866520A4; KR102463766B1; KR20220150860A; US20210345061A1

Abstract

본 실시예들은 위치측정 또는 존재유무를 판단하고자 하는 하나 이상의 타겟단말기로부터 상향링크 신호를 수신하고, 위치측정기 자신의 위치, 상기 기지국의 위치, 상기 기지국의 셀 반경, 상기 기지국과의 거리, 타겟단말기가 존재하는 것이 예측되는 위치의 범위, 상기 타켓단말기로부터 상향링크 신호를 검출하는 신호 검출 범위 중 하나 또는 둘 이상에 따라 상기 타켓단말기로부터 수신하는 상향링크 신호의 상향링크 탐색 시간윈도우를 가변하여 설정하는 위치측정기 및 그 위치측정방법을 제공한다.

Description

무선통신 시스템에서 타겟 단말기의 위치측정을 위한 위치측정기 및 그 위치측정방법{APPARATUS AND METHOD FOR MEASURING POSITION OF TARGET TERMINAL IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}

본 실시예들은 무선 통신 시스템을 이용하여 타겟 단말기의 위치측정을 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.

최근 들어 공공서비스를 위해서 통신 사업자가 아닌 제3자가 특정 지역에 존재하는 단말의 위치나 이동정보를 획득하고자 하는 시도들이 있었다. 이러한 일 예로 도로공사, 경찰청의 공공단체가 특정 지역을 지나가는 단말기의 수 또는 속도 등의 정보를 얻고자 시도하였다.

이러한 상황에서 통신 사업자가 아닌 제3자가 공공 서비스를 목적으로 특정 지역에 존재하는 단말기의 위치 또는 소통량 정보 등을 획득하는 방법이 없는 것이 현실이다. 특히, 이러한 정보를 획득하는 방법은 기존에 설치된 통신장비 및 통신망에 영향을 주지 않고 수행되어야 한다는 제약 사항이 있다. 또한, 통신 사업자도 단말기의 위치를 보다 정확하게 추정하는 것이 필요하다.

단말기의 위치를 측정하기 위한 위치측정기를 제안하고 있으나, 타켓단말기의 상향링크 신호의 시간동기를 확보하는 방법을 구체적으로 제시하지 못했다.

위치측정기는 이동통신 시스템으로부터 타겟단말기의 자원할당 및 관련 정보를 수신한다. 이를 바탕으로 타겟단말기가 전송하는 상향링크 신호를 검출하고, 타겟단말기의 존재여부, 위치 등의 정보를 획득할 수 있다. 그러나, 상향링크 검출을 위해서는 상향링크 신호의 동기확보가 매우 중요하다.

본 발명에서는 타겟단말기의 상향링크 신호의 시간동기 확보에 대한 방법을 제안한다.

본 발명에서 고려하는 위치측정기는 이동통신 시스템에서 전송하는 하향링크 신호를 바탕으로 이동통신 시스템에 대한 대략적인 시간동기를 확보한다.

본 발명의 위치측정기는 상향링크 신호동기를 위해 일정한 시간 윈도우를 설정하여 상향링크 신호의 수신 SNR이 최대화되도록 신호동기를 획득한다. 상기 과정에서 시간 윈도우 설정은 기지국의 위치가 어디인지, 한 셀 내에 본 발명의 위치측정기가 한 셀 내에 어디에 위치하는지, 본 발명의 위치측정기가 어느 범위의 단말기의 상향링크 신호를 검출하고자 하는지에 따라 상기 시간 윈도우를 다르게 설정한다. 또한, 또 다른 방법으로 속해 있는 셀의 서비스 반경에 따라 상기 시간 윈도우를 설정할 수도 있다. 또한, 타겟단말기가 존재하는 것으로 추측되는 예상 위치 또는 그 범위에 따라서도 상기 시간 윈도우를 다르게 설정할 수 있다.

다시 말해, 일측면에서, 본 발명의 일실시예는, 위치측정기는 위치측정 또는 존재유무를 판단하고자 하는 하나 이상의 타겟단말기로부터 상향링크 신호를 수신하는 상향링크 신호 수신부, 및 위치측정기 자신의 위치, 기지국의 위치, 상기 기지국의 셀 반경, 상기 기지국과의 거리, 타겟단말기가 존재하는 것이 예측되는 위치의 범위, 상기 타켓단말기로부터 상향링크 신호를 검출하는 신호 검출 범위 중 하나 또는 둘 이상에 따라 상기 타켓단말기로부터 수신하는 상향링크 신호의 상향링크 탐색 시간윈도우를 가변하여 설정하는 제어부)를 포함하는 위치측정기를 제공한다.

다른 측면에서, 본 발명의 다른 실시예는, 위치측정 또는 존재유무를 판단하고자 하는 하나 이상의 타겟단말기로부터 상향링크 신호를 수신하는 단계, 및 위치측정기 자신의 위치, 상기 기지국의 위치, 상기 기지국의 셀 반경, 상기 기지국과의 거리, 타겟단말기가 존재하는 것이 예측되는 위치의 범위, 상기 타켓단말기로부터 상향링크 신호를 검출하는 신호 검출 범위 중 하나 또는 둘 이상에 따라 상기 타켓단말기로부터 수신하는 상향링크 신호의 상향링크 탐색 시간윈도우를 가변하여 설정하는 단계를 포함하는 위치측정기의 위치측정방법을 제공한다.

본 발명의 타겟 단말기의 상향링크 신호검출을 위한 시간 동기 윈도우 설정방법을 사용하면 검출하고자 하는 단말기의 상향링크의 시간동기를 성능을 향상할 수 있다. 또한, 본 발명에서 고려하는 위치측정장치의 복잡도를 크게 늘리지 않고 상향링크 수신기 구현이 가능하다.

도 1은 본 발명에서 고려하는 타겟단말기의 위치측정장치의 도면이다.
도 2는 본 발명의 위치 측정의 개념을 도시한 도면이다.도 3은 본 의 일실시예에 따른 위치측정을 위한 위치측정장치의 개념도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 위치측정을 위한 위치측정장치의 개념도이다.
도 5는 종래의 LTE 시스템에서의 하향링크 및 상향링크 시간을 도시한다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 위치측정기의 개략적인 동작을 도시한다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 위치측정기가 상향링크 신호를 검출하는 동작을 도시한다.
도 8은 본 발명의 위치측정기가 LTE 시스템에 사용하는 경우의 타겟단말기의 상향링크 신호의 수신시점을 보여준다.
도 9은 셀의 서비스 반경 dR을 기반으로 타겟단말기의 신호의 탐색윈도우를 설정을 보여준다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 위치측정기를 W-CDMA 시스템에 적용한 경우 상향리크 신호 검출을 위한 시간 윈도우 설정의 실시예이다.
도면 11은 본 발명에서 제안하는 상향링크에 대한 시간정보 획득을 위한 하향링크 수신 시점에 대한 정보를 공유하는 방법의 동작을 도시한다.
도 12는 본 발명에서 제안하는 타겟단말기의 상향링크 신호 검출을 위한 서빙셀의 하향링크 시점에 대한 정보를 획득하는 방법의 한 실시예를 도시한다.
도 13은 본 발명에서 제안하는 동작을 위치측정기의 구현의 실시예를 도시한다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동통신 네트워크의 기지국의 구현예이다.
도 15은 본 발명의 일 실시예에 따른 위치측정서버의 구현예이다.
도 16은 본 개시의 또다른 실시예에 따른 위치측정기의 위치측정방법의 흐름도이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 위치측정기의 인접셀 신호 측정의 실시예이다.
도 18은 본 발명에서 위치측정서버가 전송하는 인접셀에 대한 프레임 경계의 오프셋 메시지의 한 실시예이다.
도 19는 본 발명의 위치측정기가 인접셀의 신호로부터 서빙셀의 프레임 경계를 획득하는 실시예이다.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

본 명세서에서 무선 통신 시스템은 음성, 패킷 데이터 등과 같은 다양한 통신 서비스를 제공하기 위한 시스템을 의미한다. 무선 통신 시스템은 사용자 단말(User Equipment, UE) 및 기지국(Base Station, BS)을 포함한다.

사용자 단말은 무선 통신에서의 단말을 의미하는 포괄적 개념으로서, WCDMA, LTE, HSPA 및 IMT-2020(5G 또는 New Radio) 등에서의 UE(User Equipment)는 물론, GSM에서의 MS(Mobile Station), UT(User Terminal), SS(Subscriber Station), 무선 기기(wireless device) 등을 모두 포함하는 개념으로 해석되어야 할 것이다. 그러나, 본 명세서는 LTE 시스템을 기반으로 작성되었다.

기지국 또는 셀(Cell)은 일반적으로 사용자 단말과 통신하는 지점(station)을 말하며, 노드-B(Node-B), eNB(evolved Node-B), gNB(gNode-B), LPN(Low Power Node), 섹터(Sector), 싸이트(Site), 다양한 형태의 안테나, BTS(Base Transceiver System), 액세스 포인트(Access Point), 포인트(예를 들어, 송신포인트, 수신포인트, 송수신포인트), 릴레이 노드(Relay Node), 메가 셀, 매크로 셀, 마이크로 셀, 피코 셀, 펨토 셀, RRH(Remote Radio Head), RU(Radio Unit), 스몰 셀(small cell) 등 다양한 커버리지 영역을 모두 포괄하는 의미이다.

앞서 나열된 다양한 셀은 각 셀을 제어하는 기지국이 존재하므로 기지국은 두 가지 의미로 해석될 수 있다. 1) 무선 영역과 관련하여 메가 셀, 매크로 셀, 마이크로 셀, 피코 셀, 펨토 셀, 스몰 셀(small cell)을 제공하는 장치 그 자체이거나, 2) 무선 영역 그 자체를 지시할 수 있다. 1)에서 소정의 무선 영역을 제공하는 장치들이 동일한 개체에 의해 제어되거나 무선 영역을 협업으로 구성하도록 상호 작용하는 모든 장치들을 모두 기지국으로 지시한다. 무선 영역의 구성 방식에 따라 포인트, 송수신 포인트, 송신 포인트, 수신 포인트 등은 기지국의 일 실시예가 된다. 2)에서 사용자 단말의 관점 또는 이웃하는 기지국의 입장에서 신호를 수신하거나 송신하게 되는 무선 영역 그 자체를 기지국으로 지시할 수 있다.

본 명세서에서 셀(Cell)은 송수신 포인트로부터 전송되는 신호의 커버리지 또는 송수신 포인트(transmission point 또는 transmission/reception point)로부터 전송되는 신호의 커버리지를 가지는 요소 반송파(component carrier), 그 송수신 포인트 자체를 의미할 수 있다.

본 명세서에서 사용자 단말과 기지국은, 본 발명에서 기술되는 기술 또는 기술적 사상을 구현하는데 사용되는 두 가지(Uplink 또는 Downlink) 송수신 주체로 포괄적인 의미로 사용되며 특정하게 지칭되는 용어 또는 단어에 의해 한정되지 않는다.

여기서, 상향링크(Uplink, UL, 또는 업링크)는 사용자 단말에 의해 기지국으로 데이터를 송수신하는 방식을 의미하며, 하향링크(Downlink, DL, 또는 다운링크)는 기지국에 의해 사용자 단말로 데이터를 송수신하는 방식을 의미한다.

상향링크 전송 및 하향링크 전송은 서로 다른 시간을 사용하여 전송되는 TDD(Time Division Duplex) 방식이 사용될 수 있고, 서로 다른 주파수를 사용하여 전송되는 FDD(Frequency Division Duplex) 방식, TDD 방식과 FDD 방식의 혼용 방식이 사용될 수 있다.

또한, 무선 통신 시스템에서는 하나의 반송파 또는 반송파 쌍을 기준으로 상향링크와 하향링크를 구성하여 규격을 구성한다.

상향링크와 하향링크는, PDCCH(Physical Downlink Control CHannel), PUCCH(Physical Uplink Control CHannel) 등과 같은 제어 채널을 통하여 제어 정보를 전송하고, PDSCH(Physical Downlink Shared CHannel), PUSCH(Physical Uplink Shared CHannel) 등과 같은 데이터 채널로 구성되어 데이터를 전송한다.

하향링크(downlink)는 다중 송수신 포인트에서 단말로의 통신 또는 통신 경로를 의미할 수 있으며, 상향링크(uplink)는 단말에서 다중 송수신 포인트로의 통신 또는 통신 경로를 의미할 수 있다. 이때, 하향링크에서 송신기는 다중 송수신 포인트의 일부분일 수 있고, 수신기는 단말의 일부분일 수 있다. 또한, 상향링크에서 송신기는 단말의 일부분일 수 있고, 수신기는 다중 송수신 포인트의 일부분일 수 있다.

이하에서는 PUCCH, PUSCH, PDCCH 및 PDSCH 등과 같은 채널을 통해 신호가 송수신되는 상황을 'PUCCH, PUSCH, PDCCH 및 PDSCH를 전송, 수신한다'는 형태로 표기하기도 한다.

한편, 이하에서 기재하는 상위계층 시그널링(High Layer Signaling)은 RRC 파라미터를 포함하는 RRC 정보를 전송하는 RRC 시그널링을 포함한다.

기지국은 단말들로 하향링크 전송을 수행한다. 기지국은 유니캐스트 전송(unicast transmission)을 위한 주 물리 채널인 하향링크 데이터 채널의 수신에 필요한 스케줄링 등의 하향링크 제어 정보 및 상향링크 데이터 채널에서의 전송을 위한 스케줄링 승인 정보를 전송하기 위한 물리 하향링크 제어 채널을 전송할 수 있다. 이하에서는, 각 채널을 통해 신호가 송수신 되는 것을 해당 채널이 송수신되는 형태로 기재하기로 한다. 기지국은 PDCCH를 통해서 단말기에게 자원할당 정보를 전송할 수 있다, 또한 기지국은 PDSCH를 통해서도 단말기에게 자원할당 및 신호전송에 대한 제어 신호를 전송할 수 있다.

무선 통신 시스템에서 적용되는 다중 접속 기법에는 제한이 없다. TDMA(Time Division Multiple Access), FDMA(Frequency Division Multiple Access), CDMA(Code Division Multiple Access), OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access), NOMA(Non-Orthogonal Multiple Access), OFDM-TDMA, OFDM-FDMA, OFDM-CDMA와 같은 다양한 다중 접속 기법을 사용할 수 있다. 여기서, NOMA는 SCMA(Sparse Code Multiple Access)와 LDS(Low Density Spreading) 등을 포함한다.

본 발명의 일 실시예는 GSM, WCDMA, HSPA를 거쳐 LTE/LTE-Advanced, IMT-2020으로 진화하는 비동기 무선 통신과, CDMA, CDMA-2000 및 UMB로 진화하는 동기식 무선 통신 분야 등의 자원 할당에 적용될 수 있다.

본 명세서에서 MTC(Machine Type Communication) 단말은 low cost(또는 low complexity)를 지원하는 단말 또는 coverage enhancement를 지원하는 단말 등을 의미할 수 있다. 또는 본 명세서에서 MTC 단말은 low cost(또는 low complexity) 및/또는 coverage enhancement를 지원하기 위한 특정 카테고리로 정의된 단말을 의미할 수 있다.

본 명세서에서 NB-IoT(NarrowBand Internet of Things) 단말은 셀룰러 IoT를 위한 무선 액세스를 지원하는 단말을 의미한다. NB-IoT 기술의 목적은 향상된 인도어(Indoor) 커버리지, 대규모의 저속 단말에 대한 지원, 저지연민감도, 초저가 단말 비용, 낮은 전력 소모, 그리고 최적화된 네트워크 구조를 포함한다.

3GPP에서 최근 논의 중인 NR(New Radio)에서 대표적인 사용 시나리오(usage scenario)로서, eMBB(enhanced Mobile BroadBand), mMTC(massive Machine Type Communication), URLLC(Ultra Reliable and Low Latency Communication)가 제기되고 있다.

본 명세서에서 NR(New Radio)과 관련한 주파수, 프레임, 서브프레임, 자원, 자원블럭, 영역(region), 밴드, 서브밴드, 제어채널, 데이터채널, 동기신호, 각종 참조신호, 각종 신호, 각종 메시지는 과거 또는 현재 사용되는 의미 또는 장래 사용되는 다양한 의미로 해석될 수 있다.

본 발명에서 고려하는 정보수집장치는 타겟 단말기가 전송하는 신호를 측정하고 이를 기반으로 타겟단말기의 위치를 측정하는 데 사용하는 것이 그 주된 목적이다. 그러므로, 위치측정기, 신호측정기라는 용어로 이를 표현할 수 있으며 이 들은 동일하거나 유사한 장치로 해석할 수 있다.

본 실시예는 무선통신 시스템, 특히 이동통신 시스템에서 특정 단말이 어떠한 위치에 있는지의 정보를 획득하기 위한 위치측정기가 타겟단말기의 상향링크 신호에 대한 시간동기를 획득하는 방법 및 장치 대하여 설명한다.

본 실시예에서 설명하는 장치는 이동통신 시스템의 셀 내에서의 위치 및 셀의 구성 등의 정보를 바탕으로 적정할 상향링크 신호 검출 시간 윈도우를 구성하고, 상기 윈도우를 바탕으로 타겟단말기의 신호를 검출한다.

본 실시예들의 관련 분야는 무선통신 시스템에서의 단말이 전송하는 상향링크 신호를 바탕으로 단말들의 존재 유무 파악 및 위치정보 획득 기술이다.

본 실시예들의 적용가능제품 및 방법은 무선통신 시스템을 통한 교통 정보 및 공공 서비스뿐 아니라 이동통신 시스템을 사용한 단말기의 정확한 위치정보 서비스이다.

본 실시예들의 향후 적용이 예상되는 분야로서, 다양한 단말기의 위치 서비스, 도로제어, 교통제어, 위치정보 서비스 보안관련 분야에서 적용이 가능하다.

본 실시예들과 가장 관련도가 높은 종래기술은 가장 연관성이 높은 것은 이동통신 시스템이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 그리고 후술되는 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 명세서는 상향링크 탐색 시간윈도우에 대해 시간윈도우, 탐색윈도우, 탐색 시간윈도우, 탐색시간구간, 검출윈도우 등 다양한 용어를 사용하나 동일한 의미로 해석되어야 한다.

또한 본 명세서는 타켓단말기로부터 상향링크 신호를 검출하는 신호 검출 범위에 대해 탐색가능 거리 또는 탐색가능 범위 등 다양한 용어를 사용하나 동일한 의미로 해석되어야 한다.

또한 본 명세서는 기지국의 셀 반경에 대해 셀의 서비스 반경, 셀 반경, 기지국의 반경 등 다양한 용어를 사용하나 동일한 의미로 해석되어야 한다.

또한 본 명세서는 위치측정기에 대해 신호수집기, 위치측정장치 등 다양한 용어를 사용하나 동일한 의미로 해석되어야 한다.

본 명세서에는 외부의 신호를 수신하여 수신기의 위치 및 시간의 정보를 획득하는 방법으로 GPS 수신기를 사용하였다.

상기 GPS 수신기는 동일한 목적을 위해 사용되는 다른 형태의 수신기인 SBAS, Galileo 등을 포함하는 광의의 의미로 해석되어야 할 것이다.

한편, 이하에서 설명한 실시예들은 개별적으로 또는 임의의 조합으로 적용될 수 있다.

이동통신 시스템의 구성이 도 1에 도시되어 있다. 도 1과 같은 인접한 단말에 대한 정보수집장치가 한국 특허등록 제1992486호(발명의 명칭: 무선통신 시스템을 통한 단말의 위치 정보 획득을 위한 방법 및 장치)의 발명에서 제안되었다. 상기 발명에서는 무선통신 시스템에서 전송하는 상향링크 자원할당 정보를 수신하는 장치와 상향링크 수신기를 포함하고, 상기 상향링크 자원할당 정보를 바탕으로 해당하는 상향링크 자원에 신호를 전송하는 단말이 있는지, 그 신호의 크기를 바탕으로 단말기의 위치정보를 획득하는 것이다. 본 발명의 실시예에서는 상향링크 자원할당 정보를 하향링크 수신기를 통해 획득하는 경우를 도시한다.

도 1을 참조하여 설명하면, 본 발명에서 고려하는 정보수집장치는 하향링크 신호 수신기(110), 상향링크 신호 수신기(120) 및 안테나(140)를 포함하여 구성될 수 있다. 그러므로 본 발명에서 고려하는 인접단말기 정보수집장치는 이동통신 단말기 또는 기지국과는 달리 상향링크 및 하향링크의 신호를 모두 수신할 수 있다.

도 1의 구조에서는 한 개의 안테나를 통해 하향링크와 상향링크의 신호를 모두 수신하도록 되어 있다. 그리고 이 정보수집장치는 제어기(130)를 통해 상향링크 신호 수신기(120)와 하향링크 신호 수신기(110)를 연동하도록 제어할 수 있다. 그러나, 도1의 구조에서 상향링크의 안테나와 하향링크의 안테나를 분리하여 사용할 수 있을 뿐 아니라, 다수 개의 상향링크 안테나와 상향링크 수신기를 사용할 수도 있다. 도1의 구조의 신호측정기는 단말기에게 할당된 상향링크 자원할당 정보를 획득하고, 이를 바탕으로 상향링크 신호를 측정하여 상기 단말기가 근처에 존재하는지 여부와 그 위치정보를 획득한다. 상기 과정에서 본 발명의 신호측정기는 이동통신 시스템의 하향링크에서 전송되는 제어정보를 하향링크 신호수신기(110)을 통해 수신하여 상기 상향링크 자원할당 정보를 획득할 수 있다. 본 발명의 위치측정기의 구현의 예시로 출원번호 10-2018-0046139 “이동통신 단말기의 위치측정 방법 및 장치”, 출원번호 10-2018-0048825 “이동통신 단말기의 위치측정을 위한 상향링크 신호 설정 방법”, 출원번호 10-2018-0101066 “이동통신 시스템에서 단말기의 위치측정을 위한 방법 및 장치”, 출원번호 10-2019-0045762 “이동 단말기의 위치측정시스템'”에 개시된 내용을 참조할 수 있다. 이들의 내용은 본 명세서의 일부를 구성할 수 있다.

도 2에 본 발명에서 제안하는 위치측정 장치의 동작을 도시한다.

도 2를 참조하면, 이동통신 시스템에서 기지국(250)과 타겟단말기(210)가 서로 신호를 주고 받는다. 위치를 측정하고자 하는 타겟단말기(210)에 인접하여 한 개 이상의 위치측정기(220, 230, 240)를 배치한다. 상기 위치측정기들(220, 230, 240)은 타겟단말기(210)가 전송하는 신호를 수신하고, 수신한 신호의 신호세기, 도착시간지연, 수신 방향 등의 정보를 측정하고 이를 바탕으로 타겟단말기(210)의 위치를 계산한다. 위치계산을 하는 방법은 한 개 이상의 위치측정기가 측정한 정보를 위치측정서버에 보내고, 상기 위치측정서버에서 타겟단말기의 위치를 계산한다. 계산된 타겟단말기의 위치정보는 각 위치측정기에게 보낼 수 있다.

또한 또 다른 방법으로 위치측정기들간에 정보를 측정 정보를 공유하고, 하나 이상의 위치측정기에서 타겟단말기의 위치를 측정하는 것이다. 만일 한 개의 위치측정기에서 타겟단말기의 위치를 계산한다면, 상기 정보를 타 위치측정기에 전송하여 이를 공유할 수 있다. 상기 과정에서 기지국(250)은 타겟단말기(210)와 링크를 형성하여 통신을 수행하며, 기지국(250)은 타겟단말기(210)가 상향링크 신호를 전송하도록 하며 이에 대한 상향링크 자원할당 정보를 타겟단말기(210)에게 전송한다. 상기한 위치측정기는 도 1의 정보수집장치와 유사한 장치로 본 명세서에서는 정보수집장치로 기술하는 것들이 도 2의 위치측정기에 적용할 수 있음을 밝혀두는 바이다.

도 2에 도시한 위치측정기는 타겟단말기(210)의 위치를 추정하려는 다양한 용도로 사용할 수 있다. 또한, 상기 과정에서 위치측정서버를 사용하지 않고 위치측정기 간의 통신을 통하여 타겟단말기(210)의 측정정보를 공유하고 이를 바탕으로 타겟단말기(210)의 위치를 측정하는 것도 가능하다. 만일, 일부 위치측정기가 위치계산을 수행하고 나머지 위치측정기가 그렇지 않다면, 위치를 계산한 위치측정기가 나머지 위치측정기에게 계산한 위치정보를 전달하여 공유할 수 있다.

본 실시예에 따른 위치측정기는 타겟단말기(210)가 전송하는 신호를 측정하여 이를 바탕으로 타겟단말기(210)의 존재 유무, 위치정보, 본 발명의 장치와의 거리 등의 정보를 획득한다. 이 과정에서 위치측정기는 타겟단말기(210)의 신호의 크기 및 시간지연 등의 정보를 측정할 수 있다.

본 실시예에 따른 위치측정기가 상향링크의 신호를 측정함에 있어, 타겟단말기(210)의 상향링크 신호가 언제 전송되는지에 대한 정보가 매우 중요하다. 만일, 본 실시예에 따른 위치측정기가 상향링크 자원할당 정보를 획득한다고 하더라도, 이 신호가 언제 수신되는지 알지 못한다면, 이를 검출 및 측정하기 위해서는 복잡도가 크게 증가하거나, 성능이 떨어질 수 밖에 없다. 상향링크 신호가 언제 전송되는지 알기 위해서 본 실시예에 따른 위치측정기는 타겟단말기(210)가 전송하는 상향링크의 프레임 경계를 포함하는 시간동기를 획득하는 것이 매우 중요하다. 본 발명에서는 위치측정기 또는 신호측정기가 타겟단말기(210)가 전송하는 상향링크 신호의 프레임 경계를 포함하는 시간동기를 획득하는 효율적인 방법을 제시한다.

본 발명의 위치측정기 또는 신호수집기가 타겟단말기가 전송하는 상향링크 신호에 대한 프레임 경계를 포함하는 시간동기를 획득하는 방법을 제안한다. 또한, 각 프레임의 번호 정보를 알아야 어느 프레임에 상향링크 신호가 전송되는지 알 수 있다. LTE 시스템의 경우 한 프레임은 10ms로 구성되어 있다. 또한, SFN (system frame number)는 각 프레임의 번호로 0에서 1023까지의 번호이다.

본 발명에서 위치측정기는 타겟단말기와 통신하는 서빙 셀이 전송하는 하향링크 신호를 수신하여, 상기 하향링크 신호의 프레임 경계지역의 일정 값의 오프셋을 더하여 상향링크 신호의 프레임 경계로 설정한다. 상기 일정값의 오프셋은 양의 값, 음의 값, 0 으로 설정이 가능하다. 그리고, 이에 따라 타겟단말기와 통신하는 서빙 셀의 하향링크 신호의 SFN 값도 같이 설정한다.

또한, 본 발명의 위치측정기는 타겟단말기의 상향링크 신호에 대한 검출 윈도우를 설정한다. 상기 검출윈도우는 서빙 셀의 하향링크 수신 시점에서 일정값의 오프셋을 더하고, 거기에 시간 윈도우 사이즈를 결정하여, 상기 시간 윈도우에 대한 신호 검출을 수행한다.

도 7은 본 개시의 일 실시예에 따른 위치측정기의 구성을 도시한 도면이다.. 도 3에 본 발명을 구현하기 위한 위치측정기의 구조의 실시예를 보인다. (전술한 바와 같이 본 명세서에서 위치측정기와 신호수집기는 개념적으로 동일한 장치이다.

도 3을 참조하여 설명하면, 본 발명의 위치측정기는 이동통신 신호를 수신하기 위해 하나 이상의 하향링크 신호 수신부(310)와 하나 이상의 상향링크 신호 수신부(320)를 포함한다. 또한, 위치측정기는 수신된 신호를 제어하는 제어부(330)를 포함한다. 선택적으로, 위치측정기는 기지국 또는 위치측정서버 또는 타 위치측정기와 통신할 수 있는 통신부(340), 절대 시간과의 동기를 수행하는 GPS 수신부(370), 사용자로부터의 입력을 수신하는 입력부(350), 제어부(330)에 의해 처리된 정보를 표시하는 디스플레이부(360)를 포함할 수 있다.

본 발명은 LTE 시스템을 기준으로 설명하고 있으나, 다른 무선통신 시스템에 용이하게 적용할 수 있음을 밝혀두는 바이다. 여기서 하향링크 신호 수신부(710)와 상향링크 신호 수신부(720)는 LTE 하향링크 수신기 및 LTE 상향링크 신호 수신기일 수 있다. 본 발명은 LTE 시스템을 기준으로 설명하고 있으나, 다른 무선통신 시스템에 용이하게 적용할 수 있음을 밝혀두는 바이다. 즉, 타겟단말기의 호가 설정된 통신 시스템이 GSM 또는 W--CDMA라면, 상기 하향링크 수신부 (710), 상향링크 수신부(720)은 각각 GSM 또는 W-CDMA 시스템의 수신기로 구현된다.

상기 LTE 하향링크 수신기는 초기의 LTE의 하향링크 수신기를 포착하여 시스템 시간동기를 획득하고, 기지국 ID와 시스템 정보등을 획득하는 역할을 수행한다. 또한, 상기 하향링크 수신기는 기지국인 타겟단말기에게 전송하는 제어정보를 수신할 수 있다. LTE 상향링크 수신기는 타겟단말기에게 할당되는 상향링크 전송자원의 정보를 바탕으로 타겟단말기의 전송신호를 검출하고 그 신호의 도달 시점과 신호 전력등을 계산하는 역할을 수행한다.

상기 과정에서 하향링크 수신기를 통해 타겟단말기에 대한 상향링크 자원할당 정보를 수신할 수도 있지만, 상기 정보를 이동통신 시스템으로부터 직접 전달받을 수 있다. 또는 위치측정서버를 경유하여 수신할 수도 있다. 또한, 이동통신 시스템과 위치측정기간에 사전에 약속된 자원 (시간, 주파수, 부호 등) 및 전송 파라미터를 사용하여 타겟단말기와의 통신링크를 설정할 수 있다.

도 3의 위치측정기는 절대적인 시간기준을 확보하여 각 위치측정기에서 타겟단말기의 상향링크 신호를 수신하는 시점의 차이를 계산할 수 있다. 도 3의 실시예에서는 이러한 역할을 할 수 있도록 GPS 신호를 바탕으로 위치측정기들이 시간적인 동기를 확보한다.

그러나 본 발명은 다른 형태의 위치측정기들간의 상호간의 시간동기를 확보하거나, 상향링크 무선 신호가 도달하는 시점 (시간지연)의 차이를 구별할 수 있는 다른 방법을 사용할 수 있다. 예를 들면, 고정밀도의 시계를 사용하고 이를 위치측정기간의 동기를 사전에 맞추어 사용하거나 상대적인 차이를 계산할 수 있다면 적용이 가능하다. 또한, 시간의 측정을 LTE 하향링크 수신기의 특정신호가 수신된 시점과 타사용자의 상향링크 신호를 수신한 시점과의 시간차를 바탕으로 위치측정을 수행할 수 있다. 이러한 수신시간 또는 시간 지연의 정보를 위치측정서버로 전송된다.

또한, 도 3의 GPS는 본 발명의 위치측정기의 위치를 측정하는데 사용할 수 있다. 또한 GPS를 통해 절대적인 시간에 대한 정보를 획득할 수 있고, 상기 정보를 용하여 여러 위치측정기들이 시각의 정보를 공유할 수 있다.

본 발명에서 위치측정서버 또는 기지국과의 직접적인 통신을 하거나 타 위치측정장치와의 직접적인 통신이 필요로 하는 경우 별도의 통신부(340)를 사용할 수 있다. 도 3의 위치측정기의 구현예는 사용자에게 타겟단말기의 위치를 표시하기 위해 디스플레이부(360)를 구비한다. 또한, 사용자의 입력을 위한 입력부(350)를 구비하는 데, 상기 입력부(340)장치를 통해 사용자가 현재 위치측정기의 위치의 정보를 수동으로 입력하는 등 추가적인 정보를 입력하여 위치측정의 정확도를 높일 수 있다. 또한, 상기 입력부(340)를 통해 타겟단말기 및 위치측정과 관련된 정보를 입력할 수 있고, 타겟단말기에 대한 호 설정 및 위치측정서버의 동작과 관련한 명령 등을 입력할 수 있다. 이러한 위치측정기의 동작을 제어하기 위한 제어부(330)를 포함한다. 제어부(330)는 각 장치들과 연결하여 본 명세서에서 설명한 정보수신, 측정, 통신, 입출력 등을 제어하는 역할을 수행한다.

도 4은 본 개시의 다른 실시예에 따른 위치측정기의 구성을 도시한 도면이다. 도 4의 위치측정기의 구성과 다른 점은, 외부 다른 장비 (위치측정서버 또는 타 위치측정기)와의 통신, 디스플레이, 입력장치 등의 기능을 외부의 스마트폰 또는 테블릿과 같은 단말기(450)와 연결하여 본 발명의 위치측정기의 부품의 수를 감소하여 구현했다는 점이다. 도 4의 위치측정기(400)는 하향링크 신호 수신부(410), 상향링크 신호 수신부(420), 제어부(430), GPS 수신부(440)를 포함하고, 타 장비와의 통신 기능, 표시 기능, 입력 기능 등은 상용 테블릿, 스마트폰과 같은 단말기(450)에 연결하여 구현한다. 도 4의 점선의 사각형안에 표시된 부분이 새로운 형태의 위치측정기의 구현이다. 도 4의 제어부(430)과 단말기(450) 사이의 연결은 USB와 같은 유선을 사용하여 연결할 수도 있지만, WIFI 등과 같이 유선의 연결을 사용할 수도 있다. 또 다른 구현으로 유선연결과, 무선연결을 모두 구비하고 상황에 따라 선택하여 사용하도록 설정할 수 있다. 또한, 도 8의 위치측정기에는 전원 ON/OFF, 기능설정 등을 위한 간단한 입출력장치를 점선의 사각형안의 위치측정기에 추가할 수 있다. 점선의 점선의 박스안에 있는 GPS는 스마트폰이나 테블릿내에 있는 GPS를 사용하여 구현하는 것도 가능하다. 그 경우에는 점선의 박스 내의 GPS가 생략가능하다.

도 1, 도 3, 도 4의 장치에서 공통적으로 이동통신 시스템의 하향링크를 수신하여 하향링크의 시간동기를 확보한다. 그리고, 타겟단말기의 자원할당 정보를 확보하고 이를 바탕으로 상향링크의 자원할당 정보를 획득한다. 상기 과정은 이동통신 시스템의 하향링크 신호를 수신하여 확보하는 것이 가능하고 이동통신 시스템으로부터 자원할당 정보를 받아서 수행할 수도 있다. 그리고, 이러한 상향링크 자원할당 정보를 바탕으로 상향링크 신호 검출하여 타겟단말기가 존재하는 지의 여부를 판정한다.

특히, 도 1, 도 2의 실시예에서 하향링크의 수신신호를 바탕으로 이동통신 시스템의 시간동기를 확보하면 상향링크에 대한 시간동기가 정확하지 않은 문제점이 발생한다. 즉, 단말기가 전송하는 신호는 기지국에서 시간동기가 맞도록 전송되지만 본 발명에서 고려하는 위치측정기에서는 상당한 양의 시간동기 문제가 발생할 수 있다. 그러므로, 단말기가 전송하는 상향링크 신호에 대한 정확한 시간동기 확보 방안이 필요하다.

도 5에서 기존의 LTE 이동통신 시스템에서의 단말기가 상향링크 시간동기를 맞추었을 때 본 발명의 위치측정기에서 발생하는 시간동기 오차를 설명하는 도면을 도시한다.

도 5에서 알 수 있는 바와 같이, LTE 기지국은 일반적으로 하향링크 전송시점과 상향링크 수신시점을 같도록 하여 운영한다. 그러므로, LTE 단말기들은 상향링크를 상당히 큰 양의 시간을 앞당겨서 전송하게 되며, 한 셀 내에서 단말기의 위치에 따라 그 전송시점이 크게 달라질 수 있다. 또한, 기지국에서 상향링크 신호를 수신하는 시점이 크게 달라진다.

LTE 시스템에서 최초에 단말기는 임의접근을 통해 이동통신 기지국에 최초의 접속을 시도한다. 이 경우, 기지국으로부터 단말기의 거리에 따라 각기 다른 시간지연이 발생한다. 즉, 기지국이 상향링크 신호를 수신하는 시점이 각 단말기마다 달라질 수 있게 된다. 이러한 기지국으로부터의 거리에 따른 시간지연의 차이를 극복하기 위해 기지국은 한 시점에 상향링크 신호를 수신할 수 있게 상향링크 신호에 대한 시간보정 명령을 단말기들에게 전달한다. 일반적으로 기지국은 하향링크 신호 전송시점과 상향링크 신호 수신시점을 같도록 설정한다.

본 발명의 명세서는 기지국의 하향링크 신호의 전송시점과 상향링크 신호의 수신시점을 같도록 설정하는 경우를 중심으로 기술하였다. 그러나, 기지국에 따라 상기 두 시점의 오프셋을 줄 수 있으며, 그러한 경우 본 발명의 위치측정기는 상기 오프셋의 정보를 획득하여 그 값만큼 타겟단말기의 상향링크 수신시점을 보정할 수 있다. 상기한 오프셋은 여러 가지 방법으로 획득할 수 있다. 일 예로 기지국으로부터 상기 값을 수신할 수 있다. 이 경우 이동통신 네트워크에서 상기 값을 본 발명의 위치측정서버에 전달하고, 위치측정서버가 이를 위치측정기에게 전달할 수 있다. 또 다른 방법으로 단말기가 임의접근 후 수신하는 시간보정 명령을 분석하여 상기 오프셋의 값을 추정할 수 있다.

이동통신 기지국에서 전송한 신호는 ΔT1의 시간지연으로 단말기에 도착한다. 그러므로, 이 시점에서 단말기가 상향링크 신호를 전송하면 2ΔT1의 시간지연으로 기지국에 도착하게 된다. 그러므로, 기지국은 2ΔT1의 시간만큼 단말기에게 상향링크 신호를 시간을 앞당겨서 전송하도록 지시한다. 그러므로, 단말기가 한 셀 내에 어디에 위치하느냐에 따라 단말기가 신호를 전송하는 시점이 다르게 된다. 기지국 기준으로 보면 -ΔT1 시점에 단말기 들이 신호를 전송하게 된다.

도 5에서 보듯이 한 셀 내에 어디에 위치하는지에 따라 상향링크를 전송하는 시점이 다르게 된다. 기지국에서는 모든 상향링크 신호가 거의 같은 시점에 도착하도록 설정하지만 본 발명의 위치측정기는 기지국과는 다른 위치에 놓이게 되므로 상향링크 신호동기가 매우 중요하다.

본 발명의 정보수집 장치는 순방향의 신호, 즉 하향링크 신호를 수신하여 어떠한 제어 정보가 기지국에서 단말로 전송되는지 판단할 수 있다. 특히, 통신 장치는 하향링크 신호 수신기를 통해 RNTI(Radio Network Temporary Identifier)와 연결된 제어 정보를 수신하여 상향링크 신호 전송 여부, 즉 이후에 단말이 전술한 제어 정보를 바탕으로 상향링크 신호를 기지국으로 전송할 지 여부를 판정할 수 있다.

RNTI라 함은 한 기지국내에서의 단말기의 임시 ID로 사용되며, 한 단말기에게 어떤 RNTI가 할당될 지 알 수 없으므로 익명성을 유지할 수 있다. 본 발명에서 RNTI를 단말기를 식별하는 방법을 기준으로 설명하였으나, 본 발명은 한 기지국 또는 셀 내에서 단말기에게 임시로 할당하는 ID라면 동일한 기능으로 사용할 수 있음을 밝혀두는 바이다.

본 발명의 위치측정기는 임의의 단말기들에 대한 위치를 파악하기 위해 서빙 셀의 하향링크의 신호를 수신하여 RNTI 정보와 이 RNTI에 기반한 상향링크 자원할당 정보를 획득하고, 상기 RNTI의 단말기가 위치측정기 주변에 존재하는지 여부와 그 위치정보를 획득한다. 단말의 식별 정보로 RNTI를 사용하게 되면, 단말 사용자의 개인 정보(e.g. 전화번호/성명/주민등록번호)를 유출시키지 않으면서도 특정 시점에서 위치 정보를 측정할 단말을 특정할 수 있다는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 위치측정기는 임의의 단말에 대한 위치 정보를 측정하는 대신에, 특정 RNTI 또는 전화번호로 식별되는 단말의 위치 정보만을 측정할 수 있다.

본 발명에서는 기지국 또는 이동통신 시스템이 타겟단말기와 통신링크를 형성하여 타겟단말기가 상향링크 신호를 전송하게 한다. 본 발명의 정보수집장치는 상기 상향링크 신호를 검출하고 측정한다. 이를 바탕으로 특정 위치측정기 부근에 타겟단말기의 존재유무, 시간지연, 신호크기 등의 정보를 획득한다. 상기 과정에서 본 발명의 위치측정기는 타겟단말기에게 전송되는 RNTI 및 자원할당 정보를 하향링크 제어채널을 통해 수신하고, 이를 바탕으로 타겟단말기 상향링크 신호의 존재 유무 및 신호를 측정할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예의 하나로 타겟단말기에게 할당되는 RNTI 값, 상향링크의 주파수, 자원 및 전송 파라미터의 정보를 이동통신 시스템이 본 발명의 위치측정기에게 전송하고 이를 바탕으로 본 발명의 위치정보기가 타겟단말기의 상향링크 신호의 존재 유무 및 시간지연, 수신전력 등을 측정하고 이 측정값들을 바탕으로 타겟단말기의 위치를 측정할 수 있다. 상기 과정에서 한 개 이상의 위치측정기의 정보를 사용하여 타겟단말기의 위치를 측정할 수 있다. 또한, 타겟단말기의 상향링크 전송과 관련된 정보를 이동통신 시스템이 본 발명의 위치측정기에게 직접 전송할 수도 있지만, 이를 위치측정서버에게 전송하고 위치측정서버가 본 발명의 위치측정기에게 알릴 수도 있다. 또 다른 방법으로 RNTI 또는 자원할당을 기지국과 사전에 약속한 값을 사용할 수 있다. 본 발명의 한 실시예로 타겟단말기가 전송하는 상향링크 신호의 전송시점, 전송채널, 전송시 사용하는 MCS, 스크램블링 부호 등의 정보를 본 발명의 위치측정기가 획득하여 이를 바탕으로 타겟단말기의 상향링크 신호를 검출 및 측정할 수 있다.

본 발명에서 한 개 이상의 위치측정기가 타겟단말기가 전송하는 상향링크 신호의 시간지연, 수신전력 등의 측정정보를 전송하고 이를 위치측정서버에 전송하여 위치측정서버가 타겟단말기의 위치를 측정할 수 있다. 또한, 본 발명의 위치측정기간 서로 통신하여 측정정보를 주고 받아 이를 공유하고 위치측정기에서 타겟단말기의 위치를 계산할 수 있다. 또한, 한 개의 위치측정기가 각기 다른 위치에서 타겟단말기의 신호를 측정하고 이를 위치측정서버에 전송하여 타겟단말기의 위치를 계산할 수 있다. 또 다른 방법으로 한 개의 위치측정기가 각기 다른 위치에서 타겟단말기의 신호를 측정하고 또한 위치계산까지 수행하는 것이 가능하다.

본 발명에서 고려하는 정보수집장치 또는 이를 연결한 장치는 다양한 구성이 가능하다. 우선 가능한 구성 중 하나가 도 3의 구성이다. 또 다른 구성의 실시예가 도 4에 도시되어 있다. 도 3의 구현에서 외부 다른 장비 (위치측정서버 및 타 위치측정기)와의 통신, 디스플레이, 입력장치 등의 기능을 외부의 스마트폰 또는 테블릿과 연결하여 본 발명의 위치측정장치의 부품의 수를 감소하여 구현한 것이다. 도 3에서 점선의 박스 안에 있는 것이 정보수집장치의 구현예이고 이를 상용 테블릿, 스마트폰에 연결하여 사용이 가능하다.

도 3과 도 4의 공통적인 특징이 타겟단말기의 상향링크 자원할당정보를 수집하고, 이를 바탕으로 타겟단말기의 상향링크 신호를 검출, 측정한다. 또한, 타겟단말기의 상향링크의 신호를 검출, 측정할 뿐 아니라, 상기 정보를 서버 또는 타 장비와 공유하기 위해 통신을 할 수 있다.

또한, 본 발명의 위치측정장치는 고정된 위치에서 동작할 수도 있지만, 타겟단말기의 위치를 측정하고자 하는 사람 또는 이동체가 이를 휴대하고 이동하면서 타겟단말기의 신호를 측정할 수도 있다.

본 명세서에서는 위치측정기는 위치측정장치 또는 신호수집기 등으로 표현이 가능하다. 본 발명은 타겟단말기가 전송하는 신호를 검출하고 측정하여 이를 바탕으로 타겟단말기의 존재유무 또는 위치를 파악하고자 하는 어떠한 형태의 수신기에도 적용할 수 있음을 알려 두는 바이다.

본 발명에서 위치측정기는 타겟단말기가 전송하는 상향링크 신호를 검출하여야 한다, LTE 시스템의 경우, 기지국에서 하향링크 신호를 송신하는 시점과 상향링크를 수신하는 시점을 같이 설정하는 경우가 일반적이다. 도 5에 기지국에서 하향링크 신호 전송 시점과 상향링크 신호 수신 시점을 같이 설정하는 경우의 단말기가 송수신 하는 시점과의 관계를 도시한다. 본 발명에서는 이와 같이 기지국에서 하향링크 신호를 송신하는 시점과 상향링크를 수신하는 시점을 같게 설정하는 경우를 중심으로 설명한다. 그러나, 상기 두 시점을 달리하는 경우에도 본 발명의 개념을 쉽게 변형하여 적용할 수 있다.

본 발명의 방법을 사용하면 타겟단말기의 상향링크를 수신 및 측정하는 위치측정기의 복잡도를 감소할 수 있을 뿐 아니라 타겟단말기가 전송하는 상향링크 수신 성능을 향상할 수 있다.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 위치측정기의 개략적인 동작을 도시한다.

도 6은 이동통신 시스템 중 일 예로 LTE 시스템을 기초로 하는 통신 장치의 동작을 설명한다. LTE 시스템은 1ms의 TTI를 바탕으로 동작하며, 하향링크의 제어 정보는 매 TTI마다 기지국에서 단말로 전송될 수 있다. 한편, LTE 시스템이 아닌 다른 이동 통신 시스템에서도 이하와 동일한 절차가 수행될 수 있다.

먼저, 통신 장치는 기지국에서 단말로 전송되는 제어 정보를 수신할 수 있다(S610).

단말은 매 TTI마다 하향링크 신호를 복조 및 복호할 수 있다. 이 때 단말이 기지국으로부터 수신하는 하향링크 신호는 제어채널(PDCCH)일 수도 있고 또는 데이터채널(PDSCH)일 수도 있다. 즉, LTE에서 일반적으로 제어 정보는 PDCCH를 통해 전달되지만, PDSCH를 통해 제어 정보가 전달되는 경우에는 PDSCH를 수신할 수도 있다. 이 경우, 본 발명의 위치측정기는 하향링크의 PDCCH를 수신을 먼저 수행하고, 그 후 상기 제어 정보가 수신되는 PDSCH를 수신을 시도할 수 있다.

위치측정기는 기지국에서 단말로 전송되는 순방향 신호, 즉 하향링크 신호를 수신하고, 이후에 언제 어떠한 자원을 통해서 상향링크가 전송되는지, 그리고 그 때의 단말의 RNTI는 무엇인지를 확인할 수 있다.

또한, 본 발명의 위치측정기는 기지국이 RNTI의 정보를 준 경우, 상기 RNTI에 해당하는 타겟단말기의 제어정보를 수신할 수 있고, 이를 통해 상향링크의 자원할당 정보를 획득할 수 있다.

또 다른 방법으로 이동통신 시스템은 본 발명의 위치측정기에게 타겟단말기의 자원할당 정보 및 타겟단말기의 상향링크 수신에 필요한 파라미터를 전송해 줄 수 있다. 본 발명의 위치측정기를 상기 정보를 바탕으로 타겟단말기의 상향링크 자원할당 정보를 획득할 수 있다. 상기 타겟단말기의 상향링크와 관련된 정보는 이동통신 시스템이 직접 위치측정기에게 전송할 수 있지만, 위치측정서버를 통해 전송하는 것도 가능하다.

이렇게 확인된 상향링크 자원에 대해서 각 상향링크 신호 수신기별로 상향 링크 신호 전송이 존재하는지 여부를 파악할 수 있다(S620). 이 과정은 하향링크로 전송되는 제어정보를 통해 상향링크를 전송하는 단말이 있는지, 그 단말기의 RNTI가 무엇인지를 판단하는 것을 포함할 수 있다. 즉, 각 상향링크 신호 수신기가 상향링크의 신호 전송이 있다는 것을 판단하면 해당 상향링크 자원을 통해 기지국으로 전송되는 상향링크 신호를 수집하고, 그 수집된 상향링크 신호를 바탕으로 상향링크 신호의 전송 여부를 판정할 수 있다. 또 다른 방법으로 미리 약속된 자원할당으로 타겟단말기에게 상향링크 전송을 기지국이 지시하고, 상기 약속된 자원할당에 대한 정보를 본 발명의 위치측정기에게 사전에 전달할 수 있다.

만약 상향링크 신호 전송이 있는 것으로 판단된 경우(S620-Y), 통신 장치에 포함된 하나 이상의 상향 링크 신호 수신기는 각 상향 링크 신호 수신기 별로 상향 링크 신호를 수집하여, 상향 링크 신호 수신을 시도할 수 있다(S630).

그리고, 통신 장치는 각 상향 링크 신호 수신기 별로 상향 링크 신호 전송 여부를 판정할 수 있다(S640).

반면 상향링크 신호 전송이 없는 것으로 판단된 경우(S620-N), 별도의 상향 링크 신호 수집 동작을 수행하지 않고, 다음 제어 정보를 수신할 때까지 대기한다.

전술한 동작은 매 TTI마다 지속적으로 수행될 수 있다. 그리고, 각 상향링크 신호 수신기에서 수집된 신호를 통하여 판단된 상향링크 신호 전송 여부를 바탕으로 하여 통신 장치는 단말의 존재 여부, 위치 및 이동성 정보를 파악할 수 있다.

전술한 과정은 단말의 RNTI의 정보를 기반으로 수행될 수 있다. 즉, 통신 장치는 특정 RNTI를 가지는 단말에서 전송되는 상향링크 신호의 전송 여부만을 판단하여, 특정 RNTI를 가지는 단말의 존재 여부, 위치 및 이동성 정보를 파악할 수 있다.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 위치측정기가 상향링크 신호를 검출하는 동작을 도시한다.

도 7을 참조하면, 먼저 통신 장치는 하향링크 신호 수신기를 통해 획득한 하향링크의 수신신호로부터 상향링크의 전송 정보를 획득할 수 있다. 그리고 통신 장치는 획득한 상향링크의 전송 정보를 기초로 하여, 상향링크에 할당된 자원을 통해 단말에서 기지국으로 전송되는 상향링크 신호를 수집하고, 수집된 신호의 평균 수신전력을 계산할 수 있다(S710).

통신 장치는 계산된 평균 수신전력값을 미리 계산된 또는 설정된 임계값과 비교할 수 있다(S720). 비교 결과 만약 평균 수신 전력 값이 임계값보다 큰 경우(S720-Y), 상향링크 신호가 수신되었으므로 위치를 측정하고자 하는 단말이 근처에 존재하는 것으로 판정하고(S740), 반면 평균 수신 전력 값이 임계값보다 작은 경우(S720-N), 상향링크 신호가 수신되지 않았으므로 위치를 측정하고자 하는 단말이 근처에 존재하지 않는 것으로 판정할 수 있다(S730). 만일, 단말기 근처에 존재한다고 판단되는 경우 (S740), 타겟단말기의 상향링크 신호를 측정을 수행하여 위치를 계산하는데 활용할 수 있다. 상기 과정에서 상향링크 신호의 수신세기 및 시간지연의 정보를 측정할 수 있다.

상기 과정에서 상향링크의 수신전력값을 계산하는 경우에 상향링크 PUCCH 또는 PUSCH에 전송되는 파일럿 신호인 레퍼런스 신호의 전력을 사용할 수 있다. 또 다른 방법으로 상향링크 PUCCH 또는 PUSCH에 전송되는 데이터 신호의 전력을 사용할 수 있다. 또한, 상기 레퍼런스 신호와 데이터 신호의 전력값들을 결합하여 단말기의 존재유무 및 위치 정보를 파악할 수 있다. 또한, 타겟단말기가 전송하는 SRS를 사용하여 측정을 수행할 수 있다. 또 다른 예로 타겟단말기가 전송하는 RACH 신호를 사용하여 측정할 수도 있다.

이러한 타겟단말기의 상향링크 신호 검출 및 측정과정에서 위치측정기 설계시 중요한 것이 상향링크의 신호를 수신하는 시점의 정보를 획득하는 것이다. 일반적으로 이동통신 시스템은 단말기들의 상향링크 신호가 동일한 시점에 수신되도록 상향링크 전송시점을 시간 보정명령을 통해 제어한다. 그러나, 본 발명의 위치측정기는 기지국과는 다른 위치에 존재하므로 수신되는 시점에 대한 불확실성이 존재한다. 그러므로, 타겟단말기의 상향링크 신호를 검출하고 수신된 상향링크 신호의 SNR의 최대화하기 위해서는 타겟단말기의 상향링크 신호에 대한 시간동기 획득이 필수적이다. 일반적으로 시간동기를 위해 수신기는 일정 시간의 시간 윈도우에 대한 탐색을 수행하는 데, 그 시간 윈도우를 최소화하는 것이 성능 및 구현복잡도에서 더 유리하다. 본 발명에서는 그 시간 윈도우를 최적화하여 설정하는 방법을 제안한다.

본 발명의 위치측정기는 자신의 위치정보를 획득한다. 이는 위치측정기에 있는 GPS를 사용하여 획득할 수 있다. 만일, GPS 신호를 수신하지 못하는 위치라면 위치측정기의 사용자가 위치를 수동으로 입력할 수도 있다. 또한, 본 발명의 위치측정기는 타겟단말기와 통신하는 서빙 셀의 기지국의 위치 정보를 획득한다.

본 명세서에서 서빙셀이라 함은 타겟단말기의 기준으로 통신하는 셀이므로, 각 위치측정기는 서빙셀과 통신하지 않을 수 있을 뿐 아니라, 그 신호를 수신하지 못할 수도 있다. 그러므로, 종래의 이동통신 시스템에서 정의하는 서빙셀의 개념과는 다름을 밝혀두는 바이다.

또 다른 실시예로 본 발명의 위치측정기의 위치에 따라 탐색윈도우를 다르게 설정할 수 있다. 또 다른 실시예로 서빙셀 기지국의 위치에 따라 탐색윈도우를 다르게 설정할 수 있다. 상기 정보들로부터 서빙 셀 기지국과 본 발명의 위치측정기 사이의 거리를 계산한다. 상기 거리 정보에 기반하여 탐색윈도우를 설정한다.

본 발명의 위치측정기는 타겟단말기를 검출하고자 하는 최대거리를 사전에 설정할 수 있다. 예를 들면, 1km 이내의 타겟단말기를 검출하고자 하던지 또는 3km 이내의 거리의 타겟단말기를 검출하고자 하던지 사전에 정할 수 있다. 이 값을 탐색반경 ds라고 한다. 상기 검출하고자 하는 탐색반경의 설정값에 따라 타겟단말기의 상향링크 신호에 따른 탐색윈도우를 다르게 설정한다. 상기 탐색반경 또한 위치측정기 또는 타겟단말기의 추정 위치에 따라 가변하여 설정할 수 있다.

또한, 타겟단말기와 통신하는 서빙 셀의 기지국의 서비스 반경에 따라 상기 탐색윈도우를 다르게 설정할 수 있다. 위치측정기는 서비 셀의 반경 정보를 획득하고 이에 따라 탐색윈도우를 다르게 설정할 수 있다.

본 발명에서 위치측정기는 타겟단말기가 통신하는 서빙셀의 셀 ID 정보 및 기지국의 위치정보를 획득할 수 있다.

기지국의 위치정보는 이동통신네트워크에서 위치측정서버로 전송하고, 위치측정서버가 기지국의 위치정보를 위치측정기들에게 전송할 수 있다. 만일, 위치측정기가 기지국의 위치정보를 정확히 파악하지 못하는 경우가 발생하면 (예를 들면, 이동기지국), 각 위치측정기가 기지국에서 오는 하향링크 신호의 도달시점, 수신전력 등의 정보를 측정하고, 이를 위치측정서버에 전송한다. 위치측정서버는 상기 측정정보를 바탕으로 기지국의 위치를 계산하고, 상기 정보를 위치측정기에게 알린다.

또 다른 구현으로 각 위치측정기가 기지국의 하향링크 신호의 도달시점, 수신전력 등의 측정정보를 위치측정기들이 서로 공유하고 이를 바탕으로 기지국의 위치를 계산할 수 있다. 이렇게 계산한 기지국의 위치를 위치측정서버의 디스플레이에 표시할 수 있다. 또한, 기지국의 위치를 위치측정기 또는 그와 연결된 휴대폰의 디스플레이에 표시할 수 있다.

기지국의 위치정보가 주어졌는데 서빙 셀의 셀 ID의 정보를 위치측정기 또는 위치측정서버가 확보하지 못하는 경우, 상기 기지국의 위치에서 한 개 이상의 위치측정기가 LTE의 하향링크 신호를 분석하여 상기 신호로부터 기지국의 셀 ID 및 하향링크 신호의 프레임 경계 정보를 획득할 수 있다. 이렇게 획득한 셀 ID 정보를 위치측정서버에 전송하여 다른 위치측정기와 공유할 수 있다. 또 다른 방법으로 위치측정기들이 서로 통신하여 필요한 정보를 공유할 수 있다.

도 8은 본 발명의 위치측정기가 LTE 시스템에 사용하는 경우의 타겟단말기의 상향링크 신호의 수신시점을 보여준다. 도 8은 기지국을 중심으로 타겟단말기가 있는 방향에서 위치측정기가 존재하는 경우의 위치측정기에서의 수신시점을 도시하는 것이다. 그러므로, 본 발명의 위치측정기의 검출윈도우 설정시 타겟단말기의 대략적인 위치정보 또는 그 범위에 대한 정보에 따라 검출 윈도우를 다르게 설정할 수 있다. 만일, 타겟단말기가 기지국 반대편에 존재하고, 이러한 경우에도 타겟단말기를 검출하여야 한다면 도8에서 설명하는 경우보다 위치측정기의 검출윈도우를 크게 설정할 필요가 있다.

도 8은 기지국에서의 하향링크 전송시점과 상향링크 전송시점이 같도록 설정하는 경우의 시점들을 보여준다. 도 8에서 기지국과 본 발명의 위치측정기사이의 거리가 d1이다. c는 전파의 속도 즉, 빛의 속도이다. 또한, ds는 본 발명의 위치측정기가 검출하려고 하는 타겟단말기와의 최대거리이다. 즉, 위치측정기와 검출가능한 타겟단말기 사이의 최대거리의 추정값이다.

도 8의 위의 그림은 타겟단말기가 기지국과 본 발명의 위치측정기 사이에 존재하는 경우이다. 이 경우에 타겟단말기가 전송한 상향링크가 위치측정기에 수신되는 시점은 -2d1/c+ 2ds/c가 된다.

반면에, 도 8의 아래 그림에는 위치측정기가 기지국과 타겟단말기 사이에 존재하는 경우를 도시한다. 이 경우에는 타겟단말기가 전송한 상향링크가 위치측정기에 수신되는 시점은 -2d1/c 이다.

참고로 타겟단말기와 위치측정기가 기지국과 같은 거리에 위치하고 그 사이의 거리가 ds라면 타겟단말기가 전송한 상향링크가 위치측정기에 수신되는 시점은 -2d1/c + ds/c가 된다.

위의 결과를 종합해 보면 타겟단말기의 신호를 검출하기 위해서 위치측정기는 [-2d1/c, -2d1/c + 2ds/c] 사이의 윈도우를 최소한 탐색해야 함을 알 수 있다 이를 d1, d1의 성분으로 분리해서 해석하면 탐색 윈도우를 -2d1/c를 기준으로 [0, 2ds/c] 사이를 포함하도록 설정해야 하는 것이다. 즉, 위치측정기가 타겟단말기를 탐색 가능한 거리 ds에 대하여 2ds/c 크기의 탐색 윈도우 [0, 2ds/c]가 필요하고 여기에 기지국과 위치측정기 사이의 거리를 반영하여 그 탐색 윈도우의 위치 -2d1/c만큼 조정하는 것이다.

각 기기들의 측정오차가 존재하고, 다중경로 등이 존재하므로 위에서 구한 윈도우에서 전후로 약간의 값을 더하여 위치측정기의 탐색윈도우로 설정하는 것이 바람직하다. 즉, [-2d1/c -W1, -2d1/c + 2ds/c+W2] 의 윈도우를 설정하는 것이다. 여기서 W1, W2는 0 이상의 값이다. 상기한 바와 같이 위치측정기의 탐색위도우의 중심은 -2d1/c가 되어 기지국과 위치측정기의 거리에 따라 탐색윈도우의 중심을 이동하는 모양이 된다. 그리고, 탐색윈도우의 크기는 탐색하고자하는 거리에 따라 다르게 설정된다.

그러나, 만일 위치측정기가 타겟단말기를 검출하고자 하는 거리 ds가 d1보다 크게 된다면 도 8과 다른 시점에 위치측정기에 타겟단말기의 신호가 도달할 수 있다. 예를 들면, 타겟단말기가 기지국 반대쪽에 존재하여, 타겟단말기 - 기지국- 위치측정기가 일직선상에 위치한다면, 타겟단말기는 -d2/c 시점에 전송하게 되고, 이는 기지국에 0 시점에 도달하게 된다. 여기서 d2는 타겟단말기와 기지국 사이의 거리이다. 이 신호는 정반대쪽에 존재하는 위치측정기에는 d1/c 시점에 도착하게 된다. 그러므로, 검출하고자 하는 거리 ds가 d1보다 크게 설정된다면, 위치측정기의 탐색 윈도우를 [-2d1/c -W1, d1/c + W2]로 설정하는 것이다. 여기서 W1, W2는 0 이상의 값이다. 만일 기지국 반대편에 타겟단말기가 존재하는 것이 확실한 경우에는 탐색 윈도우를 [-W1, d1/c+W2]로도 설정할 수도 있다. 이렇게 타겟단말기의 위치 및 검출하고자 하는 거리 ds에 따라 위치측정기는 다르게 탐색윈도우를 설정할 수 있다.

도 8의 결과에서 중요한 점은 위치측정기가 효율적인 상향링크 탐색 윈도우를 설정하기 위해서는 기지국에서 위치측정기 사이의 거리 d1의 정보와 위치측정기에서 타겟단말기를 발견 가능한 반경 ds의 정보가 필요하다. 또한, 타겟단말기의 위치 범위의 정보도 필요하다.

본 발명에서는 위치측정기와 기지국 사이의 거리를 계산하고 이를 바탕으로 위치측정기가 타겟단말기의 신호를 탐색하는 탐색 시간윈도우를 설정하는 것을 제안한다. 본 발명에서 제안하는 방법은 이동통신 시스템이 위치측정기에게 기지국의 위치정보를 제공하고, 위치측정기는 자신의 위치를 측정하여 이를 바탕으로 기지국과 위치측정기 사이의 거리 d1을 계산하는 것이다. 상기 과정에서 이동통신 시스템은 위치측정기에게 직접 기지국의 위치를 알려줄 수도 있다. 또한, 이동통신 시스템은 위치측정서버에게 상기 정보를 전달한 후, 이 정보를 위치정보서버가 위치측정기에게 전달할 수도 있다. 위치측정서버가 각 기지국의 위치를 저장하고 있다가 상기 정보를 위치측정기에게 전달할 수 있다.

또 다른 방법으로 위치측정기가 하향링크 신호의 전파감쇄를 측정하여 이에 기반하여 기지국과 위치측정기 사이의 거리를 측정할 수 있다.

본 발명의 위치측정기는 도 3 또는 도 4의 구현예에서 보듯이 GPS를 포함하고 있거나, GPS를 포함하는 단말기와 연결되어 있다. 상기 과정에서 본 발명의 위치측정기는 GPS로부터 측정한 자신의 위치와 기지국의 위치정보를 바탕으로 d1의 값을 계산한다. 도 3의 구현예에서는 제어장치에서 이 값을 계산할 수 있다. 도 4의 구현예에서는 제어장치에서 상기 d1 값을 계산할 수도 있지만, 연결된 스마트폰 또는 테블렛에서 상기 값을 계산하고 이를 제어장치에 전송하여, 제어장치가 탐색윈도우를 설정하도록 할 수 있다.

기지국과 본 발명의 위치측정기 사이의 거리 d1을 계산하는 과정에서 본 발명의 위치측정기가 GPS가 동작하지 않는 지역에 위치할 수도 있다. 만일 이러한 상황이 발생하면 사용자가 도 3, 도 4의 입력장치를 사용하여 위치측정기의 위치를 지도 상에 입력하거나 또는 다른 방법으로 위치정보를 입력하여 위치측정기의 위치를 파악할 수 있다. 다른 방법으로 PDR, 지자기 센서, 자이로 센서 등을 쓰는 것을 포함할 수 있다.

타겟단말기의 탐색가능 거리 ds를 계산하는 방법은 다양한 파라미터가 필요할 수 있다. 예를 들면, 타겟 단말기의 송신전력, 셀의 전파환경, 위치측정기의 위치 및 수신성능 등이 그것이다. 탐색가능 거리 설정은 상대적으로 다양한 시나리오가 가능하다.

한 가지의 예로, 이동통신 시스템의 기지국에서 탐색가능 거리를 계산하여 위치측정기에게 전달하는 것이다. 또는, 위치측정서버에 알려주고 위치측정서버가 위치측정기에게 알려줄 수 있다. 이때, 기지국은 타겟단말기가 전송하는 송신전력 및 셀의 전파환경 등을 고려하여 탐색가능 거리 ds를 계산할 수 있다. 상기 과정에서 기지국은 타겟단말기에게 파워 헤드룸 리포트와 같은 리포트를 받아 이를 타겟단말기의 송신전력에 사용 가능하다.

또 하나의 방법은 본 발명의 위치측정기에서 탐색가능 거리 ds를 계산하는 것이다. 이는 단말기의 수신 안테나의 수, 안테나의 종류, 위치측정기의 주위 전파환경 및 위치 등의 정보를 기반하여 탐색가능 거리를 계산한다. 이 과정에서 타겟단말기가 전송하는 전력을 일정 값으로 가정하고 탐색가능 거리를 대략적으로 계산할 수 있다. 또는 위치측정기의 수신성능을 고려해 탐색가능 거리를 미리 설정해 놓을 수 있다. 예를 들면, 위치측정기가 검출 가능한 최대거리를 고려하여 이를 설정할 수 있다.

그러나 상기 방법보다 더 효율적인 방법은 이동통신 시스템으로부터 타겟단말기의 송신전력정보를 받아 이를 활용하여 위치측정기의 수신성능 등의 정보와 결합하여 탐색가능 거리를 계산하는 것이 더 효율적이다. 상기 타겟단말기의 송신전력정보는 이동통신 시스템이 위치측정기에게 전달할 수 있지만, 이를 위치측정서버에게 알려 위치측정서버가 상기 정보를 위치측정기에게 알려줄 수 있다.

또 다른 방법으로 탐색가능 거리를 위치측정서버에서 계산하여 이를 위치측정기에게 알려주는 것이다. 이를 위해 위치측정서버는 주기적으로 이동통신 시스템으로부터 타겟단말기의 송신전력정보를 받는다. 또한, 위치측정기의 종류 및 수신성능에 대한 정보를 확보하고 있다. 상기 정보는 타겟단말기에 대한 위치측정 시작할 때 위치측정기의 등록과정을 통해 전달받을 수 있다. 그리고, 타겟단말기가 있는 지역의 전파환경 및 셀의 크기 등의 정보도 사전에 미리 확보할 수 있다. 상기 정보를 바탕으로 타겟단말기의 탐색가능 거리를 계산하고, 이 계산한 결과를 위치측정기에게 알려준다.

앞에서 설명한 방법에는 이동통신 시스템이 기지국의 위치를 제공하고 이를 바탕으로 위치측정기가 타겟단말기를 탐색하기 위한 탐색 시간구간을 설정하는 것을 제안하였다. 이를 위해 이동통신 시스템이 기지국의 위치를 위치측정기에게 알려주는 방법을 사용하였다. 그러나, 실제 상황에서 상기 방법이 정상적으로 동작하지 않을 수 있다. 하나의 예로, 기지국이 이동하는 경우이다. 또한, 위치측정기가 자신의 위치를 측정하지 못하는 경우가 있을 수 있다. 이러한 경우, 이동통신 시스템은 해당 셀의 서비스 반경 dR을 위치측정기에게 알리고, 위치측정기는 이를 바탕으로 탐색 윈도우를 설정할 수 있다. 이동통신 시스템은 위치측정서버에게 상기 셀의 서비스 반경의 정보를 알려주고, 이를 위치측정서버가 위치측정기에게 알려줄 수 있다. 또한, 위치측정서버가 셀의 서비스 반경의 정보를 기반으로 탐색 윈도우를 계산하고 이를 위치측정기에게 알려줄 수 있다.

본 발명은 타겟단말기 검출을 위한 위치측정기의 탐색윈도우 설정에 관한 것이다. 본 발명에 실시예들에 의하면 기지국의 위치, 타겟단말기의 위치 범위, 신호측정기의 위치, 기지국과 신호측정기간의 거리, 검출하고자 하는 범위 등에 따라 탐색윈도우를 설정을 변경할 수 있다. 상기 탐색윈도우 설정은 위치측정서버에서 계산하여 각 위치측정기에게 알릴 수 있다. 그러나, 또 다른 구현으로 위치측정서버는 상기 정보의 일부 또는 전부를 위치측정기에게 전달하고, 이러한 정보 및 스스로의 측정 정보를 바탕으로 탐색윈도우를 설정할 수 있다.

도 9은 셀의 서비스 반경 dR을 기반으로 타겟단말기의 신호의 탐색윈도우를 설정을 보여준다. 도9는 기지국을 기준으로 타겟단말기가 신호측정기 방향에 위치하는 경우의 전파 도달시점을 도시한다.

도 9를 참조하여 설명하면 타겟단말기가 위치측정기와 같이 셀 경계지역에 인접하여 있는 경우에 가장 수신시점이 앞서게 된다. 이때의 수신시점이 위치측정기의 수신시점 기준으로 -2dR/c이 된다. 반면에, 위치측정기가 기지국 근처에 위치하는 경우에는 이 값이 0이 된다. 그러므로, 위치측정기의 탐색윈도우는 [-2dR/c, 0]을 포함하여야 한다. 실제로는 위치측정기는 [-2dR/c-W1, W2]로 탐색윈도우를 설정한다. 여기에서 W1, W2는 0이상의 수이다.

그러나, 타겟단말기가 기지국의 반대쪽에 있는 경우에도 탐색하고자 한다면, 위치측정기의 탐색윈도우는 [-2d_R/c-W1, d_R/c+ W2]로 설정할 필요가 있다. 만일 타겟단말기가 기지국 반대쪽에 있는 것이 확실한 경우에는 [-W1, d_R/c+ W2]로 탐색 윈도우를 설정할 수도 있다. 이는 타겟단말기의 위치범위와 위치측정기의 검출하고자 하는 범위에 따라 다르게 설정가능하다.

상기 과정에서 기지국은 햐향링크의 전송시점과 상향링크의 수신시점을 다르게 설정할 수 있다. 만일 두 시점간의 차이가 존재하게 설정한다면, 기지국은 이를 위치측정서버나 위치측정기에게 알리고, 이를 타겟단말기 탐색윈도우 설정에 보정하도록 할 수 있다. 만일, 기지국이 상향링크의 수신 시점을 ΔToff 만큼 하향링크의 전송시점 보다 늦게 설정한다면, 이를 위치측정서버 또는 위치측정기에 알려서 이를 고려한 탐색윈도우 설정을 하게 할 수 있다. 이 경우, 위치측정기의 탐색윈도우가 전체적으로 ΔToff만큼 시간축으로 이동하게 된다. 이때 이동하는 방향은 숫자가 커지는 방향이 된다.

본 발명의 위치측정기가 고정된 위치에 설치될 수 있다. 이 경우, 초기 설치시에 기지국과 단말기사이의 거리정보를 본 발명의 위치측정기의 저장장치에 입력해 둘 수 있다. 그렇게 하여 탐색윈도우를 저장된 탐색 윈도우로부터 계산할 수 있다. 또는, 기지국의 서비스반경 정보를 입력해 둘 수 있다. 이와 동일한 방법으로 사전에 탐색윈도우를 저장장치에 저장할 수 있다. 상기 과정에서 각 주파수 대역별로 기지국과의 거리 (또는 셀의 서비스 반경)를 저장해 둘 수 있다. 이는 주파수 대역별로 셀 반경 및 기지국의 위치가 다를 수 있기 때문이다. 또한, 마찬가지로 각 주파수별로 탐색윈도우의 정보를 저장해 놓을 수 있다. 이렇게 하여 본 발명의 위치측정기가 다른 주파수대역에서 동작하게 되는 경우, 저장되어 있는 셀의 정보 (기지국의 위치 또는 셀의 반경) 또는 탐색윈도우의 정보를 바탕으로 탐색윈도우를 설정한다. 이후 위치측정기의 동작 주파수가 변경될 때마다 저장된 셀의 정보 또는 탐색윈도우의 정보를 바탕으로 타겟단말기의 신호에 대한 탐색을 수행한다. 또는, 주파수가 변경될 때마다 위치측정서버에서 상기 윈도우의 정보를 받아 상향링크 신호의 검출을 진행할 수 있다.

상기 서빙 셀의 반경은 서빙 셀의 대략적인 위치를 기반하여 설정할 수 있다. 예를 들면, 도심지역인지, 농촌지역인지, 산악지역인지 해안가 인지에 따라 다르게 설정하는 것이 가능하다. 이렇게 하면 서빙 셀의 반경 정도를 간단하게 안정적으로 획득할 수 있다. 즉, 모든 셀의 서비스 반경정보를 저장하지 않더라도 서빙 셀의 위치가 도심, 농촌, 해안 등의 큰 범위의 지역구분만으로 대략적인 셀 반경을 설정하고, 이를 기반하여 윈도우를 설정하는 것이 가능하다.

상기한 탐색윈도우의 설정은 WCDMA 시스템에서도 적용이 가능하다. 일반적으로, W-CDMA 시스템에서는 단말기들이 햐향링크를 수신하는 시점을 기준하여 상향링크를 전송하도록 설계되어 있다. 그러므로, LTE 방식과 같이 상향링크의 수신시점을 기지국에서 맞추지 않고 동작한다. 이 경우의 위치측정기의 수신 시점을 도10에 설명되어 있다.

도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 위치측정기를 W-CDMA 시스템에 적용한 경우 상향리크 신호 검출을 위한 시간 윈도우 설정의 실시예이다.

도 10에서 보는 바와 같이 이러한 설정에서는 타겟단말기의 탐색시점을 [0, 2ds/c]로 설정할 수 있다. 이는, 기지국과 위치측정기 사이의 거리 d1에 무관하게 설정됨을 알 수 있다. 실제로 이를 위치측정기에 적용할 때에는 [-W1, 2ds/c+W2]로 설정할 수 있다. 여기서 W1, W2는 0이상의 수이다.

만일 타겟단말기가 기지국 반대쪽에 위치하고, 이를 위치측정기가 검출하고자 하는 경우에는 윈도우를 [-W1, 2d2/c + d1/c + W2]로 설정할 필요가 있다. 여기서 d2는 타겟단말기와 기지국 사이의 거리이다.

또한, ds가 부정확하거나 작은 셀의 경우에는 탐색 윈도우 계산 시, ds가 아닌 dR을 사용하여 [-W1, 2dR/c+W2]로 설정할 수도 있다. 이는 복잡도가 다소 증가하지만, 더 먼 거리에 있는 타겟단말기까지 검출 가능하다는 장점이 있다. 만일, 기지국 반대편에 위치하는 타겟단말기의 신호까지 검출하고자 한다면, 탐색 윈도우를 [-W1, 3dR/c+W2] 까지 설정할 수 있다. 이는 타겟단말기와 위치측정기가 셀 경계 지역에 위치하고, 타겟단말기-기지국-위치측정기가 일직선상에 있는 경우이다.

위치측정서버는 기지국의 위치정보 및 셀의 서비스 반경을 획득하고 상기 정보를 위치측정기에게 전달한다. 또는 탐색윈도우를 계산하여 위치측정기에게 알릴 수도 있다. 위치측정서버는 기지국의 위치정보 및 셀의 서비스 반경을 내부 데이터베이스에 저장하였다가 사용할 수 있다. 즉, 이동통신 네트워크로부터 기지국 ID만을 받고 이를 기반하여 기지국의 위치정보 또는 셀의 서비스 반경을 저장된 데이터로부터 획득하거나 계산할 수 있다. 또한, 이동통신 네트워크로부터 상기 정보들을 전달받을 수 있다.

또 하나의 가능한 방법으로 기지국의 위치정보 및 셀의 서비스 반경을 모두 위치측정기가 구비하고 있는 것이다. 위치측정기기 자신의 위치정보를 파악할 수 있는 환경에서는 기지국과 위치측정기사이의 거리를 기반으로 탐색윈도우를 설정한다. 그러나, 위치측정기가 자신의 위치를 파악하기 어려운 환경에서는 셀 서비스 반경을 기반으로 탐색윈도우를 설정하는 것이다. 이렇게 환경에 따라 탐색윈도우를 가변적으로 설정할 수 있다.

본 발명에서는 타겟단말기의 상향링크 신호를 검출하기 위한 위치측정기의 상향링크 수신기의 탐색 윈도우를 설정하는 방법을 제안한다. 상기 실시예에서는 상향링크 수신기의 탐색 윈도우를 타겟단말기가 속해 있는 셀의 하향링크 신호의 수신시점을 기준으로 설정한다.

그러나, 환경에 따라 본 발명의 위치측정기가 타겟단말기가 속해 있는 셀의 하향링크 신호를 수신하지 못하는 곳에 위치할 수 있다. 그런 경우, 본 발명의 위치측정기가 타겟단말기를 검출할 수 있는 위치에 있더라도, 하향링크 신호 수신을 하지 못하여 이를 검출하지 못할 수 있다. 본 발명에서는 이를 해결하는 방법을 제안한다.

본 발명의 실시예에서 각 위치측정기는 서빙 셀의 하향링크 신호가 수신되는 시점 (타겟단말기가 속해 있는 셀의 하향링크 신호)과 GPS의 기준시간과의 시간차를 위치측정서버에 보고한다. 위치측정서버는 이를 바탕으로 타겟단말기가 속해 있는 셀의 하향링크 신호와 GPS 기준시간과의 시간차의 정보를 계산하고, 이 값을 각 위치측정기에게 알려준다. 본 발명의 신호측정기는 상기 시간차의 정보를 바탕으로 타겟단말기가 속한 셀의 하향링크 신호의 시점을 파악하고 이 정보를 바탕으로 타겟단말기의 상향링크 신호의 검출 윈도우를 설정한다.

도면 11은 본 발명에서 제안하는 상향링크에 대한 시간정보 획득을 위한 하향링크 수신 시점에 대한 정보를 공유하는 방법의 동작을 도시한다.

도 11을 참조하여 설명하면 이동통신 기지국은 타겟단말기에게 상향링크 신호를 전송하도록 설정한다. 타겟단말기의 주변에 본 발명의 위치측정기가 여러 대 배치되어 타겟단말기의 상향링크 신호를 검출을 시도한다. 이 때, 일부 위치측정기는 타겟단말기가 속한 셀의 기지국의 하향링크 신호를 제대로 수신하고, 일부는 제대로 수신하지 못할 수 있다. 상기한 제대로 수신하지 못한다는 것은 상기 기지국의 신호를 검출하지 못하거나, 검출하더라도 충분한 SNR로 수신하지 못하여 그 신호를 신뢰하지 못하는 경우를 포함할 수 있다. 도 11의 도면의 실시예에서는 위치측정기 1은 상기 기지국의 하향링크 신호를 제대로 수신하고, 위치측정기 2와 위치측정기 3은 그렇지 못한 경우를 가정하였다. 이 경우, 위치측정기 1은 기지국의 하향링크가 수신되는 시점의 정보를 측정하여 이 정보를 위치측정서버에 알린다. 상기 측정은 기지국의 하향링크 신호가 수신되는 시점과 GPS의 시간과의 차이를 측정하여 이를 위치측정서버에 알릴 수 있다.

상기 과정에서 위치측정기1은 타겟단말기와 통신하는 기지국의 하향링크 신호의 수신시점 정보를 위치측정서버에 전송하고, 이를 바탕으로 위치측정서버는 상기 기지국의 하향링크 신호의 전송시점 또는 하향링크 신호의 위치측정기에 도착하는 시점을 계산하여 이를 다른 위치측정기들에 알린다. 한 실시예로, 위치측정서버는 위치측정기 1의 하향링크 수신시점의 바탕으로 다음과 같은 수학식 1로 상기 기지국 신호의 전송시점을 계산할 수 있다.

[수학식 1]

서빙 기지국의 하향링크 전송시간

= 위치측정기의 하향링크 수신시간 - 기지국과 위치측정기간의 전파지연.

상기 과정에서 기지국과 위치측정기간의 전파지연 값은 기지국과 위치측정기간의 거리를 빛의 속도록 나눈 값을 사용하여 계산할 수 있다.

상기한 실시예에서 위치측정서버가 서빙기지국의 하향링크 전송시점의 정보를 계산하였으나, 기지국의 위치정보를 위치측정서버가 각 위치측정기에게 전송하고, 이를 바탕으로 상기 서빙기지국의 하향링크 전송시간을 각 위치측정기가 계산할 수도 있음을 밝혀두는 바이다.

상기한 바와 같이 위치측정기는 GPS 시간을 기준으로 서빙기지국의 하향링크 신호가 수신되는 시점 또는 서빙 기지국의 하향링크 신호가 전송되는 시점을 측정하고, 이를 위치측정서버에 전송한다. 위치측정서버는 각 위치측정기에게서 수신한 정보를 바탕으로 서빙기지국의 하향링크 신호가 전송되는 시점 또는 상기 하향링크 신호가 수신되는 시점을 계산하고 이 정보를 각 위치측정기에게 전송한다. 상기 정보를 위치측정기로부터 수신한 위치측정기는 서빙기지국의 신호를 검출하지 못하거나 신뢰도가 낮도록 검출하는 경우, 위치측정서버로부터 수신한 서빙기지국의 하향링크 시점에 대한 정보를 바탕으로 타겟단말기의 상향링크 신호가 전송되는 시점을 예측하고 이를 바탕으로 검출윈도우를 설정하여 타겟단말기의 상향링크 신호를 검출을 수행한다.

위치측정서버는 각 위치측정기에서 수신한 정보를 바탕으로 서빙기지국의 하향링크 전송시점 또는 위치측정기에서 하향링크 수신시점을 계산하고, 이를 각 위치측정기에게 전송한다.

상기 과정에서 기지국의 전송시점을 계산하는 방법은 각 위치측정기에서 전송한 정보를 바탕으로 각 위치측정기에서 측정하는 서빙기지국의 하향링크 전송시점을 각기 계산하고 이를 평균하여 이를 대표값으로 설정할 수 있다. 또 다른 방법으로 각 하향링크 전송시점의 값 중 가장 빠른 값 또는 늦은 값을 사용하여 이를 대표값으로 설정할 수 있다. 또 다른 방법으로 가장 강한 신호를 수신한 위치측정기의 측정결과를 바탕으로 설정할 수 있다. 또는, 특정 임계치 이상의 SNR 이상의 신호를 수신한 위치측정기중 가장 전송시점이 빠른 것을 사용할 수 있다. 위치측정서버가 각 위치측정기에서 전송한 측정값을 바탕으로 서빙셀의 하향링크 수신시점을 계산하는 경우에도 유사한 방법을 사용하여 대표값을 계산하고 이를 각 위치측정서버에 전송할 수 있다.

각 위치측정기가 넓게 분포되어 있는 경우, 각 위치측정기마다 수신시점이 다를 수 있다. 위치측정서버는 서빙셀 기지국의 전송시점을 계산하여 이를 각 위치측정기에게 알린다. 각 위치측정기는 기지국과 위치측정기의 거리값에 기반하여 하향링크 신호의 수신시점을 계산할 수 있고, 이를 기반으로 타겟단말기 신호검출을 위한 탐색윈도우를 설정할 수 있다. 또 다른 방법으로 위치측정서버가 각 위치측정기마다 수신시점값들을 계산하고, 이를 위치측정기들에게 알릴 수 있다. 각 위치측정기는 상기 수신시점값에 기반하여 탐색윈도우 값을 설정한다.

그러나, 일반적으로 위치측정기가 넓게 펼쳐지는 경우는 그리 많지 않으므로 대부분의 경우 기지국의 하향링크 신호의 전송시점과 위치측정기에서의 수신시점이 거의 일치하게 된다. 그러므로, 위치측정기는 기지국의 하향링크 전송시점 또는 위치측정기에서의 수신시점 어떤 값을 사용하여 타겟단말기의 탐색윈도우를 설정하도록 큰 문제가 없을 수 있다. 그러므로, 본 발명에서 위치측정기는 서빙셀의 하향링크 전송시점 또는 위치측정기에서의 수신시점의 정보를 획득하고, 이를 바탕으로 타겟단말기의 상향링크 신호 검출을 위한 탐색윈도우를 설정한다.

도 12는 본 발명에서 제안하는 타겟단말기의 상향링크 신호 검출을 위한 서빙셀의 하향링크 시점에 대한 정보를 획득하는 방법의 한 실시예를 도시한다.

도 12을 참조하여 설명하면, 위치측정기는 GPS 기반의 타이머와 LTE 하향링크 신호 기반의 타이머를 각각 구비하여 시간의 흐름을 파악한다. 도 12의 실시예에서는 두 타이머에서 공히 10ms 경계를 표시하는 경우를 도시하였다. 두 타이머 사이에 Toff 값의 차이가 있음을 알 수 있다. 위치측정기는 상기 Toff의 값을 읽어서, 이를 바탕으로 LTE 하향링크 수신시점과 GPS 기반의 타이머의 차이를 파악할 수 있다.

도 13에 본 발명에서 제안하는 동작을 위치측정기의 구현의 실시예를 도시한다.

도 13를 참조하여 설명하면, 위치측정기는 GPS 수신기와 LTE 하향링크 수신기를 각각 구비한다. 그리고 GPS 수신기로부터 수신되는 시간을 측정하는 기준 타이머와 LTE 하향링크 수신기로부터 수신하는 시간을 측정하는 타이머를 갖고 있다. 상기 타이머의 정보를 제어장치가 읽고 쓸 수 있다. 위치측정기가 타겟단말기의 서빙셀에 대한 Toff 값을 획득하는 방법은 제어장치가 원하는 시점에서의 두 타이머의 값을 읽고, 그 차이값을 바탕으로 Toff 값을 계산할 수 있다. 또 다른 방법으로 한 타이머의 프레임 경계 시점에 타 타이머의 값을 알고, 이를 바탕으로 Toff의 값을 계산할 수 있다.

그리고, 상기 두 개의 타이머 중 하나를 선택하고, 선택된 타이머를 기반으로 타겟단말기의 상향링크 신호의 전송시점 (또는 하향링크의 수신시점 또는 전송시점)을 알리는 신호를 생성한다. 그리고, 이를 바탕으로 타겟단말기의 상향링크 신호 검출 윈도우를 설정하고, 상기 윈도우를 바탕으로 타겟단말기의 신호를 검출한다.

예를 들면, 위치측정기가 타겟단말기의 서빙셀의 햐향링크 신호를 안정적으로 수신한 경우에는 상기 하향링크 신호에 기반한 타이머를 사용하여 타겟단말기의 상향링크 신호의 검출 및 측정을 수행한다. 반면에, 위치측정기가 타겟단말기의 서빙셀의 하향링크 신호 (또는 이와 시간동기화된 셀의 하향링크 신호)를 검출하지 못하거나 그 수신 성능이 좋지 않은 경우에는 상기 서빙셀의 하향링크 시점과 GPS 시간에 대한 차이의 정보를 수신하고 이를 바탕으로 GPS 신호로부터 획득하는 타이머를 바탕으로 타겟단말기의 상향링크 신호 검출 및 측정을 수행한다. 그러나, 본 발명의 위치측정기가 서빙셀의 하향링크 신호를 검출하지도 못하고, GPS 신호도 잡지 못하는 위치에 있을 수 있다. 이러한 경우에도 타겟단말기에 대한 상향링크 시간동기를 잡고 탐색 윈도우를 설정하는 것이 필요하다.

이를 위해 LTE 기지국들이 전송하는 프레임 경계의 시간차이 정보를 획득하고, 이를 기반으로 위치측정기들이 서빙셀에 대한 시간동기를 획득할 수 있다. 이를 위해 각 위치측정기는 하향링크 수신기를 통해 하나의 기준 셀을 결정한다. 위치측정기는 상기 기준 셀의 프레임 경계와 인접 셀들의 하향링크 신호의 오프셋을 측정하고 이 정보를 위치측정서버에 전송한다. 상기 기준 셀을 타겟단말기와 통신하는 서빙 셀로 결정할 수 있다. 그러나, 서빙 셀의 신호의 수신 레벨이 특정값 이하로 불안정한 경우, 가장 강한 하향링크 신호가 수신되는 셀을 기준 셀로 정할 수 있다. 또는, 항상 가장 강한 신호의 하향링크가 수신되는 셀을 기준 셀로 정할 수 있다. 위치측정기는 기준 셀의 ID, 인접셀의 ID 와 프레임 경계의 오프셋 정보를 측정하고 이를 위치측정서버에 알릴 수 있다. 또는, 각 위치측정기가 직접 통신을 통해 상기 정보를 공유할 수 있다.

도 17에 위치측정기에서 수신되는 하향링크 신호의 프레임 경계의 한 예를 도시한다. 도 17의 예에서 위치측정기는 기준 셀로 가장 강한 하향링크 신호가 수신되는 기지국의 신호를 선택한다. 위치측정기는 기준 셀의 하향링크 프레임 경계를 기준으로 인접 셀에서 수신되는 신호의 프레임의 경계 오프셋 값을 측정한다. 위치측정기는 기준 셀의 ID와 더불어 인접 기지국의 ID와 오프셋 값들을 위치측정서버에 전송한다. 또 다른 방법으로 위치측정기 간에 상기 정보를 공유하여 동작하는 것도 가능하다.

위치측정 서버는 위치측정기들의 하향링크 신호의 오프셋 값 측정을 근거로 하여 서빙셀과 인접 셀들간의 오프셋 값들을 계산하고 이를 위치측정기들에게 알린다. 즉, 위치측정기들이 전송한 오프셋값들을 조합하여 계산 가능한 모든 오프셋의 시간오프셋을 계산하고, 이를 메시지의 형태로 위치측정기에게 알린다. 한 실시예로 서빙 셀이 S1이라고 가정한다. 위치측정기1은 S1과 N1, N2의 신호만 수신 가능하다. 위치측정기 2는 N2, N3의 신호만 수신 가능하다. 위치측정기3은 N3, N4의 신호만 수신 가능하다. 여기서 S1, N1, N2, N3는 모두 서빙셀 또는 인접셀의 셀 ID이다. 위치측정서버는 각 위치측정기의 오프셋 보고를 기반으로 상기 인접셀들의 서빙셀의 하향링크 프레임 경계와의 오프셋 정보를 계산한다. 특히, 상기 실시예에서 N4의 오프셋 값은 세 위치측정기의 보고가 모두 있어야 계산이 가능하다. 이렇게 계산한 인접셀들의 ID와 오프셋 값을 각 위치측정기에게 알린다. 각 위치측정서버가 오프셋을 계산할 때 최근 T_window의 시간 이내에 수신된 위치측정기의 측정결과만을 고려하여 상기 오프셋들을 계산할 수 있다. 이는 기지국간의 상대적인 시간이 지남에 따라 변경되는 경우가 있을 수 있기 때문에 최근에 측정한 결과만 반영하여 계산하는 것이 가능하다.

또 다른 실시예로 일부 이동통신 시스템의 경우 각 기지국간의 시간 오프셋이 일정하게 유지되는 경우가 있다. 이러한 경우, 위치측정서버는 이동통신 네트워크로부터 상기 시간 오프셋들의 정보를 획득하여 이를 위치측정기에게 알려줄 수 있다.

도 18에 위치측정서버에서 각 위치측정기에게 시간 오프셋을 알리는 메시지의 한 실시예를 도시한다. 도 18을 참조하여 설명하면, 위치측정기는 오프셋 계산이 가능한 인접셀들의 시간 오프셋 값들과 상기 인접셀들의 셀 ID를 한 메시지에 전송한다. 상기 시간 오프셋의 값을 서빙 셀의 하향링크 신호를 기준으로 하여 계산된 값들이다.

각 위치측정기가 시간 오프셋의 값을 위치측정서버에 전송하고, 위치측정서버에서 이를 모아서 각 인접셀의 오프셋을 계산하는 방식을 설명하였다. 그러나, 또 다른 구현으로 각 위치측정기들이 통신채널을 통해 상기 오프셋 정보를 교환하고, 각기 인접기지국들의 오프셋을 계산할 수 있다.

그러나, 위치측정기가 인접셀들의 오프셋 값을 측정하여 보고하고, 위치측정서버가 인접셀들의 오프셋 정보를 계산하여 전송하는 과정은 항상 동작할 필요가 없다. 이는 적어도 한 개 이상의 위치측정기가 서빙셀의 하향링크 신호를 수신하지 못하는 경우 수행한다. 한 실시예로 위치측정서버는 한 개 이상의 위치측정기가 서빙셀의 신호를 수신하지 못하는 경우, 위치측정기들에게 오프셋 측정 및 전송을 명령할 수 있다. 또 다른 실시예로, 위치측정서버는 한 개 이상의 위치측정기가 서빙셀의 신호를 수신하지 못하고 GPS 신호도 수신하지 못하는 경우, 위치측정기들에게 오프셋 측정 및 전송을 명령할 수 있다. 상기 오프셋의 측정 보고를 받은 위치측정서버는 각 인접셀의 오프셋을 계산하고, 각 위치측정기에게 계산한 오프셋 정보를 전송한다. 위치측정서버가 오프셋 측정 명령을 위치측정기들에게 내리면, 위치측정기들은 주기적으로 인접셀들에 대한 오프셋 측정 보고를 하고, 위치측정서버는 이를 바탕으로 인접셀들에 대한 오프셋 값들을 위치측정기들에게 알린다. 위치측정기가 상기 오프셋을 리포트하는 주기는 위치측정서버에서 설정할 수도 있다. 또 다른 실시예로 오프셋이 일정값 이상 변경되는 경우 리포트하도록 설정할 수도 있다.

위치측정기들은 위치측정서버가 전송한 오프셋 메시지를 수신하여, 각 인접셀의 오프셋 정보를 획득할 수 있다. 이렇게 오프셋 정보를 획득한 위치측정기는 서빙셀의 신호를 수신하지 못하는 경우 (또는 신뢰할만한 품질의 서빙셀 신호를 수신 못하는 경우), 오프셋 정보를 획득한 인접셀 중 가장 높은 품질의 하향링크의 신호를 기준으로 서빙셀의 프레임 경계 정보를 획득한다. 상기 가장 높은 품질은 가장 큰 전력으로 수신되는 인접셀의 하향링크를 뜻할 수 있다. 또는, 가장 높으 SNR로 수신되는 인접셀의 하향링크를 뜻 할 수 있다. 도 19에 위치측정기에서의 동작의 실시예를 도시한다. 위치측정기는 오프셋 정보를 획득한 인접셀중에서 가장 높은 품질의 기지국의 하향링크 신호를 수신하여 그 프레임 경계를 획득한다. 이를 바탕으로 위치측정서버가 전송한 상기 하향링크 신호의 프레임 경계에 해당하는 신호를 생성할 수 있고, 이를 바탕으로 타겟단말기의 상향링크 신호 검출 윈도우를 설정할 수 있다.

도 19에 본 발명에서 제안하는 위치측정기의 한 동작 실시예를 도시한다. 위치측정기는 서빙셀의 신호가 안정적으로 수신되지 않는 경우, 오프셋 정보를 확보한 인접셀 중 하나를 선택하여, 이 인접셀의 하향링크 프레임 경계에 기반하혀 타겟단말기의 상향링크 신호의 검출 윈도우를 설정한다. 이를 좀 더 구체적으로 설명하면 타겟단말기는 오프셋 정보를 획득한 인접셀 중 가능 하항링크 품질이 좋은 인접셀의 하향링크를 수신하여 그 프레임 경계를 획득한다. 이 프레임경계에 오프셋 값을 더하면 서빙셀의 프레임 경계를 획득할 수 있다. 도 19의 실시예에서는 상기 오프셋의 값이 T_{off_N5}로 표시되었다. 상기 서빙셀의 프레임 경계를 바탕으로 타겟단말기의 상향링크 검출 윈도우를 설정할 수 있다.

도 3 및 도 4를 참조하여 위치측정기에 대하여 설명한 바 있다. 전술한 실시예들에 따른 위치측정기는 다음과 같은 구성요소들을 포함한다.

도 3 및 도 4를 다시 참조하면, 위치측정기는 위치측정 또는 존재유무를 판단하고자 하는 하나 이상의 타겟단말기로부터 상향링크 신호를 수신하는 상향링크 신호 수신부(320, 420), 및 위치측정기 자신의 위치, 상기 기지국의 위치, 상기 타겟단말기가 존재하는 것이 예측되는 위치의 범위, 타켓단말기의 대략적인 위치 범위, 상기 기지국의 셀 반경, 상기 기지국과의 거리, 상기 타켓단말기로부터 상향링크 신호를 검출하는 신호 검출 범위 중 하나 또는 둘 이상에 따라 상기 타켓단말기로부터 수신하는 상향링크 신호의 상향링크 탐색 시간윈도우를 가변하여 설정하는 제어부(330, 430)를 포함한다.

위치측정기는 기지국으로부터 하향링크 신호를 수신하는 하향링크 신호 수신부(310, 410) 또는 GPS신호를 수신하는 GPS 수신기(340, 440)를 구비할 수 있다. 상기 제어부(330, 430)는, 상기 하향링크 신호 또는 상기 GPS신호로부터 시간의 정보를 획득하고, 상기 시간의 정보로부터 상기 타겟단말기의 상향링크 탐색시간 윈도우를 설정할 수 있다.

이때 위치측정기는, 획득된 위치측정기 자신의 위치정보나 수동적으로 입력된 위치 측정기 자신의 위치정보 중 하나에 근거하여 상기 위치 측정기 자신의 위치를 확인할 수 있다.

또한, 위치측정기는, 상기 기지국으로부터 수신한 기지국의 위치정보 또는 다른 위치측정서버로부터 수신한 기지국의 위치정보 중 하나에 근거하여 상기 기지국의 위치를 확인할 수 있다.

또한, 위치측정기는, 상기 기지국으로부터 수신한 기지국의 셀 반경정보 또는 다른 위치측정서버로부터 수신한 기지국의 셀 반경정보 중 하나에 근거하여 상기 기지국의 셀 반경을 확인할 수 있다.

또한, 위치측정기는, 획득된 위치측정기 자신의 위치정보나 수동적으로 입력된 위치 측정기 자신의 위치정보 중 하나에 근거하여 상기 위치 측정기 자신의 위치를 확인하고, 상기 기지국으로부터 수신한 기지국의 위치정보 또는 다른 위치측정서버로부터 수신한 기지국의 위치정보 중 하나에 근거하여 상기 기지국의 위치를 확인하고, 확인한 상기 위치 측정기의 자신의 위치와 상기 기지국의 위치로부터 상기 기지국과의 거리를 계산할 수 있다.

또한, 위치측정기는, 상기 하향링크 신호의 전파감쇄를 측정하고, 측정한 상기 하향링크 신호의 전파감쇄에 기반하여 상기 기지국과의 거리를 계산할 수 있다.

또한, 위치측정기는, 상기 기지국으로부터 수신한 신호 검출 범위 정보 또는 다른 위치측정서버로부터 수신한 신호 검출 범위 정보, 상기 위치측정기 자신이 계산한 신호 검출 범위 정보 중 하나 근거하여 상기 타켓단말기로부터 상향링크 신호를 검출하는 신호 검출 범위를 확인할 수 있다.

또한, 위치측정기는, 상기 위치측정기 자신이 신호 검출 범위 정보를 계산하는 경우, 상기 타켓단말기가 전송하는 송신전력 및 기지국의 셀의 전파환경, 상기 타켓단말기로부서 수신한 헤드롬리포트, 타켓단말기의 안테나의 수, 타켓단말기의 안테나의 종류, 상기 위치측정기 자신의 전파환경 또는 위치 중 하나 또는 두 이상을 고려하여 신호 검출 범위를 계산할 수 있다.

또한, 위치측정기의 제어부(330, 340)는, 상기 하향링크를 수신하는 시점을 기준으로 상기 타켓단말기로부터 수신하는 상향링크 신호의 상향링크 탐색 시간윈도우를 설정하거나, 상기 하향링크를 수신하는 시점과 무관하게 상기 타켓단말기로부터 수신하는 상향링크 신호의 상향링크 탐색 시간윈도우를 설정할 수 있다.

상기 제어부(330, 340)는, 상기 하향링크를 수신하는 시점을 기준으로 상기 타켓단말기로부터 수신하는 상향링크 신호의 상향링크 탐색 시간윈도우를 설정하는 경우, 상기 위치측정기 자신이 상기 기지국으로부터 수신한 상기 하향링크 수신 시점에 기초하거나, 다른 위치측정기 또는 위치측정서버로부터 전달받은 상기 하향링크 수신 시점 정보에 기초하여 상기 하향링크 수신 시점을 획득할 수 있다.

또한, 위치측정기는, GPS 기반의 타이머와 하향링크 기반의 타이머를 구비한 경우, 상기 제어부는, GPS 기반의 타이머와 하향링크 기반의 타이머 사이 시간차이를 측정하여 상기 하향링크 수신 시점을 획득할 수 있다. 또한, 상기 GPS 기반의 타이머와 위치측정서버 또는 타 위치측정기가 전송한 하향링크 수신시점 (또는 기지국의 송신시점)의 시간차 정보를 고려하여 상기 하향링크 수신시점 (또는 기지국의 하향링크 전송시점)을 획득할 수 있다. 또한, 상기 정보를 바탕으로 타겟단말기의 상향링크 신호 탐색 시간윈도우를 설정한다.

위치측정기는 인접셀의 하향링크 프레임 경계를 기반으로 타겟단말기의 상향링크 검출 윈도우를 설정할 수 있다. 상기 제어부는 인접셀 들과 서빙셀의 하향링크 신호들의 오프셋 정보를 획득한다. 제어부는 오프셋 정보가 획득된 인접셀의 하향링크 신호를 기반으로 타이머를 설정하고, 이를 바탕으로 타겟단말기에 대한 상향링크 검출 윈도우를 설정한다. 또한, 위치측정기는 인접한 기지국들이 전송하는 하향링크 신호의 프레임 경계의 상대적인 시간 오프셋을 측정하고 이를 위치측정서버에 보고한다.

도 14에 본 발명에 따른 이동통신 네트워크의 기지국의 구조를 도시한다.

도 14을 참조하여 설명하면, 기지국(1400)은 하향링크 신호 송신부(1410)와 상향링크 신호 수신부(1420)를 구비한다. 상기 하향링크 신호 송신부(1410)는 단말기들에게 신호를 전송하는 기능을 한다. 또한, 상향링크 신호 수신부(1420)는 단말기들이 전송하는 상향링크 신호를 수신하는 기능을 한다.

또한, 이동통신 네트워크의 기지국(1400)은 위치측정기에게 타겟단말기의 RNTI 정보 또는 채널설정 및 자원할당 정보를 전송하기 위한 통신부(1440)를 구비한다. 기지국(1400)은 타겟단말기의 상태를 위치측정기에게 알린다. 또한, 타겟단말기와 링크를 형성한 기지국(1400)의 셀 ID 및 인접한 시간동기를 유지하는 기지국의 셀 ID 정보를 전송할 수 있다. 또한, 제어부(1430)는 기지국의 하향링크 신호 송신부(1410), 상향링크 신호 수신부(1420)를 사용하여 타겟단말기에게 신호전송을 설정하도록 한다.

도 15에 본 발명의 위치측정서버의 구성의 실시예를 도시한다.

도 15를 참조하면, 본 발명의 위치측정서버(1500)는 통신부(1510)와 제어부(1520)를 구비한다.

통신부(1510)는 이동통신네트워크와의 통신 기능과 위치측정기와의 통신 기능을 구비한다. 이동통신네트워크와의 통신 기능은 타겟단말기의 식별 정보 또는 상향링크 채널설정 및 자원할당 정보를 수신한다. 그리고 타겟단말기의 상태 정보 및 타겟단말기와 링크를 형성하는 기지국의 셀 ID 정보, 인접한 시간동기를 유지하는 기지국의 셀 ID 정보를 수신한다.

제어부(1520)는 이동통신 네트워크의 기지국으로부터 타겟단말기의 식별정보 또는 자원할당 및 채널설정 정보 등을 수신하는 기능을 제어한다. 또한, 타겟단말기의 상태정보, 타겟단말기와 링크를 형성한 기지국의 셀 ID 및 인접한 시간동기를 유지하는 타 기지국의 셀 ID 정보를 수신한다.

위치측정서버(1500)는 상기 이동통신 네트워크로부터 수신한 정보를 위치측정기에게 전달하는 기능을 수행한다. 또한, 한 개 이상의 위치측정기로부터 타겟단말기의 상향링크 측정결과를 수신하여 타겟단말기의 위치를 계산하고 이를 위치측정기에게 전송하는 기능을 수행한다. 또한, 제어부(1520)는 위치측정기 또는 다른 장치로부터 타겟단말기에 대한 위치측정 요청을 수신하여 이를 이동통신 네트워크에 전달하는 기능을 제어한다.

위치측정서버(1500)은 각 위치측정기가 측정한 인접셀들간의 오프셋 정보들을 수신하고, 이를 기반으로 각 인접셀과 서빙셀간의 시간 오프셋을 계산하여, 상기 정보를 포함하는 메시지를 생성하여 이를 각 위치측정기에게 전달한다.

도 16은 본 개시의 또다른 실시예에 따른 위치측정기의 위치측정방법의 흐름도이다.

도 16을 참조하면, 본 개시의 또 다른 실시예에 따른 위치측정기의 위치측정방법(1600)은, 기지국으로부터 하향링크 신호를 수신하는 단계(S1610), 위치측정기 자신의 위치, 상기 타겟단말기가 존재하는 것이 예측되는 위치의 범위, 타겟단말기의 대략적인 위치 범위, 상기 기지국의 위치, 상기 기지국의 셀 반경, 상기 기지국과의 거리, 상기 타켓단말기로부터 상향링크 신호를 검출하는 신호 검출 범위 중 하나 또는 둘 이상에 따라 상기 타켓단말기로부터 수신하는 상향링크 신호의 상향링크 탐색 시간윈도우를 가변하여 설정하는 단계(S1230), 및 위치측정 또는 존재유무를 판단하고자 하는 하나 이상의 타겟단말기로부터 상향링크 신호를 수신하는 단계(S1630)를 포함한다. 전술한 기지국으로부터 하향링크 신호를 수신하는 단계(S1610)는 또 다른 실시예에 따른 위치측정기의 위치측정방법(1600)에서 필수적인 구성요소에 해당하지 않는다.

위치측정기의 위치측정방법(1600)은 기지국으로부터 하향링크 신호를 수신하거나 GPS신호를 수신할 수 있다. 이때 상향링크 탐색 시간윈도우를 가변하여 설정하는 단계(S1230)에서, 상기 하향링크 신호 또는 상기 GPS신호로부터 시간의 정보를 획득하고, 상기 시간의 정보로부터 상기 타겟단말기의 상향링크 탐색시간 윈도우를 설정할 수 있다.

이때 위치측정기의 위치측정방법(1600)는, 획득된 위치측정기 자신의 위치정보나 수동적으로 입력된 위치 측정기 자신의 위치정보 중 하나에 근거하여 상기 위치 측정기 자신의 위치를 확인할 수 있다.

또한, 위치측정기의 위치측정방법(1600)는, 상기 기지국으로부터 수신한 기지국의 위치정보 또는 다른 위치측정서버로부터 수신한 기지국의 위치정보 중 하나에 근거하여 상기 기지국의 위치를 확인할 수 있다.

타겟단말기의 위치정보는 긴급구조센터 또는 이동통신 시스템으로부터 수신한 타겟단말기의 초기 위치 범위 정보를 위치측정서버로부터 수신하여 사용할 수 있다. 또한, 타겟단말기의 신호 측정에 기반하여 위치측정서버가 계산한 타겟단말기의 범위를 기반하여 획득할 수 있다.

또한, 위치측정기의 위치측정방법(1600)는, 상기 기지국으로부터 수신한 기지국의 셀 반경정보 또는 다른 위치측정서버로부터 수신한 기지국의 셀 반경정보 중 하나에 근거하여 상기 기지국의 셀 반경을 확인할 수 있다.

또한, 위치측정기의 위치측정방법(1600)는, 획득된 위치측정기 자신의 위치정보나 수동적으로 입력된 위치 측정기 자신의 위치정보 중 하나에 근거하여 상기 위치 측정기 자신의 위치를 확인하고, 상기 기지국으로부터 수신한 기지국의 위치정보 또는 다른 위치측정서버로부터 수신한 기지국의 위치정보 중 하나에 근거하여 상기 기지국의 위치를 확인하고, 확인한 상기 위치 측정기의 자신의 위치와 상기 기지국의 위치로부터 상기 기지국과의 거리를 계산할 수 있다.

또한, 위치측정기의 위치측정방법(1600)는, 상기 하향링크 신호의 전파감쇄를 측정하고, 측정한 상기 하향링크 신호의 전파감쇄에 기반하여 상기 기지국과의 거리를 계산할 수 있다.

또한, 위치측정기의 위치측정방법(1600)는, 상기 기지국으로부터 수신한 신호 검출 범위 정보 또는 다른 위치측정서버로부터 수신한 신호 검출 범위 정보, 상기 위치측정기 자신이 계산한 신호 검출 범위 정보 중 하나 근거하여 상기 타켓단말기로부터 상향링크 신호를 검출하는 신호 검출 범위를 확인할 수 있다.

또한, 위치측정기의 위치측정방법(1600)는, 상기 위치측정기 자신이 신호 검출 범위 정보를 계산하는 경우, 상기 타켓단말기가 전송하는 송신전력 및 기지국의 셀의 전파환경, 상기 타켓단말기로부서 수신한 헤드롬리포트, 타켓단말기의 안테나의 수, 타켓단말기의 안테나의 종류, 상기 위치측정기 자신의 전파환경 또는 위치 중 하나 또는 두 이상을 고려하여 신호 검출 범위를 계산할 수 있다.

또한, 위치측정기의 위치측정방법(1600)는, 상기 하향링크를 수신하는 시점을 기준으로 상기 타켓단말기로부터 수신하는 상향링크 신호의 상향링크 탐색 시간윈도우를 설정하거나, 상기 하향링크를 수신하는 시점과 무관하게 상기 타켓단말기로부터 수신하는 상향링크 신호의 상향링크 탐색 시간윈도우를 설정할 수 있다.

위치측정기의 위치측정방법(1600)는, 상기 하향링크를 수신하는 시점을 기준으로 상기 타켓단말기로부터 수신하는 상향링크 신호의 상향링크 탐색 시간윈도우를 설정하는 경우, 상기 위치측정기 자신이 상기 기지국으로부터 수신한 상기 하향링크 수신 시점에 기초하거나, 다른 위치측정기 또는 위치측정서버로부터 전달받은 상기 하향링크 수신 시점 정보에 기초하여 상기 하향링크 수신 시점을 획득할 수 있다.

또한, 위치측정기의 위치측정방법(1600)은, 위치측정기가 GPS 기반의 타이머와 하향링크 기반의 타이머를 구비한 경우, 상기 제어부는, GPS 기반의 타이머와 하향링크 기반의 타이머 사이 시간차이를 고려하여 상기 하향링크 수신 시점을 계산할 수 있다.

전술한 실시예들에 따른 위치측정기 및 그 위치측정방법은, 타겟 단말기의 상향링크 신호검출을 위한 시간 동기 윈도우 설정방법을 사용하면 검출하고자 하는 단말기의 상향링크의 시간동기를 성능을 향상할 수 있다.

또한, 전술한 실시예들에 따른 위치측정기 및 그 위치측정방법은, 고려하는 위치측정장치의 복잡도를 크게 늘리지 않고 상향링크 수신기를 구현할 수 있다.

전술한 실시예에서 언급한 표준 내용 또는 표준문서들은 명세서의 설명을 간략하게 하기 위해 생략한 것으로 본 명세서의 일부를 구성한다. 따라서, 위 표준내용 및 표준문서들의 일부의 내용을 본 명세서에 추가하거나 청구범위에 기재하는 것은 본 발명의 범위에 해당하는 것으로 해석되어야 한다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims

위치측정 또는 존재유무를 판단하고자 하는 하나 이상의 타겟단말기로부터 상향링크 신호를 수신하는 상향링크 신호 수신부; 및
위치측정기 자신의 위치, 기지국의 위치, 상기 타겟단말기가 존재하는 것이 예측되는 위치의 범위, 상기 기지국의 셀 반경, 상기 기지국과의 거리, 상기 타켓단말기로부터 상향링크 신호를 검출하는 신호 검출 범위 중 하나 또는 둘 이상에 따라 상기 타켓단말기로부터 수신하는 상향링크 신호의 상향링크 탐색 시간윈도우를 가변하여 설정하는 제어부를 포함하는 위치측정기.
제 1항에 있어서,
기지국으로부터 하향링크 신호를 수신하는 하향링크 신호 수신부 또는 GPS신호를 수신하는 GPS 수신기를 구비하고,
상기 제어부는, 상기 하향링크 신호 또는 상기 GPS신호로부터 시간의 정보를 획득하고, 상기 시간의 정보로부터 상기 타겟단말기의 상향링크 탐색시간 윈도우를 설정하는 위치측정기.
제1항에 있어서,
획득된 위치측정기 자신의 위치정보나 수동적으로 입력된 위치 측정기 자신의 위치정보 중 하나에 근거하여 상기 위치 측정기 자신의 위치를 확인하는, 위치측정기.
제1항에 있어서,
이동통신 네트워크로부터 수신한 기지국의 위치정보 또는 다른 위치측정서버로부터 수신한 기지국의 위치정보 중 하나에 근거하여 상기 기지국의 위치를 확인하는, 위치측정기.
제1항에 있어서,
이동통신 네트워크로부터 수신한 기지국의 셀 반경정보 또는 다른 위치측정서버로부터 수신한 기지국의 셀 반경정보 중 하나에 근거하여 상기 기지국의 셀 반경을 확인하는, 위치측정기.
제1항에 있어서,
획득된 위치측정기 자신의 위치정보나 수동적으로 입력된 위치 측정기 자신의 위치정보 중 하나에 근거하여 상기 위치 측정기 자신의 위치를 확인하고,
상기 기지국으로부터 수신한 기지국의 위치정보 또는 다른 위치측정서버로부터 수신한 기지국의 위치정보 중 하나에 근거하여 상기 기지국의 위치를 확인하고,
확인한 상기 위치 측정기의 자신의 위치와 상기 기지국의 위치로부터 상기 기지국과의 거리를 계산하는, 위치측정기.
제1항에 있어서,
상기 하향링크 신호의 전파감쇄를 측정하고, 측정한 상기 하향링크 신호의 전파감쇄에 기반하여 상기 기지국과의 거리를 계산하는, 위치측정기.
제1항에 있어서,
상기 기지국으로부터 수신한 신호 검출 범위 정보 또는 다른 위치측정서버로부터 수신한 신호 검출 범위 정보, 상기 위치측정기 자신이 계산한 신호 검출 범위 정보 중 하나 근거하여 상기 타켓단말기로부터 상향링크 신호를 검출하는 신호 검출 범위를 확인하는, 위치측정기.
제8항에 있어서,
상기 위치측정기 자신이 신호 검출 범위 정보를 계산하는 경우, 상기 타켓단말기가 전송하는 송신전력 및 기지국의 셀의 전파환경, 상기 타켓단말기로부서 수신한 헤드롬리포트, 타켓단말기의 안테나의 수, 상기 타켓단말기의 안테나의 종류, 상기 위치측정기 자신의 전파환경 또는 위치 중 하나 또는 두 이상을 고려하여 신호 검출 범위를 계산하는, 위치측정기.
제1항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 하향링크를 수신하는 시점을 기준으로 상기 타켓단말기로부터 수신하는 상향링크 신호의 상향링크 탐색 시간윈도우를 설정하거나, 상기 하향링크를 수신하는 시점과 무관하게 상기 타켓단말기로부터 수신하는 상향링크 신호의 상향링크 탐색 시간윈도우를 설정하는, 위치측정기.
제10항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 하향링크를 수신하는 시점을 기준으로 상기 타켓단말기로부터 수신하는 상향링크 신호의 상향링크 탐색 시간윈도우를 설정하는 경우,
상기 위치측정기 자신이 상기 기지국으로부터 수신한 상기 하향링크 수신 시점에 기초하거나, 다른 위치측정기 또는 위치측정서버로부터 전달받은 상기 하향링크 수신 시점 정보에 기초하여 상기 하향링크 수신 시점을 획득하는, 위치측정기.
제10항에 있어서,
GPS 기반의 타이머와 하향링크 기반의 타이머를 구비한 경우, 상기 제어부는, GPS 기반의 타이머와 하향링크 기반의 타이머 사이 시간차이를 고려하여 상기 하향링크 수신 시점을 계산하는, 위치측정기.
위치측정 또는 존재유무를 판단하고자 하는 하나 이상의 타겟단말기로부터 상향링크 신호를 수신하는 단계; 및
위치측정기 자신의 위치, 기지국의 위치, 상기 기지국의 셀 반경, 상기 기지국과의 거리, 타겟단말기가 존재하는 것이 예측되는 위치의 범위, 상기 타켓단말기로부터 상향링크 신호를 검출하는 신호 검출 범위 중 하나 또는 둘 이상에 따라 상기 타켓단말기로부터 수신하는 상향링크 신호의 상향링크 탐색 시간윈도우를 가변하여 설정하는 단계를 포함하는 위치측정기의 위치측정방법.