KR101265303B1

KR101265303B1 - Apparatus and method for determining the position

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Publication number: KR101265303B1
Application number: KR1020090073942A
Authority: KR
Inventors: 김강희; 여건민; 유병한; 안지환; 권재균; 서영석; 윤경수; 안강일
Original assignee: 영남대학교 산학협력단; 한국전자통신연구원
Priority date: 2008-10-01
Filing date: 2009-08-11
Publication date: 2013-05-20
Also published as: CN102232194B; CN102232194A; KR20100037532A

Abstract

본 발명은 무선 측위 방법 및 그 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a radio positioning method and apparatus thereof.

무선 측위 장치는 송신측으로부터 채널을 통해 전달받는 신호의 전파 지연 탭을 측정하는 측정부, 전파 지연 탭을 토대로 복수개의 형태를 가지는 지연 확산 정보를 추출하는 추출부, 그리고 지연 확산 정보를 토대로 송수신 사이의 거리를 획득하고, 획득한 송수신 사이의 거리를 토대로 수신측의 위치를 계산하는 획득 및 계산부를 포함한다. The wireless positioning apparatus includes a measuring unit measuring a propagation delay tap of a signal received through a channel from a transmitter, an extractor extracting delay spread information having a plurality of types based on the propagation delay tap, and a transmission / reception based on the delay spread information. Acquisition and calculating unit for obtaining the distance, and calculates the position of the receiving side based on the obtained distance between the transmission and reception.

이로써, 본 발명은 지연 확산을 이용하여 무선 측위를 수행함으로써, 무선 측위의 정밀도를 향상시켜 보다 정확한 무선 측위 정보를 제공할 수 있다.As a result, the present invention can perform radio positioning using delay spread, thereby improving the accuracy of radio positioning, thereby providing more accurate radio positioning information.

무선 측위, 지연 확산, 하향 링크, 상향 링크 Wireless positioning, delay spread, downlink, uplink

Description

무선 측위 방법 및 그 장치{Apparatus and method for determining the position}Apparatus and method for determining the position

본 발명은 무선 측위 방법 및 그 장치에 관한 것이다. 특히 본 발명은 지연 확산을 이용하여 무선 측위를 하는 방법 및 그 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a radio positioning method and apparatus thereof. In particular, the present invention relates to a method and apparatus for wireless positioning using delay spreading.

본 발명은 지식경제부 및 정보통신연구진흥원의 IT성장동력기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2008-S-001-01, 과제명: WiBro 네트워크 신뢰성 확보 및 위치 인지 기술 개발].The present invention is derived from the research conducted as part of the IT growth engine technology development project of the Ministry of Knowledge Economy and the Ministry of Information and Communication Research and Development. [Task management number: 2008-S-001-01, Task name: Securing WiBro network reliability and location recognition Technology development].

무선 측위 기술은 GPS(Global Positioning System)와 같은 위성 항법 시스템이나 CDMA(Code Division Multiple Access) WLAN(Wireless Local Area Network), UWB(Ultra WideBand) 및 블루투스 등의 무선 통신 시스템에서 단말의 위치를 측정하는 기술로서, 최근 위치 정보에 대한 요구의 증가와 더불어 그 이용분야가 확대되고 있다.The wireless positioning technology measures the position of a terminal in a satellite navigation system such as a global positioning system (GPS) or a wireless communication system such as Code Division Multiple Access (CDMA) wireless local area network (WLAN), ultra wideband (UWB), and Bluetooth. As a technology, the field of use is expanding with the increasing demand for location information.

GPS는 정확도가 매우 높은 인프라 역할을 하고 있으나, 실생활 전반을 전체적으로 커버하지 못하는 문제점이 있다. 구체적으로, GPS의 첫번째 문제는 위성에서 직선가시경로(line-of-sight, 이하 "LOS"라고 함)로 보이지 않는 영역, 특히 대 부분의 실내에서는 GPS 신호를 수신할 수 없다. 예를 들어, 휴대폰의 경우 GPS 수신기를 장착한 휴대폰도 25% 정도의 확률로만 GPS 측위를 이용한다. 이를 극복하기 위하여 지상에서 GPS 신호를 재전송을 하는 방안을 생각할 수 있다. 이 경우에는 수신 노드(node)에서 지상국까지의 거리와 수신 노드에서 위성국까지의 거리가 다르고 지상국을 비싸게 만들 수 없음으로 인해 신호간섭, 원근문제(near-far problem), 동기 문제 등이 발생한다. 두번째 문제는 GPS 수신기를 장착한 수신 노드만이 그 신호를 받을 수 있다. GPS serves as a very accurate infrastructure, but there is a problem that does not cover the entire real life. Specifically, the first problem with GPS is that it cannot receive GPS signals in areas that are not visible to the line-of-sight ("LOS") in satellites, especially in most rooms. In the case of mobile phones, for example, mobile phones equipped with GPS receivers have a 25% chance of using GPS positioning. In order to overcome this, it is conceivable to retransmit the GPS signal on the ground. In this case, signal interference, near-far problem, and synchronization problem occur because the distance from the receiving node to the ground station and the distance from the receiving node to the satellite station are different and the ground station cannot be made expensive. The second problem is that only receiving nodes equipped with GPS receivers can receive the signal.

따라서, GPS를 이용한 측위보다는 성능이 떨어지지만 GPS를 활용할 수 없는 환경에서의 무선 측위에 대한 기술들이 연구되었다. GPS를 활용할 수 없는 환경에서도, 위치를 미리 아는 보통 고정되어 있는 송신측 내지 수신측들이 존재한다. Therefore, techniques for wireless positioning in an environment where performance is lower than GPS positioning but GPS cannot be used have been studied. Even in an environment where GPS cannot be utilized, there are usually fixed transmitting or receiving sides that know the position in advance.

하향 링크(downlink) 무선 측위의 경우, 위치를 알고 싶은 노드는 송신국들로부터 신호를 받아서 그 정보를 이용하여 노드가 직접 측위를 하거나 네트워크로 정보를 보내어 측위를 수행한다. In the case of downlink radio positioning, a node that wants to know the position receives a signal from transmitting stations and uses the information to perform the positioning by the node directly or by sending information to the network.

하향 링크 무선 측위 이외의 무선 측위 방법은 AOA(Angle of Arrival), TOA(Time of Arrival), TDOA(Time Difference of Arrival), RSSI(Received Signal Strength Indicator) 방법 등이 있다. Radio positioning methods other than downlink radio positioning include an Angle of Arrival (AOA), a Time of Arrival (TOA), a Time Difference of Arrival (TDOA), a Received Signal Strength Indicator (RSSI) method, and the like.

AOA 방법은 수신 신호의 각도를 이용하며, LOS가 없으면 정확도가 많이 떨어지는 문제점이 있다. The AOA method uses the angle of the received signal, and there is a problem that the accuracy is much lower without the LOS.

RSSI 방법은 수신 신호의 세기를 이용하며, 전파 음영(shadowing)과 빠른 페이딩(fast fading)에 의해 오차가 크게 발생하는 문제점이 있다. The RSSI method uses a strength of a received signal and has a problem in that an error occurs largely due to shadowing and fast fading.

TOA와 TDOA 방법은 수신 신호의 시각, 즉 지연값을 이용하며, AOA나 RSSI 방법에 비해서는 비교적 자주 이용되는 편이다. 그러나 TOA와 TDOA 방법에서 이용하는 송신 신호는 무선 채널을 거치면서 시간축 상으로 확산되며, 확산된 각 시간 지연 탭(delay tap)은 비교적 랜덤한 크기를 가진다. 때문에, 크기 상에서 우세한 지연 탭이 매 순간 변할 수 있게 되어, 어느 시각 위치를 지연값으로 선택할지의 문제가 발생하며, 정밀도에 손해를 보는 단점이 있다. The TOA and TDOA methods use the time of the received signal, that is, the delay value, and are used relatively frequently compared to the AOA or RSSI methods. However, the transmission signals used in the TOA and TDOA methods are spread on the time axis through the wireless channel, and each spread delay tap has a relatively random size. Therefore, the predominant delay tap in size can be changed at every moment, which causes a problem in which time position is selected as the delay value, and has a disadvantage in that the precision is lost.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 단말의 측위 정보에 대한 추정 성능을 향상시킬 수 있는 무선 측위 장치 및 방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a wireless positioning device and method that can improve the estimation performance of the positioning information of the terminal.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 위치를 측정하는 무선 측위 방법은Wireless positioning method for measuring the position according to the features of the present invention for achieving the above object

수신측의 단말이 채널을 통해 송신측으로부터 받는 신호의 전파 지연 탭을 측정하는 단계, 상기 전파 지연 탭을 토대로 복수개의 형태를 가지는 지연 확산 정보를 추출하는 단계, 상기 지연 확산 정보를 토대로 송수신 사이의 거리를 획득하는 단계, 그리고 획득한 상기 송수신 사이의 거리를 토대로 수신측의 위치를 계산하는 단계를 포함한다. Measuring, by a receiving terminal, a propagation delay tap of a signal received from a transmitting side through a channel; extracting delay spread information having a plurality of forms based on the propagation delay tap; Obtaining a distance, and calculating a position of a receiving side based on the obtained distance between the transmission and reception.

본 발명의 다른 특징에 따른 위치를 측정하는 무선 측위 장치는Wireless positioning device for measuring the position according to another feature of the present invention

송신측으로부터 채널을 통해 전달받는 신호의 전파 지연 탭을 측정하는 측정부, 상기 전파 지연 탭을 토대로 복수개의 형태를 가지는 지연 확산 정보를 추출하는 추출부, 그리고 상기 지연 확산 정보를 토대로 송수신 사이의 거리를 획득하고, 획득한 상기 송수신 사이의 거리를 토대로 수신측의 위치를 계산하는, 획득 및 계산부를 포함한다. A measuring unit measuring a propagation delay tap of a signal received from a transmitter through a channel, an extracting unit extracting a plurality of types of delay spread information based on the propagation delay tap, and a distance between transmission and reception based on the delay spread information And obtaining and calculating the position of the receiving side based on the obtained distance between the transmission and reception.

또한, 본 발명의 다른 특징에 따른 수신측의 위치를 측정하는 무선 측위 방법은In addition, the wireless positioning method for measuring the position of the receiving side according to another feature of the present invention

상기 수신측의 단말이 채널을 통해 송신측으로부터 받는 신호의 전파 지연 탭을 측정하는 단계, 상기 전파 지연 탭을 토대로 복수개의 형태를 가지는 지연 확산 정보를 추출하는 단계, 상기 지연 확산 정보를 상기 송신측으로 전달하는 단계, 그리고 상기 지연 확산 정보에 대응하는 송수신 사이의 거리 및 상기 수신측의 위치를 계산한 결과를 전달받는 단계를 포함한다. Measuring a propagation delay tap of a signal received from a transmitting side through a channel by the receiving terminal, extracting delay spread information having a plurality of forms based on the propagation delay tap, and transmitting the delay spread information to the transmitting side And transmitting the result of calculating the distance between the transmission and reception corresponding to the delay spread information and the location of the receiving side.

본 발명의 실시 예에 의하면, 무선 시스템에서 지연 확산을 이용하여 무선 측위를 수행함으로써, 무선 측위의 정밀도를 향상시켜 보다 정확한 무선 측위 정보를 제공할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시 예에 의하면, 향상된 무선 측위 정보는 추후 다양한 위치 기반 서비스의 활성화를 가져올 수 있다.According to an embodiment of the present invention, by performing wireless positioning using delay spread in a wireless system, it is possible to provide more accurate wireless positioning information by improving the precision of wireless positioning. In addition, according to an embodiment of the present invention, the enhanced radio location information may lead to the activation of various location-based services later.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and like reference numerals designate like parts throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "…모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.Throughout the specification, when a part is said to "include" a certain component, it means that it can further include other components, except to exclude other components unless otherwise stated. In addition, the terms “… unit”, “… unit”, “… module” described in the specification mean a unit that processes at least one function or operation, which may be implemented by hardware or software or a combination of hardware and software. Can be.

본 명세서에서 단말(terminal)은 이동국(Mobile Station, MS), 이동 단말(Mobile Terminal, MT), 가입자국(Subscriber Station, SS), 휴대 가입자국(Portable Subscriber Station, PSS), 사용자 장치(User Equipment, UE), 접근 단말(Access Terminal, AT) 등을 지칭할 수도 있고, 이동국, 이동 단말, 가입자국, 휴대 가입자 국, 사용자 장치, 접근 단말 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.In this specification, a terminal includes a mobile station (MS), a mobile terminal (MT), a subscriber station (SS), a portable subscriber station (PSS), a user equipment , An access terminal (UE), an access terminal (AT), and the like, and may include all or some of functions of a mobile station, a mobile terminal, a subscriber station, a mobile subscriber station, a user equipment,

본 명세서에서 기지국(Base Station, BS)은 접근점(Access Point, AP), 무선 접근국(Radio Access Station, RAS), 노드B(Node-B), eNB(Evolved Node-B), 송수신 기지국(Base Transceiver Station, BTS), MMR(Mobile Multihop Relay)-BS 등을 지칭할 수도 있고, 접근점, 무선 접근국, 노드B, eNB, 송수신 기지국, MMR-BS 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.In the present specification, a base station (BS) is an access point (AP), a radio access station (Radio Access Station, RAS), a node B (Node-B), an eNB (Evolved Node-B), a base transceiver station ( It may also refer to a base transceiver station (BTS), a mobile multihop relay (MMR) -BS, and the like, and may include all or a part of functions of an access point, a wireless access station, a node B, an eNB, a base transceiver station, an MMR-BS, and the like. It may be.

이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 무선 측위 방법 및 그 장치에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a wireless positioning method and an apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

먼저, 본 발명의 실시예에 따른 무선 측위 방법은 수신측이 채널을 통해 송신측으로부터 받는 신호의 지연 확산(Delay Spread)을 이용한다. 여기서, 지연 확산은 무선 전파의 다중 경로 환경에서 각각 다른 경로를 거치게 된, 첫번째 수신된 전파와 그 다음 다른 경로로 반사되어 오는 수신 전파 사이에 지연된 시간을 의미 한다. 이때, 수신측과 송신측 중에서 한 쪽은 위치를 미리 알면서 보통 고정되어 있는 경우가 많으며, 나머지 한 쪽은 위치를 측정할 대상이 된다. First, the wireless positioning method according to an embodiment of the present invention uses a delay spread of a signal received from a transmitting side through a channel. Here, the delay spread refers to a delayed time between the first received radio wave that has passed through different paths in the multi-path environment of the radio wave and the received radio wave reflected to the next other path. At this time, one of the receiving side and the transmitting side is often fixed while knowing the position in advance, and the other side is an object to measure the position.

무선 측위 방법은 하향 링크 측위 및 상향 링크 측위 방법이 있다. The radio positioning method includes a downlink positioning method and an uplink positioning method.

하향 링크 측위는 수신측의 위치를 측정하는 것이며, 상향 링크 측위는 송신측의 위치를 측정하는 것이다. 상향 링크 측위와 하향 링크 측위 방법은 지연 확산 정보를 획득하거나 위치 계산 측면에서 유사하다. Downlink positioning measures the position of the receiving side, and uplink positioning measures the position of the transmitting side. Uplink positioning and downlink positioning methods are similar in terms of obtaining delay spread information or calculating a position.

구체적으로, 하향 링크 측위의 경우, 측위 대상인 수신측 단말이 지연 확산 정보를 획득하여, 수신측 단말이 직접 위치 계산을 하거나 또는 송신측 네트워크로 정보를 넘겨서 계산하도록 한다. Specifically, in the case of downlink positioning, the receiving terminal, which is the target of positioning, acquires delay spread information so that the receiving terminal calculates the position directly or passes the information to the transmitting network.

상향 링크 측위의 경우, 위치를 알고 있는 수신측 단말들이 측위 대상인 송신측 단말로부터의 지연 확산 정보를 획득하여, 수신측 네트워크에서 직접 위치 계산을 하거나 또는 송신측 단말로 정보를 넘겨서 계산하도록 한다.In the case of uplink positioning, receiving terminals that know the position acquire delay spread information from the transmitting terminal, which is the target of positioning, and perform the position calculation directly in the receiving network or hand over the information to the transmitting terminal.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 무선 측위 방법 및 그 장치는 상기 하향 링크 측위, 상향 링크 측위에 모두 적용이 가능하나, 하향 링크 측위를 대상으로 설명하며, 이에 한정하지 않는다.Hereinafter, the wireless positioning method and apparatus according to an embodiment of the present invention can be applied to both the downlink positioning and the uplink positioning, but the description is directed to downlink positioning, but is not limited thereto.

일반적으로, 위치를 아는 각 송신측 단말에서 측위 대상인 수신측 단말로의 채널의 임펄스 응답은 시간에 따라 확산 형태를 띠며 변한다. In general, the impulse response of a channel from each transmitting terminal that knows a location to a receiving terminal, which is a target of positioning, varies in time and spreads.

전파의 도달 시각을 이용하여 측위 하는 방법은 지연 확산을 가지는 수신 신호에서 어느 시각 위치를 전파의 도달 시각으로 볼지의 문제가 있으며, 때문에 전파의 도달 시각을 이용하여 정확하게 측위하는 데에 한계가 있다. 여기서, 전파의 도달 시각은 수신 세기가 가장 센 지연 탭의 위치, 문턱값을 넘으면서 가장 일찍 도착하는 지연 탭의 위치 중 하나일 수 있다. The method of positioning using the arrival time of the radio wave has a problem in which time position is regarded as the arrival time of the radio wave in the received signal having delay spread, and therefore, there is a limitation in accurately positioning using the arrival time of the radio wave. Here, the arrival time of the radio wave may be one of the position of the delay tap where the reception strength is the strongest, and the position of the delay tap that arrives earlier while exceeding the threshold.

본 발명의 실시예에 따른 무선 측위 방법은 전파의 지연 확산을 이용하는 송신측과 수신측 사이(이하, "송수신 사이"라고 함)의 거리 추정을 이용한다. The radio positioning method according to the embodiment of the present invention uses the distance estimation between the transmitting side and the receiving side (hereinafter referred to as "between transmission and reception") using delay spread of radio waves.

다음, 송수신 사이의 거리에 대응하는 전파 지연을 도 1a 내지 도 1b를 참조하여 상세하게 설명한다.Next, the propagation delay corresponding to the distance between transmission and reception will be described in detail with reference to FIGS. 1A to 1B.

도 1a 내지 도 1b는 본 발명의 실시예에 따른 송수신 사이의 거리에 대응하는 전파 지연을 나타내는 도면이다. 1A to 1B are diagrams illustrating a propagation delay corresponding to a distance between transmission and reception according to an embodiment of the present invention.

도 1a 내지 도 1b를 참고하면, 송수신 사이의 거리가 멀어지면, 각 지연 탭 시각이 거리에 비례하므로 지연 시각 사이의 차이도 거리 차이에 비례하여 증가한다. Referring to FIGS. 1A to 1B, when the distance between transmission and reception increases, each delay tap time is proportional to the distance, so the difference between the delay times also increases in proportion to the distance difference.

구체적으로, 거리가 2배로 멀어지면

가 되어 지연 시각 차이도 2배로 늘어나게 되고, 지연 확산도 증가하게 된다. 그러나, 도 1a 및 도 1b에서 2개의 전파 경로의 상대적인 수신 전력 비는 두 거리의 비율의 경로감쇠계수(attenuation coefficient)(m)에 관계되므로

이 되어 변하지 않는다. 여기서, 경로감쇠계수(m)는 전파 경로에서 신호 전력의 감쇠 정도를 나타내는 계수. 전파 계수의 실수부이다. Specifically, if the distance is doubled

As a result, the delay time difference is also doubled, and the delay spread is also increased. However, since the relative received power ratios of the two propagation paths in Figs. 1A and 1B are related to the attenuation coefficient m of the ratio of the two distances,

This does not change. Here, the path attenuation coefficient (m) is a coefficient representing the degree of attenuation of the signal power in the propagation path. Real part of the propagation factor.

이와 같이, 전파 지연 탭의 분포는 송수신 사이의 거리에 비례하여 시간축으 로 확대 또는 축소되는 형태를 가지며, 전파 지연 탭의 분포를 토대로 역으로 송수신 사이의 거리 정보를 획득할 수 있다.As described above, the distribution of the propagation delay taps may be enlarged or reduced in the time axis in proportion to the distance between the transmission and reception, and the distance information between the transmission and reception may be reversely obtained based on the distribution of the propagation delay taps.

즉, 송수신 사이의 거리 정보는 전파 지연 탭 분포를 토대로 계산할 수 있으며, 계산 시 계산 주체가 어느 쪽이냐에 따라 송수신 사이의 정보 전달을 위한 메시지 흐름(message flow)이 필요할 수 있다. That is, distance information between transmission and reception may be calculated based on a propagation delay tap distribution, and a message flow may be required for information transmission between transmission and reception according to which calculation subject is calculated.

하향 링크 측위의 경우에는 측위가 필요한 수신측 단말이 직접 수신 신호로부터 위치 계산까지 수행한다면, 최종 위치 정보 외에 더 전달할 정보는 없으며 이마저도 필요하지 않을 수도 있다. 그러나 복잡하고 정밀한 계산을 위해 네트워크에서 위치 계산을 수행한다면, 수신측 단말은 전파 지연 탭의 분포 전체 또는 간략화된 지연 확산에 대한 정보를 네트워크로 전달해야 한다.In the case of downlink positioning, if a receiving terminal requiring positioning performs calculation from a directly received signal to a position calculation, there is no information to be transmitted in addition to the final position information, and even this may not be necessary. However, if the position calculation is performed in the network for complex and accurate calculation, the receiving terminal must transmit information about the entire distribution of the propagation delay tap or simplified delay spread to the network.

다음, 무선 측위 장치를 도 2를 참조하여 상세하게 설명한다. Next, the radio positioning apparatus will be described in detail with reference to FIG.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 무선 측위 장치를 나타내는 도면이다.2 is a view showing a wireless positioning device according to an embodiment of the present invention.

먼저, 본 발명의 실시예에 따른 무선 측위 장치(10)는 하향 링크 측위 방법을 이용하는 수신측 단말이다. First, the radio positioning apparatus 10 according to the embodiment of the present invention is a receiving terminal using a downlink positioning method.

하향 링크 측위 방법은 측위 대상인 수신측 단말이 지연 확산 정보를 획득하고, 수신측에서 직접 위치 계산을 하거나 또는 송신측 네트워크로 정보를 넘겨서 측위를 계산하는 방법이다. 여기서, 무선 측위 장치(10)는 수신측에 위치하는 단말이며, 수신 측의 위치를 측정한다. The downlink positioning method is a method in which a receiving terminal, which is a target of positioning, acquires delay spread information, calculates a location by directly calculating the position at the receiving side, or handing the information to a transmitting network, to calculate the positioning. Here, the radio positioning apparatus 10 is a terminal located on the receiving side, and measures the position of the receiving side.

도 2를 참고하면, 무선 측위 장치(10)는 측정부(100), 추출부(200), 획득 및 계산부(300), 를 포함한다. Referring to FIG. 2, the wireless positioning device 10 includes a measuring unit 100, an extracting unit 200, an obtaining and calculating unit 300.

측정부(100)는 전파 지연 탭을 측정한다. 여기서, 전파 지연 탭의 분포는 송수신 사이의 거리에 비례하여 시간축으로 확대 또는 축소되는 형태이다. The measurement unit 100 measures a propagation delay tap. Herein, the distribution of the propagation delay taps is enlarged or reduced on the time axis in proportion to the distance between transmission and reception.

추출부(200)는 측정한 전파 지연 탭을 토대로 지연 확산 정보를 추출한다. The extractor 200 extracts delay spread information based on the measured propagation delay tap.

구체적으로, 추출부(200)는 전파 지연 탭의 분포로부터 송수신 사이의 거리 정보를 획득하기 위해 복수개의 형태를 가지는 지연 확산 정보를 추출한다. 이때, 복수개의 형태는 아래의 제1 척도 내지 제3 척도를 포함한다.Specifically, the extractor 200 extracts delay spread information having a plurality of forms in order to obtain distance information between transmission and reception from the distribution of the propagation delay taps. In this case, the plurality of forms include the following first to third scales.

(1) 제1 척도는 잡음 전력 수준보다 높으며, 평균 수신 신호 세기를 감안하여 문턱값 이상인 지연 탭들 중에서 최소 지연값과 최대 지연값의 차이이다.(1) The first measure is higher than the noise power level and is a difference between the minimum delay value and the maximum delay value among delay taps having a threshold value or more in consideration of the average received signal strength.

(2) 제2 척도는 지연 탭들의 절대 지연값들의 가중치 제곱평균제곱근 (weighted root mean square; weighted RMS) 값이다. 제2 척도는 지연 탭들의 절대 시간을 알아야 하며, 이는 TOA 환경과 동일하게 송신측의 절대 시각을 수신측이 알아야 하는 제한 조건을 포함한다. (2) The second measure is the weighted root mean square (weighted RMS) value of the absolute delay values of the delay taps. The second measure must know the absolute time of the delay taps, which includes the constraint that the receiver must know the absolute time of the sender, as in the TOA environment.

(3) 제3 척도는 지연 탭들의 지연값들의 상대적인 가중치 표준편차(weighted standard deviation)이다.(3) The third measure is the relative weighted standard deviation of the delay values of the delay taps.

복수개의 척도는 지연 탭들이

이고, 각 지연 탭의 수신 전력이

일 때, 수학식 1 내지 수학식 3과 같다. The multiple measures have delay taps

And the received power of each delay tap

In Equation 1, Equations 1 to 3 are the same.

여기서,

는 각각 잡음 전력 수준과 문턱값이다. here,

Are noise power levels and thresholds, respectively.

여기서, m은 지연 탭 시각들의 가중치 평균이다. Where m is the weighted average of the delay tap times.

복수개의 형태를 가지는 지연 확산 정보를 추출하는 경우, 제2 척도는 절대 시각값을 필요로 하고, 제1 척도 및 제3 척도는

들의 서로 상대적인 시각값만 있어도 지연 확산 정보를 추출할 수 있다. 즉, 제2 척도는 각 송신측의 절대 시각을 수신측이 알아야 하지만, 제1 척도 및 제3 척도는 송신측과 수신측이 서로의 시각을 알 필요가 없으며, 송신측 단말들이 서로 동기화 되어 있을 필요도 없는 장점이 있다. When extracting delay spread information having a plurality of forms, the second scale requires an absolute time value, and the first scale and the third scale

Delay spread information can be extracted even if only their relative visual values are present. That is, the second measure should know the absolute time of each sender, but the first measure and the third measure do not need to know each other's time. There is no need for it.

추출부(200)에서 추출한 지연 확산 정보는 정보 요소들(Information element, IE)을 포함한다. IE는 {tap time stamp, tap value}의 형태, 매트릭스(matrix) 또는 벡터(vector)의 형태를 가진다. tap time stamp는 채널의 전파 지 연 탭을 측정했을 때, 유효한 파워가 감지된 채널의 시간 정보이며, 채널의 시간 정보를 상대적 또는 절대적인 값으로 표현한 것이다. Tap value는 해당 tap time stamp에 해당하는 측정 파워값이며, 측정 파워값을 상대적 또는 절대적 파워로 표현될 수 있다. 여기서, 측정 파워값은 파워 대신에 진폭과 같은 표현 방식으로 대치할 수 있다. 또한, IE는 {tap time stamp, tap value}외에 해당 정보를 가공한 가중치 제곱평균제곱근, 가중치 표준편차, delay 폭, 평균 등의 형태로도 보고가 가능하다. 정보의 가공형태는 본 발명의 기본 정보를 이용한 모든 방법을 이용할 수 있다.The delay spread information extracted by the extractor 200 includes information elements (IEs). The IE has a form of {tap time stamp, tap value}, a matrix or a vector. The tap time stamp is the time information of the channel where valid power is detected when the propagation delay tap of the channel is measured, and represents the time information of the channel as a relative or absolute value. The tap value is a measured power value corresponding to the corresponding tap time stamp, and the measured power value may be expressed as a relative or absolute power. Here, the measured power value can be replaced by an expression method such as amplitude instead of power. In addition to the {tap time stamp, tap value}, the IE may also report in the form of a weighted square root mean square, standard weight deviation, delay width, and average. The processing form of the information can use any method using the basic information of the present invention.

획득 및 계산부(300)는 복수개의 형태를 가지는 지연 확산 정보를 토대로 송수신 사이의 거리를 획득하고, 획득한 송수신 사이의 거리를 토대로 수신측의 위치를 계산한다. 여기서, 송수신 사이의 거리는 반송파 주파수, 통신 시스템의 종류, 통신 지역 및 기후 등 전체적인 채널 환경에 따라 변할 수 있다. The acquisition and calculation unit 300 obtains a distance between transmission and reception based on delay spread information having a plurality of forms, and calculates a location of a reception side based on the obtained distance between transmission and reception. Here, the distance between the transmission and reception may vary depending on the overall channel environment such as carrier frequency, type of communication system, communication area and climate.

획득 및 계산부(300)는 채널 측정을 통해 근사 수식이나 데이터베이스를 구축하여, 이를 역으로 이용하여 송수신 사이의 거리를 획득한다. 여기서, 기존 채널 모델은 송수신 거리에 상관없이 지연 탭의 시간 이치가 고정되어 있는 경우가 일반적이다. 때문에, 기존에 주로 이용되는 채널 모델을 그대로 이용하는 방법은 적합하지 않다.The acquisition and calculation unit 300 constructs an approximation equation or a database through channel measurement, and uses the inverse to obtain a distance between transmission and reception. In the conventional channel model, the time value of the delay tap is generally fixed regardless of the transmission / reception distance. Therefore, a method of using a channel model mainly used as it is is not suitable.

채널 모델은 셀 내의 위치를 고려하여 평균적인 지연 탭을 제공한다. 예를 들어, ITU-R Pedestrian A 채널 모델의 경우에는 지연 탭이 0ns ~ 410ns에 걸쳐 4개가 있고 지연 탭별 평균 수신 전력이 0dB ~ -22.8dB로 정해져 있다. The channel model provides an average delay tap considering the position in the cell. For example, in the ITU-R Pedestrian A channel model, there are four delay taps from 0ns to 410ns and the average receive power for each delay tap is set to 0dB to -22.8dB.

획득 및 계산부(300)에서는 채널 측정을 통해 데이터 베이스 구축이 쉽지 않다. 때문에, 기존 채널 모델을 이용하되 기존 채널 모델의 지연 탭 위치를 송수신 거리에 따라 선형적으로 증가시킬 수 있다. 여기서, 송수신 거리가 멀어지면 모든 지연 탭 시각이 동일한 비율로 증가한다.Acquisition and calculation unit 300 is not easy to build a database through the channel measurement. Therefore, the existing channel model may be used, but the delay tap position of the existing channel model may be linearly increased according to the transmission / reception distance. Here, when the transmission / reception distance increases, all delay tap times increase at the same rate.

다음, 하향 링크 측위 방법을 토대로 위치를 계산하는 방법을 도 3 내지 도 4를 참조하여 상세하게 설명한다. 여기서, 하향 링크 측위 방법은 수신측 단말이 직접 위치 계산을 하거나 또는 송신측 네트워크로 정보를 넘겨서 측위를 계산하는 방법이다.Next, a method of calculating a position based on the downlink positioning method will be described in detail with reference to FIGS. 3 to 4. Here, the downlink positioning method is a method in which the receiving terminal calculates the location by directly calculating the location or handing over information to the transmitting network.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 하향 링크 측위에서 수신측 단말이 위치 계산을 하는 방법을 나타내는 흐름도이다. 3 is a flowchart illustrating a method of calculating a position by a receiving terminal in downlink positioning according to an embodiment of the present invention.

먼저, 본 발명의 실시예에 따른 무선 측위 장치(10)는 하향 링크 측위 방법을 이용하는 단말이다. 여기서, 무선 측위 장치(10)는 수신측에 위치하여 수신 측의 위치를 측정한다. First, the radio positioning apparatus 10 according to an embodiment of the present invention is a terminal using a downlink positioning method. Here, the wireless positioning device 10 is located on the receiving side and measures the position of the receiving side.

도 3을 참고하면, 무선 측위 장치(10)는 채널을 통해 송신측으로부터 받는 신호의 전파 지연 탭을 측정한다(S310). 여기서, 전파 지연 탭의 분포는 송수신 사이의 거리에 비례하여 시간축으로 확대 또는 축소되는 형태이다. Referring to FIG. 3, the wireless positioning apparatus 10 measures a propagation delay tap of a signal received from a transmitter through a channel (S310). Herein, the distribution of the propagation delay taps is enlarged or reduced on the time axis in proportion to the distance between transmission and reception.

무선 측위 장치(10)는 측정한 전파 지연 탭을 토대로 복수개의 형태를 가지는 지연 확산 정보를 추출한다(S320). The wireless positioning apparatus 10 extracts delay spread information having a plurality of forms based on the measured propagation delay tap (S320).

다음, 무선 측위 장치(10)는 추출한 지연 확산 정보들을 토대로 송수신 사이의 거리를 획득하고, 획득한 송수신 사이의 거리를 토대로 수신측의 위치를 계산한 다(S330). Next, the wireless positioning apparatus 10 obtains a distance between transmission and reception based on the extracted delay spread information, and calculates a location of the reception side based on the obtained distance between transmission and reception (S330).

무선 측위 장치(10)는 계산한 수신측의 위치에 해당하는 정보인 위치 정보를 필요시 네트워크로 전달한다(S340). The wireless positioning device 10 transmits the position information, which is information corresponding to the calculated position of the receiver, to the network when necessary (S340).

다음, 하향 링크 측위에서 네트워크가 위치 계산을 하는 방법을 도 4를 참조하여 상세하게 설명한다. Next, a method of calculating a position of the network in downlink positioning will be described in detail with reference to FIG. 4.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 하향 링크 측위에서 네트워크가 위치 계산을 하는 방법을 나타내는 흐름도이다. 4 is a flowchart illustrating a method of calculating a position of a network in downlink positioning according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참고하면, 무선 측위 장치(10)는 채널을 통해 송신측으로부터 받는 신호의 전파 지연 탭을 측정한다(S410). 여기서, 전파 지연 탭의 분포는 송수신 사이의 거리에 비례하여 시간축으로 확대 또는 축소되는 형태이다. Referring to FIG. 4, the wireless positioning apparatus 10 measures a propagation delay tap of a signal received from a transmitter through a channel (S410). Herein, the distribution of the propagation delay taps is enlarged or reduced on the time axis in proportion to the distance between transmission and reception.

무선 측위 장치(10)는 측정한 전파 지연 탭을 토대로 복수개의 형태를 가지는 지연 확산 정보를 추출한다(S420). 다음, 무선 측위 장치(10)는 추출한 지연 확산 정보를 송신측 네트워크로 전달한다(S430). The wireless positioning apparatus 10 extracts delay spread information having a plurality of forms based on the measured propagation delay tap (S420). Next, the radio location apparatus 10 transmits the extracted delay spread information to the transmitting network (S430).

무선 측위 장치(10)가 포함하는 획득 및 계산부(300)와 동일한 기능을 하는 송신측 네트워크의 해당 기기는 전달받은 지연 확산 정보를 토대로 송수신 사이의 거리를 획득하고, 획득한 송수신 사이의 거리를 토대로 수신측의 위치를 계산한다(S440).The corresponding device of the transmitting side network having the same function as the acquiring and calculating unit 300 included in the wireless positioning apparatus 10 obtains the distance between transmission and reception based on the received delay spread information, and calculates the distance between the transmission and reception. The position of the receiving side is calculated on the basis of step S440.

무선 측위 장치(10)는 필요시 송신측 네트워크를 통해 수신측의 위치에 해당하는 정보인 위치 정보를 전달받는다(S450).If necessary, the wireless positioning apparatus 10 receives location information, which is information corresponding to a location of a receiving side, through a transmitting network (S450).

본 발명의 실시예에 따른 무선 측위 방법 및 그 장치는 셀룰러 이동통신 시 스템 또는 센서 네트워크 등 무선 측위가 필요한 무선망에 적용할 수 있으며, 이에 한정하지 않는다. The wireless positioning method and apparatus according to the embodiment of the present invention can be applied to a wireless network requiring wireless positioning such as a cellular mobile communication system or a sensor network, but is not limited thereto.

이처럼, 본 발명의 실시예에 따른 무선 측위 방법 및 그 장치는 지연 확산을 이용하여 무선 측위를 수행함으로써, 무선 측위의 정밀도를 향상시킬 수 있다. 또한, 지연 확산을 이용하는 무선 측위 방법과 종래의 무선 측위 방법을 결합하여, 무선 측위의 성능을 향상 시킬 수 있다. As such, the wireless positioning method and apparatus according to the embodiment of the present invention can improve the precision of wireless positioning by performing wireless positioning using delay spreading. In addition, by combining the wireless positioning method using a delay spread and the conventional wireless positioning method, it is possible to improve the performance of the wireless positioning.

이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다. The embodiments of the present invention described above are not only implemented by the apparatus and method but may be implemented through a program for realizing the function corresponding to the configuration of the embodiment of the present invention or a recording medium on which the program is recorded, The embodiments can be easily implemented by those skilled in the art from the description of the embodiments described above.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, It belongs to the scope of right.

Claims

위치를 측정하는 무선 측위 방법에 있어서, In the wireless positioning method for measuring the position,

수신측의 단말이 채널을 통해 송신측으로부터 받는 신호의 전파 지연 탭들을 측정하는 단계, Measuring, by a receiving terminal, propagation delay taps of a signal received from a transmitting side through a channel;

상기 측정된 전파 지연 탭들을 토대로 지연 확산 정보를 추출하는 단계, Extracting delay spread information based on the measured propagation delay taps;

상기 지연 확산 정보를 토대로 송수신 사이의 거리를 획득하는 단계, 그리고Obtaining a distance between transmission and reception based on the delay spread information, and

획득한 상기 송수신 사이의 거리를 토대로 수신측의 위치를 계산하는 단계Calculating a position of a receiving side based on the obtained distance between the transmitting and receiving;

를 포함하고,Including,

상기 지연 확산 정보는 The delay spread information is

상기 측정된 전파 지연 탭들 중, 평균 수신 신호 세기를 토대로 하는 문턱값 이상의 지연값을 가지는 지연 탭들 중에서 최소 지연값과 최대 지연값의 차이인 제1 척도,A first measure of a difference between a minimum delay value and a maximum delay value among delay taps having a delay value equal to or greater than a threshold value based on an average received signal strength among the measured propagation delay taps,

상기 측정된 전파 지연 탭들의 절대 지연값들의 가중치 제곱 평균 제곱근값인 제2 척도,A second measure of a weighted square root mean square value of absolute delay values of the measured propagation delay taps;

상기 측정된 전파 지연탭들의 지연값들의 상대적인 가중치 표준 편차인 제3 척도A third measure of the relative weighted standard deviation of the delay values of the measured propagation delay taps;

중 적어도 하나를 포함하는 무선 측위 방법. Wireless positioning method comprising at least one of.

제1항에 있어서, The method of claim 1,

상기 전파 지연 탭의 분포는 상기 송수신 사이의 거리에 비례하여 시간축으로 확대 또는 축소되는 형태를 가지는 무선 측위 방법. And a distribution of the propagation delay taps is enlarged or reduced in a time axis in proportion to the distance between the transmission and reception.

제1항에 있어서, The method of claim 1,

상기 송수신 사이의 거리를 획득하는 단계는 Obtaining a distance between the transmission and reception

상기 전파 지연 탭 측정 시 이용한 상기 채널의 측정을 통해 근사 수식이나 데이터베이스를 구축하는 단계, 그리고Constructing an approximation equation or database by measuring the channel used for the propagation delay tap measurement; and

상기 근사 수식이나 상기 데이터베이스를 토대로 상기 송수신 사이의 거리를 획득하는 단계Obtaining a distance between the transmission and reception based on the approximation formula or the database

를 포함하는 무선 측위 방법. Wireless positioning method comprising a.

제1항에 있어서, The method of claim 1,

계산한 수신측의 위치를 포함하는 정보를 상기 송신측으로 전송하는 단계Transmitting information including the calculated position of the receiving side to the transmitting side;

를 더 포함하는 무선 측위 방법. Wireless positioning method further comprising.

위치를 측정하는 무선 측위 장치에 있어서, In the radio positioning device for measuring the position,

송신측으로부터 채널을 통해 전달받는 신호의 전파 지연 탭들을 측정하는 측정부,A measurement unit for measuring propagation delay taps of a signal transmitted through a channel from a transmitter,

상기 전파 지연 탭들을 토대로 지연 확산 정보를 추출하는 추출부, 그리고An extraction unit for extracting delay spread information based on the propagation delay taps, and

상기 지연 확산 정보를 토대로 송수신 사이의 거리를 획득하고, 획득한 상기 송수신 사이의 거리를 토대로 수신측의 위치를 계산하는, 획득 및 계산부Acquisition and calculation unit for obtaining the distance between the transmission and reception based on the delay spread information, and calculating the position of the receiving side based on the obtained distance between the transmission and reception

를 포함하고,Including,

상기 지연 확산 정보는 The delay spread information is

중 적어도 하나를 포함하는 무선 측위 장치.Wireless positioning device comprising at least one of.

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제5항에 있어서, The method of claim 5,

상기 전파 지연 탭의 분포는 상기 송수신 사이의 거리에 비례하여 시간축으로 확대 또는 축소되는 분포를 가지는 무선 측위 장치.The distribution of the propagation delay tap has a distribution that is expanded or reduced in the time axis in proportion to the distance between the transmission and reception.

수신측의 위치를 측정하는 무선 측위 방법에 있어서, In the radio positioning method for measuring the position of the receiving side,

상기 수신측의 단말이 채널을 통해 송신측으로부터 받는 신호의 전파 지연 탭들을 측정하는 단계, Measuring propagation delay taps of a signal received from a transmitting side through a channel by the receiving terminal;

상기 전파 지연 탭들을 토대로 지연 확산 정보를 추출하는 단계, Extracting delay spread information based on the propagation delay taps;

상기 지연 확산 정보를 상기 송신측으로 전달하는 단계, 그리고Delivering the delay spread information to the sender, and

상기 지연 확산 정보에 대응하는 송수신 사이의 거리 및 상기 수신측의 위치를 계산한 결과를 전달받는 단계Receiving a result of calculating a distance between a transmission and reception corresponding to the delay spread information and a position of the reception side;

를 포함하고,Including,

상기 지연 확산 정보는 The delay spread information is

중 적어도 하나를 포함하는 무선 측위 방법.Wireless positioning method comprising at least one of.

제8항에 있어서, 9. The method of claim 8,

상기 전파 지연 탭의 분포는 상기 송수신 사이의 거리에 비례하여 시간축으 로 확대 또는 축소되는 분포를 가지는 무선 측위 방법. The distribution of the propagation delay tap has a distribution that is expanded or reduced in the time axis in proportion to the distance between the transmission and reception.

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제8항에 있어서, 9. The method of claim 8,

상기 전달받는 단계는 The receiving step

상기 송신측에서는 상기 지연 확산 정보를 토대로 상기 송수신 사이의 거리를 획득하는 단계, Acquiring a distance between the transmission and reception based on the delay spread information at the transmitting side;

상기 송수신 사이의 거리를 토대로 상기 수신측의 위치를 계산하는 단계, 그리고Calculating a position of the receiving side based on the distance between the transmitting and receiving, and

계산한 상기 수신측의 위치와 상기 송수신 사이의 거리를 상기 수신측의 단말로 전달하는 단계, Transmitting the calculated distance between the reception side and the transmission / reception to a terminal of the reception side,