KR20010075857A - An Location Measurement Method Using Additional Access Channel for CDMA - Google Patents
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Abstract
본 발명에서는, 단말기 위치를 중심으로한 주변 기지국에 해당 단말기의 접근 채널 정보를 가지는 다른 채널 요소(부가 액세스 채널)를 부가함으로써 둘 이상의 기지국에서 단말기의 접근 정보를 얻을 수 있도록 한다.In the present invention, by adding another channel element (additional access channel) having access channel information of the terminal to the neighboring base station centered on the terminal location, the access information of the terminal can be obtained from two or more base stations.
Description
본 발명은 CDMA(Code Division Multiple Access) 방식을 사용한 이동 통신 시스템에서 이동 통신 단말기의 종래의 기능을 변경함이 없이 단말기의 위치를 파악하는 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 셀룰라, PCS(Personal Communications System)와 향후 전개될 IMT-2000(International Mobile Telephone-2000) 시스템에서도 동일하게 적용할 수 있다.The present invention relates to a method for determining the position of a terminal in a mobile communication system using a code division multiple access (CDMA) scheme without changing the conventional functions of the mobile communication terminal. In particular, the present invention can be equally applicable to cellular, PCS (Personal Communications System) and IMT-2000 (International Mobile Telephone-2000) system.
이동 통신 시스템용 기지국에서 파악할 수 있는 단말기의 위치 정보와 관련된 사항은 오직 단말기의 전파 세기와 RTD(Round Trip Delay)로 표시되는 개략적인 거리, 세 개의 섹터 중 단말기가 어느 섹터에 위치하고 있는가를 나타내는 섹터 정보 등이다.Regarding the location information of the terminal which can be recognized by the base station for the mobile communication system, only the propagation strength of the terminal and the rough distance represented by the round trip delay (RTD), and sector information indicating which sector of the three sectors the terminal is located in And so on.
CDMA 방식을 이용한 이동 통신 방식에서 전송하고자 하는 데이터는 초당 1,228,800 Chip(bit)로 변환되어 전송된다. 빛의 속도가 초당 30만km이므로, 1 Chip 시간 동안의 거리는 30만 km/1,228,800 = 0.244, 즉 244 m이다. 탐색 엔진(Search Engine)의 분석 능력(Resolution) 이 1/8 PN Chip이므로 RTD에 의해 측정할 수 있는 분석 능력은 이론상 30 m가 된다.In a mobile communication method using a CDMA method, data to be transmitted is converted into 1,228,800 chips per bit and transmitted. Since the speed of light is 300,000 km per second, the distance for one chip hour is 300,000 km / 1,228,800 = 0.244, or 244 m. Since the resolution of the Search Engine is 1/8 PN Chip, the analysis capability that can be measured by RTD is theoretically 30m.
그러나, 종래 방법에서는 단말기가 기지국으로 접근할 때 단말기는 유일 경로를 사용하여 1 개의 기지국으로만 접근한다는 문제점이 있다. 즉, 단말기와 기지국 사이에는 이들간에 약정된 채널 정보를 사용하기 때문에, 다른 기지국에서는 이 채널 정보를 인식할 수 없게 된다.However, the conventional method has a problem in that when the terminal approaches the base station, the terminal accesses only one base station using a unique path. That is, since the channel information contracted between them is used between the terminal and the base station, this base station cannot recognize this channel information.
2 차원 상에서 단말기의 위치를 파악하기 위해서는 기지국에서 방위각과 거리를 측정할 수 있어야 하고, 3차원 상에서 단말기의 위치를 파악하기 위해서는 방위각, 고각, 거리를 알 수 있어야 하는데, 거리는 전술한 30m 단위를 사용한다고 할지라도 방위각은 알파, 베타, 감마 중 어느 섹터에 단말기가 위치하고 있는가 하는 섹터 정보 밖에 알 수 없기 때문에 120 °의 오차를 가지게 된다. 이렇게 오차가 큰 추정 방위각에 의한 삼각 측정법을 사용할 경우 오차가 심하게 되어, 예컨대 단말기의 위치 식별의 정확도 등의 효율적인 서비스를 제공할 수가 없게 된다.In order to determine the location of the terminal in two dimensions, the base station must be able to measure the azimuth and distance, and in order to determine the position of the terminal in three dimensions, the azimuth, elevation, and distance must be known. However, the azimuth angle has an error of 120 ° because only sector information indicating which sector of the alpha, beta, or gamma is located in the sector is known. When the triangulation method using the estimated azimuth angle having a large error is used, the error becomes severe, and thus, it is impossible to provide an efficient service such as the accuracy of location identification of the terminal.
따라서, 보다 정확한 삼각 측정법이 가능하기 위해서는 3개 이상의 기지국에서 단말기의 위치를 측정할 수 있어야 하는데, 종래의 방법으로는 이것이 불가능하다. 왜냐하면, 종래 방법에서는 단말기가 액세스를 시도할 경우, 단말기가 여러 기지국의 파일롯을 인지하고 있다고 하더라도 그 중 제일 크기가 센 파일롯을 가지는 특정 섹터로만 액세스를 시도하기 때문이다.Therefore, in order to enable more accurate triangulation, it is necessary to measure the position of the terminal at three or more base stations, which is impossible with the conventional method. This is because, in the conventional method, when the terminal attempts to access, even if the terminal recognizes pilots of several base stations, the terminal attempts to access only a specific sector having the strongest pilot among them.
단말기가 어떤 액세스 채널을 이용하여 액세스를 시도할 것인가는 단말기가 수신하고 있는 페이징 채널(paging channel) 정보, 액세스 채널 정보, 파일롯 PN(pilot PueudoNoise)으로 구성되는 액세스 채널 롱코드(access channel long code)에 의해 결정된다. 여기서 파일롯 PN은 주변 기지국들의 각 섹터에서 전파되는 전파중 파일롯 신호 세기가 가장 큰 섹터의 파일롯 PN을 사용하여 결정한다.Which access channel the terminal attempts to access is determined by an access channel long code consisting of paging channel information, access channel information, and pilot pilot noise (PN) received by the terminal. Determined by Here, the pilot PN is determined using a pilot PN of a sector having the largest pilot signal strength during propagation propagated in each sector of neighboring base stations.
도 1은 종래 기술에 따른, 3 개의 기지국이 서로 중첩되는 영역에서 단말기가 기지국에 접근하는 경로를 도시한 도면.1 is a diagram illustrating a path in which a terminal approaches a base station in an area where three base stations overlap each other according to the related art.
도 2는 본 발명에 따른, 부가 액세스 채널을 사용할 때의 시스템 구성을 도시한 도면.2 illustrates a system configuration when using an additional access channel in accordance with the present invention.
본 발명은, CDMA 방식의 이동 통신 서비스, 혹은 부가 서비스를 제공하기 위한 시스템 중 단말기로부터의 신호를 인지하는 모든 장치에 동일 CDMA FA(Frequency Assignment)의 수신 안테나로부터 받은 CDMA 역방향(Reverse) 신호를, 그 장치의 송신 안테나를 이용하여 전송하는 파일롯 PN과 연관되지 않은 여러 개의 액세스 채널로 처리하는 방법에 관한 것이다.The present invention provides a CDMA reverse signal received from a receiving antenna of the same CDMA Frequency Assignment (FA) to all devices that recognize a signal from a terminal in a system for providing a CDMA mobile communication service or an additional service. The present invention relates to a method for processing into multiple access channels not associated with a pilot PN transmitted using a transmission antenna of the device.
즉, CDMA 장치 중 단말기 신호를 수신하는 측의 장치가 시스템 파라메타 메시지에서 약속한 액세스 채널의 수를 초과하는 숫자의 액세스 채널을 부가로 이용하는 방법에 관한 것이다.That is, the present invention relates to a method of additionally using a number of access channels exceeding the number of access channels promised in a system parameter message by a device receiving a terminal signal among CDMA devices.
여기서, 상기 안테나는 지향성 안테나일 수 있다.Here, the antenna may be a directional antenna.
또한, 본 발명은 상기 부가 액세스 채널 방식을 응용한 것으로써 통화중인단말기(In Traffic)가 그 단말기와 통화중인 섹터가 아닌 다른 기지국의 섹터 혹은 같은 기지국의 다른 섹터로부터의 통화에 필요한 각종 정보(Walsh Code, Long Code, 단말기 ESN, 단말기 MIN, RTD 등)를 사용하여 방위각, 고각, 거리 정보를 얻어내는 방법에 관한 것으로서, 즉 부가 Access Channel 과 유사한 방법으로 부가 Traffic Channel 을 사용하는 방법에 관한 것이다.In addition, the present invention is applied to the additional access channel method, the terminal (In Traffic) that is in communication with the terminal other than the sector of the other base station or other sectors of the same base station for the call (Walsh) Code, Long Code, Terminal ESN, Terminal MIN, RTD, etc.) to obtain azimuth, elevation, and distance information, that is, a method of using an additional traffic channel in a manner similar to the additional Access Channel.
본 발명에서는, 종래 기술의 이러한 문제점을 극복하기 위하여 단말기 위치를 중심으로한 주변 기지국에 해당 단말기의 접근 채널 정보를 가지는 다른 채널 요소(부가 액세스 채널)를 부가함으로써 둘 이상의 기지국에서 단말기의 접근 정보를 얻을 수 있도록 한다. 단말기는 액세스 채널을 통하여 기지국으로 접근하는데 단말기가 어느 기지국의 액세스 채널로 접근할 것인가는 특정 기지국의 파일롯 PN, BASE_ID, 액세스 채널 수, 페이징 채널 수에 의해서 결정된다. 지금까지의 CDMA 방식의 이동 통신 시스템에서는, 1 개 기지국은 1 개 FA(Frequency Assignment)에 자기 고유의 액세스 채널만 가지고 있다.In the present invention, in order to overcome this problem of the prior art, by adding another channel element (additional access channel) having the access channel information of the terminal to the neighboring base station centered on the terminal position, the access information of the terminal at two or more base stations is added. To get it. The terminal accesses the base station through the access channel. Which base station the terminal accesses is determined by the pilot PN, BASE_ID, number of access channels, and number of paging channels of a specific base station. In the conventional CDMA mobile communication system, one base station has only its own access channel in one frequency assignment (FA).
이러한 종래 기술을 개선하여, 본 발명에서는 단말기의 3차원 위치 측정에 삼각 측정법을 사용하기 위해 1 개 기지국이 1 개 이상의 다른 기지국의 액세스 채널(부가 액세스 채널)을 가지도록 함으로써 자기 기지국으로 접근하는 단말기는 고유 액세스 채널을 통해 정상적인 서비스 절차가 진행되도록 하고, 부가 액세스 채널을 통해 접근하는 단말기는 위치 측정용 서비스에 정보를 제공하도록 함으로써 전술한 문제점을 해결하였다.In order to improve the prior art, in the present invention, in order to use the triangulation method for the three-dimensional position measurement of the terminal, the terminal accessing to its own base station by having one base station have access channels (additional access channels) of one or more other base stations. The above problem is solved by allowing a normal service procedure to proceed through a unique access channel, and allowing a terminal accessing through an additional access channel to provide information to a location measurement service.
이를 예로 들어 설명하겠다.This will be explained as an example.
현재 CDMA 방식을 사용한 이동 통신 서비스(셀룰러, PCS)에서 운용하는 기지국은 일반적으로 1 FA에 대해 3 섹터 방식을 사용하고 있다. 각 기지국은 BASE_ID로 구분이 되고 각 섹터는 파일롯 PN에 의해 구분된다. 기지국의 특정 섹터는 여러 개의 액세스 채널을 보유하여 기지국으로 접근하는 단말기에 경로를 제공한다. 여기서는 설명의 편의를 위해, 1 FA, 3 섹터, 1 액세스 채널, 1 페이징 채널, 1 트래픽 채널(Traffic Channel)이라는 임의의 특성을 가진 기지국을 가정하겠다.Currently, a base station operating in a mobile communication service (cellular, PCS) using a CDMA scheme generally uses a three sector scheme for one FA. Each base station is classified by BASE_ID and each sector is identified by a pilot PN. A particular sector of a base station has several access channels to provide a path to a terminal accessing the base station. For convenience of description, it is assumed herein that the base station has arbitrary characteristics such as 1 FA, 3 sectors, 1 access channel, 1 paging channel, and 1 traffic channel.
도 1은 종래 기술에 따른, 3 개의 기지국이 서로 중첩되는 영역에서 단말기가 기지국에 접근하는 경로를 도시한 도면이다.1 is a diagram illustrating a path in which a terminal approaches a base station in an area where three base stations overlap each other according to the related art.
도 1에서, 기지국의 파일롯의 세기가 B 기지국의 베타 섹션에서 가장 세기 때문에 B 기지국의 베타 섹션의 액세스 채널을 사용하요 접근하고 있음을 도시하고 있다.In Fig. 1, the strength of the pilot of the base station is approaching using the access channel of the beta section of the B base station because it is the strongest in the beta section of the B base station.
CDMA 방식의 이동 통신에서 단말기가 기지국에 접근하기 위해 필요한 롱코드(long code)는 다음과 같은 조합으로 이루어진다.In the CDMA mobile communication, a long code necessary for a terminal to access a base station is composed of the following combinations.
액세스 채널 롱코드 = (액세스 채널 수, 페이징 채널 수, 기지국 ID, 파일롯 PN).Access channel longcode = (number of access channels, number of paging channels, base station ID, pilot PN).
단말기는 주변 기지국의 파일롯 세기를 측정하여 가장 강력한 세기를 지닌 기지국의 파일롯을 사용하여, 기지국에 접근하기 위해 필요한 액세스 채널 롱코드를 설정한다. 따라서 단말기가 액세스 채널을 통하여 기지국으로 접근할 때는 주위에 여러 기지국이 있다고 하더라도 단말기의 신호를 인식하는 것은 위의 롱코드가 일치하고 있는 기지국 하나 뿐이다.The terminal measures the pilot strength of the neighboring base stations and sets the access channel long code necessary for accessing the base station using the pilot of the base station having the strongest strength. Therefore, when a terminal accesses a base station through an access channel, even if there are several base stations around, only one base station to which the above long code matches is recognized.
현재 이동 통신 사업자들이 기지국을 운용함에 있어서 액세스 채널수를 한 개만 사용하고 있다. 액세스 채널을 두 개로 늘인다고 하더라도 가입자의 단말기가 통화를 시도하기 위해 실제로 사용하는 액세스 채널은 하나이다. 즉, 종래 기술에서는 동시에 두 개 이상의 액세스 채널을 사용하지 않는다. 따라서, 종래 기술에 따르면 액세스 채널을 증가시킨다고 하더라도 위치 측정 문제를 해결하는 데 아무런 도움이 되지 않는다.Currently, mobile operators use only one access channel in operating a base station. Even if the access channel is extended to two, only one access channel is actually used by the subscriber terminal to attempt a call. That is, the prior art does not use two or more access channels at the same time. Therefore, according to the prior art, even increasing the access channel does not help to solve the position measurement problem.
그러나, 기지국이 단말기와 약정한 액세스 채널 이외의 단말기의 접근을 단순 인지하기 위한 목적을 지닌 부가 액세스 채널을 운용한다면 위치 측정을 위한 3 곳 이상에서의 위치 정보를 얻을 수 있게 된다.However, if the base station operates an additional access channel for the purpose of simply recognizing the access of the terminal other than the access channel to the terminal, it is possible to obtain location information from three or more locations for location measurement.
도 2는 본 발명에 따른, 부가 액세스 채널을 사용할 때의 시스템 구성을 도시한 도면이다.2 is a diagram illustrating a system configuration when using an additional access channel according to the present invention.
위에서 가정한 특성의 기지국 3 개를 각각 A 기지국, B 기지국, C 기지국이라고 가정한다. 그리고 단말기가 A 기지국의 알파 섹터, B 기지국의 베타 섹터, C 기지국의 감마 섹터가 중첩되는 곳에 위치하고 있다고 가정하자. 이때 단말기는 A 기지국의 알파 섹터의 파일롯을 잡고 있다고 가정하자.It is assumed that the three base stations having the above characteristics are A base station, B base station, and C base station, respectively. Suppose that the terminal is located where the alpha sector of base station A, the beta sector of base station B, and the gamma sector of base station C overlap. Assume that the terminal is holding a pilot of the alpha sector of the A base station.
종래의 기술로는 A 기지국의 알파 섹터만 액세스 채널을 통한 단말기 접근을 인식할 수 있다.In the prior art, only the alpha sector of the A base station can recognize the terminal access through the access channel.
그러나 본 발명에 따른 부가 액세스 채널 기법을 사용할 경우 다음과 같이 시스템을 구성할 수 있다.However, when the additional access channel scheme according to the present invention is used, the system can be configured as follows.
1) A 기지국의 알파 섹터는 고유 액세스 채널 알파와 부가 액세스 채널{(B기지국 베타), (C 기지국 감마)}를 가진다.1) The alpha sector of base station A has a unique access channel alpha and an additional access channel {(base station beta), (base station gamma)}.
2) B 기지국의 베타 섹터는 고유 액세스 채널 베타와 부가 액세스 채널{(C기지국 감마), (A 기지국 알파)}를 가진다.2) The beta sector of base station B has a unique access channel beta and an additional access channel {(base station gamma), (base station A)}.
3) C 기지국의 감마 섹터는 고유 액세스 채널 감마와 부가 액세스 채널{(A기지국 알파), (B 기지국 베타)}를 가진다3) The gamma sector of base station C has a unique access channel gamma and an additional access channel {(base station A), (base station B)}.
여기서 유의할 점은, 각 기지국의 부가 액세스 채널에서 얻어진 정보는 정상적인 호처리 과정에서는 배제되고 위치 정보 확인을 위해서만 사용된다는 점이다.Note that the information obtained from the additional access channel of each base station is excluded in the normal call processing process and used only for location information confirmation.
단말기가 A 기지국의 알파 섹터를 사용하여 기지국으로 접근할 경우, B 기지국의 부가 액세스 채널(A 기지국 알파), C 기지국의 부가 액세스 채널(A 기지국 알파)에서도 단말기의 RTD(Round Trip Delay), 단말기의 신호세기, 방위각, 고각(지향성 안테나를 사용할 경우의 더욱 세밀한 방위각, 고각을 얻을 수 있음) 등의 위치 정보를 얻을 수 있다. 이것은 삼각 측정법을 사용할 경우에 필요한 3 곳 이상에서의 위치 정보를 얻을 수 있게 됨을 뜻한다When the terminal accesses the base station by using the alpha sector of the base station A, the terminal may use the round trip delay (RTD) and the terminal in the additional access channel of the B base station (A base station alpha) and the additional access channel of the C base station (A base station alpha). Position information such as signal strength, azimuth, and elevation (more detailed azimuth and elevation when using a directional antenna) can be obtained. This means that you will be able to obtain the location information from three or more locations when using triangulation.
본 발명 따르면, GPS(Global Positioning System) 없이 삼각 측정법을 사용한 위치 정보를 얻기 위한 서비스를 이동 통신 사용자에게 제공할 수 있게 된다.According to the present invention, it is possible to provide a mobile communication user with a service for obtaining location information using triangulation without a Global Positioning System (GPS).
또한, 단말기의 H/W, S/W적인 수정 없이 위치 정보 서비스에 이용할 수 있다.In addition, it can be used for location information services without H / W, S / W modification of the terminal.
또한, 기존 기지국의 설비에 전혀 영향을 주지 않고 지향성 안테나, 역방향RF 장치, CDMA 채널 카드로 이루어진 간단한 장치를 사용하여 위치 정보 서비스를 실시할 수 있다.In addition, the location information service can be performed using a simple device consisting of a directional antenna, a reverse RF device, and a CDMA channel card without affecting the facilities of the existing base station.
이러한 방법을 이동 통신 서비스 사업자가 사용할 경우 만약 고유 액세스 채널의 이상으로 인해 운용자가 전혀 인식할 수 없는 상태에서의 오류(Fault)가 발생한다고 하더라도 다른 기지국의 부가 액세스 채널을 통해 얻은 정보를 바탕으로 하여 지속적인 서비스를 제공할 수 있다.If this method is used by the mobile service provider, even if a fault occurs in the state that the operator cannot recognize at all due to the abnormality of the unique access channel, it is based on the information obtained through the additional access channel of the other base station. Can provide continuous service
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