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KR100567489B1 - Terminal Location Estimation Method in Mobile Communication System - Google Patents

Terminal Location Estimation Method in Mobile Communication System Download PDF

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KR100567489B1
KR100567489B1 KR20030026103A KR20030026103A KR100567489B1 KR 100567489 B1 KR100567489 B1 KR 100567489B1 KR 20030026103 A KR20030026103 A KR 20030026103A KR 20030026103 A KR20030026103 A KR 20030026103A KR 100567489 B1 KR100567489 B1 KR 100567489B1
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terminal
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햄펙스 주식회사
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Abstract

본 발명은 이동통신시스템에서 기지국 위치정보와 중계기 정보를 이용하여 중계기 지연 효과를 효과적으로 보상하여 단말기의 위치를 보다 정확하게 추정할 수 있도록 하는 단말기 위치 추정 방법에 관한 것으로, 이를 실현하기 위한 본 발명은, 기지국이나 중계기에서 발신한 신호를 단말기가 수신한 후 각 기지국을 신호원으로 간주하여 각 신호원의 좌표값과 각 신호의 도착시간차를 이용하여 단말기의 가상의 위치를 추정하는 제1단계; 수신된 신호가 중계기를 경유하였는지를 판단하고 수신된 신호가 중계기를 경유하였을 경우 그 경유한 중계기를 선정하는 제2단계; 선정된 중계기를 신호원으로 간주하여 선정된 중계기의 지연효과를 보상한 후 각 신호원의 좌표값과 각 신호의 도착시간차를 이용하여 단말기의 위치를 추정하는 제3단계 ;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한며, 중계기 지연 문제로 발생되는 위치 오차를 극복하고, 중계기 정보를 이용하여 중계기 효과를 배제한 단말기의 위치 추정이 가능하도록 하여, 보다 정확하게 단말기의 위치를 추정할 수 있도록 하는 발명임.The present invention relates to a method for estimating the position of a terminal so that the position of the terminal can be more accurately estimated by effectively compensating the delay delay effect using the base station position information and the repeater information in a mobile communication system. A first step of estimating a virtual position of the terminal using a coordinate value of each signal source and a time difference of arrival of each signal by considering each base station as a signal source after the terminal receives a signal transmitted from a base station or a repeater; Determining whether the received signal has passed through the repeater, and if the received signal has passed through the repeater, selecting the repeater; And a third step of estimating the position of the terminal using the coordinate values of each signal source and the arrival time difference of each signal after compensating the delay effect of the selected repeater by considering the selected repeater as a signal source. It is an invention to overcome the position error caused by the delay delay problem, and to estimate the position of the terminal more accurately by using the repeater information to estimate the position of the terminal without the repeater effect.

단말기, 기지국, 중계기, 위치추정Terminal, base station, repeater, location estimation

Description

이동통신시스템에서의 단말기 위치 추정 방법{METHOD FOR ESTIMATING LOCATION OF TERMINAL IN MOBILE COMMUNICATION SYSTEM}Terminal location estimation method in mobile communication system {METHOD FOR ESTIMATING LOCATION OF TERMINAL IN MOBILE COMMUNICATION SYSTEM}

도 1은 이동통신시스템에서 중계기 정보를 이용하여 단말기의 위치를 추정하는 전체적인 과정을 개략적으로 도시한 도면,1 is a diagram schematically illustrating an overall process of estimating the position of a terminal using repeater information in a mobile communication system;

도 2는 TDOA 방식에서의 단말기의 위치 추정 방식을 도시한 도면,2 is a diagram illustrating a location estimation method of a terminal in a TDOA method;

도 3은 본 발명의 제1실시예에서의 위치추적시스템에서 각각의 거리를 나타내는 도면,3 is a diagram showing respective distances in the position tracking system according to the first embodiment of the present invention;

도 4는 상기 제1실시예에서 위치 계산시 오차가 최소가 되게 하는 H-GX와 GX 벡터의 직교성 도면,4 is an orthogonality diagram of H-GX and GX vectors for minimizing errors in position calculation in the first embodiment;

도 5는 본 발명의 제2실시예에 의한 추정방법을 설명하는 흐름도,5 is a flowchart for explaining an estimation method according to a second embodiment of the present invention;

도 6은 중계기 지연이 없는 경우의 에러타원을 도시한 도면,6 is a diagram illustrating an error ellipse when there is no repeater delay;

도 7은 중계기 지연으로 인해 에러타원이 확장된 것을 도시한 도면,7 is a diagram illustrating an error ellipse extended due to a relay delay;

도 8은 상기 제2실시예에 따라 중계기 지연 효과를 배제한 에러타원을 도시한 도면,8 is a diagram illustrating an error ellipse excluding a repeater delay effect according to the second embodiment;

도 9는 상기 제2실시예에 따라 위치 계산시 결정되는 에러타원의 도면.9 is a diagram of an error ellipse determined at the time of position calculation according to the second embodiment;

본 발명은 이동통신시스템에서 기지국 위치정보와 중계기 정보를 이용하여 이동통신단말기(이하 '단말기'라 함)의 위치를 추정할 수 있도록 하는 단말기 위치 추정 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 4개 이상의 기지국 정보를 가지고 위치 계산시 발생하는 오차가 기준 한도 오차를 넘어서면 중계기에 의한 지연효과로 판단, 기지국 정보(기지국의 좌표 값)를 중계기 값으로 대체하여 에러타원이 최소가 되는 중계기 정보(중계기 좌표값, 중계기의 시간지연 값)를 이용함으로써 중계기 지연 효과를 효과적으로 보상하여 보다 정확하게 단말기의 위치를 추정할 수 있도록 하는 이동통신시스템에서의 단말기 위치 추정 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a terminal location estimation method for estimating the location of a mobile communication terminal (hereinafter referred to as a 'terminal') using base station location information and repeater information in a mobile communication system. If the error occurred when calculating the location with the base station information exceeds the standard limit error, it is judged to be a delay effect by the repeater.Replace the base station information (coordinate value of the base station) with the repeater value to minimize the error ellipse. Value, the time delay value of the repeater) and the terminal location estimation method in a mobile communication system to effectively compensate for the delay delay effect to estimate the position of the terminal more accurately.

일반적으로 중계기는 스스로 통화 용량을 가지고 있지 않고, 기지국에 종속적으로 동작하며 기지국 출력의 변화를 아무런 손상 없이 선형적으로 중계하는 역할을 한다. 그리고 중계기의 하드웨어 시간 지연을 거쳐서 사용자와 기지국에 도달하는 신호는 매우 먼 거리의 기지국 또는 사용자에서 신호가 송신되어오는 효과와 같다. 따라서, 거리에 전파 시간 지연을 보상해 주기 위한 사용자와 기지국의 각종 윈도우 사이즈 파라미터를 적절히 설정해 주어야 각종 신호(파일롯, 엑세스, 역 방향 통화 채널)의 초기 검색이 가능하게 된다. In general, a repeater does not have a call capacity by itself, operates in a base station dependent manner, and plays a role of linearly relaying a change in base station output without any damage. And the signal reaching the user and the base station through the hardware time delay of the repeater is the same as the effect that the signal is transmitted from the base station or the user of a very long distance. Therefore, various window size parameters of the user and the base station should be appropriately set to compensate for propagation time delay in the distance, so that initial search of various signals (pilot, access, reverse call channel) is possible.

중계기의 하드웨어 시간 지연은 중계기 RF회로에 사용되는 표면탄성파(SAW) 필터에 의해 대부분 발생하며 표면탄성파 필터의 특성에 따라 송신, 수신경로 각각 5∼12μsec 정도의 시간 지연이 발생하며, 중계기 이득을 높일 경우(낮은 입력, 높은 출력) 송신 출력의 스퓨리어스 신호가 전파 법규를 만족하기 어렵게 되므로 좀더 날카로운 표면탄성파 필터를 사용하게 되며, 이때에는 표면탄성파 필터 한 개에서만 약 10 μsec 정도의 시간 지연이 발생한다. The hardware time delay of the repeater is mostly caused by surface acoustic wave (SAW) filter used in the repeater RF circuit, and depending on the characteristics of the surface acoustic wave filter, the time delay of 5-12μsec each occurs. In this case (low input, high output), the spurious signal of the transmit output becomes difficult to satisfy the propagation law, so a sharper surface acoustic wave filter is used. In this case, only one surface acoustic wave filter generates a time delay of about 10 μsec.

이러한 문제로 중계기와 연동되는 모(母)기지국 및 중계기 주변 기지국의 Neighbor 리스트를 정리해야 하는데 광 중계기 같이 모 기지국이 1국소인 경우는 상대적으로 Neighbor 리스트 정리가 간단하지만 지향성 안테나를 이용하여 모 기지국 신호를 수신하는 중계기의 경우 도심에서 모 기지국이 다수일 수 있다. 이런 경우는 중계기 및 모 기지국 주변 기지국에 새롭게 추가해야 하는 Neighbor PN offset 이 많이 요구되어 Neighbor 리스트의 처리의 어려움이 발생한다. 현재의 이동통신망에서는 중계기에 대한 문제를 해결하기 위해 공중선의 상태를 분석한다 해도 그 신호가 중계기를 경유하였는지를 확인할 수 없다. Due to this problem, it is necessary to clean up the neighbor list of the base station and the base stations around the repeater interworking with the repeater.If the base station is the one station such as the optical repeater, the list of neighbors is relatively simple. In the case of a repeater for receiving a plurality of base stations in the city center. In this case, the neighbor PN offset, which must be newly added to the repeater and the base station neighbor base station, is required a lot, which causes difficulty in processing the neighbor list. In the current mobile communication network, even if the state of the aerial is analyzed to solve the problem of the repeater, it is impossible to confirm whether the signal passes through the repeater.

따라서, 단말기의 위치를 결정할 때 중계기의 시간지연은 큰 오차를 포함하게 하는 중대한 요인으로 작용한다. Therefore, the time delay of the repeater when determining the position of the terminal serves as a significant factor to include a large error.

국내 특허출원 제10-1999-0049754호 "이동 통신시스템에서의 단말기 위치 추정 방법"은 이동 단말기에서 수신되는 파일럿 신호에 대한 다중경로 신호의 세기 및 지역 특성을 데이터베이스화하여 이동 단말기의 위치를 확인할 수 있는 방법에 관하여 공개되어 있다.Korean Patent Application No. 10-1999-0049754 "Terminal Location Estimation Method in Mobile Communication System" can identify the location of a mobile terminal by making a database of the strength and regional characteristics of the multipath signal for the pilot signal received from the mobile terminal. It is open to the public.

국내 특허출원 제10-2001-0012148호 "코드분할다중접속방식의 단말기 위치 추적시스템 및 방법"은 중계기로부터 전송된 파일럿 신호를 배제하고, 단말기 주변에 위치한 적어도 셋 이상의 기지국으로부터 전송된 파일럿 신호만을 이용하여 단말기의 위치를 계산하는 방법에 관하여 공개되어 있다.Korean Patent Application No. 10-2001-0012148 "Terminal location tracking system and method of code division multiple access method" excludes pilot signals transmitted from repeaters and uses only pilot signals transmitted from at least three base stations located around the terminals. The method of calculating the position of the terminal is disclosed.

국내 특허출원 제10-2001-0030290호 "전계와 전파맵을 이용한 위치추적시스템"은 이동 단말기가 각 지역에 위치한 기지국과 주고받는 전파의 전계강도와 각 기지국 주위별로 미리 파악된 전파맵을 이용하여 이동 단말기의 위치를 확인하며, 확인된 이동 단말기의 위치를 인터넷을 통해 제공할 수 있는 시스템에 관하여 공개되어 있다.Korean Patent Application No. 10-2001-0030290 "Location tracking system using electric field and radio wave map" uses the electric field intensity of radio waves transmitted and received by base stations located in each region and radio maps previously identified for each base station. A system for identifying a location of a mobile terminal and providing the identified location of the mobile terminal through the Internet is disclosed.

상기와 같은 종래의 기술들은 단말기와 기지국간의 관계에서만 단말기의 위치를 추정하기 위한 방법들을 제시하고 있을 뿐, 중계기를 경유한 신호에 대하여 직접 중계기를 이용한 단말기의 위치 추정 방법에 관하여는 언급하지 않고 있다.The above-described prior arts only present methods for estimating the position of the terminal only in the relationship between the terminal and the base station, and do not mention a method of estimating the position of the terminal using a repeater directly with respect to a signal via the repeater. .

본 발명은 상기한 사정을 감안하여 발명한 것으로, 단말기에 수신된 신호가 중계기를 경유하였을 때 발생하는 단말기의 추정 위치의 정확도를 높이기 위하여, 단말기에 수신된 신호가 중계기를 경유하였는지 여부를 판단한 후 중계기를 경유하였을 경우 그 경유된 중계기를 선정하고 그 선정된 중계기를 신호원으로 간주하여 단말기의 위치를 추정하도록 함으로써 보다 정확하게 단말기의 위치를 추정할 수 있도록 하는 이동통신시스템에서의 단말기 위치 추정 방법을 제공하고자 함에 발명의 목적이 있다.
The present invention has been invented in view of the above circumstances, and in order to increase the accuracy of the estimated position of the terminal generated when the signal received at the terminal passes through the repeater, it is determined whether the signal received at the terminal has passed through the repeater. In case of passing through a repeater, a method for estimating the position of a terminal in a mobile communication system that selects the transited transiter and estimates the position of the terminal by considering the selected repeater as a signal source. It is an object of the invention to provide.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 단말기의 위치를 추정하기 위하여 기지국 정보 및 중계기 정보를 이용하는 이동통신시스템에서의 단말기 위치 추정 방법에 있어서: 상기 기지국이나 중계기에서 발신한 신호를 상기 단말기가 수신한 후 상기 각 기지국을 신호원으로 간주하여 각 신호원의 좌표값과 각 신호의 도착시간차를 이용하여 상기 단말기의 가상의 위치를 추정하는 제1단계; 상기 수신된 신호가 중계기를 경유하였는지를 판단하고 상기 수신된 신호가 중계기를 경유하였을 경우 그 경유한 중계기를 선정하는 제2단계; 상기 선정된 중계기를 신호원으로 간주하여 상기 선정된 중계기의 지연효과를 보상한 후 각 신호원의 좌표값과 각 신호의 도착시간차를 이용하여 상기 단말기의 위치를 추정하는 제3단계; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a method for estimating the position of a terminal in a mobile communication system using base station information and repeater information: the terminal receives a signal transmitted from the base station or repeater A first step of estimating a virtual position of the terminal using the coordinate values of each signal source and the time difference of arrival of each signal by considering each base station as a signal source; Determining whether the received signal has passed through the repeater, and if the received signal has passed through the repeater, selecting the repeater through the repeater; Considering the selected repeater as a signal source, compensating a delay effect of the selected repeater, and estimating the position of the terminal using a difference between the coordinate values of each signal source and the arrival time of each signal; Characterized in that comprises a.

상기에 있어서, 상기 제2단계는 상기 단말기의 가상의 위치와 각 신호원의 좌표값간의 거리 평균인 R값 및 상기 단말기의 가상의 위치와 각 신호원의 좌표값간의 거리 및 각 신호의 도착시간차로부터 계산된 상기 단말기와 각 신호원의 측정거리의 차이의 평균인 W값을 계산한 후, W값이 R값 이상이면 중계기를 경유한 신호라고 판단하고, 중계기를 경유한 신호라 판단된 경우 각 중계기를 신호원으로 간주하여 상기 단말기의 위치를 추정하여 R값 및 W값을 계산한 후, W값이 R값 미만인 중계기를 수신된 신호가 경유한 중계기로 선정하는 단계인 것이 바람직하다.In the above, the second step is an R value that is the average of the distance between the virtual position of the terminal and the coordinate value of each signal source, the distance between the virtual position of the terminal and the coordinate value of each signal source and the time difference of arrival of each signal. After calculating the W value that is the average of the difference between the measured distance of the terminal and each signal source calculated from the above, if the W value is greater than the R value, it is determined that the signal via the repeater, and if it is determined that the signal via the repeater Considering the repeater as a signal source, after estimating the position of the terminal to calculate the R value and the W value, it is preferable to select the repeater whose W value is less than the R value as the repeater via the received signal.

상기에 있어서, 상기 제2단계는 중계기 지연효과에 의해 발생하는 위치 오차의 오차 한도를 설정한 후 상기 단말기의 가상의 위치를 상기 오차 한도와 비교하여 중계기를 경유한 신호인지를 판단하고, 중계기를 경유한 신호라 판단된 경우 각 중계기를 신호원으로 간주하여 에러타원을 구하고 이 중 최소 에러타원을 발생시키는 중계기를 수신된 신호가 경유한 중계기로 선정하는 단계인 것이 바람직하다.In the second step, the error limit of the position error generated by the delay delay effect is set, and then the virtual position of the terminal is compared with the error limit to determine whether the signal passes through the repeater. In the case where it is determined that the signal is passed, it is preferable to consider each repeater as a signal source to obtain an error ellipse, and to select a repeater that generates a minimum error ellipse as a repeater received by the received signal.

이하 본 발명의 바람직한 실시예의 구성 및 작용을 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the configuration and operation of the preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 이동통신시스템에서 중계기 정보를 이용하여 단말기의 위치를 추정하는 전체적인 과정을 개략적으로 도시한 것이다.1 schematically illustrates the overall process of estimating the position of a terminal using repeater information in a mobile communication system.

도 2는 TDOA 방식에서의 단말기의 위치 추정 방식을 도시한 것이다.2 illustrates a position estimation method of a terminal in the TDOA method.

먼저 제1실시예를 도 3을 참조하여 설명한다.First, the first embodiment will be described with reference to FIG. 3.

단말기와 기지국과의 시간차이에 의한 거리차를 이용하여 단말기의 위치를 다음과 같이 구한다.The location of the terminal is obtained as follows using the distance difference caused by the time difference between the terminal and the base station.

이동전화와 기지국과의 측정거리를 'r'이라고 할 때 '0'번째 기지국과 'i'번째 기지국과의 거리차는When the measured distance between mobile phone and base station is 'r', the distance difference between '0' base station and 'i' base station is

(식 1)(Equation 1)

Figure 112003014667382-pat00001
: 측정값
Figure 112003014667382-pat00001
: Measures

여기서 c는 빛의 속도, dio는 i번째 기지국과 0번째 기지국과의 전파도달시간차를 나타낸다.Where c is the speed of light and d io is the propagation time difference between the i-th base station and the 0-th base station.

각 기지국과 단말기간의 2차원 평면의 거리 수식은 다음 (식 2)와 같다.The distance equation of the two-dimensional plane between each base station and the terminal is as follows (Equation 2).

(식 2)(Equation 2)

Figure 112003014667382-pat00002
Figure 112003014667382-pat00002

(식 3)(Equation 3)

Figure 112003014667382-pat00003
Figure 112003014667382-pat00003

상기 (식 2)에 (식 1)의 ri = rio + ro를 대입하면Substituting r i = r io + r o in (Equation 1) into (Equation 2) above

(식 4)(Equation 4)

Figure 112003014667382-pat00004
Figure 112003014667382-pat00004

여기서

Figure 112003014667382-pat00005
here
Figure 112003014667382-pat00005

(식 5)(Eq. 5)

Figure 112003014667382-pat00006
Figure 112003014667382-pat00006

여기서

Figure 112003014667382-pat00007
here
Figure 112003014667382-pat00007

(식 5)를 (식 4)에 대입하면Substituting Equation 5 into Equation 4,

Figure 112003014667382-pat00008
Figure 112003014667382-pat00008

이를 전개하면If you unfold it

Figure 112003014667382-pat00009
Figure 112003014667382-pat00009

여기서, 우항을 hi라 정의하고 이를 행렬로 정리하면 다음과 같은 행렬식이 표시된다.Here, if the right term is defined as h i and the matrix is arranged as a matrix, the following determinant is displayed.

(식 6)(Equation 6)

Figure 112003014667382-pat00010
Figure 112003014667382-pat00010

위식은 다음 (식 7)과 같이 표현할 수 있다.The above equation can be expressed as (Equation 7).

(식 7)(Eq. 7)

G X = HG X = H

여기서,

Figure 112003014667382-pat00011
here,
Figure 112003014667382-pat00011

위 식에서 오차를 감안하면 다음과 같다.Considering the error in the above equation,

(식 8)(Eq. 8)

GX = H - εGX = H-ε

(식 9)(Eq. 9)

ε= H - GXε = H-GX

오차를 최소로 하는 해를 구하기 위하여 최소자승법(Least square Method)을 이용하면,Using the least square method to find the solution that minimizes the error,

Figure 112003014667382-pat00012
Figure 112003014667382-pat00012

(식 10)(Eq. 10)

Figure 112003014667382-pat00013
Figure 112003014667382-pat00013

H - GX를 그래프 적으로 표시하면 도 4와 같다.The graphical representation of H-GX is shown in FIG. 4.

최소가 되는 H - GX 는 G벡터와 직교할 때이므로 두 벡터의 내적은 '0'이 된다.Since the minimum H-GX is orthogonal to the G vector, the dot product of the two vectors becomes '0'.

따라서 H - GX ┴G --> (H-GX)G = 0So H-GX ┴G-> (H-GX) G = 0

이를 X를 구하는 식으로 정리하면 다음 (식 11)과 같다.This can be summarized as the equation (X) below.

(식 11)(Eq. 11)

Figure 112003014667382-pat00014
Figure 112003014667382-pat00014

X = ( xp, yp ) : 단말기의 위치X = (x p , y p ): the location of the terminal

따라서 각각의 기지국과 단말기의 거리는 계산된 이동전화의 좌표와 기지국 간의 좌표를 이용하여 구한 실거리(r)과 이동전화에 측정된 측정거리(P)(이하 Rate로 표현)를 계산하면 다음과 같다.Accordingly, the distance between each base station and the terminal is calculated by calculating the actual distance r obtained using the calculated coordinates of the mobile phone and the coordinates between the base stations and the measured distance P measured in the mobile phone (hereinafter referred to as a rate).

Figure 112003014667382-pat00015
Figure 112003014667382-pat00015

Figure 112003014667382-pat00016
Figure 112003014667382-pat00016

:                     :

Figure 112003014667382-pat00017
Figure 112003014667382-pat00017

Figure 112003014667382-pat00018
Figure 112003014667382-pat00018

Figure 112003014667382-pat00019
Figure 112003014667382-pat00019

Figure 112003014667382-pat00020
Figure 112003014667382-pat00020

Figure 112003014667382-pat00021
Figure 112003014667382-pat00021

Figure 112003014667382-pat00022
Figure 112003014667382-pat00022

따라서, R/S ≤W/S일 경우 중계기 시간 지연 효과라 판단하여 "실-측 오차"가 가장 큰 신호원에 대하여 중계기를 경유한 신호라고 판단하고, 이 신호의 신호원을 기지국에서 중계기로 변경하고 즉, 중계기의 위치로 대체하고, 신호발생시각을 중계기 자체의 지연효과와 기지국으로부터 중계기까지의 전달시간만큼 후에 발생한 신호라고 수정한 뒤에 위치계산장치에 의해 다시 계산하여 R/S > W/S가 되도록 하는 중계기 정보를 찾아냄으로써 더욱 정확한 단말기의 위치값을 추정할 수 있다.Therefore, when R / S ≤ W / S, it is determined that the repeater time delay effect is a signal through the repeater for the signal source having the largest "real-side error", and the signal source of this signal is changed from the base station to the repeater. That is, change the position of the repeater, change the signal generation time to the signal generated after the delay effect of the repeater itself and the propagation time from the base station to the repeater, and then calculate it again by the position calculator to calculate R / S> W / By finding the repeater information to be S, it is possible to estimate the position value of the terminal more accurately.

본 발명의 다른 실시예로서, 최소 에러타원을 형성하는 중계기 정보를 이용 하는 방법으로 이동통신시스템에서 계산된 단말기의 위치 오차 분산 값을 이용하는 방법이 제시된다.In another embodiment of the present invention, a method of using a position error variance value of a terminal calculated in a mobile communication system is proposed as a method of using repeater information forming a minimum error ellipse.

본 실시예의 단말기의 위치 오차 분산 값을 이용한 단말기의 위치 추정 방법은 도 5의 흐름도와 같이 진행한다.The position estimation method of the terminal using the position error variance value of the terminal of the present embodiment proceeds as shown in the flowchart of FIG. 5.

도 6은 중계기 지연이 없는 경우의 에러타원의 도면을 도시한 것이며, 도 7은 중계기 지연으로 인해 에러타원이 확장된 것을 도시한 것이며, 도 8은 본 실시예에 따라 중계기 지연 효과를 배제한 에러타원의 도면을 도시한 것이다.Figure 6 shows a diagram of an error ellipse when there is no repeater delay, Figure 7 shows that the error ellipse is expanded due to the repeater delay, Figure 8 is an error ellipse excluding the repeater delay effect according to the present embodiment Figure is shown.

계산된 위치의 공분산(Covariance)은 다음과 같다.The covariance of the calculated position is

Figure 112003014667382-pat00023
Figure 112003014667382-pat00023

Figure 112003014667382-pat00024
이 값은 측정값이 시간별로 서로 독립적인 관계를 가지고 있으므로 측정값의 분산들로 이루어진 대각행렬 형태를 가지고 있다.
Figure 112003014667382-pat00024
This value is in the form of a diagonal matrix consisting of the variances of the measurements since the measurements are independent of each other over time.

Figure 112003014667382-pat00025
Figure 112003014667382-pat00025

*

Figure 112003014667382-pat00026
값은 시스템에서 주어지는 측정값의 표준 편차이다.*
Figure 112003014667382-pat00026
The value is the standard deviation of the measurements given by the system.

Figure 112003014667382-pat00027
Figure 112003014667382-pat00027

위의 행렬에서 대각성분이 이동전화의 위치(x,y) 분산(variance)값이다.In the matrix above, the diagonal component is the position (x, y) variance of the mobile phone.

따라서 대각성분의 Root Square값이 이동전화 위치의 표준편차값이 된다.Therefore, the root square value of the diagonal component becomes the standard deviation value of the mobile telephone position.

이렇게 구해진 위치의 공분산 정보를 가지고 2차원의 에러타원을 단말기의 위치 (x,y) 혹은 (east, north)로 표현된다.The two-dimensional error ellipse is expressed as the position (x, y) or (east, north) of the terminal with the covariance information of the positions thus obtained.

도 9의 타원체는 tan θ만큼의 기울기를 가지고 있으므로 x와 y는 θ만큼 새로운 좌표축(Z축)에 투영된다.Since the ellipsoid of FIG. 9 has an inclination by tan θ, x and y are projected on the new coordinate axis (Z axis) by θ.

따라서,therefore,

Figure 112003014667382-pat00028
Figure 112003014667382-pat00028

새로운 좌표축과의 관계는 공 분산 정보가 eigenvalues로 전환되어 다음 식과 같다.The relationship with the new coordinate axis is obtained by converting covariance information into eigenvalues.

Figure 112003014667382-pat00029
Figure 112003014667382-pat00029

->

Figure 112003014667382-pat00030
->
Figure 112003014667382-pat00030

->

Figure 112003014667382-pat00031
->
Figure 112003014667382-pat00031

->

Figure 112003014667382-pat00032
->
Figure 112003014667382-pat00032

eigenvalues는 다음과 같이 구할 수 있다.eigenvalues can be obtained as

Figure 112003014667382-pat00033
Figure 112003014667382-pat00033

Figure 112003014667382-pat00034
Figure 112003014667382-pat00034

Figure 112003014667382-pat00035
Figure 112003014667382-pat00035

Figure 112003014667382-pat00036
Figure 112003014667382-pat00036

->

Figure 112003014667382-pat00037
->
Figure 112003014667382-pat00037

x와 y는 2차식의 형태로 표현되는 곡선위에 있는 점이며, 이때 2차식으로 표현되는 곡선은 타원이다.x and y are points on a curve expressed in quadratic form, where the quadratic curve is an ellipse.

타원은 다음과 같이 2차식 형태로 나타낼 수 있다.Ellipses can be represented in quadratic form as follows:

Figure 112003014667382-pat00038
Figure 112003014667382-pat00038

->

Figure 112003014667382-pat00039
->
Figure 112003014667382-pat00039

Figure 112003014667382-pat00040
Figure 112003014667382-pat00040

이때 에러타원의 크기를 결정하는 C는 2자유도의 95%확률을 가지는 카이분포에 의해 결정된다.In this case, C, which determines the size of the error ellipse, is determined by a chi distribution having a 95% probability of two degrees of freedom.

즉,

Figure 112003014667382-pat00041
이므로 C값은 아래의 테이블에 의하여 결정된다.In other words,
Figure 112003014667382-pat00041
Therefore, the C value is determined by the table below.

Figure 112003014667382-pat00042
Figure 112003014667382-pat00042
cc
Figure 112003014667382-pat00043
Figure 112003014667382-pat00043
cc 0.3935(Standard ellipse)0.3935 (Standard ellipse) 1One 0.900.90 2.1462.146 0.8647 (2 ellipse)0.8647 (2 ellipse) 22 0.95 (Confidence level)0.95 (Confidence level) 2.4482.448 0.98890.9889 33 0.990.99 3.0353.035

에러타원의 장반경, 단반경은 다음과 같이 구한다.The long and short radius of the error ellipse is obtained as follows.

--- 에러타원의 장반경 :

Figure 112003014667382-pat00044
--- Long radius of error ellipse:
Figure 112003014667382-pat00044

--- 에러타원의 단반경 :

Figure 112003014667382-pat00045
--- Short radius of error ellipse:
Figure 112003014667382-pat00045

위 식을 이용하여 기지국 좌표 대신 중계기의 좌표로 대신하여 에러타원의 장반경, 단반경을 구하여 에러타원의 장반경과 단반경이 가장 작은 값을 가지도록 하는 중계기를 선정한 다음 중계기의 좌표와 시간지연을 보정한 시간을 이용하여 최종적인 단말기의 위치를 구할 수 있다.Using the above equation, select the repeater so that the long and short radius of the error ellipse has the smallest value by calculating the long and short radius of the error ellipse instead of the coordinate of the repeater instead of the base station coordinates, and then correct the coordinates and time delay of the repeater The final position of the terminal can be obtained by using.

상기에서, 단말기에 수신된 신호는 4개 이상인 것이 바람직하다. 왜냐하면, 4개 미만일 경우 계산에 의하여 중계기를 식별할 수 없는 상태에 도달하거나, 2차원 평면을 계산하기 위한 수식이 부족하여 계산이 불가능한 경우에 도달하거나 다중 중계기 상황에서는 중계기의 조합간에 무수한 경우의 수가 발생하여 계산을 곤란하게 할 수 있기 때문이다.In the above, it is preferable that the signal received at the terminal is four or more. If it is less than 4, the number of cases where the repeater cannot be identified by the calculation, or the calculation is impossible due to the lack of a formula for calculating the two-dimensional plane, or the number of cases between the combination of repeaters in the multi-relay situation It is because it can make calculation difficult.

상기에서, 중계기의 데이타베이스는 각 중계기의 중계기 번호, 중계기 좌표값, 중계기 자체의 지연시간 값, 수신중인 메인기지국 번호 및 그 기지국으로부터 중계기까지의 거리, 수신중인 두번째 세기의 기지국 번호 및 그 기지국으로부터 중계기까지의 거리 등의 정보를 포함하도록 하는 것이 바람직하다.In the above, the database of the repeater includes the repeater number of each repeater, the repeater coordinate value, the delay time value of the repeater itself, the receiving main base station number and the distance from the base station to the repeater, the base station number of the second century being received, and from the base station. It is preferable to include information such as the distance to the repeater.

상기 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예일 뿐이며, 이러한 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에 종사하는 기술자라면 다양하게 변경 내지 조정하여 실시할 수 있을 것으로 이해되며, 이러한 변경 내지 조정이 이하의 청구범위에 기재된 발명 및 이와 균등한 발명이라면 이는 본 발명의 범위에 속하는 것이다.The above embodiments are only preferred embodiments of the present invention, and the embodiments are understood by those skilled in the art to which the present invention may be variously modified or adjusted. Such modifications and adjustments may be made to the following claims. If the invention described in this and equivalent invention, it belongs to the scope of the present invention.

상기와 같이 본 발명은 단말기의 위치를 추정함에 있어 중계기 지연 문제로 인하여 발생하는 위치 오차를 극복하고, 중계기 정보를 이용하여 중계기 효과를 배제한 단말기의 위치 추정이 가능하게 하여 보다 정확하게 단말기의 위치를 추정할 수 있다.As described above, the present invention overcomes the position error caused by the delay delay in estimating the position of the terminal, and estimates the position of the terminal more accurately by enabling the position estimation of the terminal without the repeater effect using the repeater information. can do.

Claims (3)

삭제delete 기지국이나 중계기에서 발신한 신호를 단말기가 수신한 후 상기 각 기지국을 신호원으로 간주하여 각 신호원의 좌표값과 각 신호의 도착시간차를 이용하여 상기 단말기의 가상의 위치를 추정하는 제1단계 ;A first step of estimating a virtual position of the terminal using a coordinate value of each signal source and a time difference of arrival of each signal by considering each base station as a signal source after the terminal receives a signal transmitted from a base station or a repeater; 상기 수신된 신호가 중계기를 경유하였는지를 판단하고 상기 수신된 신호가 중계기를 경유하였을 경우 그 경유한 중계기를 선정하는 제2단계 ;Determining whether the received signal passes through a repeater, and selecting the repeater when the received signal passes through the repeater; 상기 선정된 중계기를 신호원으로 간주하여 상기 선정된 중계기의 지연효과를 보상한 후 각 신호원의 좌표값과 각 신호의 도착시간차를 이용하여 상기 단말기의 위치를 추정하는 제3단계 ;를 포함하여 기지국 정보 및 중계기 정보를 이용하여 단말기의 위치를 추정하도록 하는 이동통신시스템에서의 단말기 위치 추정 방법에 있어서,  Considering the selected repeater as a signal source, compensating a delay effect of the selected repeater, and estimating the position of the terminal by using a coordinate value of each signal source and a time difference of arrival of each signal; A method of estimating a terminal position in a mobile communication system for estimating the position of a terminal using base station information and repeater information, 상기 제2단계는 상기 단말기의 가상의 위치와 각 신호원의 좌표값간의 거리 평균인 R값 및 상기 단말기의 가상의 위치와 각 신호원의 좌표값간의 거리 및 각 신호의 도착시간차로부터 계산된 상기 단말기와 각 신호원의 측정거리의 차이의 평균인 W값을 계산한 후, W값이 R값 이상이면 중계기를 경유한 신호라고 판단하고, 중계기를 경유한 신호라 판단된 경우 각 중계기를 신호원으로 간주하여 상기 단말기의 위치를 추정하여 R값 및 W값을 계산한 후, W값이 R값 미만인 중계기를 수신된 신호가 경유한 중계기로 선정하는 단계인 것을 특징으로 하는 이동통신시스템에서의 단말기 위치 추정 방법.The second step is the calculated R value which is the average of the distance between the virtual position of the terminal and the coordinate value of each signal source, the distance between the virtual position of the terminal and the coordinate value of each signal source and the time difference of arrival of each signal After calculating the W value which is the average of the difference between the measurement distances between the terminal and each signal source, if the W value is equal to or greater than the R value, it is determined that the signal is passed through the repeater. Calculating a R value and a W value by estimating the position of the terminal, and selecting a repeater having a W value less than the R value as a repeater via a received signal. Location estimation method. 제2항에 있어서 , 제2단계는 중계기 지연효과에 의해 발생하는 위치 오차의 오차 한도를 설정한 후 상기 단말기의 가상의 위치를 상기 오차 한도와 비교하여 중계기를 경유한 신호인지를 판단하고, 중계기를 경유한 신호라 판단된 경우 각 중계기를 신호원으로 간주하여 에러타원을 구하고 이 중 최소 에러타원을 발생시키는 중계기를 수신된 신호가 경유한 중계기로 선정하는 단계인 것을 특징으로 하는 이동통신시스템에서의 단말기 위치 추정 방법.The method of claim 2, wherein in the second step, after setting an error limit of a position error generated by a repeater delay effect, the virtual position of the terminal is compared with the error limit to determine whether the signal passes through a repeater, and the repeater In the mobile communication system, if it is determined that the signal is passed through, each repeater is regarded as a signal source, and an error ellipse is obtained, and the repeater generating the least error ellipse is selected as a repeater through the received signal. Terminal location estimation method.
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