距離測定方法及び装置と、測位方法

本発明はデバイスの間の空間的な距離(Spatial Distance)を測定する方法(Ranging Method)及びこれを用いた測位方法(Positioning Method)に関するものである。

軍事的、戦術的な目的、または商業的な目的などに、特定デバイスまでの距離を測定したり、測定した距離を用いて特定デバイスの位置を決める技術が台頭された。特に、現在無線通信技術が発展するにつれて、無線端末機のユーザにユーザの位置に基づいた多様なサービスを提供しようとする位置基盤サービス(LBS:Location Based Service)が脚光を浴びるようになった。この位置基盤サービスを提供するためにはユーザまでの距離を測定し、これを用いてユーザの位置を精密に決める技術が要求される。

従来、多様な距離測定または測位方式が存在し、その代表的なものがRT−ToA(Round Trip Time of Arrival)距離測定方式とTDoA(Time Difference of Arrival)方式である。

RT−ToA方式の動作原理は、次の通りである。 (a)A送受信機が信号Aを送信すれば、B送受信機が信号Aを受信し、受信終了後、応答信号である信号Bを送信する。 (b)B送受信機は受信した信号Aの終了時点から送信した信号Bの終了時点までの経過した時間Treplyを測定した後、別途の信号を通じてA送受信機に測定した値を伝達する。B送受信機がTreply測定値をA送受信機に伝達するためには、Treply測定値を伝達するためのデータ伝達信号とそれに対するA送受信機からの応答信号など、少なくとも2回の追加信号を必要とする。 (c)A送受信機は送信した信号Aの終了時点から受信した信号Bの終了時点までの経過した時間、Troundの測定値と別途の信号を通じてB送受信機から伝達を受けたTreply値を用いて、ToA=(Tround-Treply)/2値を計算する。ToA値に媒質(Medium)の信号伝達速度cを掛ければA送受信機とB送受信機との間の空間的な距離(Spatial Distance)値を求めることができる。

一方、このようなRT−ToA方式を利用すれば、目標デバイスの位置を決めることができる。

例えば、3個のアクセスポイント(AP:Access Point)から構成された目標デバイスの位置決定システムの場合、3個のAPの各々が上記RT−ToA方式により目標デバイスまでの空間的な距離、d0、d1、及びd2を測定し、各APの位置を中心に半径がd0、d1、及びd2の3個の円を形成して、その交差点を求める三辺測量(Trilateration)法を用いて目標デバイスの位置を決めることができる。

このようなRT−ToA方式に基づいた距離測定及び位置決定方法は、各デバイスの間のクロック(Clock)同期を必要としないのでシステムの全体的な構造が簡単であるという長所がある。また、目標デバイスに対する測位正確度を分析して見ると、APから構成されたセル(Cell)の内部に目標デバイスが位置する場合と、セルの外部に位置する場合の測位正確度に大差が無いし、測位誤差の範囲も距離測定誤差値の大きさと同一な程度に安定しているという特徴がある。

しかしながら、RT−ToA方式は、前述したように、2つの送受信機の間に総4回の信号交換を必要とする。したがって、3個のAPを用いて目標デバイスの位置を測定する場合、各々のAPと目標デバイスとの間に4回の信号交換が要求されるので、総12回の信号交換が必要であり、これによってエアーインターフェース(Air Interface)の上の負荷が上昇するという問題がある。また、送受信機の間のクロック周波数に偏差が発生する場合、それによる距離測定の誤差が大きいという短所がある。

一方、従来の測位技術のうち、TDoA方式の動作原理は、次の通りである。 (a)目標デバイスがブリンク(Blink)信号を送信する。 (b)3個以上のAPが受信されたブリンク信号の到着時刻を各々測定して位置サーバ(Locating Server)に伝達する。 (c)位置サーバは各APから伝達を受けた到着時刻測定値を用いて時間差(Time Difference)値を求める。 (d)APの与えられた位置値を用いてパラボロイド(Paraboloid)を形成し、このパラボロイドが会う共通交差点を求める三辺測量(Trilateration)計算式により目標デバイスの位置を決める。

TDoA方式の位置決定システムは、目標デバイスが1回のブリンク信号送信のみを行い、APはこの信号の受信のみを行う方法によりAPに受信された信号の到着時間を測定するという特徴がある。

TDoA方式で目標デバイスは送信機能のみを必要とし、APは受信機能のみを必要とするので、回路の構造と信号方式が簡単であるという長所がある一方、APの間のクロック同期を必要とするので、このための別途のシステム構造と回路が追加されなければならないという短所がある。

また、APで受信された信号の到着時間測定に若干ずつの誤差が発生した場合の位置決定の正確度を分析して見ると、APから構成されたセルの内部に目標デバイスが位置する場合、測位誤差は到着時間測定誤差値と同一な程度に安定しているが、セルの外部に目標デバイスが位置する場合、測位誤差は目標デバイスの位置によっては到着時間測定誤差値の数〜数十倍まで大きくなる傾向を表して非常に不安定である。

本発明は、前述した従来の距離測定及び測位方式の問題点を解決するためのものであって、RT−ToA方式と同様に、クロック同期を必要とせず、セルの内部と外部で全て測位正確度が優れ、かつ位置決定システムの構造及び信号交換方式がTDoAの水準に簡単な距離測定及び測位技術を提供することを目的とする。また、各デバイスのクロック周波数の偏差による距離測定及び測位誤差を補償することができる距離測定及び測位方法を提供することを目的とする。

このような目的を達成するために本発明は、第1デバイスが送信する第1信号及び上記第1信号に対する応答として目標デバイスが生成して送信する第2信号を用いて距離を測定する方法であって、上記第1デバイスが上記第1信号を送信した時点から上記第2信号の第1部分を受信した時点までの第1時間長さ、第2デバイスが上記第1信号を受信した時点から上記第2信号の上記第1部分を受信した時点までの第2時間長さ、及び上記目標デバイスが第1信号を受信した時点から上記第2信号の開始時点までの遅延時間長さと上記第2信号の上記第1部分の時間長さに基づいて上記第2デバイスと上記目標デバイスとの間の距離を計算することを特徴とする、距離測定方法を提供する。

更に他の目的のために本発明は、目標デバイス(Target Device)、主デバイス(Master Device)、及び少なくとも1つの従デバイス(Slave Device)を含む位置決定システムにおける上記目標デバイスの位置を決める方法であって、上記主デバイスが第1信号を生成して転送するステップ、上記目標デバイスが上記第1信号の受信に対する応答として一定遅延時間経過後、第2信号を生成して転送するステップ、上記主デバイスが上記第1信号を送信した時点から上記第2信号の第1部分を受信した時点までの第1時間長さを測定するステップ、上記少なくとも1つの従デバイスが上記第1信号を受信した時点から上記第2信号の上記第1部分を受信した時点までの第2時間長さを測定するステップ、及び上記第1時間長さ、上記第2時間長さ、上記遅延時間及び上記第2信号の上記第1部分の時間長さに基づいて上記目標デバイスの位置を決めるステップを含むことを特徴とする、位置決定方法を提供する。

更に他の目的のために本発明は、第1デバイスが送信する第1信号及び上記第1信号の受信に対する応答として第2デバイスが転送する第2信号を用いた距離測定方法であって、上記第1デバイスが上記第1信号を送信した時点から上記第2信号の第1部分を受信した時点までの第1時間長さと上記第2信号の第1部分を受信した時点から上記第2信号の第2部分を受信した時点までの第2時間長さ、上記第2デバイスが上記第1信号を受信した時点から上記第2信号の開始時点までの遅延時間、上記第2信号の上記第1部分の時間長さ及び上記第2信号の上記第2部分の時間長さに基づいて上記第1デバイスと上記第2デバイスとの間の距離を測定する距離測定方法を提供する。

本発明の実施形態に従う距離測定のためのシステム構造を説明する図である。

MAPとSAPによる第2信号の受信時点を説明するための例示図である。

本発明の第1実施形態に従う距離測定方法を説明するための例示図である。

本発明の第2実施形態に従う距離測定方法を説明するための例示図である。

クロックの周期T

_CLK値が単位時間(Unit Time)T

_UNIT値と同一な場合に対する例示図である。

クロックの周期値T

_CLKが単位時間T

_UNITのM

_INT倍の場合を説明する例示図である。

本発明の実施形態に従う測位システムの構造を示す図である。

図7の測位システムを簡素化した図である。

本発明の実施形態に従う測位方式と従来のTDoA測位方式の性能を比較/分析したグラフである。

以下、本発明の一部の実施形態を添付した図面を参照しつつ詳細に説明する。各図面の構成要素に参照符号を付加するに当たって、同一な構成要素に対してはたとえ他の図面上に表示されても、できる限り同一な符号を有するようにしていることに留意しなければならない。また、本発明を説明するに当たって、関連した公知構成または機能に対する具体的な説明が本発明の要旨を曖昧にすることができると判断される場合にはその詳細な説明は省略する。

また、本発明の構成要素を説明するに当たって、第1、第2、A、B、(a)、(b)などの用語を使用することができる。このような用語はその構成要素を他の構成要素と区別するためのものであり、その用語により当該構成要素の本質や回順序または順序などが限定されない。どの構成要素が他の構成要素に"連結"、"結合"、または"接続"されると記載された場合、その構成要素はその他の構成要素に直接的に連結、または接続できるが、各構成要素の間に更に他の構成要素が"連結"、"結合"、または"接続"されることもできると理解されるべきである。

本発明の実施形態に従う距離測定方法は、第1デバイスが送信する第1信号及び第1信号に対する応答として目標デバイスが送信する第2信号を用いて、第2デバイスと目標デバイスとの間の距離を測定することを主要特徴とする。

以下、説明の便宜のために、第1デバイスを主アクセスポイント(MAP:Master Access Point;以下、'MAP'という)、第2デバイスを従アクセスポイント(SAP:Slave Access Point;以下、'SAP'という)として言及するが、本発明の範囲が単にそのような用語により限定されるものではない。即ち、アクセスポイント(AP:Access Point)でない他のデバイスが第1デバイスと第2デバイスとして使用できるということは自明である。

図1は、本発明の実施形態に従う距離測定のためのシステム構造を説明する図である。

図1に示すように、本発明の実施形態に従う距離測定のためのシステムは、MAP110、目標デバイス120、及びSAP130を含む。

MAP110は第1信号を生成して送信し、第1信号の受信に対する応答として目標デバイス120が生成して転送する第2信号を受信する。そして、第1信号を送信した時点から第2信号の少なくとも一部分を受信した時点までの時間長さを測定する。

目標デバイス120は、MAP110からの第1信号の受信に対する応答として第2信号を生成して転送する。

SAP130は、MAP110が送信する第1信号と目標デバイス120が送信する第2信号を受信する。そして、第1信号を受信した時点から上記の第2信号の少なくとも一部分を受信した時点までの時間長さを測定する。

MAP110により測定された時間長さとSAP130により測定された時間長さ、目標デバイス120が第1信号を受信した時点から第2信号の開始時点までの遅延時間、上記の第2信号の少なくとも一部分の時間長さを用いると、MAP110とSAP130との間の距離を知っているという前提下に、SAP130と目標デバイス120との間の距離を測定することができるようになる。SAP130と目標デバイス120との間の距離測定は、上記の方式を用いて距離測定装置(図示せず)で遂行できるが、その距離測定装置は独立した別途の装置であることもあり、またはSAP130などの装置に搭載されることもできる。

ここで、MAP110とSAP130により測定される'第2信号の少なくとも一部分を受信した時点'とは、図2を参照すると、第2信号24のうち、T1の時間長さだけの部分が受信された時点A、(T1+T2)時間長さだけの部分が受信された時点B、(T1+T2+……+Tn)の時間長さだけの部分が受信された時点Nなどのうち、いずれか1つ以上の時点を意味する。どの時点を測定するかはMAP110とSAP130との間に事前に約束できる。例えば、時点Aのみ測定するように約束されることができ、Nのみ測定するように約束されることもでき、延いては時点AとNを測定するように約束されることもできる。

一方、目標デバイス120が生成する第2信号の少なくとも一部分の時間長さとは、例えば、MAP110とSAP130が時点Aのみ測定するように事前に約束されていると、その少なくとも1つの部分の時間長さはT1になることができる。また、MAP110とSAP130が時点Aと時点Nを測定するように事前に約束されていると、その少なくとも1つの部分の時間長さは各々T1とT2+……+Tnになることができる。

目標デバイス120が第1信号22を受信した時点から第2信号24を生成し始めた時点までの遅延時間Tgapと目標デバイス120が生成する第2信号の少なくとも一部分の時間長さは目標デバイス120と距離測定装置との間に事前に共有できる。例えば、時点Aのみを測定して距離測定に用いる場合には、遅延時間Tgapと時間長さT1を事前に共有することができ、時点Aと時点Nを測定して距離測定に用いる場合には、遅延時間Tgap、第2信号の第1部分の時間長さT1と第2部分の時間長さT2+T3……+Tnを事前に共有することができる。しかしながら、本発明の範囲がこれに限定されるものではなく、目標デバイス120が遅延時間と第2信号の少なくとも一部分の時間長さを距離測定装置に転送するようにすることもできる。但し、遅延時間と第2信号の少なくとも一部分の時間長さを目標デバイスと距離測定装置との間に事前に共有すれば、エアースペースなどの通信経路上の負荷を減らすことができるという利点がある。

以下、本発明の実施形態に従う距離測定方法を、図1、図3、及び図4を参照してより詳細に説明する。

図3は、本発明の第1実施形態に従う距離測定方法を説明するための例示図である。

本発明の第1実施形態は、第2信号の任意の一部分の受信時点をチェックして距離計算に用いる方法に関するものである。説明の便宜のために、第2信号の全体の受信が完了した時点をチェックすると仮定して説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、前述したように、図2で時点Aや時点Bなど、任意のどの一部分を測定する場合にも以下に説明する方式と同一な原理が適用できる。

MAP110の信号生成部112は第1信号32を生成して送受信部116を通じてエアーインターフェースに伝播する。この際、MAP110の信号生成部112は第1信号の送信終了時点(t_ENDO)をチェックして信号感知部114に伝達する。

MAP110から転送された第1信号32は飛行時間(ToF:Time of Flight)t0経過後に、目標デバイス120により受信される。

目標デバイス120の送受信部126により受信された第1信号32aは信号感知部124に伝えられ、信号感知部124は第1信号の受信終了時点(t_ENDT)を検出して、これをディレイ部128に伝達する。

ディレイ部128は、第1信号の受信終了時点(t_ENDT)から予め設定された遅延時間(Tgap)を待った後、その遅延時間が終了した時点を信号生成部122に伝達する。

信号生成部122は、その遅延時間が終了した時点から始めて第2信号34を生成し、生成された第2信号34を送受信部126を通じてエアーインターフェースに伝播する。

目標デバイス120により転送された第2信号は、飛行時間t0を経過した後に、MAP110で受信され、MAP110は送受信部116を通じて受信された第2信号34aを信号感知部114に伝達する。

MAP110の信号感知部114は、第2信号34aの受信が終了した時点(tA)を測定する。

第2信号34aの受信が終了した時点(t_A)が測定されれば、MAP110が第1信号を送信した時点(t_ENDO)から第2信号34aを受信した時点(t_A)までの第1時間長さを測定することができる。この計算された第1時間長さと、目標デバイスが第1信号を受信した時点から第2信号を生成し始める時までの遅延時間、及び第2信号の時間長さを用いると、MAP110と目標デバイス120との間の距離d0を計算することができる。距離d0は<数式1>により計算できる。

ここで、cは媒質での信号の伝達速度、t01は第1時間長さ、Tgapは遅延時間、T0は第2信号の時間長さを表す。

一方、各々の時間長さをクロック周期でカウンティングした回数として表現すれば、<数式1>は<数式2>のように表現できる。

ここで、cは媒質での信号の伝達速度、T_CLKは公称クロック周期(Nominal Clock Period)、N0はMAP11が自身のクロックを使用して上記第1時間長さT01の間クロックカウンティングした回数、Mgapは上記遅延時間Tgapを生成することに使われたクロック回数、M0は上記第2信号の時間長さT0を生成することに使われたクロック回数を表す。ここで、公称クロック周期とは、クロック周期の理想的な値であって、各デバイスの間に共有される値である。

一方、SAP130はMAP110及び目標デバイス120が各々転送した第1信号を受信した時点から第2信号を受信した時点までの第2時間長さを測定する。即ち、本発明の実施形態において、SAP130はMAP110と目標デバイス120が転送する信号を受信のみ行うようになる。

より具体的に説明すれば、SAP130はMAP110が転送した第1信号32を飛行時間T₀₁経過後に受信すれば、その受信された信号32bを、送受信部136を通じて信号感知部134に伝達する。信号感知部134は、受信信号32bの受信終了時点(t_END1)をチェックする。また、SAP130は目標デバイス120が転送した第2信号34を飛行時間t1経過後に受信すれば、目標デバイス120から受信した受信信号34bの受信終了時点(t_B)をチェックする。そして、第1信号を受信した時点(t_END1)から第2信号を受信した時点(t_B)までの第2時間長さを測定する。

第2時間長さが測定されれば、その第2時間長さと目標デバイス120が第1信号を受信した後、第2信号を生成し始める時までの遅延時間、第2信号の時間長さ、及び上記で計算されたMAP110と目標デバイス120との間の距離d0を用いてSAP130と目標デバイスとの間の距離d1を計算することができる。距離d1は<数式3>により計算できる。

ここで、t11は上記第2時間長さを意味する。

一方、各々の時間長さをクロック周期でカウンティングした回数として表現すれば、<数式3>は<数式4>のように表現される。

ここで、N1はSAP130が自身のクロックを使用して上記第2時間長さt11の間クロックカウンティングした回数、D01はMAP110とSAP130との間の距離を表す。

一方、<数式2>を<数式4>に代入すれば、SAP130と目標デバイスとの間の距離d1は<数式5>の通りであることが分かる。

<数式5>を見ると、SAP130と目標デバイス120との間の距離は、MAP110が第1信号を送信した時点から第2信号を受信した時点までの第1時間長さ(T01またはN0)、SAP130が第1信号を受信した時点から第2信号を受信した時点までの第2時間長さ(t11またはN1)、目標デバイス120が第1信号を受信した後、第2信号を生成する時までの遅延時間(TgapまたはMgap)、第2信号の時間長さ(T0またはM0)、及びMAP110とSAP130との間の距離(D01)に基づいて計算できることが分かる。

したがって、MAP110が第1信号を送信した時点から第2信号を受信した時点までの時間長さ、SAP130が第1信号を受信した時点から第2信号を受信した時点までの時間長さ測定すれば、目標デバイスでの上記遅延時間、目標デバイス120が生成する第2信号の時間長さ、及びMAP110とSAP130との間の距離を知っているという前提下に、SAP130と目標デバイス120との間の距離が求められるようになる。

一方、以上で説明した実施形態において、MAP110、目標デバイス120、及びSAP130の各々の実際クロック周波数は公称クロック周波数と異なることがある。したがって、クロック周波数の偏差が発生した場合、<数式2>、<数式4>、及び<数式5>を適用して距離を求める時、そのクロック周波数偏差による距離測定誤差が発生することがある。このようなクロック周波数偏差による距離測定誤差は、以下に説明する第2実施形態を通じて補償できる。

図4は、本発明の第2実施形態に従う距離測定方法を説明するための例示図である。

第1実施形態では第2信号の任意の一部分の受信時点のみを測定したが、第2実施形態では第2信号の更に他の部分の受信時点をさらに測定して距離計算に用いる。

MAP110の信号生成部112は、第1信号42を生成して送受信部116を通じてエアーインターフェースに伝播する。この際、MAP110の信号生成部112は第1信号の送信が終了した時点(t_ENDO)をチェックして信号感知部114に伝達する。

MAP110から転送された第1信号42は、飛行時間t0経過後に、目標デバイス120により受信される。

目標デバイス120の送受信部126により受信された第1信号42aは信号感知部124に伝えられて、信号感知部124は第1信号の受信終了時点(t_ENDT)を検出して、これをディレイ部128に伝達する。

ディレイ部128は、第1信号の受信終了時点(t_ENDT)から予め設定された遅延時間(Tgap)を待った後、遅延時間が終了した時点を信号生成部122に伝達する。

信号生成部122は、遅延時間が終了した時点から始めて第2信号を生成し、生成された第2信号を、送受信部126を通じてエアーインターフェースに伝播する。

目標デバイス120により転送された第2信号は、飛行時間T0を経過した後に、MAP110で受信され、MAP110は送受信部116を通じて受信された第2信号を信号感知部114に伝達する。

MAP110の信号感知部114は、第2信号の第1部分44aの受信終了時点(t_A0)及び第2部分46aの受信終了時点(t_B0)を各々チェックする。そして、第1信号42を送信した時点(t_ENDO)から第2信号の第1部分44aを受信した時点(t_A0)までの第1時間長さと第1部分44aを受信した時点(t_A0)から第2部分46aを受信した時点(t_B0)までの第3時間長さを測定する。

第1時間長さと第3時間長さが測定されれば、この測定値と、第2信号の第1部分及び第2部分の時間長さ、及び目標デバイスが第1信号を受信した後、第2信号を生成し始める時までの遅延時間を用いて、MAP110と目標デバイスとの間の距離d0を計算する。距離d0は<数式6>により計算できる。

ここで、M1は第2信号の第1部分の時間長さを生成することに使われたクロック回数、M2は第2信号の第2部分の時間長さを生成することに使われたクロック回数、Mgapは上記遅延時間の生成に使われたクロック回数、N01はMAP110が自身のクロックを使用して第1時間長さの間クロックカウンティングした回数、N02はMAP110が自身のクロックを使用して第3時間長さの間クロックカウンティングした回数、cは媒質での信号の伝達速度、T_CLKは公称クロック周期を表す。

一方、SAP130はMAP110及び目標デバイス120が各々転送した第1信号及び第2信号を受信してその受信終了時点をチェックする。

即ち、SAP130はMAP110が転送した第1信号42を飛行時間T₀₁経過後に受信すれば、その受信された信号42bを、送受信部136を通じて信号感知部134に伝達する。信号感知部134は、受信された第1信号42bの受信終了時点(t_END1)をチェックする。また、SAP130は目標デバイス120が転送した第2信号を飛行時間t1経過後に受信すれば、受信した第2信号の第1部分44bの受信終了時点(t_A1)と第2部分46bの受信終了時点(t_B1)をチェックする。そして、第1信号42bを受信した時点(t_END1)から第2信号の第1部分44bを受信した時点(t_A1)までの第2時間長さと第1部分44bを受信した時点(t_A1)から第2部分46bを受信した時点(t_B1)までの第4時間長さを測定する。

第2時間長さと第4時間長さが測定されれば、この測定値と、目標デバイスが第1信号を受信した後、第2信号を生成する時までの遅延時間、第2信号の第1部分及び第2部分の各々の時間長さを用いてSAP130と目標デバイス120との間の距離d1を計算することができる。距離d1の計算には<数式7>が利用できる。

ここで、N11はSAP130が自身のクロック周期を使用して上記第2時間長さの間クロックカウンティングした回数、N12はSAP130が自身のクロック周期を使用して上記第4時間長さの間クロックカウンティングした回数、D01はMAP110とSAP130との間の距離を表す。

一方、<数式6>を<数式7>に代入すれば、SAP130と目標デバイス120との間の距離d1は<数式8>のように表現される。

<数式8>を見ると、SAP130と目標デバイス120との間の距離は、MAP110が第1信号を送信した時点から第2信号の第1部分を受信した時点までの第1時間長さ(N01)と第2信号の第1部分を受信した時点から第2部分を受信した時点までの第3時間長さ(N02)、SAP130が第1信号を受信した時点から第2信号の第1部分を受信した時点までの第2時間長さ(N11)と第2信号の第1部分を受信した時点から第2部分を受信した時点までの第4時間長さ(N12)、目標デバイス120が第1信号を受信した時点から第2信号を生成し始める時点までの遅延時間(Mgap)、第2信号の第1部分及び第2部分の各々の時間長さ(M1、M2)、及びMAP110とSAP130との間の距離(D01)に基づいて計算できることが分かる。

したがって、MAP110が第1信号を送信した時点から第2信号の第1部分を受信した時点までの時間長さ、及び第2信号の第1部分を受信した時点から第2部分を受信した時点までの時間長さと、SAP130が第1信号を受信した時点から第2信号の第1部分を受信した時点までの時間長さ、及び第2信号の第1部分を受信した時点から第2部分を受信した時点までの時間長さを利用すれば、目標デバイスでの上記遅延時間、目標デバイス120が生成する第2信号の第1部分及び第2部分の各々の時間長さ、及びMAP110とSAP130との間の距離を知っているという前提下に、SAP130と目標デバイス120との間の距離が求められるようになる。

また、このような方式による場合、各デバイス(MAP、目標デバイス、SAP)の間のクロック周波数偏差による距離測定誤差を補償することができる。

MAP110と目標デバイス120との間の距離を求める場合を例として説明すれば、公称クロック周期T_CLKに対し、MAP110の実際クロック周期をT_CLK1目標デバイス120の実際クロック周期をT_CLK2とし、T_CLKとT_CLK1との間の偏差比率を(1+e1)、T_CLKとT_CLK2との間の偏差比率を(1+e2)と仮定する時、次の<数式9>のような関係が成立する。ここで、T_CLKは公称クロック周期として予め知っている定数値であり、e1とe2は未知数である。

一方、<数式6>でMAP110が測定したN01とN02値はMAP110の自身の実際クロック周期であるT_CLK1として測定され、Mgap、M1、M2の時間長さは目標デバイス120の実際クロック周期であるT_CLK2として生成されたので、<数式10>の関係が成立する。

ここで、ToFはMAP110と目標デバイス120との間の信号飛行時間を意味し、図4でT0に該当する値である。

<数式10>を<数式6>に代入し、<数式9>を適用して整理すれば、MAP110と目標デバイス120との間の距離は<数式11>の通りである。

MAP110と目標デバイス120との間の実際の空間的な距離(Spatial Distance)値はc*ToFであるので、<数式9>の結果と比較した時、(1+e1)比率の距離誤差が発生することが分かり、これは第1送受信機の実際クロック周期T_CLK1と公称クロック周期T_CLKとの間の偏差比率と同一であることが分かる。即ち、送受信機の実際クロック周期(または、周波数)に偏差が発生しても、距離測定誤差が実際クロック周期(または、周波数)の偏差比率以上に拡大されないことが分かる。

一方、第2信号全体の受信が完了した一時点のみを測定する実施形態の場合、M0=M1+M2、N0=N01+N02であるので、<数式9>と<数式10>を<数式2>に適用すれば、<数式12>の通りである。

<数式9>と比較した時、<数式10>の場合、2番目の項だけの距離測定誤差が追加で発生することが分かる。即ち、2つデバイスの間のクロック周波数の偏差が発生した時、距離測定誤差はそのクロック周波数の偏差比率より格段に大きくなることが分かる。

即ち、本発明の第2実施形態による場合、第1実施形態よりクロック周波数偏差による距離測定誤差が格段に減少することが分かる。

以上、説明した本発明の第2実施形態では、第2信号の第1部分の受信時点と第2部分の受信時点を測定して、即ち、第2信号の任意の2つ部分の受信時点を測定して距離を計算することを例として説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではない。例えば、第2信号の任意の3部分の受信時点を測定する場合、例えば、図2で、時点A、時点C、及び時点Nを測定する場合には、T1時間長さの部分とT4+……+Tnの時間長さ部分を用いて距離を計算することができ、この場合にも第2信号の任意の2つ部分の受信時点を測定して距離を計算する方式と同一な原理が適用できる。

一方、距離測定技術で時間測定誤差を誘発する要因には送受信機の間のクロック偏差の他にも送受信機の具現時に使用した回路素子の内在時間遅延(Intrinsic Time Delay)がありうる。内在時間遅延は、回路に使用した線路の距離が、PWB(Printed Wiring Board)パターンの距離が、インダクター(Inductor)、キャパシタ(Capacitor)、及びディジタル信号のクロック遅延などの要因により発生できる。内在時間遅延は送受信機の設計時、未反映された時間遅延であるので、これを補償すれば、より正確な距離測定が可能である。

このために、図1で信号感知部114、124、134に内在時間遅延値にMcalを入力して時間遅延修正(Time Delay Calibration)機能を遂行するようにすることができる。

例えば、上記内在時間遅延値を特定環境条件下で計測器を用いて測定し、その測定値をMcal値として信号感知部114、124、134に入力する。この際、目標デバイス120の信号感知部124では入力されたMcal値をディレイ部128に伝達して目標としたMgap遅延時間に追加的に発生した内在時間遅延Mcalだけを縮小遅延させる方法により時間遅延修正(Time Delay Calibration)機能を具現することができる。また、MAP110及びSAP130の信号感知部114、134では、N01、N02、Ni1、Ni2などの値を出力する過程で実際の時間遅延値に比べて追加的に発生した内在時間遅延Mcal値だけを出力値から差し引きした後に出力する方法により時間遅延修正(Time Delay Calibration)機能を遂行することができる。

一方、内在時間遅延は、周辺温度(Ambient Temperature)の変化、動作電圧(Supply Voltage)の変化、及び経年(Aging)変化などの個別あるいは混合された影響により、その値が変動することもできる。したがって、このような環境変化に従う時間遅延変動値を計測器で測定して、これをテーブル化して格納し、環境変化に従う時間遅延変動値を推定して、推定されたMcal値を入力する方法により自動補正(Automatic Correction)機能を遂行するようにすることもできる。

一方、時間測定誤差を誘発する更に他の要因の1つは、回路をディジタルに具現する場合、経過時間測定に使用する単位時間(Unit Time)値の影響である。第1信号及び第2信号の生成、そして第1時間長さから4時間長さの測定に使用する単位時間値はRanging正確度に直接影響を及ぼすようになる。例えば、図3で、第1時間長さ(N0)は2つ時点(MAPが第1信号を送信した時点と第2信号を受信した時点)の間の時間長さをT_CLK1にカウントして測定すれば整数値が出力されるが、厳密には2つ時点の間の時間長さをT_CLK1値に割れば整数(Integer)と小数(Fraction Number)部分に分けられる。T_CLK1にカウントした整数部分のみ使用すれば、小数部分だけのRanging測定誤差が発生し、最大T_CLK1だけの誤差が発生する。

図5は、クロックの周期T_CLK値が単位時間(Unit Time)T_UNIT値と同一な場合に対する例示図である。

信号51はクロック波形であり、T_CLKはクロックの公称周期(Nominal Clock Period)値である。要求される距離測定正確度(Required Ranging Precision)を実現するためには時間分解度(Time Resolution)であるT_RESOL値よりT_UNIT値が小さくなければならない。即ち、 を満たす周期のクロックを使用すれば、小数部分だけの測定誤差が発生しても測定誤差の大きさがT_RESOLより少なくなるので、要求される距離測定分解度を実現することができる。

例えば、距離測定のために要求される正確度がT_RESOL=1/3e8=3.33nsecであれば、T_CLK値が3.33nsecより少ない値を有するクロック、即ち、300MHz以上周波数のクロックを使用すればよい。

但し、上記の例題のように、300MHz以上のクロック周波数を使用すれば、ADC(Analog to Digital Converter)、DAC(Digital to Analog Converter)、及びディジタル回路の電力消耗などにより具現上の困難性が発生できる。

したがって、要求される距離測定正確度(Ranging Precision)の実現のために要求される時間分解度値よりT_UNIT値を少なくする方法として、インターポレーション(Interpolation)方法を使用することもできる。インターポレーションを使用すれば、信号を生成するか、受信信号の到着時間を測定する時、クロックの周期を任意の整数に等分した等価時間分解度(Equivalent Time Resolution)を具現することができる。

本発明の実施形態では、上記任意の整数をインターポレーションの等分整数(Division Integer)と定義し、その値をM_INTとして表現した。等分整数M_INTは任意の整数値を指定して使用することができ、ディジタル方式の場合は、2の乗数、即ち2、4、8、16、...、を使用すれば、具現が容易である。

図6は、クロックの周期値T_CLKが単位時間T_UNITのM_INT倍の場合を説明する例示図である。図5はM_INTが1の場合であり、図6はM_INTが4の場合である。

信号を生成するか、受信信号の到着時間を測定する時、要求される精度の単位時間を得るためにインターポレーションを使用する。信号61はクロック波形であり、T_CLKはクロックの公称周期である。T_UNITはインターポレーションを使用してT_CLKを等分整数M_INTで割って得た単位時間値を表したものである。T_CLKをM_INTで割って得たT_UNITが要求される時間分解度(Required Time Resolution)値T_RESOLより小さければ、即ち、 の関係を満たすようにすれば、低い周波数のクロックでも要求される距離測定分解度を実現することができる。

以上、説明したインターポレーション技法を適用する場合、距離測定に使用する<数式2>、<数式4>から<数式8>は、各々<数式13>から<数式18>のように一般化できる。

<数式13>から<数式18>で、D_CLK=c*(T_CLK/M_INT)である。

また、上記の数式で、N0、N01、及びN02は、MAP110が自身のクロック周期をインターポレーション等分整数M_INTで割った単位時間を使用してカウンティングを遂行したカウンティング回数であり、N1、N11、及びN12は、SAP130が自身のクロック周期をM_INTで割った単位時間を使用してカウンティングを遂行したカウンティング回数である。

以下、前述した距離測定方法を用いた目標デバイスの測位方法について説明する。

図7は、本発明の実施形態に従う測位システムの構造を示す図である。

本発明の実施形態に従う測位システムは、MAP710、目標デバイス720、SAP730、及び位置サーバ740を含むことができ、目標デバイス720に対する測位のために1つのMAP710、少なくとも1つのSAP730、及び位置サーバ740が関与することができる。位置サーバ740は、MAP710及びSAP730と多様な通信経路、例えば、無線経路、有線経路、インターネット750などの接続経路などを通じて連結できる。

説明の便宜のために、以下では、図8を参照して、目標デバイスに対する位置決定のために2つのSAPが関与することと説明するか、これは本発明の範囲を限定しようとするものでないことを明確にし、SAPの個数は必要によって1つ以上に定めることができる。

まず、MAP710は第1信号を生成して送信する。

目標デバイス720は、第1信号を受信すれば、それに対する応答として一定遅延時間を経過した後に第2信号を生成して送信する。

目標デバイス720から転送された第2信号を受信したMAP710は、第1信号を送信した時点から第2信号の第1部分を受信した時点までの第1時間長さを測定する。ここで、第2信号の第1部分を受信した時点とは、図2に示すように、第2信号の一部が受信された時点AやBなどであることがあり、または第2信号の全部の受信が完了した時点Nであることもある。

一方、第1のSAP730−1と第2のSAP730−2は、各々MAP710から転送された第1信号と目標デバイス720から転送された第2信号を各々受信し、第1信号を受信した時点から第2信号の第1部分を受信した時点までの第2時間長さを測定する。

位置サーバ740は、MAP710、第1のSAP730−1、及び第2のSAP730−2の各々が測定した測定値時間長さ及び目標デバイス720が第1信号を受信した後、第2信号を生成し始める時までの遅延時間、第2信号の第1部分の時間長さに基づいて目標デバイス720の位置を決める。

位置サーバ740が目標デバイス720の位置を決める方法をより具体的に説明すれば、MAP710が測定した第1時間長さと、目標デバイス720による第1信号を受信時点から第2信号の開始時点までの遅延時間及び第2信号の第1部分の時間長さを用いてMAP710と目標デバイス720との間の距離d0を計算する。距離d0は前述したように計算することができ、例えば、<数式1>、<数式2>、及び<数式13>のうち、いずれか1つにより計算できる。

また、位置サーバ740はSAP730−1、730−2が測定した第2時間長さと目標デバイス720による第1信号の受信時点から第2信号の開始時点までの遅延時間及び第2信号の第1部分の時間長さを用いてSAP730−1、730−2の各々から目標デバイス720までの距離diを計算する。diでインデックスiはSAPを識別するために使われて、i=1は第1のSAP730−1を、i=2は第2のSAP730−2を意味する。距離diは前述したように計算することができ、例えば、以下の<数式19>を用いることができる。

ここで、Niはi番目のSAPが自身のクロック周期をインターポレーション等分整数で割った単位時間を使用して上記第2時間長さの間カウンティングした回数、DOiはMAP710とi番目のSAPとの間の距離を表す。

APから目標デバイスまでの距離が計算されれば、位置サーバ740は計算された距離と各APの位置情報を用いて三辺測量(Trilateration)計算法などにより目標デバイス720の位置を決める。

一方、各デバイス(MAP、SAP、目標デバイス)の間のクロック周波数偏差による測位誤差を減らすために、MAP710とSAP730−1、730−2で第2信号の任意の2つ部分の受信時点をチェックする方式を使用することもできる。

具体的に説明すると、MAP710は第1信号の送信時点から第2信号の第1部分の受信時点までの第1時間長さの以外に第2信号の第1部分を受信した受信時点から第2信号の第2部分を受信した受信時点までの第3時間長さを測定する。そして、MAP710自身のクロック周期をインターポレーション等分整数(1以上の整数)で割った単位時間を使用して第1時間長さの間カウンティングした回数N01と第3時間長さの間カウンティングした回数N02を得る。

各々のSAP730−1、730−2も第1信号の受信時点から第2信号の第1部分の受信時点までの第2時間長さの以外に第2信号の第1部分の受信時点から第2信号の第2部分の受信時点までの第4時間長さを測定する。そして、SAP730−1、730−2自身のクロック周期をインターポレーション等分整数で割った単位時間を使用して第2時間長さの間カウンティングした回数Ni1と第4時間長さの間カウンティングした回数Ni2を得る。

位置サーバ740は、MAP710によるカウンティングした回数N01とN02に基づいてMAP710と目標デバイス720との間の距離d0を計算する。距離d0は前述したように計算することができ、例えば、<数式6>または<数式16>を用いて計算することができる。

また、位置サーバ740はSAP730−1、730−2によるカウンティングした回数Ni1及びNi2に基づいてSAP730−1、730−2の各々から目標デバイス720までの距離diを計算する。距離diは前述したような方式により計算することができ、例えば、以下の<数式20>を用いて計算することができる。

ここで、Ni1とNi2は各々i番目のSAPが自身のクロック周期をインターポレーション等分整数で割った単位時間を使用して上記第2時間長さと第4時間長さの間カウンティングした回数を意味する。

距離d0及びdiが計算されれば、位置サーバ740はAPの各々の位置情報を用いて目標デバイス720の位置を決めることができるようになる。

上記の実施形態では2つのSAPを用いることと説明したが、本発明の範囲がこれに限定されるものではなく、例えば3個以上のSAPが使われることもでき、この場合、多辺測量(Multilateration)計算法などにより目標デバイス720の位置を決めることもできる。また、場合によっては目標デバイスの測位のために1つのSAPのみ使われることもできる。例えば、SAPと目標デバイスとの間の距離とMAPと目標デバイスとの間の距離が計算される。この場合、APの位置を中心にして測定された距離を半径とする円を描けば2つの交点が生成されるが、目標デバイスはこの2つの交点のうち、いずれか一個所に位置するようになる。ところで、仮にいずれか一交点の位置が、目標デバイスが位置できない場所の場合には、更に他のSAPと目標デバイスとの間の距離を測定することなく、目標デバイスの位置を決めることができる。

以上、説明した本発明の実施形態に従う測位方法は、目標デバイスがブリンク(Blink)信号の送信のみを遂行し、APはそのブリンク信号の受信のみを遂行するTDoA方式と対照的に、目標デバイスとMAPが各々1回の信号送信及び受信のみを遂行し、SAPはその2つの信号の受信のみを遂行する方式により目標デバイスの位置を決める特徴を有する。

従来のTDoAでは、AP及び目標デバイスの相互間にクロック周波数及び位相同期を必要とするが、本発明の実施形態に従う測位方法はAPの間のクロック同期を必要としないので、全体的なシステム構造が簡単になる。また、APと目標デバイスとの間に各々4回の信号を要求する従来のRT−ToA方式と比較して、本発明の実施形態に従う測位方法は、MAPと目標デバイスとの間に単に2回の信号のみを必要とするので、エアーインターフェースの負荷を減らすことができる。また、第2信号の任意の2つ部分の時点を測定する第2実施形態に従う場合、クロック周波数の偏差によって発生する測位誤差まで減らすことができるという長所がある。

一方、本発明の実施形態に従う測位システムは、SAPとMAPとの間に役割を互いに交換する機能を含むこともできる。即ち、既存のMAPを新規SAPに、そして既存のSAPを新規MAPに役割を再整備することで、測位システムに柔軟性を与えることもできる。

一方、MAP710が生成して転送する第1信号は、MAP識別情報、目標デバイス識別情報、目標デバイス識別情報別順序番号(Sequence Number)、現在時刻情報、及び目標デバイス識別情報別に割り当てられた次回の覚める時刻(Wake-up Time)情報のうち、少なくとも1つ以上を含むことができる。

ここで、MAP識別情報は目標デバイスとSAPが第1信号がどこから来た信号なのかを識別できるようにするために、第1信号に含まれることができる。

目標デバイス識別情報は、多いデバイスのうち、距離測定の対象になる目標デバイスがどれなのかを目標デバイス及びSAPが認知できるようにするために、第1信号に含まれることができる。即ち、第1信号を受信する多数の目標デバイスは自身が予め格納している識別情報と第1信号に含まれた目標デバイス識別情報とを比較して、一致する場合、自身が呼び出された目標デバイスであることを認知し、第2信号を生成して転送し、一致しない場合には、第1信号を無視して第2信号を転送しなくなる。

目標デバイス識別情報別順序番号は、全てのAPが特定目標デバイスに対する識別番号と順序番号を測定情報と一束(Bundle)に位置サーバに伝達するようにするために使われることができる。全てのAPが目標デバイスに対する第1信号と第2信号から測定した情報を位置サーバに伝達する過程に情報伝達経路の通信状況によって位置サーバに到着する時点が各々異なることがある。目標デバイスに対する第1信号は、一定の時間間隔を置いて繰り返して送信できるので、APから位置サーバに伝えられる同一目標デバイスに対する情報が伝達時点の差によって情報到着の順序がずれることがある。第1信号に目標デバイスの識別番号と順序番号を含めて、識別番号を含んだ第1信号の送信時毎に該当識別番号の順序番号を他の値に更新(Update)して送信するようになれば、目標デバイスの識別番号と順序番号を用いて測定値を区分してより分けることができる。例えば、順序番号を0から255の間の数字を毎度異なる値に更新して与えて、毎1秒毎に測定情報を位置サーバに伝達する場合、通信経路別測定情報到着時間の差が256秒以下であれば、測定情報到着時間の差によるデータ集合における誤りを防止することができる。

より具体的に説明すると、MAP710とSAP730−1、730−2が第1信号に含まれた目標デバイスの識別情報及び順序番号と共に、測定した時間長さ値を位置サーバ740に転送すれば、位置サーバ740は目標デバイスの識別情報及び順序番号を用いて受信した時間長さ値を分類して管理し、同一な識別情報及び順序番号に分類された経過時間値のみを用いて距離を計算する。したがって、通信経路別時間遅延差によって、MAP710とSAP730−1、730−2が順次に送る測定値等の到着順序がずれても距離計算及び位置測定の誤りを防止することができる。

一方、次回の覚める時刻情報は、目標デバイス720の電力消耗を減らすための目的として第1信号に含まれることができる。即ち、低電力睡眠モードにいた目標デバイス720は、次回の覚める時刻情報を用いて第1信号の送信が始まる直前に低電力睡眠モードから目覚めて動作モードに切換した後、第1信号を受信し、第2信号の送信を完了した以後に、また睡眠モードに切換できる。即ち、目標デバイスは次回の覚める時刻情報を用いて睡眠モードと動作モードを切換することによって、電力消耗を減らすことができる。

一方、MAP710は自身のRTC(Real Time Clock)を用いて時刻基準(Time Reference)信号を生成して、目標デバイスまたはSAPに送信することによって、目標デバイスまたはSAPがその時刻基準信号を用いて自身のRTCを調整することによって、MAP710のRTCと一致させるようにすることもできる。

また、MAP710は通信領域の内に1つ以上の目標デバイスが存在する場合、その目標デバイスに対する呼び出し順序を定めて呼び出して、全体目標デバイスに対する呼び出しが仕上げされれば、また呼び出す過程を繰り返すこともできる。この方法によりMAPの通信領域の内の全ての目標デバイスに対する位置値を順序によって衝突無しで連続して決めることができる。

一方、本発明の実施形態に従う測位方法は、目標デバイス720とMAP710との間に通信のための初期化動作を遂行することができる。ここで、初期化動作は目標デバイスが電源を最初にオン(On)した場合、目標デバイスがどの1つのMAPの通信領域から他のMAPの通信領域に移動した場合、目標デバイスの目覚める時刻とMAPの呼び出し時刻(第1信号を転送する時刻)が一致しない時などの場合に遂行できる。

初期化動作は、次の方法により遂行できる。

まず、目標デバイスが睡眠モードから目覚めて動作モードに切換した後、自身の識別情報を含む接近信号(Access Signal)を送信し、接近信号の送信を終了した後、予め設定されたタイムアウト(Time-out)期間の間MAPから制御信号を待機する。

タイムアウト期間の内にいずれか1つにMAPから制御信号を受信すれば、制御信号に含まれた現在時刻情報及び次回の覚める時刻情報を用いて目標デバイス自身のRTC及び次回の覚める時刻を設定することによって、初期化を完了する。

しかしながら、タイムアウト期間の内に如何なる制御信号も受信できなければ、動作モードから睡眠モードに切換し、予め設定された休眠時間間隔(Recess Time Interval)の以後にまた動作モードに切換して接近信号を送信する過程を繰り返す。

一方、目標デバイスから接近信号を受信した少なくとも1つ以上のMAPは、自身のMAP識別情報、接近信号を転送した目標デバイスの識別情報、及び受信信号の品質情報を位置サーバに転送する。

位置サーバは、受信信号の品質情報を用いて上記少なくとも1つ以上のMAPのうち、目標デバイスとの通信に適合した最適MAPを選定し、その選定結果をその最適MAPに通報する。

最適MAPは選定結果の通報を受けた後に、また目標デバイスから接近信号を受信すれば、現在時刻情報と次回の覚める時刻情報を含む制御信号を目標デバイスに転送することによって、目標デバイスが自身と通信を遂行することができる状態になるように初期化する。

一方、本発明の実施形態に従う測位方法は、目標デバイスの周囲に複数のMAPが存在する場合、複数のMAPのうち、目標デバイスとの通信を遂行する最適MAPを選定する過程を含むこともできる。

例えば、複数のMAPが目標デバイスが生成して転送する第2信号を受信すれば、自身の識別情報、目標デバイスの識別情報、及び受信信号の品質情報を位置サーバに転送する。ここで、目標デバイスの識別情報は目標デバイスが転送する第2信号から抽出されて位置サーバに転送できる。

位置サーバは、受信信号の品質情報を用いて目標デバイスとの通信に適合した最適MAPを選定し、その選定結果を選ばれた最適MAPに通報する。

選定結果の通報を受けた最適MAPは、目標デバイスに第1信号を転送して、前述した測位過程を遂行するようになる。

このような最適MAP選定過程を通じて目標デバイスは通信に最も適合したMAPと測位過程を遂行するようになるので、目標デバイスが移動する中にも測位正確度が持続的に維持できるという長所がある。

図9は、本発明の実施形態に従う測位方式と従来のTDoA測位方式との性能を比較/分析したグラフである。図9(A)は従来のTDoA測位方式の性能を示すグラフであり、図9(B)は本発明の実施形態に従う測位方式の性能を示すグラフである。

性能比較のために総4個のAPを使用した。与えられたAPの座標は、次の通りである。 −AP0またはMAPの座標:(−50−j50)m −AP1またはSAP1の座標(+50−j50)m −AP2またはSAP2の座標(+50+j50)m −AP3またはSAP3の座標(−50+j50)m

位置決定システムの効果的な性能分析のために、APと目標デバイスとの間の距離測定誤差としてランダム測定誤差0.3m rmsを付加した。目標デバイスの位置を[−100−j*80、−100−j*60、−100−j*40、−100−j*20、−100−j*0、−66+j*0、−33+j*0、0+j*0、25+j*0、50+j*8、70+j*20、85+j*35、100+j*50]の順に移動させながら各位置で目標デバイスの位置を30回測定し、測定された位置を点として表示した。

TDoA方式の位置決定正確度を分析した結果、図面符号901から見るように、4個のAPから構成されたセルの内部に目標デバイスが位置する場合の位置決定値の誤差は到着時間測定誤差値の以内に安定しているが、図面符号902のように、セルの外部に目標が位置する場合、セルの外部での目標デバイスの位置によって位置決定値の誤差が到着時間測定誤差値の数〜数十倍まで拡大される傾向を表して非常に不安定であった。図9で、目標デバイスがセルの内部から外部に遠ざかるほど毎測位毎の位置決定値の間に変動が徐々に甚だしくなって測位正確度が落ちることを確認することができる。

一方、本発明の実施形態に従う位置決定値の正確度を分析した結果、図面符号903のように、4個のAPから構成されたセルの内部に目標デバイスが位置する場合と、図面符号904のように、セルの外部に目標デバイスが位置する場合両方とも誤差範囲が距離測定誤差値の大きさ以内に安定していることを確認することができる。

以上、本発明の実施形態を構成する全ての構成要素が1つに結合されるか、結合されて動作することと説明されたとして、本発明が必ずこのような実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の目的範囲内であれば、その全ての構成要素が1つ以上に選択的に結合して動作することもできる。また、その全ての構成要素が各々1つの独立的なハードウェアで具現できるが、各構成要素のその一部または全部が選択的に組み合わせられて1つまたは複数個のハードウェアで組み合わせられた一部または全部の機能を遂行するプログラムモジュールを有するコンピュータプログラムとして具現されることもできる。そのコンピュータプログラムを構成するコード及びコードセグメントは本発明の技術分野の当業者により容易に推論できるものである。このようなコンピュータプログラムは、コンピュータにより読取できる格納媒体(Computer Readable Media)に格納されてコンピュータにより読取及び実行されることによって、本発明の実施形態を具現することができる。コンピュータプログラムの格納媒体としては、磁気記録媒体、光記録媒体、キャリアウェーブ媒体などが含まれることができる。

以上の説明は、本発明の技術思想を例示的に説明したことに過ぎないものであって、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者であれば、本発明の本質的な特性から外れない範囲で多様な修正及び変形が可能である。したがって、本発明に開示された実施形態は本発明の技術思想を限定するためのものではなく、説明するためのものであり、このような実施形態により本発明の技術思想の範囲が限定されるものではない。本発明の保護範囲は請求範囲により解釈されなければならず、それと同等な範囲内にある全ての技術思想は本発明の権利範囲に含まれるものと解釈されるべきである。

本特許出願は、2011年04月29日付で韓国に出願した特許出願番号第10−2011−0041183号に対し、米国特許法119(a)条(35U.S.C§119(a))により優先権を主張すれば、その全ての内容は参考文献として本特許出願に併合される。併せて、本特許出願は、米国以外の国家に対しても上記と同一な理由により優先権を主張すれば、その全ての内容は参考文献として本特許出願に併合される。