난다. 이것은 GNSS만 사용하는 것의 단점이다. 다른 문제는 도시에서의 초기위치결정시간(TTFF)이다. 이것 은 때로 아주 긴 시간이 걸린다. 왜냐하면 빌딩들이 GPS신호를 수신하는 것을 방해하기 때문이다. 또한 TTFF는 사용자 단말기의 배터리를 소모한다. LTE의

Size: px

Start display at page:

Download "난다. 이것은 GNSS만 사용하는 것의 단점이다. 다른 문제는 도시에서의 초기위치결정시간(TTFF)이다. 이것 은 때로 아주 긴 시간이 걸린다. 왜냐하면 빌딩들이 GPS신호를 수신하는 것을 방해하기 때문이다. 또한 TTFF는 사용자 단말기의 배터리를 소모한다. LTE의"

두일 서
8 years ago
Views:

1 LTE 무선단말기 위치 파악 기술 포지셔닝은 핸드폰, 노트북, 태블릿, PDA, 또는 네비게이션, 위치추적기와 같은 장치들의 지리적 위치를 결 정해주는 일련의 과정이다. 포지셔닝 기술은 모바일 시스템의 정확성, 가능성, 그리고 신뢰성을 원하는 고객 들의 증가로 날로 그 중요성이 커지고 있다. 그렇기에 정확한 무선 단말기 위치 파악을 사용하는 어플리케이 션은 즉시 발전되었다. 이것은 수요자의 기대를 충족시켰으며, 결과적으로 스마트 서비스의 수요를 증대시켰 다. 또한, 포지셔닝은 어디서 전화기를 자주 잃어버리는지, 어디서 라디오 주파수가 잘 잡히는지를 알아낼 수 있는 모바일 정비자들에게 유용하다. 게다가 포지셔닝은 정비자들이 ëcustomer intelligenceí(광고주들에 게 필요한 것)를 즉시 사용할 수 있도록 한다. 예를 들어, Cisco 연구에서는 2017년까지 52%의 모바일 광고 는 위치가 추적된 활동들과 결합될 것이라고 기대하고 있다. 그리고 무선 네트워크에서의 LBS는 외부와 내부 요구들에 의해 작동되어지는 사용자의 단말기를 조준하여 위치를 설정할 수 있는 가능성이 있다고 보여진다. 무선 네트워크와 단말기들은 라디오 신호의 내제된 지리적 위치정보를 수용하는 것과 페이지 수, 혹은 위치 의 업데이트 같은 방법을 통한 사용자 이동 추적 시스템으로 인해 LBS를 제공하는 독특한 위치에 있다. 일단, 단말기의 좌표가 설정되면, 그 좌표들은 도로, 빌딩, 공원 또는 어떤 물체와 같은 위치로 지도화될 수 있다. 그리고 요청한 서비스로 다시 전달될 수 있다. 그러나 무선 단말기의 포지셔닝은 모바일 사용자, 그리고 환경 과 라디오 신호의 역동성으로 인해 계속 도전을 받고 있다. 위성 위치파악 시스템(GPS) 단말기 위치를 결정하는 것은 GPS와 같이, 전통적으로 GNSS를 사용한 위성을 통해 위치를 추측하는 것에 기반을 두고 있다. 오늘날 스마트 폰, 태블릿과 같은 현대 무선 단말기들 대부분은 통합된 GNSS 수신기를 갖 고 있다. 그리고 GPS 위성은 모바일 단말기의 정보를 포함한 신호를 보낸다. 그런 모바일 단말기는 단말기에 도달하는 데 필요한 시간과 신호의 계산을 사용할 수 있다. 3D 위치를 적절히 추정하기 위해서 수신기는 적 어도 네 개의 위성까지 조준할 수 있고 방해 받지 않는 선이 필요하다. 그러나 실내에서, 중간 지구궤도 위성 으로부터 전송된 소출력 라디오 신호의 시각적 수신선은 잘 잡히지 않고, 결과적으로 부정확한 위치가 나타

게다가 포지셔닝은 정비자들이 ëcustomer intelligenceí(광고주들에 게 필요한 것)를 즉시 사용할 수 있도록 한다. 예를 들어, Cisco 연구에서는 2017년까지 52%의 모바일 광고 는 위치가 추적된 활동들과 결합될 것이라고 기대하고 있다.

2 난다. 이것은 GNSS만 사용하는 것의 단점이다. 다른 문제는 도시에서의 초기위치결정시간(TTFF)이다. 이것 은 때로 아주 긴 시간이 걸린다. 왜냐하면 빌딩들이 GPS신호를 수신하는 것을 방해하기 때문이다. 또한 TTFF는 사용자 단말기의 배터리를 소모한다. LTE의 위치 파악 기술 사용자 단말기의 위치를 획득하기 위한 많은 기술이 있다. 이러한 기술은 대부분 네트워크 기반, 사용자 단말 기 기반, 사용자 보조 단말기와 네트워크의 보조적 접근 등으로 나눌 수 있다. 그러나 이러한 기술은 또한 각 각을 연결시켜주는 데에 사용되었다. 네트워크 기반 접근에서 네트워크는 모든 일을 한다. 즉 필요한 가치를 측정하고, 이러한 가치들을 사용자 단말기의 위치를 계산하는 것들에 사용한다. 사용자와 네트워크 보조 기 술에서, 네트워크와 사용자는 단말기의 위치를 측정한 다음 계산하기 위해 동시에 작동한다. 이러한 접근은 사용자 단말기가 네트워크보다 더 적은 계산 역량을 갖고 있는 것에서 유용하다. 사용자 단말기 기반 기술의 경우, 사용자 단말기는 네트워크의 도움 없이 그것의 위치를 알아낼 수 있을 것이다. 예를 들어, A-GNSS의 경우, 만약 사용자 단말기가 네트워크의 도움 없이 GPS데이터로부터 그것의 위치를 알아낸다면 말이다. 사 용자 단말기는 GPS와는 달리 그것의 위치를 알아내기 위해 직접적으로 네트워크 기반 기술을 사용할 수 없 다. 그러나 사용자 단말기는 LPP(LTE 위치 프로토콜)나 SUPL(보안 사용자 플레인 위치추적)을 통해사용자 단말기의 위치를 제공받기 위해 네트워크에 요청할 수 있다. 무선망 연동형 위성항법시스템(A-GNSS) A-GNSS(보조GPS 혹은 A-GPS로도 알려져 있다.)는 GPS기반 시스템의 초기 작동을 제공한다. LTE는 무선 망 연동형 위성항법 시스템을 위한 지원을 포함하고 있다. GNSS는 다양한 위성 위치추적 시스템을 포함하고 있다. 즉, 갈릴레오 GPS와 현대 GPS, 글로나스 Quai-Zenith 위성 시스템과 SBAS이다. 전통적인 GPS시스 템에서 모바일 단말기의 GPS수신기는 단독으로 위성 신호와 그 위치 계산을 받아야 한다. 전형적인 A-GPS 실행에서 핸드폰의 분리된 GPS 장치들은 네트워크로부터 제공된 데이터에 의해 증가된다. 이는 ìassistance Dataî라고 불리는데, 모바일 GPS 수신기가 위성 신호 수신 과정을 가속화시키기 위해 사용되는 정보를 포함

사용자와 네트워크 보조 기 술에서, 네트워크와 사용자는 단말기의 위치를 측정한 다음 계산하기 위해 동시에 작동한다. 이러한 접근은 사용자 단말기가 네트워크보다 더 적은 계산 역량을 갖고 있는 것에서 유용하다. 사용자 단말기 기반 기술의 경우, 사용자 단말기는 네트워크의 도움 없이 그것의 위치를 알아낼 수 있을 것이다.

3 하고 있다. 위치추적 속도와 정확한 실행을 향상시키기 위해 두 종류의 데이터가 보조적으로 제공된다. 측정을 위한 데이터 : 예를 들어 기준 시간, 가시적인 위성 리스트, 위성 신호 도플러, 코드 단계, 도플러와 코드 단계가 창을 찾는다. 위치 계산을 위한 데이터 : 예를 들어 기준 시간, 기준 위치, 위성 추산 위치표, 시계 정확성이다. A-GPS는 우수한 정확성을 제공하고, 독립적인 GPS와 비교했을 때, 그것은 사용자 단말기 GPS의 시작과 수신한 시간 을 줄이고 사용자 단말기 GPS의 반응성을 증가하고, 사용자 단말기가 수화기(필요 없을 때 GPS수신기가 Idle모드를 실행한다.)에서 더 적은 배터리를 소모할 수 있게 해준다. GPS와 GLONASS위성을 위한 LTE네 트워크는 보조적인 데이터를 제공할 수 있다. 사용자 단말기의 위치는 미리 알려져야 하고(예를 들어 TDOA 를 통해), 그런 다음 사용자 단말기는 GPS 신호를 더 빠르게 찾을 수 있다. 또한 때때로 그 단말기가 주로 작 동하지 않는 곳에서 GPS 신호를 잡을 수도 있다. 일반적으로, AGPS는 네트워크가 가능한 어떠한 기술에 대 해 고도의 정확성을 제공하고, 실외 그리고 아름다운 경관을 볼 수 있는 곳에서 작동이 잘 된다.

A-GPS는 우수한 정확성을 제공하고, 독립적인 GPS와 비교했을 때, 그것은 사용자 단말기 GPS의 시작과 수신한 시간 을 줄이고 사용자 단말기 GPS의 반응성을 증가하고, 사용자 단말기가 수화기(필요 없을 때 GPS수신기가 Idle모드를 실행한다.

강화된 셀 ID 측위 CID(셀 ID 측위) 방법은 Cell OF Origin(COO) 개념을 기반으로 하고 있는데, 이는 일반적으로 enb내 정확 한 셀/부분으로 enb(enodeb)가 제공되는 범위 내에서 사용자 단말기가 위치해 있는 곳이다. 이러한 방법이 가장 정확성이 떨어지는 것이지만, 실행시키기도 쉽고 높은 보급률을 갖고 있다.

4 강화된 셀 ID 측위 CID(셀 ID 측위) 방법은 Cell OF Origin(COO) 개념을 기반으로 하고 있는데, 이는 일반적으로 enb내 정확 한 셀/부분으로 enb(enodeb)가 제공되는 범위 내에서 사용자 단말기가 위치해 있는 곳이다. 이러한 방법이 가장 정확성이 떨어지는 것이지만, 실행시키기도 쉽고 높은 보급률을 갖고 있다. 정확성을 높이기 위해, LTE 에서 E-CID가 소개되었다. ECID방법은 셀의 크기에 따라 낮은 정확성(50~1000m)을 갖고 있지만, 이것은 다른 방법보다 실행하기 쉽고, 일반적으로 다양한 판매 상품이나 네트워크에 걸쳐 사용할 수 있다. enb제공 의 지리적 조직화 사용뿐 아니라, 사용자 단말기의 위치는 라디오 신호로 측정하여 더 정확히 예측될 수 있다. 위치의 정확성을 높여줄 수 있는 사용자 단말기 측정은 E-UTRA 수송기 RSSI, RSRP 등을 포함한 방법을 사 용하면서 추정한다. 셀 ID방법으로 사용될 수 있는 E-UTRAN 측정은 RTT와 AoA를 포함한다. 다양한 측정 방법을 사용함으로써, E-CID는 세 방법으로 실행될 수 있다. 1. 하나의 enb로부터의 거리를 추정한 E-CID 2. 세 개의 enb로부터의 거리를 측정한 E-CID 3. 적어도 2개의 enb로부터의 AoA측정에 의한 E-CID (세 개의 enb 사용이 더 낫다.) 먼저 두 경우에서 가능한 측정은 RSRP, 사용자 단말기를 위한 표준 퀄리티 측정, 또는 TDOA(다양한 도착시 간) 그리고 TADV(시간 향상)와 RTT(왕복시간)측정이다. 첫 번째 케이스에서 정확한 위치는 바로 원 안에 있 다. 두 번째, 세 번째 방법은 많은 요소들을 고려하며 한 점의 정확한 위치를 제공해준다. 첫 번째, 두 번째 케 이스에서 장치에 의해 측정되는데, 따라서 이것은 사용자 단말기를 보조해준다. 세 번째 케이스에서는 기본

enb제공 의 지리적 조직화 사용뿐 아니라, 사용자 단말기의 위치는 라디오 신호로 측정하여 더 정확히 예측될 수 있다. 위치의 정확성을 높여줄 수 있는 사용자 단말기 측정은 E-UTRA 수송기 RSSI, RSRP 등을 포함한 방법을 사 용하면서 추정한다. 셀 ID방법으로 사용될 수 있는 E-UTRAN 측정은 RTT와 AoA를 포함한다.

5 구역에 의해 측정되는데, 따라서 이는 네트워크를 보조해준다. RTT와 TADV 거리를 추정하기 위해 사용된 다. 그러나 방향을 측정하기 위해 AoA 치수가 사용된다. 전파도달시간 측정을 토대로 단말의 위치를 예측하는 기술(OTDOA) OTDOA는 LTE차원에서 통신 위성에서 지상국으로 정보를 송신하는 위치추적 방식이다. 이것은 다양한 곳 에서 송신된 라디오 신호의 도착 시간 차이를 측정하는 것에 기반을 두고 있다. 각 LTE 셀은 참조 신호를 전 송하고 이것은 사옹자 단말기와 비교한 참조 신호의 도착 시간이다. 시간의 차이는 사용자 단말기에 의해 기 록되어 네트워크로 전송된다. 네트워크는 사용자 단말기의 위치를 계산하기 위해 시간의 차이를 각 셀의 안 테나 위치정보와 결합한다. 적어도 네 개의 셀은 사용자 단말기에 의해 측정된다. 한 쌍의 enbs 사이에서 측정된 것은 기준신호시간차이(RSTD)로 정의된다. 이것의 위치 측정은 전체적 다운 링크 신호에 진입되고, 다른 enbs로부터 수신된 특별한 기준신호의 TDOA 측정에 기반한다. 3GPP Release 9와 함께 위치추적 기준신호(PRS)는 위치추적에 충분하지 않은 특정 셀 기준신호라고 소개되어왔다. 시뮬레

각 LTE 셀은 참조 신호를 전 송하고 이것은 사옹자 단말기와 비교한 참조 신호의 도착 시간이다. 시간의 차이는 사용자 단말기에 의해 기 록되어 네트워크로 전송된다. 네트워크는 사용자 단말기의 위치를 계산하기 위해 시간의 차이를 각 셀의 안 테나 위치정보와 결합한다.

6 이션을 바탕으로 특정 셀 기준신호는 높은 탐지가능성 요구를 보장하지 못하고, 이것은 단지 70% 정도 보장 된 탐지만을 보여주고 있다. 이것은 현실에서 가능하지 않은 전파방해없는 환경에서 존재한다. PRS는 특정 셀 RS를 따라 연이은 다운링크 보조 틀 집단에서 주기적으로 전송된다. 인공위성 신호를 시간적인 도달시간의 차이로서 단말기의 위치를 알아내는 위치추적 방식(UTDOA) UTDOA는 다양한 수신 장소에서 실행되는 업링크 도착시간(ToA), 또는 TDOA 측정을 이용한다. 측정은 사 운딩기준신호(SRSs)에 기반한다. 이점은 사용자가 추가의 하드웨어나 소프트웨어가 필요로 하지 않는다는 것이다. 이 방법은 사용자 단말기의 정확한 위치 확인을 위해 다양한 시간 측정을 이용하는데, 이것은 사운딩 기준신호(SRS)에 기방하고, 여러 enbs에 의해 결정되었다. 네트워크는 정확한 시간동기화 위치수신/위치측 정 단위(LMUs) 그리고 위치 계산과 수화기 위치를 계산할 수 있는 통제 센터 등의 장비를 갖춰야만 한다. RF 핑거프린팅 기술 핑거프린팅(패턴매칭 혹은 데이터베이스 상관법으로도 알려져 있다.)은 LTE를 명쾌하게 표준화된 것은 아니 지만, 주로 LTE 사양에 포함된 방법으로 알려져 있다. 이러한 방법으로 사용자 단말기의 위치는 enbs 하나, 혹은 둘의 결합에 의한 측정을 이용함으로써 발견될 수 있다. 그런 다음 측정은 이미 위치를 추정하기 위해 RF지도에 저장된 핑거프린트에 의해 비교된다. 전형적으로 RF 지도는 상세한 RF 예측, 혹은 사이트 설문조 사 결과에 기반한다.

이 방법은 사용자 단말기의 정확한 위치 확인을 위해 다양한 시간 측정을 이용하는데, 이것은 사운딩 기준신호(SRS)에 기방하고, 여러 enbs에 의해 결정되었다. 네트워크는 정확한 시간동기화 위치수신/위치측 정 단위(LMUs) 그리고 위치 계산과 수화기 위치를 계산할 수 있는 통제 센터 등의 장비를 갖춰야만 한다.

7 다양한 위치 파악 기술의 비교 결론 이 논문은 LTE네트워크에서 사용되는 다양한 위치 추적 기술을 소개하였다. 그리고 각 기술의 장단점을 요 약하였다. 현재 존재하는 위치 추적 기술들은 수많은 어플리케이션에 사용되고 있는데, 이는 새로운 요구에 의해 점차 확장될 것이다. 새로운 방법을 도입하고 실행함에 있어 비싼 비용 때문에 산업 경향은 하이브리드 기술을 사용하려 한다.(예를 들어, OTODA와 AGNSS) 아니면 기존 기술을 넘어 더욱 향상될 것이다.

8 참조 1. 3GPP TS v ( ) Requirements for Support of Assisted Global Navigation Satellite System (A- GNSS) requirements analysis 2. M. Kottkamp, et al., LTE Release 9 Technology Introduction White paper, Rohde & Schwarz, December GPP TS , Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN), Stage 2 Functional Specification of User Equipment (UE) Positioning in E-UTRAN (Release 11), December 2012>/li> 4. 3GPP TS , Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA) and Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN) Overall Description, Stage 2 (Release 11), December GPP TS , Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA), User Equipment (UE) Radio Access Capabilities (Release 11), December Sassan Ahmadi LTE-Advanced, Published by Academic Press, Federal Communications Commission (FCC), Wireless E911 location accuracy requirements, June Cisco Blog - Explosive Growth in Mobility and Location-based Marketing ( 사진자료 1. M. Kottkamp, et al., LTE Release 9 Technology Introduction White paper, Rohde & Schwarz, December Sassan Ahmadi LTE-Advanced, Published by Academic Press, 2013

305, Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN), Stage 2 Functional Specification of User Equipment (UE) Positioning in E-UTRAN (Release 11), December 2012>/li> 4. 3GPP TS 36.

tta저널 123.indd

tta저널 123.indd Special Theme u-lbs LBS 측위 기술 현황 및 고도화 이슈 한규영 SKTelecom Network Biz Solution팀 차장 최완식 TTA LBS PG 의장, ETRI 텔레매틱스연구부 위치정보기술연구팀 팀장 전주원 TTA LBS PG 부의장, KTF 연구개발원 차세대서비스개발팀 안준배 쏠리테크 연구개발부 책임연구원 1. LBS 측위 기술