본 논문에서는 미국 FCC 등 긴급구조용 무선측위 요구사항을 만족하기 위한 다중 이동통신사의 LTE 신호 측정정보를 활용한 RF 패턴매칭 측위기술을 신규로 제안하고, 단일 이동통 신사의 LTE 신호를 활용한 경우와 비교하여 긴급구조용 측위 성능을 분석하고자 한다. 현재 국내 이동통신사는 긴급구조용 위치정보를 제공하기 위해 기지국, GNSS, 와이파이의 3가 지 측위방식을 지원한다. 76%의 긴급구조 측위 요청이 무선 단말에서 발생하고, 무선측위의 64%가 실내에서 발생한다는 미국 PSAP의 설문조사를 고려할 때, 긴급구조 요청 시 실내 측위의 중요성은 매우 크다. 따라서 대부분의 실내환경이 GNSS 음영지역이라고 가정할 때, 긴급구조용 무선측위 요구사항 (수평오차 50 m 이내)을 만족하기 위한 기지국 또는 와이파 이 측위기술의 성능 개선이 요구된다. 현재 기지국 기반 측위기술은 전국 단위의 측위 커버리지를 제공하지만 측위 정확도가 낮은 한계가 있다. 한편 와이파이 기반 측위기술은 와이 파이 AP가 설치된 지역에서 높은 측위 정확도를 만족할 수 있지만, 사전에 측위 DB를 구축하기 위한 비용과 시간이 크고, 와이파이 AP의 신규/이동/제거를 측위 DB 내 반영하기 위한 갱신 노력이 수반되어야 한다. 또한 긴급구조용 위치정보는 국내 위치정보법 상 긴급구조 요청이 있는 경우에 한해 긴급구조기관이 위치정보사업자에게 제공을 요청할 수 있기에, 단 일 epoch의 측정정보를 기반으로 한 position fix 기술이 주로 활용된다. 본 논문에서는 현행법을 준수하면서 현재 기술의 한계를 극복하기 위해, 다중 이동통신사의 LTE 신호를 활용 한 RF 패턴매칭 기반 측위기술의 개념을 제안하고자 한다. 즉, 와이파이 대비 커버리지가 넓은 LTE 기지국 신호를 활용하여 측위 가용도를 높이되, 단일 epoch의 자사 이동통신사의 LTE 측정값과 타사 이동통신사의 LTE 신호 추정값을 결합하여 가용 측정값 개수 증가를 통한 측위 정확도도 함께 개선하고자 한다. 세부적으로 기술 개념 및 시스템 구현 결과를 소 개하고, 측위성능 비교 결과를 제시한다.

RF Pattern Matching Positioning Using Multi-MNO LTE Signals

Young-Su Cho*, Ju-Il Jeon, Myung-In Ji, Kyeong-Soo Han

In this paper, we propose a new RF pattern matching positioning technology using LTE signal measurement information of multiple mobile network operator (MNO) to satisfy wireless location accuracy requirements for emergency rescue such as the US FCC, and compare it with the case of using LTE signals from a single mobile network operator (MNO). Finally, we want to analyze the positioning performance for emergency rescue. Nowadays, Korean mobile network operators support three positioning methods: Cell, GNSS, and Wi-Fi to provide location information for emergency rescue. Considering the US PSAP survey that 76% of emergency rescue location requests occur in wireless terminals and 64% of wireless locations occur indoors, indoor positioning is very important when emergency rescue requests are made. Therefore, assuming that most indoor environments are GNSS weak or denied areas, it is required to improve the performance of the Cell or Wi-Fi positioning technology to satisfy the radio positioning requirements for emergency rescue (within 50 m horizontal error). Current cell-based positioning technology provides nationwide positioning coverage, but has a low positioning accuracy. On the other hand, Wi-Fi-based positioning technology can satisfy high positioning accuracy in areas where Wi-Fi APs are installed, but the cost and time required to establish a positioning DB in advance is large, and lots of update efforts to reflect new/moved/removed Wi-Fi APs in the positioning DB should be accompanied. In addition, position fix technology based on measurement information of a single epoch is mainly used because an emergency rescue agency may request a location information service provider to provide it only when there is an emergency rescue request under the Korean Location Information Act. In this paper, to overcome the limitations of the current technology while complying with the current law, we propose the concept of a positioning technology based on RF pattern matching using LTE signals from multiple mobile network operator (MNO). In other words, by using LTE base station signals with wider coverage compared to Wi-Fi, positioning availability is increased. Also positioning accuracy can be achieved by increasing the number of available measurement values by combining LTE measurement values of own mobile operator in a single epoch and LTE signal estimation values of other mobile operators in a single epoch. In detail, the technical concept and system implementation results are introduced, and the comparison results of positioning performance is presented.

Keywords: LTE, multiple, MNO, RF, pattern matching

Speaker 조영수* 한국전자통신연구원