본 논문에서는 다중 이동통신사의 LTE 신호를 활용한 측위 취약지역에서의 fingerprinting 기반 긴급구조용 측위 기술을 제안한다. 기존의 긴급구조용 측위 기술은 Global Navigation Satellite System (GNSS), LTE, 그리고 Wi-Fi 등 다양한 무선 신호를 활용하여 신고자의 위치를 추정한다. 하지만, 산악 지역과 같은 측위 취약 지역에서 측위로 가장 많이 활용될 수 있는 신호는 LTE이 다. LTE 신호는 coverage가 매우 넓지만, 이로 인한 위치 분별력이 매우 낮아 fingerprinting 기반 측위 기술의 높은 성능을 기대하기 어렵다. 따라서, 본 논문에서는 산악과 같은 측위 취약지역 에서의 위치 분별력을 높이기 위해 다중 이동통신사의 LTE 신호와 각 LTE 신호에 대한 Reference Signals Received Power (RSRP)와 Reference Signal Received Quality (RSRQ)를 함께 활용하 고자 한다. 현재의 스마트 폰에서는 해당 통신사의 LTE 신호 정보만이 활용 가능하다. 하지만, 타 통신사의 LTE 신호 정보를 활용하면 LTE 신호에 대한 위치 분별력을 향상시킬 수 있으며, 긴 급 상황이서의 측위 정확도를 향상시킬 수 있다. 현재, 다중 이동통신사의 LTE 신호 정보 수신이 가능한 스마트 워치를 개발하고 있으며, 이를 활용한 측위 취약지역에서의 긴급구조용 측위 기술을 개발하고자 한다. 스마트 워치는 스마트 폰보다 LTE 수신율이 낮아 neighboring cell에 대한 수신 빈도가 매우 적다. 이에, 스마트 워치에서의 높은 측위 정확도를 기대하기 위해서는 다 중 이동통신사의 LTE 신호 활용이 필수이다. 본 논문에서는 스마트 워치를 활용한 긴급구조용 측위 기술의 성능 분석을 위하여 국내 통신3사의 LTE 신호를 활용하여 산악지역에서의 측위 기 술 성능을 검증한다. 이 기술을 통해 산악과 같은 측위 취약지역에서 긴급구조용 측위 기술의 높은 성능을 기대할 수 있다. 특히, 국내 통신3사의 LTE 신호를 강제 수신하는 방식이 아닌 타 통 신사의 LTE 신호 정보를 예측하는 pseudo cell 생성 방식과 결합하면 일반 상용 워치에서의 긴급구조용 측위 기술에도 활용 가능할 것으로 기대한다.

Emergency Rescue Localization Technology in Vulnerable Areas using Multiple Mobile Carrier LTE Signals

Jung Ho Lee, Juil Jeon, Jin Ah Kang, Jae Sun Moon, Youngsu Cho*

This paper proposes a fingerprinting-based emergency rescue localization technology in a location-vulnerable area using LTE signals from multiple mobile carriers. Conventional emergency rescue localization technologies estimate the location of rescue requester using various wireless signals such as Global Navigation Satellite System (GNSS), LTE, and Wi-Fi. However, the signal that can be most widely used for localization in location-vulnerable areas such as mountainous area is LTE. Although LTE signals have very wide coverage, their location discrimination is very low, making it difficult to expect high performance of fingerprinting-based localization technology. Therefore, we aim to improve the location discrimination in location-vulnerable areas by utilizing LTE signals from multiple mobile carriers and Reference Signals Received Power (RSRP) and Reference Signal Received Quality (RSRQ) for each LTE signal. Currently, smartphones can only utilize LTE signal information from a specific mobile carrier. However, by utilizing LTE signal information from other mobile carriers, the location discrimination for LTE signals can be improved and the localization accuracy in emergency situations can be increased. We are currently developing a smart watch that can receive LTE signal information from multiple mobile carriers, and we plan to develop emergency rescue localization technology in vulnerable areas by utilizing this technology. Since smart watches have lower LTE reception rates than smartphones, their reception frequency for surrounding cells is very low. Therefore, in order to expect high localization accuracy from smart watches, it is essential to utilize LTE signals from multiple mobile carriers. In this paper, we verify the performance of localization technology in mountainous areas by utilizing LTE signals form three domestic mobile carriers and analyze the performance of emergency rescue localization technology using smart watches. Through this technology, we can expect high performance of emergency rescue localization technology in location-vulnerable areas such as mountains. In particular, if we combine this technology with a pseudo-cell generation method that predicts LTE signal information from other mobile carriers instead of forcibly receiving LTE signals from three domestic mobile carriers, we expect that it can be utilized as an emergency rescue localization technology in general commercial watches.

Keywords: emergency rescue, localization, fingerprinting, LTE

Speaker 이정호 한국전자통신연구원