Défis - Positionnement et navigation

Consulter les prévisions météorologiques pendant le petit-déjeuner, ou se frayer un chemin au milieu du trafic des heures de pointe, tels sont deux exemples d'applications qui permettent aux utilisateurs de smartphones de profiter des services de géolocalisation (LBS). Comment est-ce que ces applications réussissent-elles à détecter aussi rapidement la position exacte du téléphone ?

Applications LBS

Schéma LBS

LBS représente un segment de marché croissant qui implique la détermination de la position d'un appareil mobile soit pour les applications de services d'urgence (E911, eCall), soit pour les applications commerciales (réseaux sociaux – RCS, mappage, publicité géo-basée). Smartphones de plus en plus sophistiqués, débits de données à grande vitesse via LTE et exigence des consommateurs qui veulent une interaction permanente - tout cela signifie que le nombre et le type d'applications LBS vont considérablement augmenter au cours des années à venir. L'essor des LBS comme secteur industriel renforce la demande d'une solution de test LBS évolutive capable de s'attaquer à tous les segments de tests LBS (R&D, conformité au protocole, performance RF minimale et OTA) et prendre à charge les techniques de positionnement et protocoles déployés par les opérateurs mobiles.

Positionnement basé sur GNSS

La principale méthode de détermination de la position repose sur les satellites dans l'espace faisant partie d'un système mondial de navigation par satellite (GNSS). Le GNSS le plus connu est le GPS exploité et maintenu par le gouvernement américain. Néanmoins, les appareils modernes prennent simultanément en charge les constellations GNSS multiples (p. ex. GPS et Glonass) afin d'augmenter le nombre de véhicules visibles. Des GNSS supplémentaires comme Galileo et BeiDou sont en cours de développement, ce qui accentue la complexité des tests basés sur GNSS.

Les tests de récepteurs GNSS ne peuvent être concluants que lorsqu'ils sont réalisés dans des conditions contrôlées, répétitives et réalistes. C'est la raison pour laquelle les appareils de positionnement sont généralement testés et caractérisés à l'aide d'un simulateur GNSS. Une simulation GNSS doit tenir compte de la constellation satellitaire proprement dite (en termes de simulation propre des orbites satellitaires), les caractéristiques de propagation des signaux, les caractéristiques de l'antenne réceptrice et de l'environnement du récepteur. La modélisation réaliste du mouvement de l'utilisateur tenant compte de l'attitude du véhicule fait également partie du processus de simulation. Il est nécessaire de générer les signaux d'interférence et de brouillage afin de simuler un environnement proche de la réalité.

Positionnement dans les environnements critiques : GNSS assisté (A-GNSS)

GNSS assisté (A-GNSS) est utilisé par les appareils mobiles pour améliorer la performance grâce à un temps d'acquisition de la position plus rapide (TTFF) et une meilleure sensibilité. Dans A-GNSS, le réseau cellulaire assiste le récepteur GNSS en fournissant les données d'assistance pour les satellites visibles. Les données d'assistance peuvent être échangées entres le réseau sans fil et l'appareil soit via une couche de protocole (C-plane) utilisant les canaux de commande et une signalisation comme défini par 3GPP (LPP, RRLP ou RRC), soit via une couche utilisateur (U-plane) par le biais d'un canal IP utilisant SUPL (secure user plane location) défini par Open Mobile Alliance (OMA). Les données d'assistance varient selon le GNSS et la norme sans fil utilisée, comme LTE, WCDMA ou GSM.

Afin de garantir le bon fonctionnement d'un appareil mobile avec récepteur A-GNSS et sa conformité avec les spécifications 3GPP et 3GPP2 en vigueur, la solution de test doit être capable de prendre en charge toutes les normes sans fil et GNSS dans une même boîte.

Positionnement basé sur réseau

Les améliorations LTE incluent la prise en charge de l'estimation de position basée sur réseau ; De nouveaux signaux de référence connus sous l'appellation signaux de référence de positionnement (PRS) ont été introduits. L'appareil mobile mesure la différence de temps d'arrivée observée (OTDOA) entre PRSs et eNBs multiples et retransmettent ces mesures au réseau pour l'estimation de la position. La technologie qui sous-tend les LBS est complexe et variée en raison des techniques de détermination de position disponibles : basées sur satellite, basées sur réseau ou hybrides. Cette complexité est aggravée par le nombre de constellations GNSS disponibles (GPS, GLONASS, BeiDou, Galileo etc.) et de protocoles pour l'échange de données A-GNSS (LPP, RRLP, RRC) via C-plane et U-plane.

Positionnement hybride

Le environnements à performance restreinte requièrent une combinaison de différentes techniques de positionnement comme A-GNSS et OTDOA/eCID pour calculer la position. Le positionnement hybride est utilisé pour combiner les méthodes de positionnement basées sur satellite et sur réseau afin de déterminer la position (acquisition de la position) si une seule méthode de positionnement comme A-GPS, A-GLONASS, A-BeiDou, OTDOA ou eCID est insuffisante pour acquérir une position.

Solutions pour tests et mesures proposées par Rohde & Schwarz

Rohde & Schwarz propose une série de solutions de tests pour tous les aspects LBS permettant de garantir que tous les composants utilisés pour le positionnement fonctionnent ensemble de manière harmonieuse.

Le générateur de signaux vectoriels R&S®SMBV100A à pleines fonctionnalités et flexible est le choix idéal pour la caractérisation du récepteur GNSS. Le R&S®SMBV100A offre différentes options GNSS, y compris GPS, Glonass, Galileo et Beidou qui peuvent être combinées individuellement pour satisfaire aux besoins de tests requis. Cette solution facilite la simulation de conditions réalistes comme les influences atmosphériques, la propagation multi-trajets et l’obscurcissement de signaux dû aux immeubles, profils d'antenne et mouvements de véhicule.

Le système de test R&S®TS-LBS offre une couverture de test complète de services de géolocalisation, du R&D à la conformité. Il couvre toutes les principales normes sans fil 3GPP telles GSM, WCDMA et LTE et utilise chacune des technologies de positionnement modernes, y compris A-GNSS, OTDOA/eCID, hybrides, ainsi que la couche de protocole et la couche utilisateur, le calcul du champ au laboratoire et de positionnement. Le R&S®TS-LBS est un système de test de conformité entièrement automatique qui prend en charge la conformité aux protocoles validée, la performance minimale et les cas d'acceptation de porteuse dans les environnements de design, de précertification et d'approbation de type. Reposant sur le testeur de communication radio large bande multinormes R&S®CMW500 et le simulateur R&S®SMBV100A GNSS, le R&S®TS-LBS est une solution évolutive pouvant être adaptée à tous les besoins des test LBS.

Positionnement et navigation - Solutions de test et mesure

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