KR102194929B1 - 무선 통신 시스템에서 단말 간 직접 통신을 통한 단말 간 거리 측정 방법 및 이를 위한 장치 - Google Patents

Abstract

본 출원에서는 무선 통신 시스템에서 단말이 단말 간 직접 통신을 위한 신호를 송신하는 방법이 개시된다. 구체적으로, 상기 방법은, 기준 기지국으로부터 하향링크 서브프레임을 수신하는 단계; 상기 하향링크 서브프레임의 경계를 기준으로, 상대 단말로 제 1 신호를 송신하는 단계; 및 상기 하향링크 서브프레임의 경계보다 소정의 오프셋만큼 선행하여, 상기 상대 단말로 제 2 신호를 송신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

무선 통신 시스템에서 단말 간 직접 통신을 통한 단말 간 거리 측정 방법 및 이를 위한 장치{METHOD FOR MEASURING DISTANCE BETWEEN DEVICES VIA DIRECT DEVICE-TO-DEVICE COMMUNICATION IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM, AND APPARATUS THEREFOR}

본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 무선 통신 시스템에서 단말 간 직접 통신을 통한 단말 간 거리 측정 방법 및 이를 위한 장치에 관한 것이다.

본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템의 일례로서 3GPP LTE (3rd Generation Partnership Project Long Term Evolution; 이하 "LTE"라 함) 통신 시스템에 대해 개략적으로 설명한다.

도 1은 무선 통신 시스템의 일례로서 E-UMTS 망구조를 개략적으로 도시한 도면이다. E-UMTS(Evolved Universal Mobile Telecommunications System) 시스템은 기존 UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)에서 진화한 시스템으로서, 현재 3GPP에서 기초적인 표준화 작업을 진행하고 있다. 일반적으로 E-UMTS는 LTE(Long Term Evolution) 시스템이라고 할 수도 있다. UMTS 및 E-UMTS의 기술 규격(technical specification)의 상세한 내용은 각각 "3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Radio Access Network"의 Release 7과 Release 8을 참조할 수 있다.

도 1을 참조하면, E-UMTS는 단말(User Equipment; UE)과 기지국(eNode B; eNB, 네트워크(E-UTRAN)의 종단에 위치하여 외부 네트워크와 연결되는 접속 게이트웨이(Access Gateway; AG)를 포함한다. 기지국은 브로드캐스트 서비스, 멀티캐스트 서비스 및/또는 유니캐스트 서비스를 위해 다중 데이터 스트림을 동시에 전송할 수 있다.

한 기지국에는 하나 이상의 셀이 존재한다. 셀은 1.25, 2.5, 5, 10, 15, 20Mhz 등의 대역폭 중 하나로 설정돼 여러 단말에게 하향 또는 상향 전송 서비스를 제공한다. 서로 다른 셀은 서로 다른 대역폭을 제공하도록 설정될 수 있다. 기지국은 다수의 단말에 대한 데이터 송수신을 제어한다. 하향링크(Downlink; DL) 데이터에 대해 기지국은 하향링크 스케줄링 정보를 전송하여 해당 단말에게 데이터가 전송될 시간/주파수 영역, 부호화, 데이터 크기, HARQ(Hybrid Automatic Repeat and reQuest) 관련 정보 등을 알려준다. 또한, 상향링크(Uplink; UL) 데이터에 대해 기지국은 상향링크 스케줄링 정보를 해당 단말에게 전송하여 해당 단말이 사용할 수 있는 시간/주파수 영역, 부호화, 데이터 크기, HARQ 관련 정보 등을 알려준다. 기지국간에는 사용자 트래픽 또는 제어 트래픽 전송을 위한 인터페이스가 사용될 수 있다. 핵심망(Core Network; CN)은 AG와 단말의 사용자 등록 등을 위한 네트워크 노드 등으로 구성될 수 있다. AG는 복수의 셀들로 구성되는 TA(Tracking Area) 단위로 단말의 이동성을 관리한다.

무선 통신 기술은 WCDMA를 기반으로 LTE까지 개발되어 왔지만, 사용자와 사업자의 요구와 기대는 지속적으로 증가하고 있다. 또한, 다른 무선 접속 기술이 계속 개발되고 있으므로 향후 경쟁력을 가지기 위하여는 새로운 기술 진화가 요구된다. 비트당 비용 감소, 서비스 가용성 증대, 융통성 있는 주파수 밴드의 사용, 단순구조와 개방형 인터페이스, 단말의 적절한 파워 소모 등이 요구된다.

상술한 바와 같은 논의를 바탕으로 이하에서는 무선 통신 시스템에서 단말 간 직접 통신을 통한 단말 간 거리 측정 방법 및 이를 위한 장치를 제안하고자 한다.

본 발명의 일 양상에 따른 무선 통신 시스템에서 단말이 단말 간 직접 통신을 위한 신호를 송신하는 방법은, 기준 기지국으로부터 하향링크 서브프레임을 수신하는 단계; 상기 하향링크 서브프레임의 경계를 기준으로, 상대 단말로 제 1 신호를 송신하는 단계; 및 상기 하향링크 서브프레임의 경계보다 소정의 오프셋만큼 선행하여, 상기 상대 단말로 제 2 신호를 송신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명의 다른 양상인 무선 통신 시스템에서 단말 간 직접 통신을 수행하는 단말 장치는, 기준 기지국 또는 상기 단말 간 직접 통신의 상대 단말 장치와 신호를 송수신하기 위한 무선 통신 모듈; 및 상기 신호를 처리하기 위한 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 기준 기지국으로부터 수신하는 하향링크 서브프레임의 경계를 기준으로 상기 상대 단말 장치로 제 1 신호를 송신하고, 상기 하향링크 서브프레임의 경계보다 소정의 오프셋만큼 선행하여 상기 상대 단말 장치로 제 2 신호를 송신하도록 상기 무선 통신 모듈을 제어하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 하향링크 서브프레임의 경계는 상기 기준 기지국이 송신한 시점보다, 상기 기준 기지국과의 거리에 따른 전파 지연만큼 지연되어 수신되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 제 1 신호는 상기 오프셋에 관한 정보를 포함할 수 있다. 또는, 상기 오프셋은 기 설정된 값, 예를 들어 상기 기준 기지국으로 상향링크 신호를 송신하기 위한 타이밍 어드밴스 (Timing Advance)값으로 설정되는 것을 특징으로 할 수도 있다. 여기서, 상기 단말은 상기 동작 기지국으로부터 상기 오프셋에 관한 정보를 수신하는 것이 바람직하다.

보다 바람직하게는, 상기 제 2 신호는, 상기 제 2 신호를 송신한 시점보다, 상기 상대 단말과의 거리에 따른 전파 지연만큼 지연되어 상기 상대 단말에 수신되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따르면 무선 통신 시스템에서 단말 간 직접 통신을 이용하여 단말 간 거리를 보다 효율적으로 측정할 수 있다.

본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 무선 통신 시스템의 일례로서 E-UMTS 망구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 3GPP 무선 접속망 규격을 기반으로 한 단말과 E-UTRAN 사이의 무선 인터페이스 프로토콜(Radio Interface Protocol)의 제어평면(Control Plane) 및 사용자평면(User Plane) 구조를 나타내는 도면이다.
도 3은 3GPP 시스템에 이용되는 물리 채널들 및 이들을 이용한 일반적인 신호 전송 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 LTE 시스템에서 사용되는 하향링크 무선 프레임의 구조를 예시하는 도면이다.
도 5는 LTE 시스템에서 사용되는 상향링크 서브프레임의 구조를 도시하는 도면이다.
도 6은 LTE TDD 시스템에서 무선 프레임의 구조를 예시한다.
도 7은 LTE 시스템에서의 상향링크 라디오 프레임과 하향링크 라디오 프레임의 송수신 타이밍을 도시하는 도면이다.
도 8은 단말 간 직접 통신의 개념도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따라 타겟 UE가 DS를 송신하는 시점 및 오퍼레이션 UE가 DS를 수신하는 시점을 설명하는 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따라 산출된 타겟 UE가 위치할 수 있는 영역을 도시하는 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따라 산출된 타겟 UE가 위치할 수 있는 영역을 도시하는 다른 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따라 단말 간 직접 통신을 이용한 신호, 즉 D2D 신호를 송수신하는 예를 도시한다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따라 타겟 UE의 위치를 파악하는 방법을 예시하는 도면이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따라 타겟 UE의 위치를 파악하는 방법을 예시하는 다른 도면이다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따라 타겟 UE의 위치를 파악하는 방법을 예시하는 또 다른 도면이다.
도 16은 본 발명의 실시예에 따라 해당 DS 기준 eNB와 타겟 UE 사이의 거리에 해당하는 원을 추가함으로써 타겟 UE의 후보 위치를 줄이는 예를 도시한다.
도 17은 본 발명의 실시예에 따라 DS 신호의 수신 시간의 차이를 이용하여 타겟 UE의 위치나 타겟 UE와의 거리를 측정하는 예를 도시한다.
도 18은 본 발명의 실시예에 따라 DS 신호의 수신 시간의 차이를 이용하여 타겟 UE의 위치나 타겟 UE와의 거리를 측정하는 다른 예를 도시한다.
도 19는 본 발명의 실시예에 따라 각 기준 eNB와 타겟 UE와의 거리를 파악하여 타겟 UE와의 거리를 측정하는 예를 도시한다.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 장치의 블록 구성도를 예시한다.

이하에서 첨부된 도면을 참조하여 설명된 본 발명의 실시예들에 의해 본 발명의 구성, 작용 및 다른 특징들이 용이하게 이해될 수 있을 것이다. 이하에서 설명되는 실시예들은 본 발명의 기술적 특징들이 3GPP 시스템에 적용된 예들이다.

본 명세서는 LTE 시스템 및 LTE-A 시스템을 사용하여 본 발명의 실시예를 설명하지만, 이는 예시로서 본 발명의 실시예는 상기 정의에 해당되는 어떤 통신 시스템에도 적용될 수 있다. 또한, 본 명세서는 FDD (Frequency Division Duplex)방식을 기준으로 본 발명의 실시예에 대해 설명하지만, 이는 예시로서 본 발명의 실시예는 H-FDD (Hybrid-FDD) 방식 또는 TDD (Time Division Duplex)방식에도 용이하게 변형되어 적용될 수 있다.

도 2는 3GPP 무선 접속망 규격을 기반으로 한 단말과 E-UTRAN 사이의 무선 인터페이스 프로토콜(Radio Interface Protocol)의 제어평면(Control Plane) 및 사용자평면(User Plane) 구조를 나타내는 도면이다. 제어평면은 단말(User Equipment; UE)과 네트워크가 호를 관리하기 위하여 이용하는 제어 메시지들이 전송되는 통로를 의미한다. 사용자평면은 애플리케이션 계층에서 생성된 데이터, 예를 들어, 음성 데이터 또는 인터넷 패킷 데이터 등이 전송되는 통로를 의미한다.

제1계층인 물리계층은 물리채널(Physical Channel)을 이용하여 상위계층에게 정보 전송 서비스(Information Transfer Service)를 제공한다. 물리계층은 상위에 있는 매체접속제어(Medium Access Control) 계층과는 전송채널(Trans안테나 포트 Channel)을 통해 연결되어 있다. 상기 전송채널을 통해 매체접속제어 계층과 물리계층 사이에 데이터가 이동한다. 송신측과 수신측의 물리계층 사이는 물리채널을 통해 데이터가 이동한다. 상기 물리채널은 시간과 주파수를 무선 자원으로 활용한다. 구체적으로, 물리채널은 하향링크에서 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 방식으로 변조되고, 상향링크에서 SC-FDMA(Single Carrier Frequency Division Multiple Access) 방식으로 변조된다.

제2계층의 매체접속제어(Medium Access Control; MAC) 계층은 논리채널(Logical Channel)을 통해 상위계층인 무선링크제어(Radio Link Control; RLC) 계층에 서비스를 제공한다. 제2계층의 RLC 계층은 신뢰성 있는 데이터 전송을 지원한다. RLC 계층의 기능은 MAC 내부의 기능 블록으로 구현될 수도 있다. 제2계층의 PDCP(Packet Data Convergence Protocol) 계층은 대역폭이 좁은 무선 인터페이스에서 IPv4나 IPv6와 같은 IP 패킷을 효율적으로 전송하기 위해 불필요한 제어정보를 줄여주는 헤더 압축(Header Compression) 기능을 수행한다.

제3계층의 최하부에 위치한 무선 자원제어(Radio Resource Control; RRC) 계층은 제어평면에서만 정의된다. RRC 계층은 무선베어러(Radio Bearer; RB)들의 설정(Configuration), 재설정(Re-configuration) 및 해제(Release)와 관련되어 논리채널, 전송채널 및 물리채널들의 제어를 담당한다. RB는 단말과 네트워크 간의 데이터 전달을 위해 제2계층에 의해 제공되는 서비스를 의미한다. 이를 위해, 단말과 네트워크의 RRC 계층은 서로 RRC 메시지를 교환한다. 단말과 네트워크의 RRC 계층 사이에 RRC 연결(RRC Connected)이 있을 경우, 단말은 RRC 연결 상태(Connected Mode)에 있게 되고, 그렇지 못할 경우 RRC 휴지 상태(Idle Mode)에 있게 된다. RRC 계층의 상위에 있는 NAS(Non-Access Stratum) 계층은 세션 관리(Session Management)와 이동성 관리(Mobility Management) 등의 기능을 수행한다.

기지국(eNB)을 구성하는 하나의 셀은 1.4, 3, 5, 10, 15, 20Mhz 등의 대역폭 중 하나로 설정되어 여러 단말에게 하향 또는 상향 전송 서비스를 제공한다. 서로 다른 셀은 서로 다른 대역폭을 제공하도록 설정될 수 있다.

네트워크에서 단말로 데이터를 전송하는 하향 전송채널은 시스템 정보를 전송하는 BCH(Broadcast Channel), 페이징 메시지를 전송하는 PCH(Paging Channel), 사용자 트래픽이나 제어 메시지를 전송하는 하향 SCH(Shared Channel) 등이 있다. 하향 멀티캐스트 또는 방송 서비스의 트래픽 또는 제어 메시지의 경우 하향 SCH를 통해 전송될 수도 있고, 또는 별도의 하향 MCH(Multicast Channel)을 통해 전송될 수도 있다. 한편, 단말에서 네트워크로 데이터를 전송하는 상향 전송채널로는 초기 제어 메시지를 전송하는 RACH(Random Access Channel), 사용자 트래픽이나 제어 메시지를 전송하는 상향 SCH(Shared Channel)가 있다. 전송채널의 상위에 있으며, 전송채널에 매핑되는 논리채널(Logical Channel)로는 BCCH(Broadcast Control Channel), PCCH(Paging Control Channel), CCCH(Common Control Channel), MCCH(Multicast Control Channel), MTCH(Multicast Traffic Channel) 등이 있다.

도 3은 3GPP 시스템에 이용되는 물리 채널들 및 이들을 이용한 일반적인 신호 전송 방법을 설명하기 위한 도면이다.

단말은 전원이 켜지거나 새로이 셀에 진입한 경우 기지국과 동기를 맞추는 등의 초기 셀 탐색(Initial cell search) 작업을 수행한다(S301). 이를 위해, 단말은 기지국으로부터 주 동기 채널(Primary Synchronization Channel; P-SCH) 및 부 동기 채널(Secondary Synchronization Channel; S-SCH)을 수신하여 기지국과 동기를 맞추고, 셀 ID 등의 정보를 획득할 수 있다. 그 후, 단말은 기지국으로부터 물리 방송 채널(Physical Broadcast Channel)를 수신하여 셀 내 방송 정보를 획득할 수 있다. 한편, 단말은 초기 셀 탐색 단계에서 하향링크 참조 신호(Downlink Reference Signal; DL RS)를 수신하여 하향링크 채널 상태를 확인할 수 있다.

초기 셀 탐색을 마친 단말은 물리 하향링크 제어 채널(Physical Downlink Control Channel; PDCCH) 및 상기 PDCCH에 실린 정보에 따라 물리 하향링크 공유 채널(Physical Downlink Control Channel; PDSCH)을 수신함으로써 좀더 구체적인 시스템 정보를 획득할 수 있다(S302).

한편, 기지국에 최초로 접속하거나 신호 전송을 위한 무선 자원이 없는 경우 단말은 기지국에 대해 랜덤 액세스 프로시저(Random Access Procedure)을 수행할 수 있다(단계 S303 내지 단계 S306). 이를 위해, 단말은 물리 랜덤 액세스 채널(Physical Random Access Channel; PRACH)을 통해 특정 시퀀스를 프리앰블로 전송하고(S303 및 S305), PDCCH 및 대응하는 PDSCH를 통해 프리앰블에 대한 응답 메시지를 수신할 수 있다(S304 및 S306). 경쟁 기반 RACH의 경우, 추가적으로 충돌 해결 절차(Contention Resolution Procedure)를 수행할 수 있다.

상술한 바와 같은 절차를 수행한 단말은 이후 일반적인 상/하향링크 신호 전송 절차로서 PDCCH/PDSCH 수신(S307) 및 물리 상향링크 공유 채널(Physical Uplink Shared Channel; PUSCH)/물리 상향링크 제어 채널(Physical Uplink Control Channel; PUCCH) 전송(S308)을 수행할 수 있다. 특히 단말은 PDCCH를 통하여 하향링크 제어 정보(Downlink Control Information; DCI)를 수신한다. 여기서 DCI는 단말에 대한 자원 할당 정보와 같은 제어 정보를 포함하며, 그 사용 목적에 따라 포맷이 서로 다르다.

한편, 단말이 상향링크를 통해 기지국에 전송하는 또는 단말이 기지국으로부터 수신하는 제어 정보는 하향링크/상향링크 ACK/NACK 신호, CQI(Channel Quality Indicator), PMI(Precoding Matrix 인덱스), RI(Rank Indicator) 등을 포함한다. 3GPP LTE 시스템의 경우, 단말은 상술한 CQI/PMI/RI 등의 제어 정보를 PUSCH 및/또는 PUCCH를 통해 전송할 수 있다.

도 4는 하향링크 무선 프레임에서 하나의 서브프레임의 제어 영역에 포함되는 제어 채널을 예시하는 도면이다.

도 4를 참조하면, 서브프레임은 14개의 OFDM 심볼로 구성되어 있다. 서브프레임 설정에 따라 처음 1 내지 3개의 OFDM 심볼은 제어 영역으로 사용되고 나머지 13~11개의 OFDM 심볼은 데이터 영역으로 사용된다. 도면에서 R1 내지 R4는 안테나 0 내지 3에 대한 참조 신호(Reference Signal(RS) 또는 Pilot Signal)를 나타낸다. RS는 제어 영역 및 데이터 영역과 상관없이 서브프레임 내에 일정한 패턴으로 고정된다. 제어 채널은 제어 영역 중에서 RS가 할당되지 않은 자원에 할당되고, 트래픽 채널도 데이터 영역 중에서 RS가 할당되지 않은 자원에 할당된다. 제어 영역에 할당되는 제어 채널로는 PCFICH(Physical Control Format Indicator CHannel), PHICH(Physical Hybrid-ARQ Indicator CHannel), PDCCH(Physical Downlink Control CHannel) 등이 있다.

PCFICH는 물리 제어 포맷 지시자 채널로서 매 서브프레임 마다 PDCCH에 사용되는 OFDM 심볼의 개수를 단말에게 알려준다. PCFICH는 첫 번째 OFDM 심볼에 위치하며 PHICH 및 PDCCH에 우선하여 설정된다. PCFICH는 4개의 REG(Resource Element 그룹)로 구성되고, 각각의 REG는 셀 ID(Cell IDentity)에 기초하여 제어 영역 내에 분산된다. 하나의 REG는 4개의 RE(Resource Element)로 구성된다. RE는 하나의 부반송파×하나의 OFDM 심볼로 정의되는 최소 물리 자원을 나타낸다. PCFICH 값은 대역폭에 따라 1 내지 3 또는 2 내지 4의 값을 지시하며 QPSK(Quadrature 위상 Shift Keying)로 변조된다.

PHICH는 물리 HARQ(Hybrid - Automatic Repeat and request) 지시자 채널로서 상향링크 전송에 대한 HARQ ACK/NACK을 나르는데 사용된다. 즉, PHICH는 상향링크 HARQ를 위한 DL ACK/NACK 정보가 전송되는 채널을 나타낸다. PHICH는 1개의 REG로 구성되고, 셀 특정(cell-specific)하게 스크램블(scrambling) 된다. ACK/NACK은 1 비트로 지시되며, BPSK(Binary 위상 shift keying)로 변조된다. 변조된 ACK/NACK은 확산 인자(Spreading Factor; SF) = 2 또는 4로 확산된다. 동일한 자원에 매핑되는 복수의 PHICH는 PHICH 그룹을 구성한다. PHICH 그룹에 다중화되는 PHICH의 개수는 확산 코드의 개수에 따라 결정된다. PHICH (그룹)은 주파수 영역 및/또는 시간 영역에서 다이버시티 이득을 얻기 위해 3번 반복(repetition)된다.

PDCCH는 물리 하향링크 제어 채널로서 서브프레임의 처음 n개의 OFDM 심볼에 할당된다. 여기에서, n은 1 이상의 정수로서 PCFICH에 의해 지시된다. PDCCH는 하나 이상의 CCE(Control Channel Element)로 구성된다. PDCCH는 전송 채널인 PCH(Paging channel) 및 DL-SCH(Downlink-shared channel)의 자원 할당과 관련된 정보, 상향링크 스케줄링 그랜트(Uplink Scheduling Grant), HARQ 정보 등을 각 단말 또는 단말 그룹에게 알려준다. PCH(Paging channel) 및 DL-SCH(Downlink-shared channel)는 PDSCH를 통해 전송된다. 따라서, 기지국과 단말은 일반적으로 특정한 제어 정보 또는 특정한 서비스 데이터를 제외하고는 PDSCH를 통해서 데이터를 각각 전송 및 수신한다.

PDSCH의 데이터가 어떤 단말(하나 또는 복수의 단말)에게 전송되는 것이며, 상기 단말들이 어떻게 PDSCH 데이터를 수신하고 디코딩(decoding)을 해야 하는지에 대한 정보 등은 PDCCH에 포함되어 전송된다. 예를 들어, 특정 PDCCH가 "A"라는 RNTI(Radio Network Temporary Identity)로 CRC(cyclic redundancy check) 마스킹(masking)되어 있고, "B"라는 무선자원(예, 주파수 위치) 및 "C"라는 전송형식정보(예, 전송 블록 사이즈, 변조 방식, 코딩 정보 등)를 이용해 전송되는 데이터에 관한 정보가 특정 서브프레임을 통해 전송된다고 가정한다. 이 경우, 셀 내의 단말은 자신이 가지고 있는 RNTI 정보를 이용하여 PDCCH를 모니터링하고, "A" RNTI를 가지고 있는 하나 이상의 단말이 있다면, 상기 단말들은 PDCCH를 수신하고, 수신한 PDCCH의 정보를 통해 "B"와 "C"에 의해 지시되는 PDSCH를 수신한다.

도 5는 LTE 시스템에서 사용되는 상향링크 서브프레임의 구조를 도시하는 도면이다.

도 5를 참조하면, 상향링크 서브프레임은 제어정보를 나르는 PUCCH(Physical Uplink Control CHannel)가 할당되는 영역과 사용자 데이터를 나르는 PUSCH(Physical Uplink Shared CHannel)가 할당되는 영역으로 나눌 수 있다. 서브프레임의 중간 부분이 PUSCH에 할당되고, 주파수 영역에서 데이터 영역의 양측 부분이 PUCCH에 할당된다. PUCCH 상에 전송되는 제어정보는 HARQ에 사용되는 ACK/NACK, 하향링크 채널 상태를 나타내는 CQI(Channel Quality Indicator), MIMO를 위한 RI(Rank Indicator), 상향링크 자원 할당 요청인 SR(Scheduling Request) 등이 있다. 한 단말에 대한 PUCCH는 서브프레임 내의 각 슬롯에서 서로 다른 주파수를 차지하는 하나의 자원블록을 사용한다. 즉, PUCCH에 할당되는 2개의 자원블록은 슬롯 경계에서 주파수 호핑(frequency hopping)된다. 특히, 도 5는 m=0인 PUCCH, m=1인 PUCCH, m=2인 PUCCH, m=3인 PUCCH가 서브프레임에 할당되는 것을 예시한다.

도 6은 LTE TDD 시스템에서 무선 프레임의 구조를 예시한다. LTE TDD 시스템에서 무선 프레임은 2개의 하프 프레임(half frame)으로 구성되며, 각 하프 프레임은 2개의 슬롯을 포함하는 4개의 일반 서브프레임과 DwPTS(Downlink Pilot Time Slot), 보호구간(Guard Period, GP) 및 UpPTS(Uplink Pilot Time Slot)을 포함하는 특별 서브프레임(special subframe)으로 구성된다.

상기 특별 서브프레임에서, DwPTS는 단말에서의 초기 셀 탐색, 동기화 또는 채널 추정에 사용된다. UpPTS는 기지국에서의 채널 추정과 단말의 상향링크 전송 동기를 맞추는 데 사용된다. 즉, DwPTS는 하향링크 전송으로, UpPTS는 상향링크 전송으로 사용되며, 특히 UpPTS는 PRACH 프리앰블이나 SRS 전송의 용도로 활용된다. 또한, 보호구간은 상향링크와 하향링크 사이에 하향링크 신호의 다중경로 지연으로 인해 상향링크에서 생기는 간섭을 제거하기 위한 구간이다.

한편, LTE TDD 시스템에서 상향링크/하향링크 서브프레임 설정(UL/DL configuration)은 아래의 표 1과 같다.

상기 표 1에서 D는 하향링크 서브프레임, U는 상향링크 서브프레임을 지시하며, S는 상기 특별 서브프레임을 의미한다. 또한, 상기 표 1에서는 각각의 시스템에서 상향링크/하향링크 서브프레임 설정에서 하향링크-상향링크 스위칭 주기 (Downlink-to-Uplink Switch-point periodicity) 역시 나타나있다.

도 7은 LTE 시스템에서의 상향링크 라디오 프레임과 하향링크 라디오 프레임의 송수신 타이밍을 도시하는 도면이다.

도 7을 참조하면, 단말, 즉 UE로부터의 상향링크 라디오 프레임 # i 의 송신은 단말에서 대응 하향링크 라디오 프레임 # i 의 시작으로부터 (N _TA + N _{TA offset})×T _s 초 (단, 0 ≤ N _TA ≤ 20512 ) 만큼 앞서 이루어진다. 여기서, 프레임 구조 타입 1, 즉 FDD 시스템에서는 N _{TA offset} = 0 이고, 프레임 구조 타입 2, 즉 TDD 시스템에서는 N _{TA offset} = 624 이다.

도 8은 단말 간 직접 통신의 개념도이다.

도 8을 참조하면, UE1과 UE2가 상호 간의 단말 간 직접 통신을 수행하고 있으며 UE3과 UE4 역시 상호간의 단말 간 직접 통신을 수행하고 있다. eNB는 적절한 제어 신호를 통하여 UE들 사이의 직접 통신을 위한 시간/주파수 자원의 위치, 전송 전력 등에 대한 제어를 수행할 수 있다. 그러나, eNB의 커버리지 외부에 존재하는 UE들이 위치하는 경우, UE간의 직접 통신은 eNB의 제어 신호 없이도 수행되도록 설정될 수 있다. 이하에서는 단말 간 직접 통신을 D2D (device-to-device) 통신이라 지칭한다.

본 발명에서는 도 8에서와 같이 UE가 다른 UE와의 단말 간 직접 통신 신호를 이용하여 상대 UE의 위치 혹은 상대 UE와의 거리를 측정하는 방법을 제안한다.

UE가 다른 UE의 위치나 다른 UE와의 거리를 파악할 수 있다면, 여러 가지 유용한 서비스를 제공할 수 있다. 예를 들어, 다른 사용자의 UE와의 거리를 파악할 수 있고 해당 다른 사용자가 일정한 거리 이내에 위치하는 경우, 사용자에게 그러한 사실을 알려서, 가까이 위치한 다른 사용자가 누구인지를 파악하는 서비스를 제공할 수 있다. 다른 예로, 다수의 UE가 광고와 같은 메시지를 전송할 때, 사용자는 자신의 UE와 일정한 거리 이내에 존재하는 광고 메시지만을 수신하도록 설정하는 동작을 가능케 할 수도 있다. 또 다른 예로, 자신에게 관심 대상으로 등록된 UE가 자신으로부터 일정한 영역 이내에 존재하는지 혹은 거리는 얼마인지 등을 관찰하여 사용자에게 알리는 서비스를 제공할 수도 있다.

무선 통신 시스템에서 UE의 위치 정보를 파악하는 기술로, eNB가 송신하는 신호를 UE가 수신하고 이를 토대로 자신의 위치를 파악하는 방안은 제안되어 있다. 이 기술에서는 UE는 eNB가 송신하는 신호, 예를 들어 3GPP LTE 시스템의 PRS(positioning reference signal)를 측정하고, 각 eNB 송신 신호의 도착 시간이나, 두 eNB에서의 송신 신호의 도착 시간의 차이를 측정함으로써, UE의 위치를 파악한다. 보다 구체적으로, UE가 두 eNB에서의 송신 신호의 도착 시간의 차이를 측정한다면, 해당 두 eNB로부터의 거리의 차이를 파악할 수 있게 되고, 두 eNB로부터의 거리의 차이가 일정한 곡선 상의 한 점에 UE가 위치하게 된다는 사실을 알 수 있다. 이 과정을 다른 두 eNB에 대해서도 반복한다면, UE가 위치할 수 있는 곡선을 여러 개 얻게 되며 그 곡선들이 만나는 지점에 UE가 위치한 것으로 파악할 수 있다. 실제 이 동작을 위해서는 UE가 측정하는 eNB의 위치 정보가 필요하다. 그러나, 네트워크는 어떤 eNB가 어디에 위치하는 지를 이미 알고 있으므로, UE는 상술한 eNB 송신 신호의 도착 시간이나 두 eNB 송신 신호의 도착 시간의 차이를 네트워크에 보고한다면, 네트워크는 해당 UE의 위치를 파악할 수 있다.

무선 통신 시스템에서 UE의 위치 정보를 파악하는 또 다른 기술로서, UE가 송신하는 신호를 eNB가 수신하고 이를 토대로 네트워크가 해당 UE의 위치를 파악하는 방안도 제안되었다. 이 기술에서 UE는 특정한 신호, 예를 들어 3GPP LTE의 SRS(sounding reference signal)를 송신하고 이를 복수의 eNB가 수신하면서 각 eNB에서 신호의 도착 시간 혹은 두 eNB에서의 도착 시간의 차이를 측정한다. 이후, 네트워크는 사전에 보유하고 있는 각 eNB의 위치 정보를 바탕으로 각 eNB에서 UE와의 거리 또는 두 eNB에서 해당 UE와의 거리의 차이를 계산할 수 있으며, 이 동작을 여러 eNB에 대해서 반복하여 공통적으로 나타나는 지점을 해당 UE가 위치하는 지점으로 파악할 수 있다.

상술한 기존의 동작들은 한 UE가 특정한 다른 UE의 위치를 파악하려고 하는 경우에 널리 활용되기에 부적합한 면이 있다.

먼저 두 방식 모두 네트워크가 최종적으로 UE의 위치를 파악하게 되므로 특정 UE가 다른 UE의 위치 정보를 활용하고 싶다면 네트워크가 위치 측정의 대상이 되는 UE와의 일련의 동작을 통해서 위치를 측정한 다음에 이를 원하는 UE에게 해당 정보를 전달해야 한다. 이 과정에서 네트워크와 UE 사이에 시그널링 오버헤드가 발생할 뿐 아니라, UE의 개수가 매우 많아지는 경우에는 매 UE의 위치를 네트워크가 계산하는데 필요한 계산 복잡도가 크게 증가하게 된다. 특히 UE가 원하는 정보가 타겟 UE의 정확한 위치가 아닌 자신과의 거리와 같이 부분적인 정보에 해당하는 경우에는, 이러한 시그널링 오버헤드나 계산 복잡도는 불필요한 비용으로 작용할 가능성이 높다.

이 문제를 해결하기 위해서 본 발명에서는 UE와 UE 사이에 직접 신호, 즉 단말 간 직접 통신을 이용한 신호를 송수신함으로써 시그널링 오버헤드와 네트워크 차원에서의 계산 복잡도를 최소화하는 UE 사이의 위치 및 거리 측정 방식을 제안한다.

먼저 본 발명에서 각 UE는 일정한 규칙에 따라서 자신의 존재를 알리는 신호를 송신한다고 가정한다. 이 신호를 DS(discovery signal)라 명명한다. DS 송신의 규칙에 따라서 특정한 DS를 수신한 UE는 이 DS를 송신한 UE가 누구인지를 파악할 수 있도록 설계된다. 예를 들어, DS는 송신 UE의 식별(identity) 정보를 포함할 수 있다. 여기서 DS 송신 규칙은 각 UE가 DS를 생성하는 방법 및 DS를 송신하는 시간/주파수 자원을 생성하는 방법을 포함한다. 또한, 네트워크는 DS 송신 규칙을 방송(broadcast)하여 DS 송수신에 참여하는 UE들로 하여금 그 규칙을 파악할 수 있도록 동작할 수 있다.

본 발명에서 UE는 DS를 송신함에 있어서 송신 시점 결정의 기준이 되는 eNB가 존재한다고 가정한다. 이를 DS 기준 eNB라 명명하며, UE는 복수의 DS 기준 eNB를 가질 수 있다. 예를 들어 시점 1에서는 eNB1을 DS 기준 eNB로 삼고 DS를 송신하고 시점 2에서는 eNB2를 DS 기준 eNB로 삼고 DS를 송신하도록 동작할 수 있다. 이하에서는 DS를 수신함으로써 다른 UE의 위치를 측정하고자 하는 UE를 오퍼레이션 UE라 명명하고, 오퍼레이션 UE가 위치를 측정하고자 하는 UE를 타겟 UE라 명명한다. 즉 오퍼레이션 UE는 타겟 UE가 송신한 DS를 측정함으로써 타겟 UE의 위치 혹은 자신과 타겟 UE 사이의 거리를 측정한다. 그러나 본 발명에서 설명하는 동작이 DS를 사용하는 경우에 제한되는 것은 아니며 UE와 UE 사이에 직접 송수신되는 임의의 신호를 사용하는 경우에도 적용할 수 있음은 자명하다.

도 9는 본 발명의 실시예에 따라 타겟 UE가 DS를 송신하는 시점 및 오퍼레이션 UE가 DS를 수신하는 시점을 설명하는 도면이다.

도 9를 참조하면, eNB_n가 DS 기준 eNB로 주어지는 경우 타겟 UE는, eNB_n의 하향링크 서브프레임 경계를 수신한 시점에 기반하여 DS의 송신 시점을 결정한다. eNB_n이 시점 t_n에서 하향링크 서브프레임 경계를 전송하였고, eNB_n과 타겟 UE 사이의 전파 지연(propagation delay)가 k_n이라면, 타겟 UE가 eNB_n의 하향링크 서브프레임 경계를 수신하는 시점은 t_n+k_n이 된다. 이 시점에서 타겟 UE는 F_n 만큼의 시간을 앞당긴 시점에서 자신의 DS를 송신하며, 이 F_n 값은 사전에 고정된 값일 수도 있으며 혹은 eNB의 지시에 의해서 주어질 수도 있다. F_n 값이 eNB의 지시에 의해서 주어지는 경우, F_n 값은 해당 UE가 eNB로 UL 신호를 송신할 때 적용하는 TA(timing advance) 값과 동일한 값으로 결정될 수 있다. 만일 F_n 값이 사전에 고정되어 있다면, 모든 DS 기준 eNB에 대해서 동일한 값으로 고정될 수도 있다.

이와 같이, 타겟 UE가 t_n+k_n-F_n에서 송신한 신호는 타겟 UE와 오퍼레이션 UE 사이의 전파 지연 x를 거쳐서 오퍼레이션 UE에게 시점 u_n=t_n+k_n-F_n+x에 도달하게 된다. DS 기준 eNB_n과 오퍼레이션 UE 사이의 전파 지연은 d_n으로 가정한다.

아래에서는 상술한 과정으로 DS가 전송될 때 오퍼레이션 UE와 타겟 UE 사이의 거리의 상한과 하한을 구하는 방법을 설명한다.

도 10은 본 발명의 실시예에 따라 산출된 타겟 UE가 위치할 수 있는 영역을 도시하는 도면이다. 특히, 도 10은 x ≤ d_n 인 경우를 가정한다. 도 10을 참조하면, 오퍼레이션 UE가 타겟 UE의 DS를 수신하는 시점의 최대값과 최소값은 각각 타겟 UE 위치 1과 타겟 UE 위치 2에서 나타나게 된다.

타겟 UE가 위치 1에 있는 경우, 아래 수학식 1과 같은 조건이 성립될 수 있다.

수학식 1을 정리하면, 아래 수학식 2와 같이 x에 관한 조건이 도출될 수 있다.

타겟 UE가 위치 2에 있는 경우라면, 아래 수학식 3과 같은 조건이 성립될 수 있으며, 특히 x와는 무관한 조건임을 알 수 있다.

도 11은 본 발명의 실시예에 따라 산출된 타겟 UE가 위치할 수 있는 영역을 도시하는 다른 도면이다. 특히, 도 11은 x ＞ d_n 인 경우를 가정한다. 도 11을 참조하면, 오퍼레이션 UE가 타겟 UE의 DS를 수신하는 시점의 최대값과 최소값은 각각 타겟 UE 위치 1과 타겟 UE 위치 2에서 나타나게 된다.

타겟 UE가 위치 1에 있는 경우, 아래 수학식 4과 같은 조건이 성립될 수 있다.

또한, 타겟 UE가 위치 2에 있는 경우, 아래 수학식 5과 같은 조건이 성립될 수 있다.

수학식 5을 정리하면, 아래 수학식 6와 같이 x에 관한 조건이 도출될 수 있다.

상술한 수학식 2와 수학식 6을 종합하면, 오퍼레이션 UE와 타겟 UE 사이의 전파 지연 x는 아래 수학식 7의 조건을 만족하게 된다.

수학식 7에서 u_n은 타겟 UE가 송신한 DS를 오퍼레이션 UE가 수신한 시점이므로 오퍼레이션 UE에 의한 측정이 가능하며, (t_n+d_n) 역시 오퍼레이션 UE가 eNB_n의 하향링크 서브프레임 경계를 수신한 시점이므로 측정이 가능하다. F_n은 사전에 정해진 값이라면 오퍼레이션 UE가 이미 알고 있는 값이며, eNB가 타겟 UE에게 지시한 값이라면 eNB가 그 값을 전달해주거나 타겟 UE가 직접 오퍼레이션 UE에게 알릴 수 있다. 예를 들어, DS의 일부 필드를 이용하여 F_n을 전달할 수 있다.

(t_n-d_n)은 (t_n+d_n)의 측정치를 기반으로 하되 오퍼레이션 UE가 d_n을 파악함으로써 계산할 수 있다. 예를 들어, 오퍼레이션 UE는 DS 기준 eNB_n에게 랜덤 액세스(random access)를 시도하고 이 때 eNB_n이 알려주는 TA 값을 오퍼레이션 UE와 eNB_n과의 RTD(round trip delay), 즉 2*d_n이라 간주할 수 있다.

타겟 UE가 오퍼레이션 UE에게 직접 F_n값을 알리는 방법을 보다 구체적으로 설명한다. 상술한 바와 같이 타겟 UE는 자신이 송신하는 DS 혹은 여타 단말 간 직접 통신 신호의 일부 필드를 이용하여 자신이 사용하는 F_n 값을 송신할 수 있다. F_n 값은 도 9에서 설명한 바와 같이 신호를 송신하는 타겟 UE가 기준 eNB로부터 수신한 하향링크 서브프레임 경계와 단말 간 신호를 송신하는 시점 사이의 간격을 나타낸다.

이 때 F_n 값을 포함하고 있는 단말 간 신호 그 자체는 F_n 값을 적용하지 않고 전송하는 것이 도움이 될 수 있다. 이는 단말 간 신호를 수신하는 오퍼레이션 UE의 입장에서 F_n 값을 알지 못하는 상황에서 F_n 값이 적용된 단말 간 신호를 수신하기 위해서는 매우 넓은 시간 영역에서 단말 간 신호를 검출 시도해야 하기 때문이다. 예를 들어, 타겟 UE는 F_n을 적용하지 않은, 즉 F_n을 0이나 그 외의 오퍼레이션 UE가 사전에 파악하고 있는 고정된 값으로 적용한 상태에서 단말 간 신호를 송신하고 그 단말 간 신호의 일부 필드를 이용하여 향후 오퍼레이션 UE가 단말 간 신호 송신에 적용할 F_n값을 알릴 수 있다. 오퍼레이션 UE의 관점에서는 먼저 기준 eNB로부터 수신한 하향링크 서브프레임 경계 시점 (도 9에서 u_n)을 중심으로, F_n이 적용되지 않은 단말 간 신호 수신을 시도하고, 검출된 신호로부터 F_n값을 추출한 이후, 단말 간 신호 수신에는 F_n값이 적용되었다고 간주하는 것이다.

도 12는 본 발명의 실시예에 따라 단말 간 직접 통신을 이용한 신호, 즉 D2D 신호를 송수신하는 예를 도시한다. 도 12를 참조하면, 타겟 UE는 F_n 값을 포함한 D2D 신호 #1을 F_n을 적용하지 않고 전송하고, 그 이후에 F_n을 적용하여 D2D 신호 #2를 전송하는 것을 알 수 있다.

한편, 오퍼레이션 UE는 상술한 바에 따라 타겟 UE와의 전파 지연 x에 대한 상한과 하한을 파악할 수 있다. 이렇게 파악한 상한과 하한은 DS 기준 eNB에 대해서 상이한 값을 가질 수 있다. 따라서, 오퍼레이션 UE는 먼저 DS 기준 eNB 각각에 대하여 x의 상한과 하한을 계산한 다음, 계산된 x의 영역에 대한 교집합을 취함으로써 x가 존재하는 영역의 범위를 더 좁힐 수 있다. 오퍼레이션 UE와 타겟 UE와의 전파 지연 x에 대한 정보가 얻어지면 여기에 전자기파의 진행 속도를 곱함으로써 오퍼레이션 UE와 타겟 UE 사이의 거리로 환산할 수 있다.

아래에서는 DS 기준 eNB의 위치 정보와 DS 수신 시점을 이용하여 타겟 UE의 위치를 측정하는 방법을 설명한다.

도 9에서 설명한 바와 같이 u_n=t_n+k_n-F_n+x로 주어지므로 오퍼레이션 UE의 관점에서 보았을 때 두 지점에서 송신한 DS가 동일한 시점에 수신된다는 것은 곧 두 지점으로부터 계산되는 k_n+x가 동일한 값을 가진다는 것을 의미한다. 도면을 참조하여 설명한다.

도 13은 본 발명의 실시예에 따라 타겟 UE의 위치를 파악하는 방법을 예시하는 도면이다.

도 13을 참조하면, k_n+x은 DS 기준 eNB_n으로부터 타겟 UE를 거쳐 오퍼레이션 UE에 도달하는 신호의 전파 지연을 의미하므로, 동일한 u_n을 만들어내는 타겟 UE의 위치는 DS 기준 eNB_n과 오퍼레이션 UE의 위치를 초점으로 하는 타원의 형태로 나타나게 된다. 즉, 오퍼레이션 UE가 u_n을 측정하고 이를 토대로 k_n+x을 계산한다면, 오퍼레이션 UE는 하나의 타원을 형성하고, 해당 타원 상의 어떤 지점에 타겟 UE가 위치한다는 사실을 알 수 있다.

도 14는 본 발명의 실시예에 따라 타겟 UE의 위치를 파악하는 방법을 예시하는 다른 도면이다. 특히, 도 14는 도 13에서 설명한 원리에 따라서 두 개의 DS 기준 eNB에 대해 타원을 형성하고 두 타원의 교점에 해당하는 위치에 타겟 UE가 존재할 수 있다는 사실을 파악하는 경우에 해당한다.

도 15는 본 발명의 실시예에 따라 타겟 UE의 위치를 파악하는 방법을 예시하는 또 다른 도면이다. 특히, 도 15는 세 개의 DS 기준 eNB에 대해서 상기 동작을 반복한 경우에 해당한다. 세 타원의 교점은 단일한 점으로 나타나므로 타겟 UE의 위치를 하나로 고정할 수 있다.

상술한 바와 같이 타겟 UE가 위치할 수 있는 타원을 두 개 이상의 DS 기준 eNB에 대해서 형성함으로써 타겟 UE의 위치를 파악할 수 있다. 이를 위하여, 오퍼레이션 UE는 각 DS 기준 eNB의 위치에 대한 정보가 필요하게 되며 이 정보는 네트워크가 사전에 UE에게 방송(broadcast) 등의 방법을 통해서 알릴 수 있다.

이러한 DS 기준 eNB의 위치 정보는 각 eNB의 경도 및 위도와 같은 절대적인 좌표의 형태로 표현될 수 있으며, 이 경우 오퍼레이션 UE는 타겟 UE 절대적인 좌표를 파악할 수 있다. 반면 타겟 UE와 오퍼레이션 UE 사이의 거리를 측정하는 경우와 같이 절대적인 좌표를 필요로 하지 않는 경우에는 상대적인 위치만이 필요하게 된다. 일 예로 DS 기준 eNB 사이의 거리 정보만이 오퍼레이션 UE에게 제공될 수 있다.

도 15을 예로 들면 a_nm은 DS 기준 eNB_n과 eNB_m 사이의 거리를 나타내므로, 타겟 UE가 이 정보를 획득하게 되면 각 eNB의 상대적인 위치를 파악할 수 있다. 이러한 방식에서도 오퍼레이션 UE는 각 DS 기준 eNB와의 거리를 파악해야 하는데, 이는 상술한 바와 같이 랜덤 액세스 과정에서 획득한 TA로부터 파악할 수도 있으며, 혹은 각 DS 기준 eNB가 송신한 신호(예를 들어, PRS)로부터 획득할 수도 있다.

한편, 오퍼레이션 UE가 타겟 UE와 DS 기준 eNB 사이의 거리를 알 수 있다면, 역시 타겟 UE와의 거리를 측정하거나 타겟 UE의 위치를 파악하는데 도움이 된다. 일 예로 네트워크가 타겟 UE와 특정 DS 기준 eNB 사이의 거리를 오퍼레이션 UE에게 알려주거나, 타겟 UE가 D2D 통신을 이용하여, 예를 들어 DS의 일부 비트를 이용하여 오퍼레이션 UE에게 자신과 특정 DS 기준 eNB 사이의 거리를 알려주었다고 가정한다.

상술한 바와 같이 타겟 UE가 D2D 신호 송신에 사용하는 F_n 값이 상향 링크 신호 송신에 사용하는 TA 값과 동일한 값으로 설정되고 이 F_n 값이 단말 간 직접 송수신 신호를 통하여 오퍼레이션 UE에게 전달된다면, 이를 통하여 오퍼레이션 UE는 타겟 UE와 기준 eNB 사이의 거리를 알 수 있다. 이는 통상적으로 특정 UE의 TA 값은 해당 UE와 기준 eNB 사이의 전파 지연의 두 배에 해당하는 값으로 설정되기 때문이다. 즉, 오퍼레이션 UE는 타겟 UE가 알려준 F_n 값을 반으로 나눈 값이 타겟 UE와 기준 eNB 사이의 전파 지연에 해당한다고 간주할 수 있다.

이후, 오퍼레이션 UE는 해당 DS 기준 eNB를 기준으로 타겟 UE가 송신한 DS로부터 타겟 UE의 후보 위치를 파악할 수 있으며, 여기에 해당 DS 기준 eNB와 타겟 UE 사이의 거리에 해당하는 원을 추가함으로써 타겟 UE의 후보 위치를 줄일 수 있게 된다. 도 16은 본 발명의 실시예에 따라 해당 DS 기준 eNB와 타겟 UE 사이의 거리에 해당하는 원을 추가함으로써 타겟 UE의 후보 위치를 줄이는 예를 도시한다.

아래에서는 DS 신호의 수신 시간의 차이를 이용하여 타겟 UE의 위치나 타겟 UE와의 거리를 측정하는 방법을 설명한다.

도 9에서 설명한 바와 같이 u_n=t_n+k_n-F_n+x로 주어지므로, 타겟 UE가 두 DS 기준 eNB인 eNB_n과 eNB_m를 기준으로 송신한 DS에 대하여 오퍼레이션 UE가 각각 u_n과 u_m을 측정하였다면, 이 두 값의 차이로 타겟 UE와 두 DS 기준 eNB 사이의 거리를 파악할 수 있다. 구체적으로 u_n-u_m=t_n-t_m+k_n-k_m-F_n+F_m이 되는데 여기서 공통 요소인 타겟 UE와 오퍼레이션 UE 사이의 거리 x가 사라지게 된다. 상술한 바와 같이 오퍼레이션 UE는 F_n과 F_m을 사전에 파악하고 있으며, 혹은 동작의 편의를 위해서 두 값은 동일하게 설명될 수 있고 이 경우에는 두 성분은 사라지게 된다.

t_n과 t_m의 정보는 타겟 UE가 각 DS 기준 eNB를 기준으로 DS를 송신하는 시점 정보(예를 들어 라디오 프레임과 서브프레임 인덱스)로부터 유도될 수 있으며, 일정 수준 이하의 시간 단위 (예를 들어 서브프레임을 구성하는 1ms 단위)에서는 DS 기준 eNB가 동기화되어 있다고 가정할 수도 있다. 즉, 1ms 단위에서 두 DS 기준 eNB가 동기화되어 있다고 가정한다면, 오퍼레이션 UE는 두 DS 기준 eNB가 송신하는 하향링크 서브프레임 경계는 동일한 시점에 해당한다고 가정할 수 있다.

이러한 동작에 따라서 오퍼레이션 UE는 u_n-u_m으로부터 타겟 UE와 DS 기준 eNB 사이의 거리의 차이에 해당하는 k_n-k_m을 계산할 수 있다.

도 17은 본 발명의 실시예에 따라 DS 신호의 수신 시간의 차이를 이용하여 타겟 UE의 위치나 타겟 UE와의 거리를 측정하는 예를 도시한다.

도 17을 참조하면, 두 개의 DS 기준 eNB의 위치 정보를 바탕으로 타겟 UE가 위치할 수 있는 후보 지역을 나타내는 곡선을 형성하는 것을 알 수 있다. 여기서, 곡선은 두 DS 기준 eNB로부터의 거리의 차이가 일정하게 주어지는 점들의 집합으로 나타난다. 이 동작을 다른 두 eNB 조합에 대해서 수행한다면 또 다른 하나의 곡선을 형성할 수 있으며 두 곡선의 교점이 타겟 UE의 위치가 된다.

도 18은 본 발명의 실시예에 따라 DS 신호의 수신 시간의 차이를 이용하여 타겟 UE의 위치나 타겟 UE와의 거리를 측정하는 다른 예를 도시한다. 특히, 도 18은 eNB2와 eNB3에 대해서 추가로 도 17의 거리 측정을 수행한 경우에 해당한다.

도 17 및 도 18에서도 오퍼레이션 UE는 각 DS 기준 eNB와의 거리를 파악해야 하는데, 이는 상술한 바와 같이 랜덤 액세스 과정에서 획득한 TA로부터 파악할 수도 있으며, 혹은 각 DS 기준 eNB가 송신한 신호 (예를 들어, PRS)로부터 획득할 수도 있다.

한편, 오퍼레이션 UE가 타겟 UE로부터 직접 F_n, F_m 값을 전달받고 이에 따라서 각 기준 eNB와 타겟 UE와의 거리를 파악했다고 가정하면, 이를 활용하여 타겟 UE와의 거리를 측정하는 것도 가능하다. 가령 도 17을 통해서 획득한 타겟 UE의 후보 위치는 각 기준 eNB와 타겟 UE와의 거리 정보를 통하여 추가로 좁혀질 수 있다. 도 19는 본 발명의 실시예에 따라 각 기준 eNB와 타겟 UE와의 거리를 파악하여 타겟 UE와의 거리를 측정하는 예를 도시한다.

한편, 타겟 UE가 각 기준 eNB와의 TA 값을 획득하고 이를 일일이 단말 간 신호로 송신하는 것은 타겟 UE로 하여금 여러 eNB에 접속 시도할 것을 요구하기 때문에 지나치게 복잡하고 오버헤드가 클 수 있다. 이 경우에는 소수의 기준 eNB에 대해서는 기준을 맞추어 단말 간 신호를 송신할 때에는 상향 링크 송신에 적용하는 TA 값과 동일한 F_n 값을 사용하되, 그 외의 기준 eNB에 기준을 맞출 때는 사전에 정해진 값, 즉 0이나 그 외의 오퍼레이션 UE가 사전에 파악하고 있는 고정된 값을 F_n 값으로 설정할 수 있다. 예를 들어, 타겟 UE의 서빙 셀(serving cell)에 동기를 맞출 때는 F_n을 상향 링크 송신에 적용하는 TA 값으로 맞추되, 나머지 eNB에 동기를 맞출 경우에는 F_n을 0으로 설정할 수 있다. 이 때에는 F_n을 전송함에 있어서 이 F_n 값이 타겟 UE가 상향 링크 송신에 적용하는 TA 값과 동일한 지 여부를 알릴 수 있다.

상술한 일련의 동작이 가능하기 위해서 타겟 UE가 언제 어떤 eNB를 DS 기준 eNB로 상정하고 DS를 송신하는지를 오퍼레이션 UE가 파악할 수 있어야 한다. 이러한 정보를 네트워크가 오퍼레이션 UE에게 전달할 수 있다.

상술한 방식에 따라서 오퍼레이션 UE는 타겟 UE의 위치를 계산할 수 있게 된다. 이 계산하는 동작은 네트워크가 DS 기준 eNB의 위치 정보를 오퍼레이션 UE에게 제공하고 이를 토대로 오퍼레이션 UE가 직접 계산할 수도 있다. 혹은 오퍼레이션 UE의 단순화를 위해서 오퍼레이션 UE는 각 DS 기준 eNB에 대응하는 타겟 UE DS의 수신 시간이나 특정 DS 기준 eNB 조합에 대한 타겟 UE DS의 수신 시간의 차이를 측정하여 네트워크에게 보고함으로써 네트워크로 하여금 타겟 UE의 위치를 파악할 수 있도록 동작하는 것도 가능하다. 특히 후자의 경우는 타겟 UE에게 별도의 위치 파악 능력이 없는 경우에 네트워크가 오퍼레이션 UE를 통하여 타겟 UE의 위치를 파악하고자 하는 경우에 활용이 가능하다.

도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 장치의 블록 구성도를 예시한다.

도 20을 참조하면, 통신 장치(2000)는 프로세서(2010), 메모리(2020), RF 모듈(2030), 디스플레이 모듈(2040) 및 사용자 인터페이스 모듈(2050)을 포함한다.

통신 장치(2000)는 설명의 편의를 위해 도시된 것으로서 일부 모듈은 생략될 수 있다. 또한, 통신 장치(2000)는 필요한 모듈을 더 포함할 수 있다. 또한, 통신 장치(2000)에서 일부 모듈은 보다 세분화된 모듈로 구분될 수 있다. 프로세서(2010)는 도면을 참조하여 예시한 본 발명의 실시예에 따른 동작을 수행하도록 구성된다. 구체적으로, 프로세서(2010)의 자세한 동작은 도 1 내지 도 19에 기재된 내용을 참조할 수 있다.

메모리(2020)는 프로세서(2010)에 연결되며 오퍼레이팅 시스템, 어플리케이션, 프로그램 코드, 데이터 등을 저장한다. RF 모듈(2030)은 프로세서(2010)에 연결되며 기저대역 신호를 무선 신호를 변환하거나 무선신호를 기저대역 신호로 변환하는 기능을 수행한다. 이를 위해, RF 모듈(2030)은 아날로그 변환, 증폭, 필터링 및 주파수 상향 변환 또는 이들의 역과정을 수행한다. 디스플레이 모듈(2040)은 프로세서(2010)에 연결되며 다양한 정보를 디스플레이한다. 디스플레이 모듈(2040)은 이로 제한되는 것은 아니지만 LCD(Liquid Crystal Display), LED(Light Emitting Diode), OLED(Organic Light Emitting Diode)와 같은 잘 알려진 요소를 사용할 수 있다. 사용자 인터페이스 모듈(2050)은 프로세서(2010)와 연결되며 키패드, 터치 스크린 등과 같은 잘 알려진 사용자 인터페이스의 조합으로 구성될 수 있다.

이상에서 설명된 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들이 소정 형태로 결합된 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려되어야 한다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성하는 것도 가능하다. 본 발명의 실시예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다. 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함시킬 수 있음은 자명하다.

본 발명에 따른 실시예는 다양한 수단, 예를 들어, 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 하나 또는 그 이상의 ASICs(application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서, 콘트롤러, 마이크로 콘트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.

펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차, 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리 유닛에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리 유닛은 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.

본 발명은 본 발명의 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

상술한 바와 같은 무선 통신 시스템에서 단말 간 직접 통신을 위한 동기 신호 송수신 방법 및 이를 위한 장치는 3GPP LTE 시스템에 적용되는 예를 중심으로 설명하였으나, 3GPP LTE 시스템 이외에도 다양한 무선 통신 시스템에 적용하는 것이 가능하다.

Claims (12)

1. 무선 통신 시스템에서 단말이 D2D (device-to-device) 링크를 통해 단말 간 직접 통신을 위한 신호를 송신하는 방법에 있어서,
   기준 타이밍에 기반한 상기 D2D 링크를 위한 타이밍 어드밴스 값을 포함하는 상기 D2D 링크에 대한 제어신호를 타겟 단말에게 송신하는 단계를 포함하되, 상기 제어 신호는 상기 타이밍 어드밴스 값이 적용되지 않고 송신되고;
   상기 D2D 링크에 대한 데이터 신호를 상기 타겟 단말에게 송신하는 단계를 포함하되, 상기 데이터 신호는 상기 타이밍 어드밴스 값이 적용되어 송신되고,
   상기 D2D 링크를 위한 상기 타이밍 어드밴스 값은 기지국으로의 상향링크 전송을 위한 타이밍 어드밴스 값과 동일한 신호 송신 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 기지국으로부터 상기 상향링크 전송을 위한 타이밍 어드밴스 값에 대한 정보를 수신하는 단계를 더 포함하는 신호 송신 방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 기준 타이밍은 상기 기지국으로부터의 하향링크 수신 타이밍인 신호 송신 방법.
4. 제3항에 있어서,
   상기 데이터 신호에 상기 타이밍 어드밴스 값이 적용되는 것은 상기 타이밍 어드밴스 값에 의해 상기 하향링크 수신 타이밍에 기반하여 상기 D2D 링크에 대한 송신 타이밍을 조절하는 신호 송신 방법.
5. 제3항에 있어서,
   상기 D2D 링크에 대한 제어 신호의 송신 타이밍은 상기 하향링크 수신 타이밍에 정렬되는 신호 송신 방법.
6. 제4항에 있어서, 상기 하향링크 수신 타이밍은 하향링크 송신 타이밍보다 지연되는 신호 송신 방법.
7. 무선 통신 시스템에서 단말 간 직접 통신을 수행하는 단말 장치로서,
   기지국과 상향링크/하향링크를 통해, 또는 타겟 단말과 D2D (device-to-device) 링크를 통해 신호를 송수신하기 위한 무선 통신 모듈; 및
   프로세서; 를 포함하고,
   상기 프로세서는,
   기준 타이밍에 기반한 상기 D2D 링크를 위한 타이밍 어드밴스 값을 포함하는 상기 D2D 링크에 대한 제어 신호를 상기 타겟 단말에게 송신하되, 상기 제어 신호는 상기 타이밍 어드밴스 값이 적용되지 않고 송신되고,
   상기 D2D 링크에 대한 데이터 신호를 상기 타겟 단말에게 송신하되, 상기 데이터 신호는 상기 타이밍 어드밴스 값이 적용되어 송신되며,
   상기 D2D 링크를 위한 상기 타이밍 어드밴스 값은 상기 상향링크 전송을 위한 타이밍 어드밴스 값과 동일한 단말 장치.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 프로세서는,
   상기 기지국으로부터 상기 상향링크 전송을 위한 타이밍 어드밴스 값에 대한 정보를 수신하는 단말 장치.
9. 제 7 항에 있어서,
   상기 기준 타이밍은 상기 기지국으로부터의 하향링크 수신 타이밍인 단말 장치.
10. 제9항에 있어서, 상기 프로세서는,
    상기 데이터 신호에 상기 타이밍 어드밴스 값이 적용될 때, 상기 타이밍 어드밴스 값에 의해 상기 하향링크 수신 타이밍에 기반하여 상기 D2D 링크에 대한 송신 타이밍을 조절하는 단말 장치.
11. 제9항에 있어서, 상기 프로세서는,
    상기 D2D 링크에 대한 제어 신호의 송신 타이밍을 상기 하향링크 수신 타이밍에 정렬하는 단말 장치.
12. 제11항에 있어서, 상기 하향링크 수신 타이밍은 하향링크 송신 타이밍보다 지연되는 단말 장치.

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