KR102308982B1 - Scalable sequence creation, detection method and apparatus in UAV cellular network - Google Patents

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KR102308982B1 KR1020190105884A KR20190105884A KR102308982B1 KR 102308982 B1 KR102308982 B1 KR 102308982B1 KR 1020190105884 A KR1020190105884 A KR 1020190105884A KR 20190105884 A KR20190105884 A KR 20190105884A KR 102308982 B1 KR102308982 B1 KR 102308982B1
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Abstract

UAV 셀룰러 네트워크를 위한 스케일러블 시퀀스 생성, 검출 방법 및 그 장치가 개시된다. 무인 비행기에서의 시퀀스 검출 방법은, (a) 기지국과의 채널 상태를 결정하는 단계; 및 (b) 상기 결정된 채널 상태에 따라 대역폭을 변경하여 상기 기지국으로부터의 신호를 수신하는 단계를 포함한다. A method for generating and detecting a scalable sequence for a UAV cellular network and an apparatus therefor are disclosed. A sequence detection method in an unmanned aerial vehicle comprises the steps of: (a) determining a channel state with a base station; and (b) receiving a signal from the base station by changing a bandwidth according to the determined channel state.

Description

UAV 셀룰러 네트워크를 위한 스케일러블 시퀀스 생성, 검출 방법 및 그 장치{Scalable sequence creation, detection method and apparatus in UAV cellular network}Scalable sequence creation, detection method and apparatus in UAV cellular network

본 발명은 UAV(Unmanned Aerial Vehicle) 셀룰러 네트워크를 위한 스케일러블 시퀀스 검출 방법 및 그 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a method and apparatus for detecting a scalable sequence for an Unmanned Aerial Vehicle (UAV) cellular network.

UAV는 적대적 지역에서 조종사들의 손실을 줄이기 위한 군사적 기술용도로 개발되어 왔다. 상업적인 분야에서는 원격 감지, 배달, 감시, 수색 및 구조, 항공 사진 촬영, 농업 및 통신 중계 와 같은 영역에서 UAV의 활용이 크게 증가하고 있다. UAV는 주로 자율 제어 및 독립형 제어의 두 가지 유형의 제어 방식을 사용한다. 전자의 경우는 사전에 정의 된 경로를 추적하기 위해 온보드 컴퓨터를 사용한다. 하지만 즉각적인 개입이 필요한 경우 실시간 제어가 불가능한 단점이 있다. 독립형 제어에서 무선으로 WiFi를 사용하여 실시간으로 UAV를 원격으로 제어하는 데 사용된다. 그러나 LOS (Line-Of-Sight) 통신 환경이 아닌 경우에는 WiFi 연결이 손실될 수 있다. 따라서, 셀룰러 네트워크는 광역, 고속 및 보안 무선 접속을 제공하는 이동 통신 사업자의 기반 인프라를 이용하여 유비쿼터스 커버리지를 제공하는 것으로 고려되고 있다.UAVs have been developed for military technical use to reduce pilot losses in hostile areas. In the commercial sector, the use of UAVs in areas such as remote sensing, delivery, surveillance, search and rescue, aerial photography, agriculture and telecommunication relay is increasing significantly. UAVs mainly use two types of control schemes: autonomous control and standalone control. The former uses an onboard computer to track a predefined route. However, when immediate intervention is required, real-time control is not possible. It is used to remotely control the UAV in real time using WiFi over the air in standalone control. However, the WiFi connection may be lost if it is not a Line-Of-Sight (LOS) communication environment. Accordingly, the cellular network is considered to provide ubiquitous coverage using the mobile communication operator's infrastructure that provides wide area, high speed and secure wireless access.

UAV 셀룰러 통신의 경우 UAV가 셀 가장자리와 같은 조건에 있을 비율이 지상의 단말기(UE)에 비해 훨씬 높다. 이것은 UAV가 높은 LoS 전파 확률로 인해 전형적인 지상파 UE보다 많은 수의 셀로부터 다운 링크 간섭 신호를 수신하기 때문이다. 또한, 공중에서 LoS 전파로 간섭신호가 크게 발생하여, UAV는 인접 셀에 더 많은 업링크 간섭을 발생시키게 된다. UAV 셀룰러 네트워크에서의 간섭 문제를 해결하기 위해 3D 빔 형성 어레이를 사용하여 기지국(BS)과 UAV 사이의 LoS 방향을 추적하는 방법이 고려되고 있다. 이 접근 방법에서는 BS에서의 3D 빔 형성기는 UAV의 LoS 방향을 추적하고 안테나 boresight를 UAV쪽으로 조정한다.For UAV cellular communication, the rate at which UAVs will be in the same condition as the cell edge is much higher than that of terrestrial terminals (UEs). This is because UAVs receive downlink interference signals from a larger number of cells than typical terrestrial UEs due to their high LoS propagation probability. In addition, a large interference signal is generated in the LoS propagation path in the air, and the UAV causes more uplink interference to neighboring cells. To solve the interference problem in UAV cellular networks, a method of tracking the LoS direction between a base station (BS) and a UAV using a 3D beamforming array is being considered. In this approach, a 3D beamformer at the BS tracks the LoS direction of the UAV and adjusts the antenna boresight towards the UAV.

또한 현재의 셀룰러 네트워크는 지상 사용자를 위해 최적화되었기 때문에 UAV는 BS 안테나 어레이의 sidelobe를 이용하여 통신할 가능성이 높다. BS 안테나는 셀 반경을 제한하고 셀 간 간섭을 완화하기 위해 지상을 향하게 되므로, UAV에 대한 무선 링크의 특성은 지상 셀 연결과 다르다. 실제로 UAV는 수신된 신호 강도가 sidelobe의 패턴에 따라 다르기 때문에 고도에 따라 다른 신호 강도를 수신하게 된다. 또한, UAV가 sidelobe와 sidelobe 사이의 nulling point에 위치하여 신호를 수신하지 못할 경우에는 지리적으로 가까운 BS가 아닌 먼 BS(셀 ID가 다른)을 통해 신호를 수신 받을 수 있다. 이 경우, 먼 거리로 인해 경로 손실이 증가한다. 따라서, UAV는 큰 경로 손실 변화를 경험하게 되며 고도에 따라 다른 BS와의 연결이 필요하다. Also, because current cellular networks are optimized for terrestrial users, UAVs are likely to communicate using the sidelobe of the BS antenna array. Because the BS antenna is oriented towards the ground to limit cell radius and mitigate inter-cell interference, the nature of the radio link to a UAV is different from that of a terrestrial cell connection. In practice, UAVs will receive different signal strengths with different altitudes, as the received signal strengths depend on the pattern of the sidelobe. In addition, when the UAV is located at the nulling point between the sidelobe and the sidelobe and cannot receive a signal, it can receive a signal through a distant BS (with a different cell ID) rather than a geographically close BS. In this case, the path loss increases due to the long distance. Therefore, the UAV experiences large path loss changes and needs to connect with other BSs depending on the altitude.

무인 비행기(UAV) 작동의 또 다른 난제는 배터리 용량이 제한되어 있다는 점이다. UAV 비행 시간은 온보드 배터리 용량에 따라 약 20분으로 제한된다. 따라서 매우 제한된 배터리 용량을 고려하여 비행 시간을 증가시키기 위한 전력을 적게 소모하는 통신 기법의 개발이 필요하다.Another challenge in operating unmanned aerial vehicles (UAVs) is the limited battery capacity. UAV flight time is limited to around 20 minutes depending on onboard battery capacity. Therefore, it is necessary to develop a communication technique that consumes less power in order to increase the flight time in consideration of the very limited battery capacity.

(01) 대한민국공개특허공보 제 10-2009-0111855호(2009.10.27.)(01) Republic of Korea Patent Publication No. 10-2009-0111855 (2009.10.27.)

본 발명은 UAV(Unmanned Aerial Vehicle) 셀룰러 네트워크를 위한 스케일러블 시퀀스 검출 방법 및 그 장치를 제공하기 위한 것이다.An object of the present invention is to provide a method and apparatus for detecting a scalable sequence for an Unmanned Aerial Vehicle (UAV) cellular network.

또한, 본 발명은 UAV의 배터리 소모를 줄일 수 있는 UAV(Unmanned Aerial Vehicle) 셀룰러 네트워크를 위한 스케일러블 시퀀스 검출 방법 및 그 장치를 제공하기 위한 것이다.Another object of the present invention is to provide a scalable sequence detection method and apparatus for a UAV (Unmanned Aerial Vehicle) cellular network capable of reducing battery consumption of the UAV.

또한, 본 발명은 채널 조건(상태)에 따라 이용 가능한 대역폭을 선택적으로 조절하여 프리앰블을 검출할 수 있는 UAV(Unmanned Aerial Vehicle) 셀룰러 네트워크를 위한 스케일러블 시퀀스 검출 방법 및 그 장치를 제공하기 위한 것이다.Another object of the present invention is to provide a scalable sequence detection method and an apparatus for a UAV (Unmanned Aerial Vehicle) cellular network capable of detecting a preamble by selectively adjusting an available bandwidth according to a channel condition (state).

본 발명의 일 측면에 따르면, UAV 셀룰러 네트워크를 위한 스케일러블 시퀀스 검출 방법 및 스케일러블 시퀀스 생성 방법이 제공된다. According to one aspect of the present invention, a method for detecting a scalable sequence and a method for generating a scalable sequence for a UAV cellular network are provided.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 무인 비행기에서의 시퀀스 검출 방법에 있어서, (a) 기지국과의 채널 상태를 결정하는 단계; 및 (b) 상기 결정된 채널 상태에 따라 대역폭을 변경하여 상기 기지국으로부터의 프리앰블 신호를 수신하는 단계를 포함하는 스케일러블 시퀀스 검출 방법이 제공될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, there is provided a sequence detection method in an unmanned aerial vehicle, the method comprising: (a) determining a channel state with a base station; and (b) receiving a preamble signal from the base station by changing a bandwidth according to the determined channel state.

상기 (b) 단계는, 상기 채널 상태가 기준 이하인 경우, 이용 가능한 최대 대역폭을 이용하여 상기 기지국으로부터의 프리앰블 신호를 수신하는 단계; 및 상기 채널 상태가 상기 기준 초과인 경우, 상기 최대 대역폭보다 작은 일부 대역폭을 이용하여 상기 기지국으로부터의 프리앰블 신호를 수신하는 단계를 포함할 수 있다. The step (b) may include: receiving a preamble signal from the base station using a maximum available bandwidth when the channel state is less than or equal to a reference; and receiving a preamble signal from the base station using a partial bandwidth smaller than the maximum bandwidth when the channel condition exceeds the reference.

상기 수신된 프리앰블 신호를 이용하여 프리앰블을 검출하는 단계를 더 포함할 수 있다. The method may further include detecting a preamble by using the received preamble signal.

상기 프리앰블을 검출하는 단계는, 시간 도메인 레퍼런스 시퀀스를 생성하는 단계; 및 상시 수신된 신호와 상기 시간 도메인 레퍼런스 시퀀스를 상관시켜 셀 아이디와 동기화 파라미터를 포함하는 프리앰블을 검출하는 단계를 포함할 수 있다. The detecting of the preamble may include: generating a time domain reference sequence; and detecting a preamble including a cell ID and a synchronization parameter by correlating the always received signal with the time domain reference sequence.

상기 시간 도메인 레퍼런스 시퀀스는, 제L 길이 시퀀스에 (N-L) 제로 패딩된 주파수 도메인 레퍼런스 시퀀스를 N 포인트 역이산 푸리에 변환(IDFT)을 통해 생성되되, 상기 N은 상기 기지국에서 송신한 프리앰블의 전체 길이이다. The time domain reference sequence is generated by performing an N-point inverse discrete Fourier transform (IDFT) on a (NL) zero-padded frequency domain reference sequence in an L-th length sequence, wherein N is the total length of the preamble transmitted by the base station. .

상기 시퀀스는, Maximum-length 시퀀스, zadoff-Chu 시퀀스 및 linear frequency modulated 시퀀스 중 적어도 하나일 수 있다. The sequence may be at least one of a maximum-length sequence, a zadoff-Chu sequence, and a linear frequency modulated sequence.

상기 시퀀스가 Maximum-length 시퀀스인 경우, 상기 프리앰블을 검출하기 위해 L 부반송파에 해당하는 대역폭이 사용될 수 있다. When the sequence is a maximum-length sequence, a bandwidth corresponding to L subcarriers may be used to detect the preamble.

상기 시퀀스가 zadoff-Chu 시퀀스인 경우, 상기 시퀀스의 길이인 N이 16 이상이며, 2의 거듭제곱이 되도록 생성될 수 있다. When the sequence is a zadoff-Chu sequence, N, which is the length of the sequence, is 16 or more, and may be generated to be a power of 2.

상기 시퀀스가 linear frequency modulated 시퀀스인 경우, 셀 아이디는 상승(up-chirp)과 하강(down-chirp)의 패턴 조합으로 생성되고 검출될 수 있다. When the sequence is a linear frequency modulated sequence, a cell ID may be generated and detected by a combination of up-chirp and down-chirp patterns.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 스케일러블 시퀀스를 생성하는 방법에 있어서, 길이가 N인 스케일러블 시퀀스를 생성하는 단계; 상기 스케일러블 시퀀스를 N 포인트 역이산 푸리에 변환하여 시간 도메인 시퀀스를 생성하는 단계; 및 상기 시간 도메인 시퀀스를 프리앰블로서 전송하는 단계를 포함하는 스케일러블 시퀀스 생성 방법이 제공될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, there is provided a method for generating a scalable sequence, the method comprising: generating a scalable sequence having a length of N; generating a time domain sequence by performing an N-point inverse discrete Fourier transform on the scalable sequence; and transmitting the time domain sequence as a preamble.

상기 스케일러블 시퀀스가 Maximum-length 시퀀스, zadoff-Chu 시퀀스인 경우, 시간 도메인 시퀀스를 생성하는 단계는, 상기 길이가 N인 Maximum-length 시퀀스 또는 zadoff-Chu 시퀀스를 생성하여 주파수 도메인에서 N개의 서브 캐리어에 할당된 후 역이산 푸리에 변환하여 시간 도메인 시퀀스를 생성할 수 있다. When the scalable sequence is a Maximum-length sequence or a zadoff-Chu sequence, generating a time domain sequence includes generating a Maximum-length sequence or a zadoff-Chu sequence having a length of N to generate N subcarriers in the frequency domain. After being assigned to , it is possible to generate a time domain sequence by performing an inverse discrete Fourier transform.

상기 zadoff-Chu 시퀀스인 경우, 상기 N은 16 이상이며, 2의 거듭 제곱이 되도록 생성될 수 있다. In the case of the zadoff-Chu sequence, N is greater than or equal to 16, and may be generated to be a power of 2.

상기 스케일러블 시퀀스가 linear frequency modulated 시퀀스인 경우, 상승(up-chirp) 및 하강(down-chirp)의 패턴 조합을 통해 셀 아이디가 생성될 수 있다. When the scalable sequence is a linear frequency modulated sequence, a cell ID may be generated through a combination of up-chirp and down-chirp patterns.

본 발명의 다른 측면에 따르면, UAV 셀룰러 네트워크를 위한 스케일러블 시퀀스 검출을 위한 장치가 제공된다. According to another aspect of the present invention, an apparatus for scalable sequence detection for a UAV cellular network is provided.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 기지국과의 채널 상태를 결정하는 채널 상태 분석부; 상기 결정된 채널 상태에 따라 대역폭을 변경하여 상기 기지국으로부터의 프리앰블 신호를 수신하는 통신부; 및 상기 수신된 프리앰블 신호를 이용하여 프리앰블을 검출하는 프리앰블 검출부를 포함하는 무인 비행기가 제공될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, a channel state analyzer for determining a channel state with a base station; a communication unit configured to receive a preamble signal from the base station by changing a bandwidth according to the determined channel state; and a preamble detector configured to detect a preamble by using the received preamble signal.

상기 통신부는, 상기 채널 상태가 기준 이하인 경우, 이용 가능한 최대 대역폭을 이용하여 상기 기지국으로부터의 프리앰블 신호를 수신하며, 상기 채널 상태가 상기 기준 초과인 경우, 상기 최대 대역폭보다 작은 일부 대역폭을 이용하여 상기 기지국으로부터의 프리앰블 신호를 수신할 수 있다.The communication unit receives the preamble signal from the base station using the maximum available bandwidth when the channel condition is less than or equal to the reference, and when the channel condition is greater than the reference, using a partial bandwidth smaller than the maximum bandwidth A preamble signal from the base station may be received.

상기 프리앰블 검출부는, 시간 도메인 레퍼런스 시퀀스를 생성하고, 상기 수신된 신호와 상기 시간 도메인 레퍼런스 시퀀스를 상관시켜 셀 아이디와 동기화 파라미터를 포함하는 프리앰블을 검출할 수 있다. The preamble detector may generate a time domain reference sequence and detect a preamble including a cell ID and a synchronization parameter by correlating the received signal with the time domain reference sequence.

본 발명의 일 실시예에 따른 UAV(Unmanned Aerial Vehicle) 셀룰러 네트워크를 위한 스케일러블 시퀀스 검출 방법 및 그 장치를 제공함으로써, UAV의 채널 조건(상태)에 따라 이용 가능한 대역폭을 선택적으로 조절하여 프리앰블을 검출할 수 있다. By providing a scalable sequence detection method and an apparatus for a UAV (Unmanned Aerial Vehicle) cellular network according to an embodiment of the present invention, the preamble is detected by selectively adjusting the available bandwidth according to the channel condition (state) of the UAV. can do.

이를 통해, 본 발명은 UAV의 배터리 소모를 줄일 수 있는 이점이 있다. Through this, the present invention has the advantage of reducing the battery consumption of the UAV.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 UAV 셀룰러 네트워크 시스템을 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스케일러블 시퀀스를 생성하여 전송하는 방법을 나타낸 순서도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 UAV에서의 스케일러블 시퀀스 검출 방법을 나타낸 순서도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 프리앰블 검출 방법을 나타낸 순서도.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 M-시퀀스의 자기 상관 특성을 나타낸 도면.
도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 M-시퀀스에서 셀 아이디가 동일한 경우와 다른 경우 상관 관계를 나타낸 도면.
도 9 및 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 ZC-시퀀스의 자기 상관 특성을 나타낸 도면.
도 11 및 도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 ZC-시퀀스의 셀 아이디가 동일한 경우와 다른 경우 상관 관계를 나타낸 도면.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 LFM-시퀀스를 나타낸 도면.
도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 L=NLFM 일 때의 LFM 신호의 상관 관계를 나타낸 도면.
도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른

Figure 112019088602727-pat00001
일 때 LFM 신호의 상관 관계를 나타낸 도면.
도 16은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 도플러 시프트가 존재하는 경우, LFM 신호의 최대 상관값을 나타낸 도면.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 도플러 시프트가 존재할 때, 세 가지 스케일러블 시퀀스의 성능을 비교한 도면.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 다른 길이 L에 대한 스케일러블 시퀀스의 검출 확률을 나타낸 그래프.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 도플러 시프트가 존재하는 경우 스케일러블 시퀀스의 검출 확률을 나타낸 그래프.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 스케일러블 시퀀스를 생성하여 전송하는 기지국의 구성을 개략적으로 도시한 블록도.
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 무인 비행기의 내부 구성을 개략적으로 도시한 블록도.1 is a diagram schematically illustrating a UAV cellular network system according to an embodiment of the present invention;
2 is a flowchart illustrating a method of generating and transmitting a scalable sequence according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating a method for detecting a scalable sequence in a UAV according to an embodiment of the present invention.
4 is a flowchart illustrating a method for detecting a preamble according to an embodiment of the present invention.
5 and 6 are diagrams illustrating autocorrelation characteristics of an M-sequence according to an embodiment of the present invention.
7 and 8 are diagrams illustrating correlations between the case where the cell IDs are the same and the case where the cell IDs are different in the M-sequence according to an embodiment of the present invention.
9 and 10 are diagrams showing autocorrelation characteristics of a ZC-sequence according to another embodiment of the present invention.
11 and 12 are diagrams illustrating correlations between the case where the cell IDs of the ZC-sequence are the same and different from those of the ZC-sequence according to another embodiment of the present invention.
13 is a view showing an LFM-sequence according to another embodiment of the present invention.
14 is a diagram illustrating a correlation between LFM signals when L=NLFM according to another embodiment of the present invention.
15 is a diagram according to another embodiment of the present invention;
Figure 112019088602727-pat00001
A diagram showing the correlation of LFM signals when .
16 is a diagram illustrating a maximum correlation value of an LFM signal in the presence of a Doppler shift according to another embodiment of the present invention.
17 is a diagram comparing the performance of three scalable sequences in the presence of a Doppler shift according to an embodiment of the present invention.
18 is a graph illustrating a detection probability of a scalable sequence for another length L according to an embodiment of the present invention.
19 is a graph illustrating a detection probability of a scalable sequence in the presence of a Doppler shift according to an embodiment of the present invention.
20 is a block diagram schematically illustrating a configuration of a base station that generates and transmits a scalable sequence according to an embodiment of the present invention.
21 is a block diagram schematically illustrating an internal configuration of an unmanned aerial vehicle according to an embodiment of the present invention.

본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.As used herein, the singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, terms such as “consisting of” or “comprising” should not be construed as necessarily including all of the various components or various steps described in the specification, some of which components or some steps are It should be construed that it may not include, or may further include additional components or steps. In addition, terms such as "...unit" and "module" described in the specification mean a unit that processes at least one function or operation, which may be implemented as hardware or software, or a combination of hardware and software. .

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 UAV 셀룰러 네트워크 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다. 1 is a diagram schematically illustrating a UAV cellular network system according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 UAV 셀룰러 네트워크 시스템은 복수의 기지국(110) 및 복수의 무인 비행기(120)(이하, UAV라 칭하기로 함)를 포함한다.Referring to FIG. 1 , a UAV cellular network system according to an embodiment of the present invention includes a plurality of base stations 110 and a plurality of unmanned aerial vehicles 120 (hereinafter, referred to as UAVs).

셀룰러 네트워크에서 기지국(110)은 통상적으로 채널간 간섭을 감소시키고 셀 커버리지 영역을 한정하기 위해 안테나 방향이 아래를 향하게 된다. 따라서, 무인 비행기(120)은 기지국(110)의 사이드로브(sidelobe)를 통해 신호를 송수신한다. 이로 인해, 무인 비행기(120)는 사이드로브 방향과의 일치 여부 및 고도에 따라 다양한 강도의 신호를 수신하게 된다. In a cellular network, the base station 110 typically faces downward in the antenna direction to reduce inter-channel interference and to limit the cell coverage area. Accordingly, the unmanned aerial vehicle 120 transmits and receives a signal through a sidelobe of the base station 110 . Due to this, the unmanned aerial vehicle 120 receives signals of various strengths depending on whether the side lobe matches the direction and the altitude.

즉, 무인 비행기(120)의 위치가 사이드로브 방향과 일치하는 경우 무인 비행기(120)는 비교적 강한 신호를 수신할 수 있다. 그러나, 만일 무인 비행기(120)의 위치가 사이드로브의 널(null) 위에 위치하는 경우 무인 비행기(120)는 신호를 수신할 수 없게 된다. 이 경우, 무인 비행기(120)는 인접한 다른 기지국으로 핸드오버하여 다른 기지국으로부터 신호를 수신할 수 있다. 이와 같이, 셀룰러 네트워크에서 기지국의 사이드로브를 이용하는 UAV 통신에서는 채널 특성이 크게 변하게 되며, 고도에 따라 다른 기지국으로 핸드오버 해야 한다. That is, when the location of the unmanned aerial vehicle 120 coincides with the sidelobe direction, the unmanned aerial vehicle 120 may receive a relatively strong signal. However, if the location of the unmanned aerial vehicle 120 is located above the null of the side lobe, the unmanned aerial vehicle 120 cannot receive a signal. In this case, the unmanned aerial vehicle 120 may receive a signal from another base station by handover to another adjacent base station. As described above, in UAV communication using a sidelobe of a base station in a cellular network, channel characteristics change significantly, and handover to another base station is required according to altitude.

본 발명의 일 실시예에서는 무인 비행기(120)의 채널 조건(상태)에 따라 이용 가능한 대역폭을 변경하여 프리앰블을 수신함으로써, 무인 비행기(120)의 배터리 전력을 최소화할 수 있는 스케일러블 시퀀스를 생성, 검출할 수 있다. 이에 대해서는 하기에서 보다 상세히 설명하기로 한다. In an embodiment of the present invention, a scalable sequence capable of minimizing the battery power of the unmanned aerial vehicle 120 is generated by receiving the preamble by changing the available bandwidth according to the channel condition (state) of the unmanned aerial vehicle 120, can be detected. This will be described in more detail below.

본 발명의 일 실시예에서 기지국(110)은 전력 제약이 없으므로, 사용 가능한 전체 대역폭을 사용하여 길이가 N인 프리앰블을 생성하여 전송할 수 있다. In an embodiment of the present invention, since there is no power constraint, the base station 110 may generate and transmit a preamble having a length of N using the entire available bandwidth.

무인 비행기(120)는 배터리 전력 소모를 최소화하며 통신해야 하므로 채널 상태(조건)에 따라 대역폭을 다르게 하여 프리앰블을 수신할 수 있다. Since the unmanned aerial vehicle 120 needs to communicate while minimizing battery power consumption, the preamble may be received by varying the bandwidth according to the channel state (condition).

예를 들어, 무인 비행기(120)는 채널 상태가 좋은 경우(즉, 기지국으로부터 수신된 신호의 세기가 기준치 이상인 경우), 사용 가능한 대역폭 중 일부를 이용하여 프리앰블을 수신할 수 있다. 즉, 무인 비행기(120)는 전력 소비를 줄이기 위해 프리앰블 시퀀스의 일부(L)만을 무인 비행기(120)에서 레퍼런스 신호로 사용하여 동기 파라미터 및 셀 ID를 검출하는데 사용할 수 있다. For example, when the channel state is good (ie, when the strength of a signal received from the base station is greater than or equal to the reference value), the unmanned aerial vehicle 120 may receive the preamble by using a portion of the available bandwidth. That is, in order to reduce power consumption, the unmanned aerial vehicle 120 may use only a portion L of the preamble sequence as a reference signal in the unmanned aerial vehicle 120 to detect a synchronization parameter and a cell ID.

그러나 만일 무인 비행기(120)는 채널 상태가 좋지 않은 경우(즉, 기지국으로부터 수신된 신호의 세기가 기준치 미만인 경우), 사용 가능한 전체 대역폭을 사용하여 프리앰블을 수신할 수 있다. 이와 같이, 전체 대역폭을 사용함으로써 전체 길이가 N인 프리앰블 검출시 동기 파라미터 셀 ID의 검출 확률을 높일 수 있다. However, if the channel state is not good (ie, when the strength of a signal received from the base station is less than the reference value), the unmanned aerial vehicle 120 may receive the preamble using the entire available bandwidth. As described above, by using the entire bandwidth, it is possible to increase the detection probability of the synchronization parameter cell ID when detecting a preamble having an overall length of N.

일반적으로 무인 비행기(120)의 에너지 소비는 추진 에너지와 통신 관련 에너지로 구성될 수 있다. 추진 에너지는 무인 비행기(120)의 추진과 관련된 것이므로, 본 발명에서는 이에 대해서는 고려하지 않기로 한다. 다만, 통신 관련 에너지 소비의 경우 대역폭에 선형적으로 비례하므로, 통신 에너지를 줄이기 위해 더 작은 대역폭을 사용하는 것이 에너지 소비를 줄이는 관점에서는 이득이다. 따라서, 무인 비행기(120)가 더 작은 대역폭을 이용하여 신호를 수신하는 경우 통신 에너지 소비가 감소하게 된다. In general, energy consumption of the unmanned aerial vehicle 120 may be composed of propulsion energy and communication-related energy. Since the propulsion energy is related to the propulsion of the unmanned aerial vehicle 120 , it will not be considered in the present invention. However, since communication-related energy consumption is linearly proportional to the bandwidth, using a smaller bandwidth to reduce communication energy is advantageous in terms of reducing energy consumption. Accordingly, when the unmanned aerial vehicle 120 receives a signal using a smaller bandwidth, communication energy consumption is reduced.

본 발명의 일 일시예에서는 무인 비행기(120)가 채널 조건(상태)에 따라 대역폭을 다르게 이용하여 신호를 수신하여 프리앰블을 검출하도록 함으로써 무인 비행기(120)의 에너지 소비를 줄일 수 있는 이점이 있다. In one embodiment of the present invention, there is an advantage in that the energy consumption of the unmanned aerial vehicle 120 can be reduced by allowing the unmanned aerial vehicle 120 to detect a preamble by receiving a signal using a different bandwidth according to a channel condition (state).

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스케일러블 시퀀스를 생성하여 전송하는 방법을 나타낸 순서도이다. 도 2에서는 기지국에서 스케일러블 시퀀스를 생성하여 전송하는 것에 대해 설명하기로 한다. 2 is a flowchart illustrating a method of generating and transmitting a scalable sequence according to an embodiment of the present invention. In FIG. 2, a description will be given of generating and transmitting a scalable sequence in the base station.

이미 전술한 바와 같이, 기지국(110)에서는 전력 제약이 없으므로, 사용 가능한 전체 대역폭을 사용하여 길이가 N인 프리앰블을 생성하여 전송한다. 이에 대해 보다 상세히 설명하기로 한다. As already described above, since there is no power constraint in the base station 110, a preamble having a length of N is generated and transmitted using the entire available bandwidth. This will be described in more detail.

단계 210에서 기지국(110)은 길이가 N인 스케일러블 시퀀스를 생성한다. 본 발명의 일 실시예에서는 스케일러블 시퀀스로써, Maximum-length 시퀀스, zadoff-Chu 시퀀스 및 linear frequency modulated 시퀀스 중 적어도 하나를 사용할 수 있다. 각각의 시퀀스에 대해서는 하기에서 별도로 설명하기로 한다. In step 210, the base station 110 generates a scalable sequence of length N. In an embodiment of the present invention, at least one of a maximum-length sequence, a zadoff-Chu sequence, and a linear frequency modulated sequence may be used as a scalable sequence. Each sequence will be separately described below.

단계 215에서 기지국(110)은 생성된 스케일러블 시퀀스를 N 포인트 역이산 푸리에 변환(IDFT: inverse discrete Fourier transform, 이하 IDFT라 칭하기로 함)한다. IDFT 방법 자체는 당업자에게는 자명한 사항이므로 이에 대한 별도의 설명은 생략하기로 한다. In step 215, the base station 110 performs an N-point inverse discrete Fourier transform (IDFT) on the generated scalable sequence (hereinafter referred to as IDFT). Since the IDFT method itself is obvious to those skilled in the art, a separate description thereof will be omitted.

단계 220에서 기지국(110)은 IDFT된 스케일러블 시퀀스를 프리앰블로서 전송한다. In step 220, the base station 110 transmits the IDFT scalable sequence as a preamble.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 UAV에서의 스케일러블 시퀀스 검출 방법을 나타낸 순서도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 프리앰블 검출 방법을 나타낸 순서도이며, 도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 M-시퀀스의 자기 상관 특성을 나타낸 도면이고, 도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 M-시퀀스에서 셀 아이디가 동일한 경우와 다른 경우 상관 관계를 나타낸 도면이며, 도 9 및 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 ZC-시퀀스의 자기 상관 특성을 나타낸 도면이고, 도 11 및 도 12은 본 발명의 다른 실시예에 따른 ZC-시퀀스의 셀 아이디가 동일한 경우와 다른 경우 상관 관계를 나타낸 도면이고, 도 13는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 LFM-시퀀스를 나타낸 도면이며, 도 14은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 L=NLFM 일 때의 LFM 신호의 상관 관계를 나타낸 도면이고, 도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른

Figure 112019088602727-pat00002
일 때 LFM 신호의 상관 관계를 나타낸 도면이며, 도 16는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 도플러 시프트가 존재하는 경우, LFM 신호의 최대 상관값을 나타낸 도면이고, 도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 도플러 시프트가 존재할 때, 세 가지 스케일러블 시퀀스의 성능을 비교한 도면이며, 도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 다른 길이 L에 대한 스케일러블 시퀀스의 검출 확률을 나타낸 그래프이며, 도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 도플러 시프트가 존재하는 경우 스케일러블 시퀀스의 검출 확률을 나타낸 그래프이다. 3 is a flowchart illustrating a scalable sequence detection method in a UAV according to an embodiment of the present invention, FIG. 4 is a flowchart illustrating a preamble detection method according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 5 and 6 are It is a view showing the autocorrelation characteristics of the M-sequence according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 7 and 8 are diagrams showing the correlation between the case where the cell IDs are the same and the case where the cell IDs are different in the M-sequence according to an embodiment of the present invention 9 and 10 are diagrams showing autocorrelation characteristics of a ZC-sequence according to another embodiment of the present invention, and FIGS. 11 and 12 are diagrams showing the same cell ID of the ZC-sequence according to another embodiment of the present invention. It is a diagram showing the correlation between cases and other cases, FIG. 13 is a diagram showing an LFM-sequence according to another embodiment of the present invention, and FIG. 14 is an LFM when L=NLFM according to another embodiment of the present invention. It is a diagram showing the correlation of signals, and FIG. 15 is a diagram according to another embodiment of the present invention.
Figure 112019088602727-pat00002
It is a diagram showing the correlation of LFM signals when It is a diagram comparing the performance of three scalable sequences when there is a Doppler shift according to an example, and FIG. 18 is a graph showing the detection probability of a scalable sequence for another length L according to an embodiment of the present invention, FIG. 19 is a graph showing a detection probability of a scalable sequence in the presence of a Doppler shift according to an embodiment of the present invention.

단계 310에서 무인 비행기(120)는 기지국(110)과의 채널 상태를 결정한다.In step 310 , the unmanned aerial vehicle 120 determines a channel state with the base station 110 .

단계 315에서 무인 비행기(120)는 결정된 채널 상태가 기준치 이상인지 여부를 판단한다. 예를 들어, 무인 비행기(120)는 기지국(110)으로부터의 수신되는 신호의 세기를 이용하여 채널 상태를 결정할 수 있다. 즉, 수신된 신호의 세기가 기준치 미만인 경우 채널 상태가 좋지 않은 것으로 판단하며, 채널 상태가 기준치 이상인 경우 채널 상태가 좋은 것으로 판단할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 이해와 설명의 편의를 도모하기 위해 채널 상태가 좋고 나쁜 두 가지 상태로 분류하여 설명하고 있으나, 채널 상태는 보다 세부적으로 구분될 수 있으며, 각각의 채널 상태에 따른 대역폭의 변경 또한 세부적으로 구분될 수 있다. In step 315, the unmanned aerial vehicle 120 determines whether the determined channel state is equal to or greater than a reference value. For example, the unmanned aerial vehicle 120 may determine a channel state using the strength of a signal received from the base station 110 . That is, when the intensity of the received signal is less than the reference value, it is determined that the channel state is not good, and when the channel state is greater than the reference value, it can be determined that the channel state is good. In one embodiment of the present invention, for convenience of understanding and explanation, the channel state is classified into two states, good and bad, and the channel state can be divided in more detail. Changes can also be subdivided.

만일 기준치 이상인 경우, 단계 320에서 무인 비행기(120)는 이용 가능한 전체 대역폭 중 일부를 이용하여 기지국(110)으로부터 신호(시간 도메인 시퀀스 신호(프리앰블))를 수신한다. If it is equal to or greater than the reference value, in step 320 , the unmanned aerial vehicle 120 receives a signal (a time domain sequence signal (preamble)) from the base station 110 using a portion of the available total bandwidth.

그러나, 만일 채널 상태가 기준치 미만인 경우, 단계 325에서 무인 비행기(120)는 이용 가능한 전체 대역폭을 이용하여 기지국(110)으로부터 신호(시간 도메인 시퀀스 신호)를 수신한다. However, if the channel state is less than the reference value, in step 325 , the unmanned aerial vehicle 120 receives a signal (a time domain sequence signal) from the base station 110 using the entire available bandwidth.

단계 330에서 무인 비행기(120)는 기지국(110)으로부터 수신된 신호를 이용하여 프리앰블을 검출한다. In step 330 , the unmanned aerial vehicle 120 detects a preamble using a signal received from the base station 110 .

프리앰블을 검출하는 방법에 대해 도 4를 참조하여 설명하기로 한다. A method of detecting the preamble will be described with reference to FIG. 4 .

단계 410에서 무인 비행기(120)는 길이가 L인 스케일러블 시퀀스를 레퍼런스 시퀀스로 생성한다. 여기서, L은 기지국에서 전송한 스케일러블 시퀀스의 길이 N 이하일 수 있다. 즉, 무인 비행기(120)는 시간 도메인에서 길이가 N인 스케일러블 시퀀스의 일부(길이 L)인 시퀀스를 사용할 수 있다. In step 410, the unmanned aerial vehicle 120 generates a scalable sequence of length L as a reference sequence. Here, L may be less than or equal to the length N of the scalable sequence transmitted from the base station. That is, the unmanned aerial vehicle 120 may use a sequence that is a part (length L) of a scalable sequence having a length of N in the time domain.

단계 415에서 무인 비행기(120)는 길이가 L인 스케일러블 시퀀스를 생성한 후 (N-L) 길이에 대해서는 제로 패딩하여 주파수 도메인 레퍼런스 시퀀스를 생성한다. 주파수 도메인 레퍼런스 시퀀스는 전체 N의 길이를 가지되, 앞단의 L 길이 이후의 시퀀스는 제로 패딩된 시퀀스이다. In step 415, the unmanned aerial vehicle 120 generates a scalable sequence having a length of L, and then zero-pads the length (N-L) to generate a frequency domain reference sequence. The frequency domain reference sequence has a total length of N, but a sequence after the length L of the front end is a zero-padded sequence.

단계 420에서 무인 비행기(120)는 주파수 도메인 레퍼런스 시퀀스에 대해 N 포인트 역이산 푸리에 변환함으로써 시간 도메인 레퍼런스 시퀀스로 변환한다. In step 420, the unmanned aerial vehicle 120 converts the frequency domain reference sequence into a time domain reference sequence by performing an N-point inverse discrete Fourier transform.

이후, 단계 425에서 무인 비행기(120)는 시간 도메인 레퍼런스 시퀀스와 수신된 신호(시간 도메인 시퀀스)를 상관함으로써 프리앰블(셀 아이디와 타이밍)을 검출할 수 있다. Thereafter, in step 425 , the unmanned aerial vehicle 120 may detect the preamble (cell ID and timing) by correlating the time domain reference sequence and the received signal (time domain sequence).

본 발명의 일 실시예에서는 시퀀스로서, Maximum-length 시퀀스, zadoff-Chu 시퀀스 및 linear frequency modulated 시퀀스 중 적어도 하나가 이용될 수 있다. In an embodiment of the present invention, at least one of a maximum-length sequence, a zadoff-Chu sequence, and a linear frequency modulated sequence may be used as a sequence.

이하에서는 각각의 시퀀스에 대해 설명하기로 한다. Hereinafter, each sequence will be described.

Maximum-length Maximum-length 시퀀스sequence (이하, M-(hereinafter referred to as M- 시퀀스라sequence 칭하기로 함) to be called)

본 발명의 일 실시예에서 기지국(110)은 NR 동기신호인 NR-PSS와 동일하게 M-시퀀스를 생성한다. 여기서, M-시퀀스는 길이가 N이며, 주파수 도메인에서 N개의 서브 캐리어에 할당될 수 있다. 기지국(110)은 M-시퀀스를 IDFT한 후 길이가 N인 시간 도메인 시퀀스를 프리앰블로서 송신한다. In an embodiment of the present invention, the base station 110 generates the M-sequence in the same way as the NR-PSS, which is the NR synchronization signal. Here, the M-sequence has a length of N and may be allocated to N subcarriers in the frequency domain. After IDFT of the M-sequence, the base station 110 transmits a time domain sequence having a length of N as a preamble.

기지국(110)은 이미 전술한 바와 같이, 전력 제한이 없으므로, 이용 가능한 전체 대역폭을 이용하여 길이가 N인 시간 도메인 M-시퀀스를 프리앰블로서 전송할 수 있다. As already described above, since there is no power limitation, the base station 110 may transmit a time domain M-sequence of length N as a preamble using the entire available bandwidth.

무인 비행기(120)는 채널 상태에 따라 대역폭을 다르게 하여 프리앰블을 수신한다. 채널 상태에 따라 대역폭을 변경하여 프리앰블을 수신하더라도 정확한 타이밍 파라미터 및 셀 아이디를 검출하기 위해 무인 비행기(120)는 L(L<=N) 부반송파에 해당하는 대역폭이 사용된다. The unmanned aerial vehicle 120 receives the preamble by varying the bandwidth according to the channel state. Even when the preamble is received by changing the bandwidth according to the channel state, the UAV 120 uses a bandwidth corresponding to an L (L<=N) subcarrier in order to detect an accurate timing parameter and a cell ID.

무인 비행기(120)는 주파수 도메인에서 길이가 L인 M-시퀀스(길이 N을 가지는 M-시퀀스의 앞의 L길이를 사용)를 매핑하고, (N-L) 만큼 제로 패딩하여 주파수 도메인 레퍼런스 시퀀스를 생성한다. The drone 120 maps an M-sequence of length L (using the L length in front of an M-sequence having length N) in the frequency domain, and zero-pads it by (NL) to generate a frequency domain reference sequence. .

시간 영역 레퍼런스 시퀀스는 주파수 영역 레퍼런스 시퀀스를 N 포인트 IDFT하여 획득될 수 있다. 따라서, 타이밍 파라미터 및 셀 아이디는 길이 N인 수신된 시간 도메인 시퀀스 신호를 동일한 길이를 가지는 시간 도메인 레퍼런스 시퀀스를 상관하여 검출될 수 있다. The time domain reference sequence may be obtained by performing N-point IDFT of the frequency domain reference sequence. Accordingly, the timing parameter and the cell ID can be detected by correlating a received time domain sequence signal of length N with a time domain reference sequence having the same length.

M-시퀀스가 스케일러블 시퀀스 특성을 갖는지에 대해 설명하기로 한다. 우선 주파수 영역에서 N개의 부반송파에 할당된 벡터는

Figure 112019088602727-pat00003
로 표현될 수 있다. 여기서, c는 셀 아이디를 나타낸다. 길이 N인 시간 도메인 시퀀스는
Figure 112019088602727-pat00004
을 IDFT하여 획득될 수 있다. 이를 수학식으로 나타내면 수학식 1과 같다. Whether the M-sequence has a scalable sequence characteristic will be described. First, the vector assigned to the N subcarriers in the frequency domain is
Figure 112019088602727-pat00003
can be expressed as Here, c represents a cell ID. A time domain sequence of length N is
Figure 112019088602727-pat00004
can be obtained by IDFT. If this is expressed as an equation, it is the same as in Equation 1.

Figure 112019088602727-pat00005
Figure 112019088602727-pat00005

여기서,

Figure 112019088602727-pat00006
이며,
Figure 112019088602727-pat00007
이고,
Figure 112019088602727-pat00008
이다. here,
Figure 112019088602727-pat00006
is,
Figure 112019088602727-pat00007
ego,
Figure 112019088602727-pat00008
am.

주파수 도메인 레퍼런스 시퀀스 벡터(

Figure 112019088602727-pat00009
)는 길이가 L인 M-시퀀스와 주파수 도메인에서 (N-L)의 제로패딩을 통해 생성될 수 있다. 주파수 도메인 레퍼런스 시퀀스 벡터를 IDFT하면 시간 도메인 레퍼런스 시퀀스 벡터(
Figure 112019088602727-pat00010
)가 획득될 수 있다. 따라서, 수신단(즉, UAV)에서 L개의 서브 캐리어에 대응하는 대역폭에 상관 없이 시간 도메인 레퍼런스 시퀀스의 길이는 N이 된다. frequency domain reference sequence vector (
Figure 112019088602727-pat00009
) can be generated through an M-sequence of length L and zero-padding of (NL) in the frequency domain. IDFT of the frequency domain reference sequence vector gives the time domain reference sequence vector (
Figure 112019088602727-pat00010
) can be obtained. Accordingly, the length of the time domain reference sequence becomes N regardless of the bandwidth corresponding to the L subcarriers at the receiving end (ie, the UAV).

기지국으로부터 수신된 프리앰블(

Figure 112019088602727-pat00011
)과 수신단(UAV)에서 생성된 레퍼런스 신호(
Figure 112019088602727-pat00012
) 사이의 선형 상관(
Figure 112019088602727-pat00013
)은 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다. The preamble received from the base station (
Figure 112019088602727-pat00011
) and the reference signal (
Figure 112019088602727-pat00012
) a linear correlation between (
Figure 112019088602727-pat00013
) can be expressed as Equation (2).

Figure 112019088602727-pat00014
Figure 112019088602727-pat00014

Figure 112019088602727-pat00015
Figure 112019088602727-pat00015

여기서,

Figure 112019088602727-pat00016
이고,
Figure 112019088602727-pat00017
이며,
Figure 112019088602727-pat00018
이다. here,
Figure 112019088602727-pat00016
ego,
Figure 112019088602727-pat00017
is,
Figure 112019088602727-pat00018
am.

수학식 2는 수학식 3과 같이 나타낼 수 있다. Equation 2 can be expressed as Equation 3.

Figure 112019088602727-pat00019
Figure 112019088602727-pat00019

수학식 3을 사용하여

Figure 112019088602727-pat00020
(
Figure 112019088602727-pat00021
)을 수학식 4와 같이 나타낼 수 있다. using Equation 3
Figure 112019088602727-pat00020
(
Figure 112019088602727-pat00021
) can be expressed as Equation (4).

Figure 112019088602727-pat00022
Figure 112019088602727-pat00022

마찬가지로,

Figure 112019088602727-pat00023
일 때,
Figure 112019088602727-pat00024
Figure 112019088602727-pat00025
을 수학식 5와 같이 나타낼 수 있다. Likewise,
Figure 112019088602727-pat00023
when,
Figure 112019088602727-pat00024
class
Figure 112019088602727-pat00025
can be expressed as Equation 5.

Figure 112019088602727-pat00026
Figure 112019088602727-pat00026

수학식 5로부터 상관 함수의 최대값은 m=0일 때,

Figure 112019088602727-pat00027
임을 알 수 있다. From Equation 5, the maximum value of the correlation function is when m = 0,
Figure 112019088602727-pat00027
it can be seen that

따라서, Maximum-length 시퀀스를 이용하여 프리앰블을 검출하는 경우, L의 값에 관계 없이 피크가 항상 정확한 타이밍(m=0)에서 나타나는 것을 알 수 있다. Therefore, when the preamble is detected using the maximum-length sequence, it can be seen that the peak always appears at the correct timing (m=0) regardless of the value of L.

도 5 및 도 6은 L=N일 때와 L=N/4일 때의 상관 특성을 나타낸 도면이다. 송신단(즉, 기지국)에서 생성된 M-시퀀스의 셀 ID는 수신단에서의 레퍼런스 신호가 가지고 있는 셀 ID와 같은 것으로 가정하기로 한다. 즉, 레퍼런스 신호는 같은 시퀀스로 생성될 수 있다. 5 and 6 are diagrams illustrating correlation characteristics when L=N and L=N/4. It is assumed that the cell ID of the M-sequence generated at the transmitting end (ie, the base station) is the same as the cell ID of the reference signal at the receiving end. That is, the reference signals may be generated in the same sequence.

도 5는 L=N=1023의 길이를 가지는 경우를 자기 상관 특성을 나타낸 도면이고, 도 6은 L ? N/4(L=256 이고 N-L=767)일 때 자기 상관 특성을 나타낸 도면이다. 수신기(UAV)의 대역폭은 도 5 및 도 6에서 각각 왼쪽 빗금으로 표시하였다. 수학식 4에 의해 획득된 상관 관계는 실험 결과와 일치하는 것을 알 수 있으며, 피크가 정확한 타이밍에서 발생하고 대역폭 크기에 따라 피크가 감소하는 것을 확인할 수 있다. 5 is a view showing the autocorrelation characteristics in the case of having a length of L = N = 1023, Figure 6 is L ? It is a diagram showing autocorrelation characteristics when N/4 (L=256 and N-L=767). The bandwidth of the receiver (UAV) is indicated by a left hatch in FIGS. 5 and 6, respectively. It can be seen that the correlation obtained by Equation 4 is consistent with the experimental results, and it can be seen that the peak occurs at the correct timing and the peak decreases according to the bandwidth size.

도 7 및 도 8은 셀 아이디가 동일한 경우와 다른 경우 프리앰블과 레퍼런스 신호 사이의 상관 관계를 나타낸 그래프이다. 신호는 주파수 도메인에서 서로 다른 순환이동(cyclic-shift)를 통해 다른 셀 ID를 가지며 생성된다. 도 7 및 도 8에서는 L =N/2(N=1023이고, L=512)인 경우를 고려하였다.7 and 8 are graphs showing the correlation between the preamble and the reference signal when the cell ID is the same and when the cell ID is different. Signals are generated with different cell IDs through different cyclic-shifts in the frequency domain. 7 and 8, the case of L = N/2 (N = 1023, L = 512) was considered.

도 7 및 도 8에서 알 수 있듯이 프리앰블은 동일한 셀 아이디를 사용했을 때문 검출되는 것을 알 수 있다. 결과적으로 도 5 내지 도 8에서 보여지는 바와 같이, M-시퀀스의 경우 시퀀스의 길이(L)에 제약이 없는 것을 알 수 있다. As can be seen from FIGS. 7 and 8 , it can be seen that the preamble is detected because the same cell ID is used. As a result, as shown in FIGS. 5 to 8 , in the case of the M-sequence, it can be seen that there is no restriction on the length (L) of the sequence.

zadoffzadoff -- ChuChu 시퀀스sequence (이하, (below, ZCZC -- 시퀀스라sequence 칭하기로 함) to be called)

ZC 시퀀스는 좋은 상관 특성과 낮은 PAPR(peak-to-average power ratio) 특성으로 인해 OFDM 시스템의 프리앰블 설계에서 광범위하게 사용되고 있다. ZC 시퀀스는 DFT/IDFT 적용한 이후 다른 루트 인덱스를 갖는 또 다른 ZC 시퀀스가 되기 때문에 OFDM 시스템에 적합하다. The ZC sequence is widely used in preamble design of OFDM systems due to its good correlation characteristics and low peak-to-average power ratio (PAPR) characteristics. Since the ZC sequence becomes another ZC sequence having a different root index after DFT/IDFT is applied, it is suitable for the OFDM system.

OFDM 기반의 셀룰러 네트워크 시스템에서 ZC-시퀀스를 스케일러블 시퀀스로 생성하는 방법에 대해 설명하기로 한다. A method of generating a ZC-sequence as a scalable sequence in an OFDM-based cellular network system will be described.

ZC-시퀀스는 M-시퀀스를 생성하는 방법과 유사하게 생성된다. 길이 N인 ZC 시퀀스가 기지국에서 생성된 후 주파수 도메인의 N개의 서브 캐리어에 할당된다. ZC-시퀀스에서 기지국의 셀 아이디는 ZC-시퀀스의 루트 인덱스에 매핑된다. 주파수 도메인 ZC-시퀀스를 N포인트 IDFT 수행하여 시간 도메인 ZC-시퀀스가 생성될 수 있다. 기지국은 해당 시간 도메인 ZC-시퀀스를 프리앰블로서 전송할 수 있다. ZC-sequences are generated similar to how M-sequences are generated. A ZC sequence of length N is generated in the base station and then allocated to N subcarriers in the frequency domain. In the ZC-sequence, the cell ID of the base station is mapped to the root index of the ZC-sequence. A time domain ZC-sequence may be generated by performing N-point IDFT on the frequency domain ZC-sequence. The base station may transmit the corresponding time domain ZC-sequence as a preamble.

수신단(즉, UAV)은 M-시퀀스와 동일하게 길이가 L인 ZC-시퀀스를 생성한 후 (N-L)만큼 제로 패딩하여 주파수 도메인 레퍼런스 ZC-시퀀스를 생성한다. 이후, 무인 비행기(120)는 주파수 도메인 레퍼런스 ZC-시퀀스를 N 포인트 IDFT를 수행하여 시간 도메인 레퍼런스 ZC-시퀀스를 생성할 수 있다. The receiving end (ie, UAV) generates a frequency domain reference ZC-sequence by generating a ZC-sequence having a length of L in the same way as the M-sequence and then zero-padding by (N-L). Thereafter, the unmanned aerial vehicle 120 may generate a time domain reference ZC-sequence by performing N-point IDFT on the frequency domain reference ZC-sequence.

ZC-시퀀스는 수학식 6과 같이 나타낼 수 있다. The ZC-sequence can be expressed as Equation (6).

Figure 112019088602727-pat00028
Figure 112019088602727-pat00028

ZC-시퀀스는 N>=4이고, 2의 거듭제곱인 경우 수학식 7과 같은 특성을 가진다. The ZC-sequence has the same characteristics as in Equation 7 when N>=4 and is a power of 2.

Figure 112019088602727-pat00029
Figure 112019088602727-pat00029

여기서,

Figure 112019088602727-pat00030
이다. 수학식 7을 이용하여 ZC-시퀀스를 IDFT하면, 수학식 8과 같이 나타낼 수 있다. here,
Figure 112019088602727-pat00030
am. If the ZC-sequence is IDFTed using Equation 7, it can be expressed as Equation 8.

Figure 112019088602727-pat00031
Figure 112019088602727-pat00031

여기서,

Figure 112019088602727-pat00032
이다. 수학식 8에서 4개의 항이 더해져 있는
Figure 112019088602727-pat00033
는 k가 4의 배수일 때, 0(zero)이 아닌 값을 가지며, 그 외의 경우 값이 0(zero)인 것을 알 수 있다. 따라서, 수학식 8은 수학식 9와 같이 다시 나타낼 수 있다. here,
Figure 112019088602727-pat00032
am. In Equation 8, four terms are added
Figure 112019088602727-pat00033
It can be seen that when k is a multiple of 4, it has a value other than 0 (zero), and in other cases, the value is 0 (zero). Therefore, Equation 8 can be expressed as Equation 9 again.

Figure 112019088602727-pat00034
Figure 112019088602727-pat00034

여기서,

Figure 112019088602727-pat00035
이다. 수학식 9는 길이가 N인 ZC-시퀀스를 N 포인트 IDFT 수행했을 때 획득되는 시간 도메인에서의 프리앰블 신호를 나타낸다. 수학식 9에서
Figure 112019088602727-pat00036
는 c의 모듈로 역수를 나타낸다. L=N/4일 때 주파수 도메인 레퍼런스 신호는 ZC-시퀀스를 L개의 서브 캐리어에 할당하고, 주파수 도메인에서 할당된 길이가 N이 될때까지 제로 패딩하여 획득된다. L=N/4일 때의 시간 도메인 레퍼런스 시퀀스는 수학식 10과 같이 주파수 도메인 레퍼런스 신호를 IDFT 수행하여 획득될 수 있다.here,
Figure 112019088602727-pat00035
am. Equation 9 represents a preamble signal in the time domain obtained when N-point IDFT is performed on a ZC-sequence of length N. in Equation 9
Figure 112019088602727-pat00036
is the modulo reciprocal of c. When L=N/4, the frequency domain reference signal is obtained by allocating a ZC-sequence to L subcarriers, and zero-padding until the allocated length in the frequency domain becomes N. The time domain reference sequence when L=N/4 may be obtained by performing IDFT on the frequency domain reference signal as shown in Equation (10).

Figure 112019088602727-pat00037
Figure 112019088602727-pat00037

여기서,

Figure 112019088602727-pat00038
이다. here,
Figure 112019088602727-pat00038
am.

수학식 10은 수학식 11과 같이 다시 나타낼 수 있다. Equation 10 can be expressed again as Equation 11.

Figure 112019088602727-pat00039
Figure 112019088602727-pat00039

여기서,

Figure 112019088602727-pat00040
이며,
Figure 112019088602727-pat00041
이다. here,
Figure 112019088602727-pat00040
is,
Figure 112019088602727-pat00041
am.

수학식 11에서

Figure 112019088602727-pat00042
는 1/4를 제외하고 수학식 10의
Figure 112019088602727-pat00043
와 같다. in Equation 11
Figure 112019088602727-pat00042
is in Equation 10 except for 1/4
Figure 112019088602727-pat00043
same as

수학식 11의 나머지 항들이 수학식 10의

Figure 112019088602727-pat00044
과 다르기 때문에, ZC-시퀀스의 의사 무작위 성질 때문에 두 신호간 상호 상관의 크기가 낮다. 수신단에서, 타이밍 및 셀 아이디는 길이 N의 수신된 프리앰블의 동일한 길이의 시간 도메인 레퍼런스 신호와 상관시킴으로써 검출될 수 있다.The remaining terms in Equation 11 are in Equation 10
Figure 112019088602727-pat00044
, the magnitude of the cross-correlation between the two signals is low due to the pseudo-random nature of the ZC-sequence. At the receiving end, the timing and cell ID can be detected by correlating with a time domain reference signal of the same length of the received preamble of length N.

수학식 9의

Figure 112019088602727-pat00045
는 시간 도메인 동기화 신호이며, 수학식 10의
Figure 112019088602727-pat00046
는 레퍼런스 신호이기 때문에,
Figure 112019088602727-pat00047
Figure 112019088602727-pat00048
사이의 상관은 타이밍과 셀 아이디가 일치할 때 N/4만큼의 피크를 가지고, 그렇지 않은 경우 낮은 크기를 가진다. 따라서, ZC-시퀀스는 길이가 N인 시퀀스가 N>=16이며, N이 2의 거듭제곱인 경우 생성 가능하다. of Equation 9
Figure 112019088602727-pat00045
is the time domain synchronization signal, in Equation 10
Figure 112019088602727-pat00046
Since is the reference signal,
Figure 112019088602727-pat00047
class
Figure 112019088602727-pat00048
The correlation between has a peak of N/4 when the timing and cell ID match, and has a low magnitude otherwise. Therefore, a ZC-sequence can be generated when a sequence of length N is N>=16, and N is a power of two.

도 9 및 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 ZC-시퀀스의 자기 상관 특성을 나타낸 도면이다. 도 9는 L=N일 때의 ZC-시퀀스의 자기 상관 특성이며, 도 10은 L=N/2일 때의 ZC-시퀀스의 자기 상관 특성을 나타낸 것이다. 9 and 10 are diagrams illustrating autocorrelation characteristics of a ZC-sequence according to an embodiment of the present invention. 9 shows the autocorrelation characteristics of the ZC-sequence when L=N, and FIG. 10 shows the autocorrelation characteristics of the ZC-sequence when L=N/2.

도 11은 셀 아이디가 같을 때 상관 특성을 나타낸 도면이며, 도 12는 셀 아이디가 다를 때의 상관 특성을 나타낸 도면이다. 도 11에서 보여지는 바와 같이, 수신된 프리앰블과 레퍼런스 신호 사이의 상관 관계는 셀 아이디가 일치함에 따라 정확한 타이밍에 피크가 나타나는 것을 알 수 있다. 반면, 도 12는 셀 아이디가 다르기 때문에 낮은 상관 관계를 나타내는 것을 알 수 있다. 11 is a diagram illustrating correlation characteristics when cell IDs are the same, and FIG. 12 is a diagram illustrating correlation characteristics when cell IDs are different. As shown in FIG. 11 , it can be seen that the correlation between the received preamble and the reference signal has a peak at the correct timing as the cell IDs match. On the other hand, it can be seen that FIG. 12 shows a low correlation because the cell IDs are different.

따라서, 상술한 바와 같이, ZC-시퀀스를 이용하는 경우, 길이 N의 조건을 만족하는 경우 정확한 타이밍과 셀 아이디를 검출할 수 있는 스케일러블 시퀀스인 것을 알 수 있다. Accordingly, as described above, when the ZC-sequence is used, it can be seen that the scalable sequence can detect the correct timing and cell ID when the condition of length N is satisfied.

linear frequency modulated linear frequency modulated 시퀀스sequence (이하, (below, LFMLFM -- 시퀀스라sequence 칭하기로 함) to be called)

LFM 신호는 도플러 시프트에 대한 견고성 때문에 레이더와 음파 탐지와 같은 감시 시스템에 광범위하게 사용되고 있다. LFM 신호가 타겟 감지를 위한 프리앰블 검출에 사용되어 왔으나, 셀룰러 네트워크에서는 사용되지 않았다. LFM signals are widely used in surveillance systems such as radar and sonar because of their robustness to Doppler shift. LFM signals have been used for preamble detection for target detection, but have not been used in cellular networks.

셀룰러 네트워크에서는 모바일 단말(mobile station)이 이웃한 기지국들을 구별 가능해야 하기 때문에 프리앰블에 셀 ID 정보를 담아야 한다. In a cellular network, since a mobile station must be able to distinguish neighboring base stations, cell ID information must be included in a preamble.

그러나, LFM 신호를 통해 송신단의 아이디를 포함하는 것은 쉽지 않아 적용되지 않았으나, 본 발명의 일 실시예에서는 LFM-시퀀스를 셀룰러 네트워크에서 채널 상태에 따라 대역폭을 다르게 하여 프리앰블 검출이 가능하도록 하는 시퀀스로서 제안한다. 이에 대해 상세히 설명하기로 한다. However, it was not easy to include the ID of the transmitter through the LFM signal, so it was not applied, but in an embodiment of the present invention, the LFM-sequence is proposed as a sequence that enables preamble detection by varying the bandwidth according to the channel state in the cellular network. do. This will be described in detail.

연속 시간 도메인에서 LFM 신호는 수학식 12와 같이 나타낼 수 있다. In the continuous time domain, the LFM signal can be expressed as Equation (12).

Figure 112019088602727-pat00049
Figure 112019088602727-pat00049

여기서,

Figure 112019088602727-pat00050
Figure 112019088602727-pat00051
는 각각 심볼 주기와 스위핑 파라미터를 나타낸다. 수학식 12를 시간 도메인에서 이산화하면 수학식 13과 같이 나타낼 수 있다. here,
Figure 112019088602727-pat00050
Wow
Figure 112019088602727-pat00051
denotes a symbol period and a sweeping parameter, respectively. If Equation 12 is discretized in the time domain, it can be expressed as Equation 13.

Figure 112019088602727-pat00052
Figure 112019088602727-pat00052

여기서,

Figure 112019088602727-pat00053
이며,
Figure 112019088602727-pat00054
이고,
Figure 112019088602727-pat00055
는 각각 샘플링 주기, 부반송파 간격, LFM 신호에서의 샘플 수를 나타낸다. 또한,
Figure 112019088602727-pat00056
Figure 112019088602727-pat00057
Figure 112019088602727-pat00058
의 곱을 나타낸다.
Figure 112019088602727-pat00059
에 대해 상승(up-chirp)과 하강(down-chirp)의 두 타입만 생성 가능하다. 본 발명의 일 실시예에 따른 LFM-시퀀스는
Figure 112019088602727-pat00060
을 고정하고 상승(up-chirp)과 하강(down-chirp) 패턴을 통해 다른 셀 아이디를 생성할 수 있다. here,
Figure 112019088602727-pat00053
is,
Figure 112019088602727-pat00054
ego,
Figure 112019088602727-pat00055
denotes the sampling period, the subcarrier interval, and the number of samples in the LFM signal, respectively. In addition,
Figure 112019088602727-pat00056
Is
Figure 112019088602727-pat00057
Wow
Figure 112019088602727-pat00058
represents the product of
Figure 112019088602727-pat00059
Only two types, up-chirp and down-chirp, can be created for . LFM-sequence according to an embodiment of the present invention
Figure 112019088602727-pat00060
can be fixed and different cell IDs can be created through up-chirp and down-chirp patterns.

도 13은 생성 가능한 16개의 셀 아이디 중 하나의 패턴인 상승(up-chirp), 상승(up-chirp), 하강(down-chirp), 상승(up-chirp)으로 이루어진 LFM-시퀀스를 나타낸다. 도 13에서는 LFM-시퀀스의 길이는

Figure 112019088602727-pat00061
인 것을 가정하기로 한다. 13 shows an LFM-sequence consisting of one pattern among 16 possible cell IDs: up-chirp, up-chirp, down-chirp, and up-chirp. 13, the length of the LFM-sequence is
Figure 112019088602727-pat00061
It is assumed that

수신단(UAV)에서는 동일한

Figure 112019088602727-pat00062
를 가지는 상이한 패턴의 LFM-신호가 레퍼런스 신호로서 생성되고, 수신된 프리앰블 신호와 상관된다. 타이밍과 셀 아이디는 병렬 상관기에서 레퍼런스 신호를 통해 검출될 수 있다. 셀 아이디는 수신된 프리앰블 신호의 패턴과 레퍼런스 신호의 패턴이 일치할 때 검출된다. 그러나, UAV의 LFM-시퀀스는 채널 상태에 따라 신호를 받는 대역폭을 다르게 하여 프리앰블을 수신할 수 있다. 다라서, 주어진
Figure 112019088602727-pat00063
의 값과 LFM 심볼 주기가 비례하기 때문에, 길이 L인 레퍼런스 LFM-시퀀스는 채널 상태에 따라 변한다. 예를 들어, UAV가 전체 대역폭으로 신호를 수신할 때, L의 길이는
Figure 112019088602727-pat00064
과 같이 설정되며, UAV가 1/4만큼의 대역폭으로 신호를 수신할 때, L의 길이는
Figure 112019088602727-pat00065
와 같이 설정될 수 있다. At the receiving end (UAV), the same
Figure 112019088602727-pat00062
A LFM-signal of a different pattern with ? is generated as a reference signal and correlated with the received preamble signal. Timing and cell ID can be detected through a reference signal in the parallel correlator. The cell ID is detected when the pattern of the received preamble signal matches the pattern of the reference signal. However, the LFM-sequence of the UAV may receive the preamble by varying the bandwidth for receiving the signal according to the channel state. Therefore, given
Figure 112019088602727-pat00063
Since the value of and the LFM symbol period are proportional, the reference LFM-sequence of length L varies according to the channel condition. For example, when a UAV receives a signal with full bandwidth, the length of L is
Figure 112019088602727-pat00064
is set as , and when the UAV receives a signal with a bandwidth of 1/4, the length of L is
Figure 112019088602727-pat00065
can be set as

LFM-시퀀스의 스케일러블 특성을 확인하기 위해, 전체 대역폭을 사용한 프리앰블과 일부 대역폭을 이용한 레퍼런스 신호 사이의 상관 관계를 분석하기로 한다.

Figure 112019088602727-pat00066
는 송신단(기지국)에서 길이
Figure 112019088602727-pat00067
인 프리앰블을 의미하고,
Figure 112019088602727-pat00068
는 수신단(UAV)에서 길이 L인 레퍼런스 시퀀스(신호)를 의미한다.
Figure 112019088602727-pat00069
일 때, 프리앰블과 레퍼런스 신호 사이의 상관 관계는 수학식 14와 같다. In order to confirm the scalable characteristics of the LFM-sequence, we will analyze the correlation between the preamble using the full bandwidth and the reference signal using a partial bandwidth.
Figure 112019088602727-pat00066
is the length at the transmitting end (base station)
Figure 112019088602727-pat00067
In preamble means,
Figure 112019088602727-pat00068
denotes a reference sequence (signal) of length L at the receiving end (UAV).
Figure 112019088602727-pat00069
When , the correlation between the preamble and the reference signal is expressed by Equation (14).

Figure 112019088602727-pat00070
Figure 112019088602727-pat00070

Figure 112019088602727-pat00071
일 때와
Figure 112019088602727-pat00072
일 때 각각의 상관 결과는 수학식 15 및 수학식 16과 같다.
Figure 112019088602727-pat00071
when and
Figure 112019088602727-pat00072
When , each correlation result is as shown in Equations 15 and 16.

Figure 112019088602727-pat00073
Figure 112019088602727-pat00073

Figure 112019088602727-pat00074
Figure 112019088602727-pat00074

Figure 112019088602727-pat00075
일 때,
Figure 112019088602727-pat00076
인 최대값을 가진다. 도 14는
Figure 112019088602727-pat00077
일 때, 수학식 15와 수학식 16의 결과를 비교한 도면이다. 실험 결과는 분석된 결과와 잘 일치하는 것을 알 수 있다.
Figure 112019088602727-pat00078
의 조건에서 타이밍이 올바르게 검출되는 것을 확인할 수 있다.
Figure 112019088602727-pat00075
when,
Figure 112019088602727-pat00076
has a maximum value of 14 is
Figure 112019088602727-pat00077
, a diagram comparing the results of Equation 15 and Equation 16. It can be seen that the experimental results agree well with the analyzed results.
Figure 112019088602727-pat00078
It can be confirmed that the timing is correctly detected under the condition of .

LFM-시퀀스의 스케일러블 특성은 길이

Figure 112019088602727-pat00079
의 프리앰블을 길이 L의 레퍼런스 신호로 상관함으로써 분석할 수 있다.
Figure 112019088602727-pat00080
일 때, 프리앰블과 레퍼런스 신호 사이의 상관 관계는 수학식 17과 같다. The scalable nature of the LFM-sequence is the length
Figure 112019088602727-pat00079
can be analyzed by correlating the preamble of L with a reference signal of length L.
Figure 112019088602727-pat00080
When , the correlation between the preamble and the reference signal is expressed by Equation (17).

Figure 112019088602727-pat00081
Figure 112019088602727-pat00081

여기서, m의 범위가 다를 때 상관 결과는 수학식 18 내지 수학식 20과 같다. Here, when the range of m is different, the correlation result is as shown in Equations 18 to 20.

Figure 112019088602727-pat00082
Figure 112019088602727-pat00082

Figure 112019088602727-pat00083
Figure 112019088602727-pat00083

Figure 112019088602727-pat00084
Figure 112019088602727-pat00084

도 15는

Figure 112019088602727-pat00085
일 때, 수학식 18 내지 수학식 20의 수식적으로 유도된 결과와 실험 결과를 비교한 그래프이다. 레퍼런스 신호의 길이가
Figure 112019088602727-pat00086
일 때, 정확한 타이밍을 검출할 수 있음을 알 수 있다. 15 is
Figure 112019088602727-pat00085
When , it is a graph comparing the experimental results with the mathematically derived results of Equations 18 to 20. The length of the reference signal is
Figure 112019088602727-pat00086
, it can be seen that accurate timing can be detected.

UAV 셀룰러 네트워크에서는 UAV의 빠른 움직임으로 인해 도플러 시프트가 발생하므로 도플러 환경하에서 LFM 신호의 자기상관 특성에 대해 설명하기로 한다. 길이

Figure 112019088602727-pat00087
인 LFM 신호의 도플러가 존재하는 환경에서 자기 상관은 수학식 21과 같이 나타낼 수 있다. In the UAV cellular network, the Doppler shift occurs due to the fast movement of the UAV, so the autocorrelation characteristic of the LFM signal under the Doppler environment will be described. length
Figure 112019088602727-pat00087
In an environment where Doppler of the LFM signal exists, the autocorrelation can be expressed as Equation 21.

Figure 112019088602727-pat00088
Figure 112019088602727-pat00088

여기서,

Figure 112019088602727-pat00089
은 정규화된 주파수 오프셋을 나타낸다. 수학식 19의
Figure 112019088602727-pat00090
일 때와
Figure 112019088602727-pat00091
일 때의 상관 결과는 수학식 22 및 수학식 23과 같이 나타낼 수 있다. here,
Figure 112019088602727-pat00089
denotes a normalized frequency offset. of Equation 19
Figure 112019088602727-pat00090
when and
Figure 112019088602727-pat00091
The correlation result when ? can be expressed as Equations 22 and 23.

Figure 112019088602727-pat00092
Figure 112019088602727-pat00092

Figure 112019088602727-pat00093
Figure 112019088602727-pat00093

도 16은 수학식 22 및 수학식 23의 결과와 실험 결과를

Figure 112019088602727-pat00094
를 변화시키며 비교한 결과이다. 여기서,
Figure 112019088602727-pat00095
에 대해서는 최대 상관값만 도시되어 있다. 도 15에서 보여지는 바와 같이, 실험 결과와 수식적 결과가 일치하는 것을 알 수 있다. 즉, 프리앰블은 높은 도플러 시프트가 발생하는 상황에서도 모든
Figure 112019088602727-pat00096
에 대해 최대 상관값이 0.9를 넘기 때문에 검출이 가능한 것을 알 수 있다. 16 shows the results of Equations 22 and 23 and the experimental results.
Figure 112019088602727-pat00094
is the result of comparing and changing here,
Figure 112019088602727-pat00095
For , only the maximum correlation value is shown. As shown in FIG. 15 , it can be seen that the experimental results and the mathematical results are consistent with each other. In other words, the preamble is all-inclusive even in a situation where a high Doppler shift occurs.
Figure 112019088602727-pat00096
It can be seen that detection is possible because the maximum correlation value exceeds 0.9.

도 16에서는 표기의 편의를 위해 길이가

Figure 112019088602727-pat00097
인 하나의 LFM 신호에 대해서만 분석하였으나, 길이가 N이고 다른 패턴을 가지는 LFM-시퀀스에 대해서도 유사한 결과가 획득되었다. In FIG. 16, for convenience of notation, the length is
Figure 112019088602727-pat00097
Although only one LFM signal was analyzed, similar results were obtained for LFM-sequences of length N and other patterns.

도 17은

Figure 112019088602727-pat00098
의 변화에 따른 상술한 세가지 스케일러블 시퀀스(Maximum-length 시퀀스, zadoff-Chu 시퀀스 및 linear frequency modulated 시퀀스)에 대한 최대 상관값을 크기를 나타낸 도면이다. 도 17에서 보여지는 바와 같이, LFM 신호의 최대 상관값은 모든
Figure 112019088602727-pat00099
에 대해 0.9 이상의 값을 가지는 것을 알 수 있다. 따라서, LFM 기반의 프리앰블이 도플러 환경 하에서 가장 좋은 성능을 제공한다. 그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 LFM-시퀀스는 상승(up-chirp)과 하강(down-chirp)의 두가지 셀 아이디만 제공할 수 있기 때문에 스케일러블 시퀀스로서는 적합하지 않다. 도 17의 (b)는 도플러 시프트가 있을 때, 실제 타이밍과 추정된 타이밍의 차이를 나타낸다. 타이밍은 최대 상관값이 발생한 순간으로 추정되었다(LFM 신호 제외). 세가지 스케일러블 시퀀스 중에서 LFM-시퀀스가 가장 좋은 성능을 보인다. 17 is
Figure 112019088602727-pat00098
It is a diagram showing the magnitude of the maximum correlation value for the above-described three scalable sequences (maximum-length sequence, zadoff-Chu sequence, and linear frequency modulated sequence) according to the change of . As shown in Fig. 17, the maximum correlation value of the LFM signal is
Figure 112019088602727-pat00099
It can be seen that it has a value greater than 0.9 for . Therefore, the LFM-based preamble provides the best performance under the Doppler environment. However, the LFM-sequence according to an embodiment of the present invention is not suitable as a scalable sequence because only two cell IDs of up-chirp and down-chirp can be provided. 17B shows the difference between the actual timing and the estimated timing when there is a Doppler shift. Timing was estimated as the moment at which the maximum correlation value occurred (except for the LFM signal). Among the three scalable sequences, the LFM-sequence shows the best performance.

도 18은 도플러 시프트가 존재할 때, 수신단에서 세개의 스케일러블 시퀀스들의 검출 확률을 나타낸 것이다. 여기서, 정확한 타이밍과 셀 ID가 검출되는 경우 성공적인 검출에 해당한다. L의 길이가 N 일 때와 N/4인 두 가지 경우에 대해 스케일러블 시퀀스 성능을 비교하였다. 수신단에서 최대 대역폭(L = N) 을 사용하였을 때 세 개의 스케일러블 시퀀스에 대한 검출 확률은 거의 같다. 게다가, 전송된 프리앰블은 낮은 SNR에서 전체 대역폭의 1/4만큼을 사용해도(L = N/4) 정확하게 검출이 가능하다. 좋은 채널 환경에서 전체 대역폭의 1/4만큼을 사용하기 때문에 도 18에서와 같이 성능감소가 발생하나, 이는 작은 경로손실(좋은 채널조건)을 통해 보상이 가능하다. 이 경우에 UAV는 작은 대역폭을 사용함으로써 배터리 전력을 절약할 수 있다. 다른 한편으로, 전체 대역폭을 가진 스케일러블 시퀀스에 의해 얻어진 성능 이득은 큰 경로 손실 (열악한 채널)에 의해 상쇄 될 것이다. 이 경우, 도 17과 같이 UAV에서 수신된 약한 신호는 이득에 의해 보상 될 수 있다.18 shows the detection probability of three scalable sequences at the receiving end when a Doppler shift is present. Here, when accurate timing and cell ID are detected, it corresponds to successful detection. The scalable sequence performance was compared for two cases, when the length of L was N and N/4. When the receiving end uses the maximum bandwidth (L = N), the detection probabilities for the three scalable sequences are almost the same. In addition, the transmitted preamble can be accurately detected even when using 1/4 of the total bandwidth at low SNR (L = N/4). In a good channel environment, since 1/4 of the total bandwidth is used, a decrease in performance occurs as shown in FIG. 18, but this can be compensated for through a small path loss (good channel condition). In this case, the UAV can save battery power by using a small bandwidth. On the other hand, the performance gain obtained by a scalable sequence with full bandwidth will be offset by a large path loss (poor channel). In this case, as shown in FIG. 17 , a weak signal received from the UAV may be compensated by a gain.

도 19는 도플러 시프트(ε = 0, 0.5, 1) 가 있을 때, 세 개의 스케일러블 시퀀스들의 검출 확률을 나타낸다. 3D SCM(Spatial Channel Model)을 사용하여 모의실험을 수행하였으며, K-factor 25dB의 Rician 페이딩 채널을 고려하였다. Rician 페이딩 채널은 LoS 경로와 20개의 non-LoS 경로를 고려하여 구성되었다. 모의실험에서 UAV의 고도는 지상으로부터 70m 위에 있는 것으로 가정하였고, 기지국의 높이는 30m로 가정하였다. 또한, UAV는 기지국으로부터 51m만큼 떨어져 있는 것으로 가정하였다. ε = 0 일 때, 세 스케일러블 시퀀스의 검출 확률은 비슷하다. ε = 1 일 때, LFM-시퀀스의 성능 감소는 무시할 만한 수준이다. 하지만, M-시퀀스와 ZC-시퀀스의 검출 확률은 대체로 ε의 크기가 증가함에 따라 감소하며 0에 수렴한다. 도 19에서 예상할 수 있듯이, LFM-SS가 도플러 환경에서 가장 큰 검출확률을 보이는 것을 알 수 있다.19 shows the detection probability of three scalable sequences when there is a Doppler shift (ε = 0, 0.5, 1). Simulation was performed using 3D Spatial Channel Model (SCM), and a Rician fading channel with a K-factor of 25 dB was considered. The Rician fading channel was constructed considering the LoS path and 20 non-LoS paths. In the simulation, the height of the UAV was assumed to be 70m above the ground, and the height of the base station was assumed to be 30m. In addition, it is assumed that the UAV is 51m away from the base station. When ε = 0, the detection probabilities of the three scalable sequences are similar. When ε = 1, the performance decrease of the LFM-sequence is negligible. However, the detection probabilities of the M-sequence and ZC-sequence generally decrease as the magnitude of ε increases and converge to zero. As can be expected from FIG. 19 , it can be seen that the LFM-SS exhibits the highest detection probability in a Doppler environment.

상술한 세가지 스케일러블 시퀀스의 특성을 정리하면 표 1과 같다. M-시퀀스와 ZC-시퀀스는 도플러 시프트에 민감하기 때문에 도플러 시프트가 작은 환경에서 사용하는 것이 바람직하다. ZC-시퀀스를 사용할 때, ZC-시퀀스의 길이에 대한 조건이 만족되어야 한다. 도플러 시프트가 높을 때는 도플러 시프트에 덜 민감한 LFM-시퀀스를 사용하는 것이 바람직하다. Table 1 shows the characteristics of the above-described three scalable sequences. Since the M-sequence and ZC-sequence are sensitive to Doppler shift, it is preferable to use them in an environment with a small Doppler shift. When using the ZC-sequence, the condition for the length of the ZC-sequence must be satisfied. When the Doppler shift is high, it is desirable to use an LFM-sequence that is less sensitive to the Doppler shift.

시퀀스sequence 도플러 민감도Doppler Sensitivity 시퀀스 길이 제한Sequence length limit Cell-ID mappingCell-ID mapping M-시퀀스M-sequence 매우 약함very weak 제한 없음no limit 순환이동circular movement ZC-시퀀스ZC-sequence 약함weakness SS 길이 N

Figure 112019088602727-pat00100
16이고, N이 2의 거듭제곱 SS length N
Figure 112019088602727-pat00100
16, and N is a power of 2 루트 인덱스root index LFM-시퀀스LFM-sequence 도플러에
강인함
on Doppler
toughness
제한 없음no limit 상승(Up-chirp)과 하강(down-chirp )패턴Up-chirp and down-chirp patterns

도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 스케일러블 시퀀스를 생성하여 전송하는 기지국의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다. 20 is a block diagram schematically illustrating a configuration of a base station that generates and transmits a scalable sequence according to an embodiment of the present invention.

도 20을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 다른 기지국(110)은 통신부(2010), 프리앰블 생성부(2020), 메모리(2030) 및 프로세서(2040)를 포함하여 구성된다. Referring to FIG. 20 , the base station 110 according to an embodiment of the present invention is configured to include a communication unit 2010 , a preamble generator 2020 , a memory 2030 , and a processor 2040 .

통신부(2010)는 통신망을 통해 다른 장치(예를 들어, 무인 비행기(120))과 데이터를 송수신하기 위한 수단이다. 통신부(2010)는 프로세서(2040)의 제어에 따라 시간 도메인 스케일러블 시퀀스를 프리앰블로서 전송할 수 있다. The communication unit 2010 is a means for transmitting and receiving data with another device (eg, the unmanned aerial vehicle 120 ) through a communication network. The communication unit 2010 may transmit the time domain scalable sequence as a preamble under the control of the processor 2040 .

프리앰블 생성부(2020)는 스케일러블 시퀀스를 생성한 후 이를 시간 도메인 시퀀스로 변환하여 프리앰블을 생성하기 위한 수단이다. 이에 대해서는 도 2에서 설명한 바와 동일하므로 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 스케일러블 시퀀스는 이미 전술한 바와 같이, Maximum-length 시퀀스, zadoff-Chu 시퀀스 및 linear frequency modulated 시퀀스 중 적어도 하나로 생성될 수 있으며, 이에 대해서는 전술한 바와 동일하므로 중복되는 설명은 생략하기로 한다. The preamble generator 2020 is a means for generating a preamble by generating a scalable sequence and converting it into a time domain sequence. Since this is the same as that described in FIG. 2 , a redundant description thereof will be omitted. As already described above, the scalable sequence may be generated by at least one of a maximum-length sequence, a zadoff-Chu sequence, and a linear frequency modulated sequence.

다만, ZC-시퀀스의 경우, 스케일러블 시퀀스로서 무인 비행기(120)에서 정확하게 검출되기 위해, 시퀀스의 길이 N이 16 이상이며, 2의 거듭제곱이 되도록 생성될 수 있다. 이는 이미 전술한 바와 같으므로 중복되는 설명은 생략하기로 한다. However, in the case of the ZC-sequence, in order to be accurately detected by the unmanned aerial vehicle 120 as a scalable sequence, the length N of the sequence is 16 or more, and may be generated to be a power of 2. Since this is the same as described above, the overlapping description will be omitted.

메모리(2030)는 본 발명의 일 실시예에 따른 스케일러블 시퀀스를 생성하기 위한 방법을 수행하기 위한 다양한 명령어들(프로그램 코드들), 이 과정에서 파생되는 다양한 데이터 들을 저장하기 위한 수단이다. The memory 2030 is a means for storing various instructions (program codes) for performing the method for generating a scalable sequence according to an embodiment of the present invention, and various data derived from this process.

프로세서(2040)는 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국(110)의 내부 구성 요소들(예를 들어, 통신부(1910), 프리앰블 생성부(1920), 메모리(1930) 등)을 제어하기 위한 수단이다. 기지국(110)은 이외에도 다양한 기능들을 수행하며, 다양한 구성을 포함하나, 본 발명의 일 실시예에서는 UAV 셀룰러 네트워크 통신을 위한 스케일러블 시퀀스 생성 및 검출에 필요한 기능에 대해서만 설명하기로 한다. The processor 2040 is a means for controlling internal components (eg, the communication unit 1910 , the preamble generation unit 1920 , the memory 1930 , etc.) of the base station 110 according to an embodiment of the present invention. am. The base station 110 performs various functions in addition to, and includes various configurations. In an embodiment of the present invention, only functions necessary for generating and detecting a scalable sequence for UAV cellular network communication will be described.

도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 무인 비행기의 내부 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다. 21 is a block diagram schematically illustrating an internal configuration of an unmanned aerial vehicle according to an embodiment of the present invention.

도 21을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 무인 비행기(120)는 통신부(2110), 프리앰블 검출부(2120), 메모리(2130) 및 프로세서(2140)를 포함하여 구성된다. Referring to FIG. 21 , the unmanned aerial vehicle 120 according to an embodiment of the present invention is configured to include a communication unit 2110 , a preamble detection unit 2120 , a memory 2130 , and a processor 2140 .

통신부(2110)는 통신망을 통해 다른 장치(예를 들어, 기지국(110))과 통신을 위한 수단이다. 통신부(2110)는 기지국으로부터 신호(프리앰블)을 수신할 수 있다. 이때, 통신부(2110)는 기지국과의 채널 상태에 따라 대역폭을 다르게 변경하여 신호를 수신할 수 있다. 즉, 채널 상태가 좋은 경우 사용 가능한 전체 대역폭 중 일부를 이용하여 신호를 수신할 수 있다. 반면, 채널 상태가 좋지 않은 경우, 통신부(2110)는 사용 가능한 전체 대역폭을 이용하여 신호를 수신할 수 있다. 여기서, 수신된 신호는 시간 도메인 스케일러블 시퀀스일 수 있다. 이미 전술한 바와 같이, 스케일러블 시퀀스는 Maximum-length 시퀀스, zadoff-Chu 시퀀스 및 linear frequency modulated 시퀀스 중 적어도 하나일 수 있다. The communication unit 2110 is a means for communication with another device (eg, the base station 110) through a communication network. The communication unit 2110 may receive a signal (preamble) from the base station. In this case, the communication unit 2110 may receive a signal by changing the bandwidth differently according to the channel state with the base station. That is, when the channel state is good, a signal may be received using a part of the total available bandwidth. On the other hand, when the channel state is not good, the communication unit 2110 may receive a signal using the entire available bandwidth. Here, the received signal may be a time domain scalable sequence. As already described above, the scalable sequence may be at least one of a maximum-length sequence, a zadoff-Chu sequence, and a linear frequency modulated sequence.

프리앰블 검출부(2120)는 기지국으로부터 수신된 신호와 레퍼런스 신호를 이용하여 프리앰블을 검출하기 위한 수단이다. The preamble detection unit 2120 is a means for detecting a preamble using a signal received from the base station and a reference signal.

이에 대해서는 도 3 내지 도 19를 참조하여 설명한 바와 동일하므로 중복되는 설명은 생략하기로 한다. This is the same as that described with reference to FIGS. 3 to 19 , and thus a redundant description thereof will be omitted.

메모리(2130)는 본 발명의 일 실시예에 따른 채널 상태에 따라 대역폭을 다르게 변경하여 프리앰블을 검출할 수 있는 방법을 수행하기 위한 명령어들(프로그램 코드들), 이 과정에서 파생되는 다양한 데이터 등을 저장한다. The memory 2130 stores instructions (program codes) for performing a method of detecting a preamble by changing a bandwidth differently according to a channel state according to an embodiment of the present invention, various data derived from this process, and the like. Save.

프로세서(2140)는 본 발명의 일 실시예에 따른 무인 비행기(120)의 내부 구성 요소들(예를 들어, 통신부(2110), 프리앰블 검출부(2120), 메모리(2130) 등)을 제어하기 위한 수단이다. The processor 2140 is a means for controlling internal components (eg, the communication unit 2110, the preamble detection unit 2120, the memory 2130, etc.) of the unmanned aerial vehicle 120 according to an embodiment of the present invention. am.

본 발명의 실시 예에 따른 장치 및 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 분야 통상의 기술자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media) 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.The apparatus and method according to an embodiment of the present invention may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, and the like, alone or in combination. The program instructions recorded on the computer readable medium may be specially designed and configured for the present invention, or may be known and available to those skilled in the computer software field. Examples of the computer-readable recording medium include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs and DVDs, and magnetic media such as floppy disks. - Includes magneto-optical media and hardware devices specially configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include not only machine language codes such as those generated by a compiler, but also high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter or the like.

상술한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The hardware devices described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the present invention, and vice versa.

이제까지 본 발명에 대하여 그 실시 예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.Up to now, the present invention has been looked at focusing on the embodiments thereof. Those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will understand that the present invention can be implemented in a modified form without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the disclosed embodiments should be considered in an illustrative rather than a restrictive sense. The scope of the present invention is indicated in the claims rather than the foregoing description, and all differences within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the present invention.

110: 기지국
120: 무인 비행기
110: base station
120: drone

Claims (23)

무인 비행기에서의 시퀀스 검출 방법에 있어서,
(a) 기지국과의 채널 상태를 결정하는 단계-상기 채널 상태는 상기 기지국으로부터 수신된 신호의 세기에 따라 결정됨; 및
(b) 상기 결정된 채널 상태에 따라 대역폭을 변경하여 상기 기지국으로부터의 프리앰블 신호를 수신하는 단계;
(c) 시간 도메인 레퍼런스 시퀀스를 생성하고, 상기 수신된 프리앰블 신호와 상기 시간 도메인 레퍼런스 시퀀스를 상관시켜 셀 아이디와 동기화 파라미터를 포함하는 프리앰블을 검출하는 단계를 포함하되,
상기 (b) 단계는,
상기 기지국으로부터 수신된 신호의 세기가 기준치 미만으로 상기 채널 상태가 기준 미만인 경우, 이용 가능한 최대 대역폭을 이용하여 상기 기지국으로부터의 프리앰블 신호를 수신하는 단계; 및
상기 기지국으로부터 수신된 신호의 세기가 기준치 이상으로 상기 채널 상태가 기준 이상인 경우, 상기 최대 대역폭보다 작은 일부 대역폭을 이용하여 상기 기지국으로부터의 프리앰블 신호를 수신하는 단계를 포함하되,
상기 시간 도메인 레퍼런스 시퀀스는, 제L 길이 시퀀스에 (N-L) 제로 패딩된 주파수 도메인 레퍼런스 시퀀스를 N 포인트 역이산 푸리에 변환(IDFT)을 통해 생성되되, 상기 N은 상기 프리앰블 신호에 포함된 프리앰블의 전체 길이인 것을 특징으로 스케일러블 시퀀스 검출 방법.
A method for detecting a sequence in an unmanned aerial vehicle, the method comprising:
(a) determining a channel state with a base station, wherein the channel state is determined according to the strength of a signal received from the base station; and
(b) receiving a preamble signal from the base station by changing a bandwidth according to the determined channel state;
(c) generating a time domain reference sequence and correlating the received preamble signal with the time domain reference sequence to detect a preamble including a cell ID and a synchronization parameter,
Step (b) is,
receiving a preamble signal from the base station using a maximum available bandwidth when the strength of the signal received from the base station is less than a reference value and the channel state is less than the reference value; and
When the strength of the signal received from the base station is greater than or equal to a reference value and the channel state is greater than or equal to the reference value, receiving a preamble signal from the base station using a partial bandwidth smaller than the maximum bandwidth,
The time domain reference sequence is generated by performing an N-point inverse discrete Fourier transform (IDFT) on a (NL) zero-padded frequency domain reference sequence in the L-th length sequence, wherein N is the total length of the preamble included in the preamble signal. A scalable sequence detection method, characterized in that
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1 항에 있어서,
상기 시퀀스는,
Maximum-length 시퀀스, zadoff-Chu 시퀀스 및 linear frequency modulated 시퀀스 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 스케일러블 시퀀스 검출 방법.
According to claim 1,
The sequence is
A scalable sequence detection method, characterized in that it is any one of a maximum-length sequence, a zadoff-Chu sequence, and a linear frequency modulated sequence.
제6 항에 있어서,
상기 시퀀스가 Maximum-length 시퀀스인 경우, 상기 프리앰블을 검출하기 위해 L 부반송파에 해당하는 대역폭이 사용되는 것을 특징으로 하는 스케일러블 시퀀스 검출 방법.
7. The method of claim 6,
When the sequence is a maximum-length sequence, a bandwidth corresponding to an L subcarrier is used to detect the preamble.
제6 항에 있어서,
상기 시퀀스가 zadoff-Chu 시퀀스인 경우, 상기 시퀀스의 길이인 N이 16 이상이며, 2의 거듭제곱이 되도록 생성되는 것을 특징으로 하는 스케일러블 시퀀스 검출 방법.
7. The method of claim 6,
When the sequence is a zadoff-Chu sequence, the length N of the sequence is 16 or more, and the scalable sequence detection method is characterized in that it is generated to be a power of 2.
제6 항에 있어서,
상기 시퀀스가 linear frequency modulated 시퀀스인 경우, 셀 아이디는 상승(up-chirp)과 하강(down-chirp)의 패턴 조합으로 생성되고 검출되는 것을 특징으로 하는 스케일러블 시퀀스 검출 방법.
7. The method of claim 6,
When the sequence is a linear frequency modulated sequence, a cell ID is generated and detected by a combination of up-chirp and down-chirp patterns.
제1 항에 따른 방법을 수행하기 위한 프로그램 코드를 기록한 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체.
A computer-readable recording medium recording program code for performing the method according to claim 1 .
기지국과의 채널 상태를 결정하는 채널 상태 분석부;
상기 결정된 채널 상태에 따라 대역폭을 변경하여 상기 기지국으로부터의 프리앰블 신호를 수신하는 통신부; 및
시간 도메인 레퍼런스 시퀀스를 생성하고, 상기 수신된 프리앰블 신호와 상기 시간 도메인 레퍼런스 시퀀스를 상관시켜 셀 아이디와 동기화 파리미터를 포함하는 프리앰블을 검출하는 프리앰블 검출부를 포함하되,
상기 통신부는,
상기 기지국으로부터 수신된 신호의 세기가 기준치 미만으로 상기 채널 상태가 기준 미만인 경우, 이용 가능한 최대 대역폭을 이용하여 상기 기지국으로부터의 프리앰블 신호를 수신하고,
상기 기지국으로부터 수신된 신호의 세기가 기준치 이상으로 상기 채널 상태가 기준 이상인 경우, 상기 최대 대역폭보다 작은 일부 대역폭을 이용하여 상기 기지국으로부터의 프리앰블 신호를 수신하되,
상기 시간 도메인 레퍼런스 시퀀스는, 제L 길이 시퀀스에 (N-L) 제로 패딩된 주파수 도메인 레퍼런스 시퀀스를 N 포인트 역이산 푸리에 변환(IDFT)을 통해 생성되되, 상기 N은 상기 프리앰블 신호에 포함된 프리앰블의 전체 길이인 것을 특징으로 하는 무인 비행기.
a channel state analyzer for determining a channel state with a base station;
a communication unit configured to receive a preamble signal from the base station by changing a bandwidth according to the determined channel state; and
A preamble detection unit generating a time domain reference sequence and correlating the received preamble signal with the time domain reference sequence to detect a preamble including a cell ID and a synchronization parameter,
The communication unit,
When the strength of the signal received from the base station is less than the reference value and the channel state is less than the reference value, receiving the preamble signal from the base station using the maximum available bandwidth,
When the strength of the signal received from the base station is greater than or equal to the reference value and the channel state is greater than or equal to the reference value, receiving the preamble signal from the base station using a partial bandwidth smaller than the maximum bandwidth,
The time domain reference sequence is generated by performing an N-point inverse discrete Fourier transform (IDFT) on a (NL) zero-padded frequency domain reference sequence in the L-th length sequence, wherein N is the total length of the preamble included in the preamble signal. Unmanned aerial vehicle, characterized in that.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제11 항에 있어서,
상기 시퀀스는,
Maximum-length 시퀀스, zadoff-Chu 시퀀스 및 linear frequency modulated 시퀀스 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 무인 비행기.
12. The method of claim 11,
The sequence is
An unmanned aerial vehicle, characterized in that it is any one of a maximum-length sequence, a zadoff-Chu sequence, and a linear frequency modulated sequence.
제15 항에 있어서,
상기 시퀀스가 Maximum-length 시퀀스인 경우, 상기 프리앰블을 검출하기 위해 L 부반송파에 해당하는 대역폭이 사용되는 것을 특징으로 하는 무인 비행기.
16. The method of claim 15,
When the sequence is a Maximum-length sequence, a bandwidth corresponding to L subcarriers is used to detect the preamble.
제15 항에 있어서,
상기 시퀀스가 zadoff-Chu 시퀀스인 경우, 상기 시퀀스의 길이인 N이 16 이상이며, 2의 거듭제곱이 되도록 생성되는 것을 특징으로 하는 무인 비행기.
16. The method of claim 15,
When the sequence is a zadoff-Chu sequence, the length N of the sequence is 16 or more, and the unmanned aerial vehicle is generated to be a power of 2.
제15 항에 있어서,
상기 시퀀스가 linear frequency modulated 시퀀스인 경우, 셀 아이디는 상승(up-chirp)과 하강(down-chirp)의 패턴 조합으로 생성되고 검출되는 것을 특징으로 하는 무인 비행기.
16. The method of claim 15,
When the sequence is a linear frequency modulated sequence, the cell ID is generated and detected by a combination of up-chirp and down-chirp patterns.
스케일러블 시퀀스를 생성하는 방법에 있어서,
길이가 N인 스케일러블 시퀀스를 생성하는 단계;
상기 스케일러블 시퀀스를 N 포인트 역이산 푸리에 변환하여 시간 도메인 시퀀스를 생성하는 단계; 및
상기 시간 도메인 시퀀스를 프리앰블로서 전송하는 단계를 포함하되,
상기 스케일러블 시퀀스가 Maximum-length 시퀀스, zadoff-Chu 시퀀스인 경우, 시간 도메인 시퀀스를 생성하는 단계는,
상기 길이가 N인 Maximum-length 시퀀스 또는 zadoff-Chu 시퀀스를 생성하여 주파수 도메인에서 N개의 서브 캐리어에 할당된 후 역이산 푸리에 변환하여 시간 도메인 시퀀스를 생성하되,
상기 zadoff-Chu 시퀀스인 경우, 상기 N은 16 이상이며, 2의 거듭 제곱이 되도록 생성되는 것을 특징으로 하는 스케일러블 시퀀스 생성 방법.
A method for generating a scalable sequence, comprising:
generating a scalable sequence of length N;
generating a time domain sequence by performing an N-point inverse discrete Fourier transform on the scalable sequence; and
transmitting the time domain sequence as a preamble;
When the scalable sequence is a Maximum-length sequence or a zadoff-Chu sequence, generating a time domain sequence comprises:
The maximum-length sequence or zadoff-Chu sequence of length N is generated and allocated to N subcarriers in the frequency domain, and then inverse discrete Fourier transform is performed to generate a time domain sequence,
In the case of the zadoff-Chu sequence, the N is greater than or equal to 16, and the scalable sequence generation method is characterized in that it is generated to be a power of 2.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 스케일러블 시퀀스를 생성하는 방법에 있어서,
길이가 N인 스케일러블 시퀀스를 생성하는 단계;
상기 스케일러블 시퀀스를 N 포인트 역이산 푸리에 변환하여 시간 도메인 시퀀스를 생성하는 단계; 및
상기 시간 도메인 시퀀스를 프리앰블로서 전송하는 단계를 포함하되,
상기 스케일러블 시퀀스가 linear frequency modulated 시퀀스인 경우, 시간 도메인 시퀀스를 생성하는 단계는, 상승(up-chirp) 및 하강(down-chirp)의 패턴 조합을 통해 셀 아이디가 생성되는 것을 특징으로 하는 스케일러블 시퀀스 생성 방법.
A method for generating a scalable sequence, comprising:
generating a scalable sequence of length N;
generating a time domain sequence by performing an N-point inverse discrete Fourier transform on the scalable sequence; and
transmitting the time domain sequence as a preamble;
When the scalable sequence is a linear frequency modulated sequence, generating the time domain sequence comprises generating a cell ID through a combination of up-chirp and down-chirp patterns. How to create a sequence.
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