KR102364694B1

KR102364694B1 - 사이드링크를 지원하는 무선통신시스템에서 단말이 포지셔닝 정보를 전송하는 방법 및 이를 위한 장치

Info

Publication number: KR102364694B1
Application number: KR1020207014283A
Authority: KR
Inventors: 채혁진; 이승민
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2017-10-27
Filing date: 2018-10-29
Publication date: 2022-02-18
Also published as: JP2021500815A; US11006247B2; US20200267507A1; EP3703435A4; EP3703435B1; JP7023353B2; WO2019083344A1; KR20200065077A; CN111295914A; CN111295914B; EP3703435A1

Abstract

다양한 실시예에 따른 사이드링크(sidelink)를 지원하는 무선통신시스템에서 단말이 포지셔닝 정보를 전송하는 방법 및 이를 위한 장치가 개시된다. 참조 신호가 매핑된 N개의 연속된 톤 (tone)들을 포함하는 포지셔닝 신호를 네트워크 또는 전송 단말로부터 수신 받는 단계, 상기 N개의 연속된 톤들 중에서 기준이 되는 앵커 톤에 매핑된 참조 신호 및 나머지 톤들 각각에 매핑된 참조 신호 간의 위상 차이를 측정하는 단계, 및 상기 측정된 위상 차이에 대한 정보가 포함된 포지셔닝 정보를 상기 네트워크 또는 상기 전송 단말로 전송하는 단계를 포함하고, 상기 포지셔닝 정보는 상기 측정된 참조 신호 간의 위상 차이들의 합에 대한 정보를 포함하는 단말이 포지셔닝 정보를 전송하는 방법 및 이를 위한 장치가 개시된다.

Description

사이드링크를 지원하는 무선통신시스템에서 단말이 포지셔닝 정보를 전송하는 방법 및 이를 위한 장치

사이드링크(sidelink)를 지원하는 무선통신시스템에 대한 발명으로, 구체적으로 단말 간 통신인 사이드링크(sidelink)를 지원하는 무선통신시스템에서 단말이 참조 신호에 기초하여 측정한 포지셔닝 정보를 전송하는 방법 및 이를 위한 장치에 대한 것이다.

무선 통신 시스템이 음성이나 데이터 등과 같은 다양한 종류의 통신 서비스를 제공하기 위해 광범위하게 전개되고 있다. 일반적으로 무선 통신 시스템은 가용한 시스템 자원(대역폭, 전송 파워 등)을 공유하여 다중 사용자와의 통신을 지원할 수 있는 다중 접속(multiple access) 시스템이다. 다중 접속 시스템의 예들로는 CDMA(code division multiple access) 시스템, FDMA(frequency division multiple access) 시스템, TDMA(time division multiple access) 시스템, OFDMA(orthogonal frequency division multiple access) 시스템, SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access) 시스템, MC-FDMA(multi carrier frequency division multiple access) 시스템 등이 있다.

장치 대 장치(Device-to-Device; D2D) 통신이란 단말(User Equipment; UE)들 간에 직접적인 링크를 설정하여, 기지국(evolved NodeB; eNB)을 거치지 않고 단말 간에 음성, 데이터 등을 직접 주고 받는 통신 방식을 말한다. D2D 통신은 단말-대-단말(UE-to-UE) 통신, 피어-대-피어(Peer-to-Peer) 통신 등의 방식을 포함할 수 있다. 또한, D2D 통신 방식은 M2M(Machine-to-Machine) 통신, MTC(Machine Type Communication) 등에 응용될 수 있다.

D2D 통신은 급속도로 증가하는 데이터 트래픽에 따른 기지국의 부담을 해결할 수 있는 하나의 방안으로서 고려되고 있다. 예를 들어, D2D 통신에 의하면 기존의 무선 통신 시스템과 달리 기지국을 거치지 않고 장치 간에 데이터를 주고 받기 때문에 네트워크의 과부하를 줄일 수 있게 된다. 또한, D2D 통신을 도입함으로써, 기지국의 절차 감소, D2D에 참여하는 장치들의 소비 전력 감소, 데이터 전송 속도 증가, 네트워크의 수용 능력 증가, 부하 분산, 셀 커버리지 확대 등의 효과를 기대할 수 있다.

현재, D2D 통신에 연계된 형태로써, V2X(Vehicle to Everything) 통신에 대한 논의가 진행되고 있다. V2X는 차량 단말들간의 V2V, 차량과 다른 종류의 단말간의 V2P, 차량과 RSU(roadside unit) 간의 V2I 통신을 포함하는 개념이다.

본 발명에서는 연속된 복수의 톤들 중에서 어느 하나의 톤을 앵커 톤으로 결정하고, 상기 앵커 톤에 포함된 참조 신호를 기준으로 참조 신호 간의 위상 차이들을 산출할 수 있고, 상기 산출된 위상 차이들의 정보를 포함하는 포지셔닝 정보를 기지국에 전송하여 불명확한 위상 차이의 정보로부터 거리 정보를 추정하는 것을 최소화하는 것을 기술적 과제로 한다.

또한, 본원 발명에서는 채널 선택도 (selectivity)에 따라 상기 앵커 톤을 변경하여 상기 채널 선택도 (selectivity)에 따른 위상 오차를 최소화하는 것을 기술적 과제로 한다.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 측면에 따른 사이드링크(sidelink)를 지원하는 무선통신시스템에서 단말이 포지셔닝 정보를 전송하는 방법은 참조 신호가 매핑된 N개의 연속된 톤 (tone)들을 포함하는 포지셔닝 신호를 네트워크 또는 전송 단말로부터 수신 받는 단계, 상기 N개의 연속된 톤들 중에서 기준이 되는 앵커 톤에 매핑된 참조 신호 및 나머지 톤들 각각에 매핑된 참조 신호 간의 위상 차이를 측정하는 단계, 및 상기 측정된 위상 차이에 대한 정보가 포함된 포지셔닝 정보를 상기 네트워크 또는 상기 전송 단말로 전송하는 단계를 포함하고, 상기 포지셔닝 정보는 상기 측정된 참조 신호 간의 위상 차이들의 합에 대한 정보를 포함할 수 있다.

또는. 상기 앵커 톤은 상기 포지셔닝 신호가 전송되는 채널의 선택도 (selectivity)에 기초하여 상기 N개의 연속된 톤 중에서 어느 하나의 톤으로 결정되는 것을 특징으로 한다.

또는, 상기 앵커 톤은 상기 N개의 연속된 톤 중에서 1번째 톤 및 N번째 톤 중 어느 하나의 톤으로 결정되는 것을 특징으로 한다.

또는, 상기 앵커 톤은 상기 N개의 연속된 톤 중에서 N/2 번째 톤으로 결정되는 것을 특징으로 한다.

또는, 상기 앵커 톤은 상기 포지셔닝 신호가 전송되는 채널의 선택도 (selectivity)에 기초하여 상기 기지국이나 상기 전송 단말에 의해 미리 결정된 것을 특징으로 한다.

또는, 상기 참조 신호 간의 위상 차이들의 합에 대한 정보는 가상의 주파수 간격을 갖는 두 개의 톤에 매핑된 참조 신호 간의 위상 차이에 대한 정보와 대응되고, 상기 가상 주파수 간격은 상기 N개의 톤들 간의 최대 주파수 차이보다 큰 것을 특징으로 한다.

또는, 상기 포지셔닝 정보는 상기 측정된 참조 신호 간의 위상 차이들의 절대값에 대한 합의 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또는, 상기 단말은 상기 포지셔닝 신호에 포함된 N개의 연속된 톤들 중에서 연속된 M 개의 톤을 선택하고, 상기 M은 상기 N보다 작은 정수인 것을 특징으로 한다.

또는, 상기 단말은 상기 포지셔닝 정보가 전송되는 채널의 선택도 (selectivity)에 기초하여 상기 M개의 연속된 톤 중에서 상기 앵커 톤을 결정하는 것을 특징으로 하고, 상기 포지셔닝 정보는 상기 M 및 상기 결정된 앵커 톤에 대한 정보를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 측면에 따른 사이드링크(sidelink)를 지원하는 무선통신시스템에서 네트워크가 참조신호를 포함하는 포지셔닝 신호를 전송하는 방법은 N개의 연속된 톤 (tone)들 각각에 참조 신호를 매핑하는 단계, 상기 N개의 연속된 톤들을 포함하는 포지셔닝 신호를 단말에게 전송하는 단계, 및 상기 단말이 측정한 상기 N개의 연속된 톤들 중에서 기준이 되는 앵커 톤에 매핑된 참조 신호 및 나머지 톤들 각각에 매핑된 참조 신호 간의 위상 차이에 대한 정보를 포함하는 포지셔닝 정보를 수신하는 단계를 포함하고, 상기 포지셔닝 정보는 상기 측정된 참조 신호 간의 위상 차이들의 합에 대한 정보를 포함한다.

또는. 상기 N개의 연속된 톤 (tone)들에 매핑된 참조 신호들은 서로 동일한 위상 정보를 갖는 것을 특징으로 한다.

또는. 상기 N개의 연속된 톤 (tone)들에 매핑된 참조 신호들은 위상 정보의 총합이 미리 설정된 값을 갖는 것을 특징으로 한다.

또는. 상기 포지셔닝 신호는 상기 연속된 N개의 톤들 중에서 앵커 톤에 가장 높은 전송 전력이 할당되어 전송되는 것 특징으로 한다.

또는. 상기 포지셔닝 신호는 상기 연속된 N개의 톤들 중에서 첫 번째 톤과 N 번째 톤에 가장 높은 전송 전력이 할당되어 전송되는 것을 특징으로 한다.

다양한 실시예에 따른 본 발명은 연속된 복수의 톤들 중에서 어느 하나의 톤을 앵커 톤으로 결정하고, 상기 앵커 톤에 포함된 참조 신호를 기준으로 참조 신호 간의 위상 차이들을 산출할 수 있고, 상기 산출된 위상 차이들의 정보를 포함하는 포지셔닝 정보를 기지국에 전송하여 불명확한 위상 차이의 정보로부터 거리 정보를 추정하는 것을 최소화할 수 있다.

또한, 본 발명은 채널 선택도 (selectivity)에 따라 상기 앵커 톤을 변경하여 상기 채널 선택도 (selectivity)에 따른 위상 오차를 최소화할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 측정된 참조 신호 간의 위상 차이들의 합에 대한 정보를 포함하고, 상기 합에 대한 정보를 통하여 네트워크 등이 보다 정확한 거리 정보를 추정할 수 있다.

본 명세서에 첨부되는 도면은 본 발명에 대한 이해를 제공하기 위한 것으로서 본 발명의 다양한 실시형태들을 나타내고 명세서의 기재와 함께 본 발명의 원리를 설명하기 위한 것이다.
도 1은 무선 프레임의 구조를 나타내는 도면이다.
도 2는 하향링크 슬롯에서의 자원 그리드(resource grid)를 나타내는 도면이다.
도 3은 하향링크 서브프레임의 구조를 나타내는 도면이다.
도 4는 상향링크 서브프레임의 구조를 나타내는 도면이다.
도 5는 다중안테나를 갖는 무선 통신 시스템의 구성도이다.
도 6에는 D2D동기 신호가 전송되는 서브프레임이 도시되어 있다.
도 7은 D2D 신호의 릴레이를 설명하기 위한 도면이다.
도 8에는 D2D 통신을 위한 D2D 리소스 풀의 예가 도시되어 있다.
도 9는 V2X에 사용되는 전송 모드와 스케줄링 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 V2X에서 자원 선택을 수행하는 방식이 도시되어 있다.
도 11은 D2D 에서 SA와 데이터 전송을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 V2X에서 SA와 데이터 전송을 설명하기 위한 도면이다.
도 13 내지 도 14에는 NRAT의 프레임 구조가 예시되어 있다.
도 15은 자원 블록에 맵핑된 포지셔닝 참조 신호(positioning reference signal, PRS)들을 예시한 도면이다.
도 16은 시간 영역에서 correlation기반의 거리 측정 방식에 대한 개념도이다.
도 17는 위상 기반 거리 측정 방식의 개념도를 나타낸다.
도 18는 일 실시예에 따른 참조 신호가 매핑된 톤들의 전력 분포를 도시한 도면이다.
도 19은 일 실시예에 따라 단말이 포지셔닝 정보를 전송하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 20은 일 실시예에 따라 기지국이 포지셔닝 정보를 수신하여 단말과의 거리를 추정하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 장치들의 블록도이다.
도 22는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 장치를 간략하게 도시한 도면이다.
도 23은 무선 통신 장치의 송수신기를 간략하게 도시한 블록도이다.
도 24는 무선 통신 장치의 송수신기의 다른 예를 간략하게 도시한 블록도이다.
도 25는 사이드링크에 관련된 무선 디바이스 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 26은 사이드링크에 관련된 네트워크 노드 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 27은 무선 장치와 네트워크 노드의 구성을 간략하게 도시한 블록도이다.

이하의 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들을 소정 형태로 결합한 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려될 수 있다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성할 수도 있다. 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.

본 명세서에서 본 발명의 실시예들을 기지국과 단말 간의 데이터 송신 및 수신의 관계를 중심으로 설명한다. 여기서, 기지국은 단말과 직접적으로 통신을 수행하는 네트워크의 종단 노드(terminal node)로서의 의미를 갖는다. 본 문서에서 기지국에 의해 수행되는 것으로 설명된 특정 동작은 경우에 따라서는 기지국의 상위 노드(upper node)에 의해 수행될 수도 있다.

즉, 기지국을 포함하는 다수의 네트워크 노드들(network nodes)로 이루어지는 네트워크에서 단말과의 통신을 위해 수행되는 다양한 동작들은 기지국 또는 기지국 이외의 다른 네트워크 노드들에 의해 수행될 수 있음은 자명하다. '기지국(BS: Base Station)'은 고정국(fixed station), Node B, eNode B(eNB), 액세스 포인트(AP: Access Point) 등의 용어에 의해 대체될 수 있다. 중계기는 Relay Node(RN), Relay Station(RS) 등의 용어에 의해 대체될 수 있다. 또한, '단말(Terminal)'은 UE(User Equipment), MS(Mobile Station), MSS(Mobile Subscriber Station), SS(Subscriber Station) 등의 용어로 대체될 수 있다. 또한, 이하의 설명에서 기지국이라 함은 스케줄링 수행 노드, 클러스터 헤더(cluster header) 등을 장치를 지칭하는 의미로써도 사용될 수 있다. 만약 기지국이나 릴레이도 단말이 전송하는 신호를 전송한다면, 일종의 단말로 간주할 수 있다.

이하에서 기술되는 셀의 명칭은 기지국(base station, eNB), 섹터(sector), 리모트라디오헤드(remote radio head, RRH), 릴레이(relay)등의 송수신 포인트에 적용되며, 또한 특정 송수신 포인트에서 구성 반송파(component carrier)를 구분하기 위한 포괄적인 용어로 사용되는 것일 수 있다.

이하의 설명에서 사용되는 특정 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다.

몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시될 수 있다. 또한, 본 명세서 전체에서 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하여 설명한다.

본 발명의 실시예들은 무선 접속 시스템들인 IEEE 802 시스템, 3GPP 시스템, 3GPP LTE 및 LTE-A(LTE-Advanced)시스템 및 3GPP2 시스템 중 적어도 하나에 개시된 표준 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예들 중 본 발명의 기술적 사상을 명확히 드러내기 위해 설명하지 않은 단계들 또는 부분들은 상기 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 또한, 본 문서에서 개시하고 있는 모든 용어들은 상기 표준 문서에 의해 설명될 수 있다.

이하의 기술은 CDMA(Code Division Multiple Access), FDMA(Frequency Division Multiple Access), TDMA(Time Division Multiple Access), OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access), SC-FDMA(Single Carrier Frequency Division Multiple Access) 등과 같은 다양한 무선 접속 시스템에 사용될 수 있다. CDMA는 UTRA(Universal Terrestrial Radio Access)나 CDMA2000과 같은 무선 기술(radio technology)로 구현될 수 있다. TDMA는 GSM(Global System for Mobile communications)/GPRS(General Packet Radio Service)/EDGE(Enhanced Data Rates for GSM Evolution)와 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. OFDMA는 IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802-20, E-UTRA(Evolved UTRA) 등과 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. UTRA는 UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)의 일부이다. 3GPP(3rd Generation Partnership Project) LTE(long term evolution)는 E-UTRA를 사용하는 E-UMTS(Evolved UMTS)의 일부로써, 하향링크에서 OFDMA를 채용하고 상향링크에서 SC-FDMA를 채용한다. LTE-A(Advanced)는 3GPP LTE의 진화이다. WiMAX는 IEEE 802.16e 규격(WirelessMAN-OFDMA Reference System) 및 발전된 IEEE 802.16m 규격(WirelessMAN-OFDMA Advanced system)에 의하여 설명될 수 있다. 명확성을 위하여 이하에서는 3GPP LTE 및 3GPP LTE-A 시스템을 위주로 설명하지만 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다.

LTE/LTE-A 자원 구조/채널

도 1을 참조하여 무선 프레임의 구조에 대하여 설명한다.

셀룰라 OFDM 무선 패킷 통신 시스템에서, 상/하향링크 데이터 패킷 전송은 서브프레임 (subframe) 단위로 이루어지며, 한 서브프레임은 다수의 OFDM 심볼을 포함하는 일정 시간 구간으로 정의된다. 3GPP LTE 표준에서는 FDD(Frequency Division Duplex)에 적용 가능한 타입 1 무선 프레임(radio frame) 구조와 TDD(Time Division Duplex)에 적용 가능한 타입 2의 무선 프레임 구조를 지원한다.

도 1(a)는 타입 1 무선 프레임의 구조를 나타내는 도면이다. 하향링크 무선 프레임(radio frame)은 10개의 서브프레임(subframe)으로 구성되고, 하나의 서브프레임은 시간 영역(time domain)에서 2개의 슬롯(slot)으로 구성된다. 하나의 서브프레임이 전송되는 데 걸리는 시간을 TTI(transmission time interval)이라 하고, 예를 들어 하나의 서브프레임의 길이는 1ms이고, 하나의 슬롯의 길이는 0.5ms 일 수 있다. 하나의 슬롯은 시간 영역에서 복수의 OFDM 심볼을 포함하고, 주파수 영역에서 다수의 자원블록(Resource Block; RB)을 포함한다. 3GPP LTE/LTE-A 시스템에서는 하향링크에서 OFDMA 를 사용하므로, OFDM 심볼이 하나의 심볼 구간을 나타낸다. OFDM 심볼은 또한 SC-FDMA 심볼 또는 심볼 구간으로 칭하여질 수도 있다. 자원 블록(Resource Block; RB)은 자원 할당 단위이고, 하나의 블록에서 복수개의 연속적인 부반송파(subcarrier)를 포함할 수 있다.

하나의 슬롯에 포함되는 OFDM 심볼의 수는 CP(Cyclic Prefix)의 구성(configuration)에 따라 달라질 수 있다. CP에는 확장된 CP(extended CP)와 일반 CP(normal CP)가 있다. 예를 들어, OFDM 심볼이 일반 CP에 의해 구성된 경우, 하나의 슬롯에 포함되는 OFDM 심볼의 수는 7개일 수 있다. OFDM 심볼이 확장된 CP에 의해 구성된 경우, 한 OFDM 심볼의 길이가 늘어나므로, 한 슬롯에 포함되는 OFDM 심볼의 수는 일반 CP인 경우보다 적다. 확장된 CP의 경우에, 예를 들어, 하나의 슬롯에 포함되는 OFDM 심볼의 수는 6개일 수 있다. 단말이 빠른 속도로 이동하는 등의 경우와 같이 채널상태가 불안정한 경우, 심볼간 간섭을 더욱 줄이기 위해 확장된 CP가 사용될 수 있다.

일반 CP가 사용되는 경우 하나의 슬롯은 7개의 OFDM 심볼을 포함하므로, 하나의 서브프레임은 14개의 OFDM 심볼을 포함한다. 이때, 각 서브프레임의 처음 2개 또는 3개의 OFDM 심볼은 PDCCH(physical downlink control channel)에 할당되고, 나머지 OFDM 심볼은 PDSCH(physical downlink shared channel)에 할당될 수 있다.

도 1(b)는 타입 2 무선 프레임의 구조를 나타내는 도면이다. 타입 2 무선 프레임은 2개의 해프 프레임 (half frame)으로 구성되며, 각 해프 프레임은 5개의 서브프레임과 DwPTS (Downlink Pilot Time Slot), 보호구간(Guard Period; GP), UpPTS (Uplink Pilot Time Slot)로 구성되며, 이 중 1개의 서브프레임은 2개의 슬롯으로 구성된다. DwPTS는 단말에서의 초기 셀 탐색, 동기화 또는 채널 추정에 사용된다. UpPTS는 기지국에서의 채널 추정과 단말의 상향 전송 동기를 맞추는 데 사용된다. 보호구간은 상향링크와 하향링크 사이에 하향링크 신호의 다중경로 지연으로 인해 상향링크에서 생기는 간섭을 제거하기 위한 구간이다. 한편, 무선 프레임의 타입에 관계 없이 1개의 서브프레임은 2개의 슬롯으로 구성된다.

무선 프레임의 구조는 예시에 불과하고, 무선 프레임에 포함되는 서브프레임의 수 또는 서브프레임에 포함되는 슬롯의 수, 슬롯에 포함되는 심볼의 수는 다양하게 변경될 수 있다.

도 2는 하향링크 슬롯에서의 자원 그리드(resource grid)를 나타내는 도면이다. 하나의 하향링크 슬롯은 시간 영역에서 7 개의 OFDM 심볼을 포함하고, 하나의 자원블록(RB)은 주파수 영역에서 12 개의 부반송파를 포함하는 것으로 도시되어 있지만, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 일반 CP(Cyclic Prefix)의 경우에는 하나의 슬롯이 7 OFDM 심볼을 포함하지만, 확장된 CP(extended-CP)의 경우에는 하나의 슬롯이 6 OFDM 심볼을 포함할 수 있다. 자원 그리드 상의 각각의 요소는 자원 요소(resource element)라 한다. 하나의 자원블록은 12×7 자원 요소를 포함한다. 하향링크 슬롯에 포함되는 자원블록들의 개수(N^DL)는 하향링크 전송 대역폭에 따른다. 상향링크 슬롯의 구조는 하향링크 슬롯의 구조와 동일할 수 있다.

도 3은 하향링크 서브프레임의 구조를 나타내는 도면이다. 하나의 서브프레임 내에서 첫 번째 슬롯의 앞 부분의 최대 3 개의 OFDM 심볼은 제어 채널이 할당되는 제어 영역에 해당한다. 나머지 OFDM 심볼들은 물리하향링크공유채널(Physical Downlink Shared Channel; PDSCH)이 할당되는 데이터 영역에 해당한다. 3GPP LTE/LTE-A 시스템에서 사용되는 하향링크 제어 채널들에는, 예를 들어, 물리제어포맷지시자채널(Physical Control Format Indicator Channel; PCFICH), 물리하향링크제어채널(Physical Downlink Control Channel; PDCCH), 물리HARQ지시자채널(Physical Hybrid automatic repeat request Indicator Channel; PHICH) 등이 있다. PCFICH는 서브프레임의 첫 번째 OFDM 심볼에서 전송되고 서브프레임 내의 제어 채널 전송에 사용되는 OFDM 심볼의 개수에 대한 정보를 포함한다. PHICH는 상향링크 전송의 응답으로서 HARQ ACK/NACK 신호를 포함한다. PDCCH를 통하여 전송되는 제어 정보를 하향링크제어정보(Downlink Control Information; DCI)라 한다. DCI는 상향링크 또는 하향링크 스케듈링 정보를 포함하거나 임의의 단말 그룹에 대한 상향링크 전송 전력 제어 명령을 포함한다. PDCCH는 하향링크공유채널(DL-SCH)의 자원 할당 및 전송 포맷, 상향링크공유채널(UL-SCH)의 자원 할당 정보, 페이징채널(PCH)의 페이징 정보, DL-SCH 상의 시스템 정보, PDSCH 상으로 전송되는 임의접속응답(Random Access Response)과 같은 상위계층 제어 메시지의 자원 할당, 임의의 단말 그룹 내의 개별 단말에 대한 전송 전력 제어 명령의 세트, 전송 전력 제어 정보, VoIP(Voice over IP)의 활성화 등을 포함할 수 있다. 복수의 PDCCH가 제어 영역 내에서 전송될 수 있다. 단말은 복수의 PDCCH를 모니터링할 수 있다. PDCCH는 하나 이상의 연속하는 제어채널요소(Control Channel Element; CCE)의 조합(aggregation)으로 전송된다. CCE는 무선 채널의 상태에 기초한 코딩 레이트로 PDCCH를 제공하기 위해 사용되는 논리 할당 단위이다. CCE는 복수개의 자원 요소 그룹에 대응한다. PDCCH를 위해 필요한 CCE의 개수는 DCI의 크기와 코딩 레이트 등에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, PDCCH 전송에는 CCE 개수 1, 2, 4, 8(각각 PDCCH 포맷 0, 1, 2, 3에 대응)개 중 어느 하나가 사용될 수 있으며, DCI의 크기가 큰 경우 및/또는 채널 상태가 좋지 않아 낮은 코딩 레이트가 필요한 경우 상대적으로 많은 개수의 CCE가 하나의 PDCCH 전송을 위해 사용될 수 있다. 기지국은 단말에게 전송되는 DCI의 크기, 셀 대역폭, 하향링크 안테나 포트의 개수, PHICH 자원 양 등을 고려하여 PDCCH 포맷을 결정하고, 제어 정보에 순환잉여검사(Cyclic Redundancy Check; CRC)를 부가한다. CRC는 PDCCH의 소유자 또는 용도에 따라 무선 네트워크 임시 식별자(Radio Network Temporary Identifier; RNTI)라 하는 식별자로 마스킹된다. PDCCH가 특정 단말에 대한 것이면, 단말의 cell-RNTI(C-RNTI) 식별자가 CRC에 마스킹될 수 있다. 또는, PDCCH가 페이징 메시지에 대한 것이면, 페이징 지시자 식별자(Paging Indicator Identifier; P-RNTI)가 CRC에 마스킹될 수 있다. PDCCH가 시스템 정보(보다 구체적으로, 시스템 정보 블록(SIB))에 대한 것이면, 시스템 정보 식별자 및 시스템 정보 RNTI(SI-RNTI)가 CRC에 마스킹될 수 있다. 단말의 임의 접속 프리앰블의 전송에 대한 응답인 임의접속응답을 나타내기 위해, 임의접속-RNTI(RA-RNTI)가 CRC에 마스킹될 수 있다.

도 4는 상향링크 서브프레임의 구조를 나타내는 도면이다. 상향링크 서브프레임은 주파수 영역에서 제어 영역과 데이터 영역으로 분할될 수 있다. 제어 영역에는 상향링크 제어 정보를 포함하는 물리상향링크제어채널(Physical Uplink Control Channel; PUCCH)이 할당된다. 데이터 영역에는 사용자 데이터를 포함하는 물리상향링크공유채널(Physical Uplink Shared Channel; PUSCH)이 할당된다. 단일 반송파 특성을 유지하기 위해서, 하나의 단말은 PUCCH와 PUSCH를 동시에 전송하지 않는다. 하나의 단말에 대한 PUCCH는 서브프레임에서 자원블록 쌍(RB pair)에 할당된다. 자원블록 쌍에 속하는 자원블록들은 2 슬롯에 대하여 상이한 부반송파를 차지한다. 이를 PUCCH에 할당되는 자원블록 쌍이 슬롯 경계에서 주파수-호핑(frequency-hopped)된다고 한다.

참조 신호 (Reference Signal; RS)

무선 통신 시스템에서 패킷을 전송할 때, 전송되는 패킷은 무선 채널을 통해서 전송되기 때문에 전송과정에서 신호의 왜곡이 발생할 수 있다. 왜곡된 신호를 수신측에서 올바로 수신하기 위해서는 채널 정보를 이용하여 수신 신호에서 왜곡을 보정하여야 한다. 채널 정보를 알아내기 위해서, 송신측과 수신측에서 모두 알고 있는 신호를 전송하여, 상기 신호가 채널을 통해 수신될 때의 왜곡 정도를 가지고 채널 정보를 알아내는 방법을 주로 사용한다. 상기 신호를 파일럿 신호(Pilot Signal) 또는 참조신호(Reference Signal)라고 한다.

다중안테나를 사용하여 데이터를 송수신하는 경우에는 각 송신 안테나와 수신 안테나 사이의 채널 상황을 알아야 올바른 신호를 수신할 수 있다. 따라서, 각 송신 안테나 별로, 좀더 자세하게는 안테나 포트(port)별로 별도의 참조신호가 존재하여야 한다.

참조신호는 상향링크 참조신호와 하향링크 참조신호로 구분될 수 있다. 현재 LTE 시스템에는 상향링크 참조신호로써,

i) PUSCH 및 PUCCH를 통해 전송된 정보의 코히런트(coherent)한 복조를 위한 채널 추정을 위한 복조 참조신호(DeModulation-Reference Signal, DM-RS)

ii) 기지국이, 네트워크가 다른 주파수에서의 상향링크 채널 품질을 측정하기 위한 사운딩 참조신호(Sounding Reference Signal, SRS)가 있다.

한편, 하향링크 참조신호에는,

i) 셀 내의 모든 단말이 공유하는 셀-특정 참조신호(Cell-specific Reference Signal, CRS)

ii) 특정 단말만을 위한 단말-특정 참조신호(UE-specific Reference Signal)

iii) PDSCH가 전송되는 경우 코히런트한 복조를 위해 전송되는 (DeModulation-Reference Signal, DM-RS)

iv) 하향링크 DMRS가 전송되는 경우 채널 상태 정보(Channel State Information; CSI)를 전달하기 위한 채널상태정보 참조신호(Channel State Information- Reference Signal, CSI-RS)

v) MBSFN(Multimedia Broadcast Single Frequency Network) 모드로 전송되는 신호에 대한 코히런트한 복조를 위해 전송되는 MBSFN 참조신호(MBSFN Reference Signal)

vi) 단말의 지리적 위치 정보를 추정하는데 사용되는 위치 참조신호(Positioning Reference Signal)가 있다.

참조신호는 그 목적에 따라 크게 두 가지로 구분될 수 있다. 채널 정보 획득을 위한 목적의 참조신호와 데이터 복조를 위해 사용되는 참조신호가 있다. 전자는 UE가 하향 링크로의 채널 정보를 획득하는데 그 목적이 있으므로 광대역으로 전송되어야 하고, 특정 서브 프레임에서 하향 링크 데이터를 수신하지 않는 단말이라도 그 참조신호를 수신하여야 한다. 또한 이는 핸드오버 등의 상황에서도 사용된다. 후자는 기지국이 하향링크를 보낼 때 해당 리소스에 함께 보내는 참조신호로서, 단말은 해당 참조신호를 수신함으로써 채널 측정을 하여 데이터를 복조할 수 있게 된다. 이 참조신호는 데이터가 전송되는 영역에 전송되어야 한다.

다중안테나(MIMO) 시스템의 모델링

도 5는 다중안테나를 갖는 무선 통신 시스템의 구성도이다.

도 5(a)에 도시된 바와 같이 송신 안테나의 수를 Nt 개로, 수신 안테나의 수를 NR 개로 늘리면, 송신기나 수신기에서만 다수의 안테나를 사용하게 되는 경우와 달리 안테나 수에 비례하여 이론적인 채널 전송 용량이 증가한다. 따라서, 전송 레이트를 향상시키고 주파수 효율을 획기적으로 향상시킬 수 있다. 채널 전송 용량이 증가함에 따라, 전송 레이트는 이론적으로 단일 안테나 이용시의 최대 전송 레이트(Ro)에 레이트 증가율(Ri)이 곱해진 만큼 증가할 수 있다.

예를 들어, 4개의 송신 안테나와 4개의 수신 안테나를 이용하는 MIMO 통신 시스템에서는 단일 안테나 시스템에 비해 이론상 4배의 전송 레이트를 획득할 수 있다. 다중안테나 시스템의 이론적 용량 증가가 90 년대 중반에 증명된 이후 이를 실질적인 데이터 전송률 향상으로 이끌어 내기 위한 다양한 기술들이 현재까지 활발히 연구되고 있다. 또한, 몇몇 기술들은 이미 3 세대 이동 통신과 차세대 무선랜 등의 다양한 무선 통신의 표준에 반영되고 있다.

현재까지의 다중안테나 관련 연구 동향을 살펴보면 다양한 채널 환경 및 다중접속 환경에서의 다중안테나 통신 용량 계산 등과 관련된 정보 이론 측면 연구, 다중안테나 시스템의 무선 채널 측정 및 모형 도출 연구, 전송 신뢰도 향상 및 전송률 향상을 위한 시공간 신호 처리 기술 연구 등 다양한 관점에서 활발히 연구가 진행되고 있다.

다중안테나 시스템에서의 통신 방법을 수학적 모델링을 이용하여 보다 구체적으로 설명한다. 상기 시스템에는 Nt개의 송신 안테나와 Nt개의 수신 안테나가 존재한다고 가정한다.

송신 신호를 살펴보면, Nt개의 송신 안테나가 있는 경우 전송 가능한 최대 정보는 NT개이다. 전송 정보는 다음과 같이 표현될 수 있다.

각각의 전송 정보

는 전송 전력이 다를 수 있다. 각각의 전송 전력을

라고 하면, 전송 전력이 조정된 전송 정보는 다음과 같이 표현될 수 있다.

또한,

는 전송 전력의 대각행렬

를 이용해 다음과 같이 표현될 수 있다.

전송전력이 조정된 정보 벡터

에 가중치 행렬

가 적용되어 실제 전송되는 Nt개의 송신신호

가 구성되는 경우를 고려해 보자. 가중치 행렬

는 전송 정보를 전송 채널 상황 등에 따라 각 안테나에 적절히 분배해 주는 역할을 한다.

는 벡터

를 이용하여 다음과 같이 표현될 수 있다.

여기에서,

는 i번째 송신 안테나와 j번째 정보간의 가중치를 의미한다.

는 프리코딩 행렬이라고도 불린다.

수신신호는 Nr개의 수신 안테나가 있는 경우 각 안테나의 수신신호

은 벡터로 다음과 같이 표현될 수 있다.

다중안테나 무선 통신 시스템에서 채널을 모델링하는 경우, 채널은 송수신 안테나 인덱스에 따라 구분될 수 있다. 송신 안테나 j로부터 수신 안테나 i를 거치는 채널을

로 표시하기로 한다.

에서, 인덱스의 순서가 수신 안테나 인덱스가 먼저, 송신 안테나의 인덱스가 나중임에 유의한다.

한편, 도 5(b)은 NR개의 송신 안테나에서 수신 안테나 i로의 채널을 도시한 도면이다. 상기 채널을 묶어서 벡터 및 행렬 형태로 표시할 수 있다. 도 5(b)에서, 총 NT개의 송신 안테나로부터 수신 안테나 i로 도착하는 채널은 다음과 같이 나타낼 수 있다.

따라서, Nt개의 송신 안테나로부터 Nr개의 수신 안테나로 도착하는 모든 채널은 다음과 같이 표현될 수 있다.

실제 채널에는 채널 행렬

를 거친 후에 백색잡음(AWGN; Additive White Gaussian Noise)이 더해진다. NR개의 수신 안테나 각각에 더해지는 백색잡음

은 다음과 같이 표현될 수 있다.

상술한 수식 모델링을 통해 수신신호는 다음과 같이 표현될 수 있다.

한편, 채널 상태를 나타내는 채널 행렬

의 행과 열의 수는 송수신 안테나의 수에 의해 결정된다. 채널 행렬

에서 행의 수는 수신 안테나의 수 NR과 같고, 열의 수는 송신 안테나의 수 Nt와 같다. 즉, 채널 행렬

는 행렬이 NR×Nt된다.

행렬의 랭크(rank)는 서로 독립인(independent) 행 또는 열의 개수 중에서 최소 개수로 정의된다. 따라서, 행렬의 랭크는 행 또는 열의 개수 보다 클 수 없다. 채널 행렬

의 랭크(

)는 다음과 같이 제한된다.

랭크의 다른 정의는 행렬을 고유치 분해(Eigen value decomposition) 하였을 때, 0이 아닌 고유치들의 개수로 정의할 수 있다. 유사하게, 랭크의 또 다른 정의는 특이치 분해(singular value decomposition) 하였을 때, 0이 아닌 특이치들의 개수로 정의할 수 있다. 따라서, 채널 행렬에서 랭크. 의 물리적인 의미는 주어진 채널에서 서로 다른 정보를 보낼 수 있는 최대 수라고 할 수 있다.

본 문서의 설명에 있어서, MIMO 전송에 대한 '랭크(Rank)' 는 특정 시점 및 특정 주파수 자원에서 독립적으로 신호를 전송할 수 있는 경로의 수를 나타내며, '레이어(layer)의 개수' 는 각 경로를 통해 전송되는 신호 스트림의 개수를 나타낸다. 일반적으로 송신단은 신호 전송에 이용되는 랭크 수에 대응하는 개수의 레이어를 전송하기 때문에 특별한 언급이 없는 한 랭크는 레이어 개수와 동일한 의미를 가진다.

D2D 단말의 동기 획득

이하에서는 상술한 설명 및 기존 LTE/LTE-A 시스템에 기초하여, D2D 통신에서 단말간 동기 획득에 대해 설명한다. OFDM 시스템에서는 시간/주파수 동기가 맞지 않을 경우 셀 간 간섭(Inter-Cell Interference)로 인해 OFDM 신호에서 서로 다른 단말 간에 멀티플렉싱이 불가능질 수 있다. 동기를 맞추기 위해 D2D 단말들이 직접 동기 신호를 송수신하여 모든 단말이 개별적으로 동기를 맞추는 것은 비효율적이다. 따라서, D2D와 같은 분산 노드 시스템에서는 특정 노드가 대표 동기 신호를 전송해주고 나머지 UE들이 이에 동기를 맞출 수 있다. 다시 말해, D2D 신호 송수신을 위해 일부 노드들이 (이때 노드는 eNB, UE, SRN(synchronization reference node 또는 synchronization source로 불릴 수도 있다) 일 수도 있다.) D2D 동기 신호(D2DSS, D2D Synchronization Signal)를 전송하고, 나머지 단말들이 이에 동기를 맞추어 신호를 송수신하는 방식이 사용될 수 있다.

D2D 동기신호에는 프라이머리 동기 신호(PD2DSS(Primary D2DSS 또는 PSSS(Primary Sidelink synchronization signal)), 세컨더리 동기 신호(SD2DSS(Secondary D2DSS 또는 SSSS(Secondary Sidelink synchronization signal))가 있을 수 있다. PD2DSS는 소정 길이의 자도프 추 시퀀스(Zadoff-chu 시퀀스) 또는 PSS와 유사/변형/반복된 구조 등일 수 있다. 또한 DL PSS와 달리 다른 자도프 추 루트 인덱스(예를 들어, 26, 37)를 사용할 수 있다. SD2DSS는 M-시퀀스 또는 SSS와 유사/변형/반복된 구조 등일 수 있다. 만약 단말들이 eNB로부터 동기를 맞출 경우, SRN은 eNB가 되며, D2DSS는 PSS/SSS가 된다. DL의 PSS/SSS와 달리 PD2DSS/SD2DSS는 UL 서브캐리어 매핑 방식을 따른다. 도 6에는 D2D동기 신호가 전송되는 서브프레임이 도시되어 있다. PD2DSCH(Physical D2D synchronization channel)는 D2D 신호 송수신 전에 단말이 가장 먼저 알아야 하는 기본이 되는 (시스템) 정보(예를 들어, D2DSS에 관련된 정보, 듀플렉스 모드(Duplex Mode, DM), TDD UL/DL 구성, 리소스 풀 관련 정보, D2DSS에 관련된 애플리케이션의 종류, subframe offset, 브로드캐스트 정보 등)가 전송되는 (방송) 채널일 수 있다. PD2DSCH는 D2DSS와 동일한 서브프레임 상에서 또는 후행하는 서브프레임 상에서 전송될 수 있다. DMRS는 PD2DSCH의 복조를 위해 사용될 수 있다.

SRN은 D2DSS, PD2DSCH(Physical D2D synchronization channel)를 전송하는 노드일 수 있다. D2DSS는 특정 시퀀스 형태일 수 있고, PD2DSCH는 특정 정보를 나타내는 시퀀스거나 사전에 정해진 채널 코딩을 거친 후의 코드 워드 형태일 수 있다. 여기서, SRN은 eNB 또는 특정 D2D 단말이 될 수 있다. 부분 네트워크 커버리지(partial network coverage) 또는 커버리지 바깥(out of network coverage)의 경우에는 단말이 SRN이 될 수 있다.

도 7과 같은 상황에서 커버리지 밖(out of coverage) 단말과의 D2D 통신을 위해 D2DSS는 릴레이 될 수 있다. 또한, D2DSS는 다중 홉을 통해 릴레이될 수 있다. 이하의 설명에서 동기 신호를 릴레이 한다는 것은 직접 기지국의 동기신호를 AF 릴레이하는 것뿐만 아니라, 동기 신호 수신 시점에 맞추어 별도의 포맷의 D2D 동기신호를 전송하는 것도 포함하는 개념이다. 이와 같이, D2D 동기 신호가 릴레이 됨으로써 커버리지 안 단말과 커버리지 밖 단말이 직접 통신을 수행할 수 있다.

D2D 리소스 풀

도 8에는 D2D 통신을 수행하는 UE1, UE2 및 이들이 사용하는 D2D 리소스 풀의 예가 도시되어 있다. 도 8(a)에서 UE는 단말 또는 D2D 통신 방식에 따라 신호를 송수신하는 기지국 등의 네트워크 장비를 의미한다. 단말은 일련의 자원의 집합을 의미하는 리소스 풀 내에서 특정한 자원에 해당하는 리소스 유닛을 선택하고 해당 리소스 유닛을 사용하여 D2D 신호를 송신할 수 있다. 수신 단말(UE2)는 UE1이 신호를 전송할 수 있는 리소스 풀을 구성(configured) 받고 해당 pool내에서 UE1의 신호를 검출할 수 있다. 여기서 리소스 풀은 UE1이 기지국의 연결 범위에 있는 경우 기지국이 알려줄 수 있으며, 기지국의 연결 범위 밖에 있는 경우에는 다른 단말이 알려주거나 또는 사전에 정해진 자원으로 결정될 수도 있다. 일반적으로 리소스 풀은 복수의 리소스 유닛으로 구성되며 각 단말은 하나 또는 복수의 리소스 유닛을 선정하여 자신의 D2D 신호 송신에 사용할 수 있다. 리소스 유닛은 도 8(b)에 예시된 것과 같을 수 있다. 도 8(b)를 참조하면, 전체 주파수 자원이 NF개로 분할되고 전체 시간 자원이 NT개로 분할되어 총 NF*NT개의 리소스 유닛이 정의되는 것을 알 수 있다. 여기서는 해당 리소스 풀이 NT 서브프레임을 주기로 반복된다고 할 수 있다. 특히, 하나의 리소스 유닛이 도시된 바와 같이 주기적으로 반복하여 나타날 수 있다. 또는, 시간이나 주파수 차원에서의 다이버시티 효과를 얻기 위해, 하나의 논리적인 리소스 유닛이 매핑되는 물리적 리소스 유닛의 인댁스가 시간에 따라서 사전에 정해진 패턴으로 변화할 수도 있다. 이러한 리소스 유닛 구조에 있어서 리소스 풀이란 D2D 신호를 송신하고자 하는 단말이 송신에 사용할 수 있는 리소스 유닛의 집합을 의미할 수 있다.

리소스 풀은 여러 종류로 세분화될 수 있다. 먼저 각 리소스 풀에서 전송되는 D2D 신호의 컨텐츠(contents)에 따라서 구분될 수 있다. 예를 들어, D2D 신호의 컨텐츠는 구분될 수 있으며, 각각에 대하여 별도의 리소스 풀이 구성될 수 있다. D2D 신호의 컨텐츠로서, SA(Scheduling assignment 또는 Physical sidelink control channle(PSCCH)), D2D 데이터 채널, 디스커버리 채널(Discovery channel)이 있을 수 있다. SA는 송신 단말이 후행하는 D2D 데이터 채널의 전송으로 사용하는 리소스의 위치 및 그 외 데이터 채널의 복조를 위해서 필요한 MCS(modulation and coding scheme)나 MIMO 전송 방식, TA(timing advance)등의 정보를 포함하는 신호일 수 있다. 이 신호는 동일 리소스 유닛 상에서 D2D 데이터와 함께 멀티플렉싱되어 전송되는 것도 가능하며, 이 경우 SA 리소스 풀이란 SA가 D2D 데이터와 멀티플렉싱되어 전송되는 리소스의 풀을 의미할 수 있다. 다른 이름으로 D2D 제어 채널(control channel), PSCCH(physical sidelink control channel)로 불릴 수도 있다. D2D 데이터 채널(또는, PSSCH(Physical sidelink shared channel))은, 송신 단말이 사용자 데이터를 전송하는데 사용하는 리소스의 pool일 수 있다. 만일 동일 리소스 유닛 상에서 D2D 데이터와 함께 SA가 멀티플렉싱되어 전송되는 경우 D2D 데이터 채널을 위한 리소스 풀에서는 SA 정보를 제외한 형태의 D2D 데이터 채널만이 전송 될 수 있다. 다시 말하면 SA 리소스 풀 내의 개별 리소스 유닛 상에서 SA 정보를 전송하는데 사용되었던 REs를 D2D 데이터 채널 리소스 풀에서는 여전히 D2D 데이터를 전송하는데 사용할 수 있다. 디스커버리 채널은 송신 단말이 자신의 ID 등의 정보를 전송하여 인접 단말로 하여금 자신을 발견할 수 있도록 하는 메시지를 위한 리소스 풀일 수 있다.

D2D 신호의 컨텐츠가 동일한 경우에도 D2D 신호의 송수신 속성에 따라서 상이한 리소스 풀을 사용할 수 있다. 예를 들어, 동일한 D2D 데이터 채널이나 디스커버리 메시지라 하더라도 D2D 신호의 송신 타이밍 결정 방식(예를 들어 동기 기준 신호의 수신 시점에서 송신되는지 아니면 거기에서 일정한 TA를 적용하여 전송되는지)이나 자원 할당 방식(예를 들어 개별 신호의 전송 자원을 eNB가 개별 송신 UE에게 지정해주는지 아니면 개별 송신 UE가 pool 내에서 자체적으로 개별 신호 전송 자원을 선택하는지), 신호 포맷(예를 들어 각 D2D 신호가 한 서브프레임에서 차지하는 심볼의 개수나, 한 D2D 신호의 전송에 사용되는 서브프레임의 개수), eNB로부터의 신호 세기, D2D UE의 송신 전력 세기 등에 따라서 다시 상이한 리소스 풀로 구분될 수 있다. 설명의 편의상 D2D 커뮤니케이션에서 eNB가 D2D 송신 UE의 송신 자원을 직접 지시하는 방법을 Mode 1 (V2X의 경우 mode 3), 전송 자원 영역이 사전에 설정되어 있거나, eNB가 전송 자원 영역을 지정하고, UE가 직접 송신 자원을 선택하는 방법을 Mode 2(V2X의 경우 mode 4)라 부르기로 한다. D2D discovery의 경우에는 eNB가 직접 자원을 지시하는 경우에는 Type 2, 사전에 설정된 자원영역 또는 eNB가 지시한 자원 영역에서 UE가 직접 전송 자원을 선택하는 경우는 Type 1이라 부르기로 한다.

V2X에서는 집중형 스케줄링(Centralized scheduling)에 기반하는 사이드링크 전송 모드 3와 분산형 스케줄링 방식의 사이드링크 전송 모드 4가 사용된다. 도 9에는 이러한 두 가지 전송모드에 따른 스케줄링 방식이 도시되어 있다. 도 9를 참조하면, 도 9(a)의 집중형 스케줄링 방식의 전송 모드 3에서는 차량이 기지국에 사이드링크 자원을 요청하면(S901a), 기지국이 자원을 할당(S902a)해 주고 그 자원을 통해 다른 차량에게 전송을 수행(S903a)한다. 집중형 전송 방식에서는 다른 캐리어의 자원도 스케줄링될 수 있다. 이에 비해, 전송 모드 4에 해당하는 도 9(b)의 분산형 스케줄링 방식은, 차량은 기지국으로부터 미리 설정받은(S901b) 자원, 리소스 풀을 센싱하다가 전송에 사용할 자원을 선택(S902b)한 후, 선택한 자원을 통해 다른 차량에게 전송을 수행(S903b)할 수 있다. 이 때 전송 자원의 선택은 도 10에 도시된 바와 같이, 다음 패킷의 전송 자원도 예약되는 방식이 사용된다. V2X에서는 MAC PDU 별 2회의 전송이 이루어지는데, 최초 전송을 위한 자원 선택시 재전송을 위한 자원이 일정한 시간 간격(time gap)을 두고 예약되는 것이다. 이에 대한 상세한 설명은 3GPP TS 36.213 V14.6.0 문서 14절을 참조하며, 본 발명의 종래기술로써 명세서에 산입된다.

SA의 송수신

사이드링크 전송 모드 1 단말은 기지국으로부터 구성 받은 자원을 통해 SA(또는, D2D 제어 신호, SCI(Sidelink Control Information))을 전송할 수 있다. 사이드링크 전송 모드 2 단말은 기지국으로부터 D2D 송신에 사용할 리소스를 구성 받는(configured)다. 그리고, 구성 받은 그 리소스에서 시간 주파수 자원을 선택하여 SA를 전송할 수 있다.

사이드링크 전송 모드 1 또는 2에서 SA 주기는 도 9에 도시된 바와 같이 정의된 것일 수 있다. 도 9을 참조하면, 첫 번째 SA 주기는 특정 시스템 프레임으로부터 상위계층시그널링에 의해 지시된 소정 오프셋(SAOffsetIndicator)만큼 떨어진 서브프레임에서 시작될 수 있다. 각 SA 주기는 SA 리소스 풀과 D2D 데이터 전송을 위한 서브프레임 풀을 포함할 수 있다. SA 리소스 풀은 SA 주기의 첫 번째 서브프레임부터 서브프레임 비트맵(saSubframeBitmap)에서 SA가 전송되는 것으로 지시된 서브프레임 중 마지막 서브프레임을 포함할 수 있다. D2D 데이터 전송을 위한 리소스 풀은, 모드 1의 경우, T-RPT(Time-resource pattern for transmission 또는 TRP(Time-resource pattern))가 적용됨으로써 실제 데이터 전송에 사용되는 서브프레임이 결정될 수 있다. 도시된 바와 같이, SA 리소스 풀을 제외한 SA 주기에 포함된 서브프레임의 개수가 T-RPT 비트 개수보다 많은 경우 T-RPT는 반복하여 적용될 수 있으며, 마지막으로 적용되는 T-RPT는 남은 서브프레임 개수만큼 truncated되어 적용될 수 있다. 송신 단말은 지시한 T-RPT에서 T-RPT 비트맵이 1인 위치에서 송신을 수행하며 하나의 MAC PDU는 4번씩 송신을 하게 된다.

V2X, 즉 사이드링크 전송 모드 3 또는 4의 경우, D2D와 달리 SA(PSCCH)와 데이터(PSSCH)가 FDM 방식으로써 전송된다. V2X에서는 차량 통신이라는 특성 상 지연을 줄이는 것이 중요한 요소이므로, 이를 위해 SA와 데이터를 동일한 시간 자원 상의 서로 다른 주파수 자원 상에서 FDM 전송되는 것이다. 도 12에는 이러한 전송 방식의 예가 도시되어 있는데, 도 12(a)와 같이 SA와 데이터가 직접 인접하지 않는 방식 또는 도 12(b)와 같이 SA와 데이터가 직접 인접하는 방식 중 하나가 사용될 수 있다. 이러한 전송의 기본 단위는 서브채널인데, 서브채널은 소정 시간 자원(예를 들어 서브프레임) 상에서 주파수 축 상으로 하나 이상의 RB 크기를 갖는 자원 단위이다. 서브채널에 포함된 RB의 개수, 즉 서브채널의 크기와 서브채널의 주파수 축 상의 시작 위치는 상위계층 시그널링으로 지시된다.

한편, 차량간 통신에서는 periodic message 타입의 CAM (Cooperative Awareness Message) 메시지, event triggered message 타입의 DENM (Decentralized Environmental Notification Message) 메시지 등이 전송될 수 있다. CAM에는 방향 및 속도와 같은 차량의 동적 상태 정보, 치수와 같은 차량 정적 데이터, 외부 조명 상태, 경로 내역 등 기본 차량 정보가 포함될 수 있다. CAM 메시지의 크기는 50-300 Byte일 수 있다. CAM 메시지는 브로드캐스트되며, 지연(latency)은 100ms 보다 작아야 한다. DENM은 차량의 고장, 사고 등의 돌발적인 상황시 생성되는 메시지일 수 있다. DENM의 크기는 3000 바이트보다 작을 수 있으며, 전송 범위 내에 있는 모든 차량이 메시지를 수신할 수 있다. 이때 DENM은 CAM보다 높은 priority를 가질 수 있으며, 이때 높은 priority를 갖는다는 것은 한 UE 관점에서는 동시에 전송하는 경우가 발생할 때 priority가 높은 것을 우선하여 전송하는 것을 의미할 수 있고, 또는 여러 개의 메시지 중에서 priority가 높은 메시지를 시간적으로 우선하여 전송하려는 것일 수도 있다. 여러 UE 관점에서는 priority가 높은 메시지는 priority가 낮은 메시지에 비해 간섭을 덜 받게 만들어서 수신 오류 확률을 낮추는 것일 수 있다. CAM에서도 security overhead가 포함된 경우에는 그렇지 않은 경우보다 더 큰 message size를 가질 수 있다.

NR (New RAT(Radio access technology))

더욱 많은 통신 기기들이 더욱 큰 통신 용량을 요구하게 됨에 따라 기존의 radio access technology 에 비해 향상된 mobile broadband 통신에 대한 필요성이 대두되고 있다. 또한 다수의 기기 및 사물들을 연결하여 언제 어디서나 다양한 서비스를 제공하는 massive MTC (Machine Type Communications) 역시 차세대 통신에서 고려될 주요 이슈 중 하나이다. 뿐만 아니라 신뢰도(reliability) 및 지연(latency) 에 민감한 서비스/UE 를 고려한 통신 시스템 디자인이 논의되고 있다. 이와 같이 enhanced mobile broadband communication, massive MTC, URLLC (Ultra-Reliable and Low Latency Communication) 등을 고려한 차세대 radio access technology 의 도입이 논의되고 있으며, 본 발명에서는 편의상 해당 technology 를 NR 이라고 부른다.

도 13 내지 도 14에는 NR에 사용될 수 있는 프레임 구조가 예시되어 있다. 도 13을 참조하면, 하나의 프레임 단위 내에 DL control channel, DL 또는 UL data, UL control channel 등이 모두 포함될 수 있는 self-contained 구조를 특징으로 한다. 이 때, DL control channel 에서는 DL data scheduling 정보, UL data scheduling 정보 등이 전송될 수 있고, UL control channel 에서는 DL data 에 대한 ACK/NACK 정보, CSI 정보 (modulation and coding scheme 정보, MIMO 전송 관련 정보 등), scheduling request 등이 전송될 수 있다. control 영역과 data 영역 사이에는 DL-to-UL 또는 UL-to-DL switching 을 위한 time gap 이 존재할 수 있다. 또한 하나의 프레임 내에 DL control / DL data / UL data / UL control 중 일부는 구성되지 않을 수 있다. 또는 하나의 프레임을 구성하는 channel 별 순서가 달라질 수 있다. (예를 들어, DL control / DL data / UL control / UL data or UL control / UL data / DL control / DL data 등)

한편, 단말간 직접 통신에서도 데이터 전송율이나 신뢰도를 향상시키기 위해, carrier aggregation이 사용될 수 있다. 예를 들어, 수신 단말은 집성되는 carrier에서 신호를 수신하고, combining 또는 joint decoding을 수행하거나 디코딩된 신호를 상위 레이어로 전달하여 서로 다른 반송파에서 전송된 신호가 (soft) combining을 수행할 수 있다. 그런데, 이와 같은 동작을 위해서는 수신 단말이 어떤 carrier들이 집성되는지, 즉 어떤 carrier의 신호들을 결합해야 하는지를 알 필요가 있기 때문에 집성되는 carrier의 무선 자원 등을 지시할 필요가 있다. 기존 3GPP Rel. 14 V2X에서는 송신 단말이 제어신호(PSCCH)를 이용하여 데이터(PSSCH)가 전송되는 시간 주파수 위치를 직접 지시였는데, 만약 carrier 집성이 PSCCH를 통해 지시된다면 이러한 지시를 위해 추가적인 bit field가 필요하다. 그런데, 현재 PSCCH에 남아있는 reserved bit는 대략 5~7비트 내외로서 그 bit수가 적다. 따라서 효과적으로 집성되는 carrier의 무선 자원을 지시할 수 있는 방법이 필요하며, 이하 이에 관련된 구체적인 방법들을 설명한다.

OTDOA (Observed Time Difference Of Arrival)

도 15은 PRS-Info의 파라미터들에 따른 PRS 전송 구조를 예시적으로 도시한 도면이다.

일반적으로 셀룰러 통신 시스템에서, UE의 위치 정보를 네트워크 (또는, 위치 서버)가 획득하기 위한 여러 가지 방법이 사용되고 있다. 대표적으로 LTE 시스템에서 UE에게 eNB들의 PRS 전송 관련 정보가 상위 계층 신호를 이용하여 설정되고, 상기 UE는 상기 UE의 주변 셀들이 전송하는 PRS들을 측정하고, 참조 eNB에 의해 전송된 PRS의 수신 시점과 이웃 eNB에서 전송한 PRS 신호의 수신 시점과의 차이인 참조 신호 시간 차이(reference signal time difference, RSTD)를 eNB 또는 상기 네트워크 (또는, 위치 서버)로 전달한다.

RSTD는 이웃 셀 j (또는, 기지국 j) 와 참조 셀 i (또는, 기지국 i) 사이의 상대적 타이밍 차이이며, 'T_SubframeRxj - T_SubframeRxi'로서 정의된다. 여기서, T_SubframeRxj는 UE가 셀 j로부터의 일 서브프레임의 시작(start)을 수신하는 시간이다. T_SubframeRxi는 UE가, 셀 j로부터 수신된 상기 서브프레임에 가장 가까운, 셀 i로부터의 일 서브프레임의 시작(start)을 수신하는 시간이다. 관찰된 서브프레임 시간 차이를 위한 참조 포인트는 상기 UE의 안테나 커넥터이다. UE는 RSTD의 계산에 UE Rx-Tx 시간 차이(UE Rx-Tx time difference)를 사용할 수 있다. 상기 UE Rx-Tx 시간 차이는 'TUE-RX - TUE-TX'로서 정의된다. 여기서, TUE-RX는, 시간 면에서 처음 검출된 경로에 의해 정의된, 서빙 셀로부터의 하향링크 무선 프레임 #i의 UE 수신 타이밍(UE received timing)이다. TUE-TX는 상향링크 무선 프레임 #i의 UE 전송 타이밍이다. 상기 UE Rx-Tx 시간 차이 측정을 위한 참조 포인트는 UE 안테나 커넥터이다.

상기 네트워크는 RSTD 및 그 이외의 정보를 활용하여 상기 UE의 위치를 계산한다. 이러한 UE에 대한 포지셔닝 기법을 관찰 도착 시간 차이(observed time difference of arrival, OTDOA) 기반 포지셔닝이라 한다. OTDOA 기반 포지셔닝에 대해 조금 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

상기 네트워크(또는, 위치 서버)는 RSTD 및 그 이외의 정보를 활용하여 상기 UE의 위치를 계산한다. 이러한 UE에 대한 포지셔닝 기법을 관찰 도착 시간 차이(observed time difference of arrival, OTDOA) 기반 포지셔닝이라 한다. OTDOA 기반 포지셔닝에 대해 조금 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

PRS는 160M 320, 640 또는 1280ms의 주기로 전송 기회, 즉, 포지셔닝 시기(occasion)을 갖는다. PRS는 포지셔닝 시기에 연속된 NPRS개의 DL 서브프레임들 동안 전송될 수 있다. 여기서, NPRS은 1, 2, 4 또는 6일 수 있다. PRS가 포지셔닝 시기에서 실질적으로 전송될 수도 있지만, 셀간 간섭 제어 협력을 위하여, 상기 포지셔닝 시기에 PRS가 뮤팅될 수도 있다. 다시 말해, 포지셔닝 시기에 PRS가 맵핑된 RE가 제로 전송 전력이 할당됨으로써, PRS가 PRS RE에서 제로 전송 전력으로 전송될 수 있다. PRS 뮤팅에 대한 정보는 prs-MutingInfo로 UE에게 제공된다. PRS의 전송 대역폭은 서빙 eNB의 시스템 대역과 달리 독립적으로 설정될 수 있다.

UE는 PRS 측정을 위하여 네트워크의 위치 관리 서버(예, 진보 서빙 이동 위치 센터(enhanced serving mobile location center, E-SMLC), 또는 보안 사용자 평면 위치(secure user plane location, SUPL) 위치 플랫폼)로부터 상기 UE가 탐색해야 할 PRS의 리스트에 대한 설정 정보를 수신한다. 상기 설정 정보에는 참조 셀의 PRS 설정 정보 및 인접 셀들의 PRS 설정 정보가 포함된다. 각 PRS의 설정 정보에는 포지셔닝 시기 발생 주기 및 오프셋, 그리고 하나의 포지셔닝 시기를 구성하는 연속된 DL 서브프레임의 개수, PRS 시퀀스 생성에 사용된 셀 ID, CP 타입, PRS 매핑 시에 고려된 CRS 안테나 포트의 개수 등이 포함된다. 인접 셀들의 PRS 설정 정보에는 인접 셀과 참조 셀의 슬롯 오프셋 및 서브프레임 오프셋, 그리고 예상되는(expected) RSTD 및 예상 RSTD의 부정확(Uncertainty)의 정도를 포함된다. 상기 인접 셀들의 PRS 설정 정보는, UE로 하여금, 상기 UE가 인접 셀에서 전송하는 PRS를 검출하기 위하여 어떤 시점에서 어느 정도의 시간 윈도우를 갖고 해당 PRS를 탐색해야 되는지를 결정할 수 있도록 한다.

이와 같이, LTE 시스템에서는, eNB들이 PRS들을 전송하고, UE는 상기 PRS들로부터 도착 시간 차(time difference of arrival, TDOA) 기법을 통해 RSTD를 추정하여 네트워크 (또는, 위치 서버)로 전달해 주는 OTDOA 기법이 도입되었다. LTE 시스템에서는 상기 OTDOA 기법을 지원하기 위해 LTE 포지셔닝 프로토콜(LTE positioning protocol, LPP)이 정의되었다. LLP는 대상(target) 장치와 위치 서버 사이에서 종료된다(terminate), 상기 대상 장치는 제어-평면(control-plane) 경우에서 UE, 또는 사용자-평면 경우에서 보안 사용자 평면 위치(secure user plane location SUPL) 가능화된 단말(SUPL enabled terminal, SET)일 수 있다. 상기 위치 서버는 제어-평면 경우에서 E-SMLC, 또는 사용자-평면 경우에서 SUPL 위치 플랫폼(SUPL location platform, SLP)일 수 있다. LPP는 정보 요소(information element, IE)로서 UE에게 아래의 구성을 가지는 OTDOA-ProvideAssistanceData를 알려준다.

표 1에서 OTDOA-NeighbourCellInfo는 RSTD 측정의 대상이 되는 셀(예, eNB 또는 TP)들을 의미한다.

표 2를 참조하면, OTDOA-NeighbourCellInfo는 최대 3개의 주파수 레이어에 대해서 각 주파수 레이어 별로 최대 24개의 인접 셀 정보를 포함할 수 있다. 즉, 전체 3*24 = 72개 셀에 대한 정보가 OTDOA-NeighbourCellInfo를 이용하여 UE에게 알려질 수 있다.

여기서, OTDOA-ReferenceCellInfo과 OTDOA-NeighbourCellInfo에 포함되는 IE인 PRS-Info는 PRS 정보를 담는다. 구체적으로, PRS 대역폭, PRS 설정 인덱스 IPRS, 연속한 DL 서브프레임의 개수 NPRS, PRS 뮤팅 정보가, 다음과 같이, PRS-Info에 포함될 수 있다.

도 15을 참조하면, PRS 주기(periodicity) TPRS와 PRS 서브프레임 오프셋 △PRS 은 PRS 설정 인덱스(prs-ConfigurationIndex) IPRS의 값에 따라 정해진다. PRS 설정 인덱스 IPRS와 PRS 주기(periodicity) TPRS 및 PRS 서브프레임 오프셋 △PRS 은 다음 표에 의해 주어진다.

PRS Configuration Index I _PRS	PRS Periodicity T _PRS (subframes)	PRS Subframe Offset △ _PRS (subframes)
0 ~ 159	150	I _PRS
160 ~ 479	320	I _PRS - 160
480 ~ 1119	640	I _PRS - 480
1120 ~ 2399	1280	I _PRS - 1120
2400-4095	Reserved

PRS가 있는 NPRS개 DL 서브프레임들 중 첫 번째 서버프레임은 "10*nf + floor(ns/2) - △PRS)modTPRS = 0"을 만족한다. 여기서, nf는 무선 프레임 번호이고, ns는 무선 프레임 내 슬롯 번호이다.

위치 서버(예, E-SMLC)는, 하향링크 포지셔닝 기법을 지원하기 위한 위치 관련 정보를 얻기(obtain) 위해, 상기 위치 서버에 시그널링 접근성(signaling access)이 있는 이동성 관리 객체(mobility management entity, MME)들로부터 닿을 수 있는 임의의(any) eNB와 상호 작용(interact)할 수 있다. 상기 위치 관련 정보는 상기 eNB가 절대(absolute) 글로벌 항해 위성 시스템(global navigation satellite system, GNSS) 시간 또는 다른 eNB(들)의 타이밍과 관하여, 상기 eNB를 위한 타이밍 정보와 PRS 스케줄을 포함한 지원된 셀들에 대한 정보를 포함할 수 있다. 위치 서버와 eNB 사이의 신호는 상기 위치 서버 및 상기 eNB에 신호 시그널링 접근성이 있는 임의의(any) MME를 통해 전송된다.

eNB들에 의해 전송된 PRS들을 대상(target) UE가 측정하여 측정 메트릭을 계산하는 하향링크 포지셔닝 기법 외에도, UE에 의해 전송된 신호를 eNB들이 측정하여 상향링크 포지셔닝 기법이 존재한다. 상향링크 포지셔닝 기법은 상향링크 신호의 도착 시간 차(uplink time difference of arrival, UTDOA)를 기반으로 한다. 상향링크 포지셔닝을 지원하기 위해 위치 서버(예, E-SMLC)는 대상 UE 설정 정보를 검색(retrieve)하기 위해 상기 UE의 서빙 eNB와 상호 작용할 수 있다. 상기 설정 정보는 상향링크 시간 측정을 얻기 위해 위치 측정 유닛(location measurement unit, LMU)들에 의해 요구되는 정보를 포함한다. 상기 LMU들은 상향링크 포지셔닝을 위해 UE가 전송한 신호를 읽는 eNB들에 해당한다. 상기 위치 서버는 상향링크 포지셔닝을 위해 (반송파 주파수를 위해 이용 가능한 최대 SRS 대역폭까지) 상기 UE가 SRS를 전송할 필요가 있음을 상기 서빙 eNB에게 알린다. 요청된 자원들이 이용 가능하지 않다면, 상기 서빙 eNB는 다른 자원을 할당하고 상기 할당된 자원을 상기 위치 서버에 피드백 (feedback)하거나, 이용 가능한 자원이 없다면 이 사실을 상기 위치 서버에 알릴 수 있다.

상기 위치 서버는 복수의 LMU들에게 상향링크 시간 측정을 수행하고 그 결과를 피드백 (feedback)할 것을 요청할 수 있다. 상향링크 포지셔닝에 있어서, UE 위치는 다른 LMU들의 지리적 좌표들(coordinates)에 대한 지식과 함께, 상기 다른 LMU들에서 수신된 상향링크 무선 신호들의 타이밍 측정을 기초로 추정된다. UE에 의해 전송된 신호가 LMU에 도달할까지 요구되는 시간은 상기 UE와 상기 LMU 사이의 전송 경로의 길이와 비례한다. 일련의 LMU들은 동시에 UE 신호를 샘플링하여 UTDOA를 측정한다.

Phase difference measurement feedback for network based positioning

본 발명은 무선 통신 장치 사이의 거리, 위치를 측정하는 방법에 대한 발명이다. 구체적으로, 본 발명은 거리를 측정하는 대상이 되는 장치들 간에 서로 송수신한 무선 신호의 위상정보를 이용하여 거리를 측정하는 방법에 대한 것이다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 두 개의 주파수를 이용하여 신호를 송수신하는 상황을 설명하고 있으나 본 발명은 이에 제한되지 않고 송수신에 사용하는 주파수의 개수가 일반화된 경우도 포함한다. 또한, 이하에서는 설명의 편의를 위해서 복수의 주파수를 동시에 송신하는 상황을 가정하고 있으나, 사전에 정해진 다른 시점에 전송하고 이를 감안하여 본 발명의 원리를 적용하는 것 또한 가능하다.

도 16에서는 시간 영역에서 correlation기반의 거리 측정 방식에 대한 개념도이다. 도 16을 참조하면, 시간 영역에서는 샘플링 비율에 의해 시간 영역 분해능이 결정되고, 대역폭이 넓을수록 시간영역에서 더 정확한 시간 차이를 측정할 수 있다.

도 17는 위상 기반 거리 측정 방식의 개념도를 나타낸다. 도 17을 참조하면, 신호의 위상에 따라 two tone의 위상 차이는 선형적으로 변하기 때문에 시간 영역에서의 샘플링 비율에 영향을 받지 않는다.

먼저, 네트워크 또는 전송 단말은 2개 이상의 주파수에서 참조신호를 전송한다고 가정한다. 이때 참조신호의 크기, 위상정보는 송수신기가 사전에 약속하여 알고 있다고 가정한다. m번째 톤(또는, 서브캐리어)에서 참조신호의 수신 신호는 다음과 같은 수학식 12로 표현될 수 있다.

여기서 a_m, b_m은 m번째 톤 (tone)에서의 채널의 크기(amplitude)와 채널의 위상 응답 (phase response)을 나타내고,

는 서브캐리어(subcarrier)간의 간격,

는 시간영역에서의 송수신기 사이의 타임 오프셋 (time offset)을 나타낸다. 여기서 타임 오프셋 (time offset)은 무선 신호의 전파 지연 (propagation delay), 송수신기 사이의 샘플링(sampling) 시간의 차이 등이 포함될 수 있으며, 궁극적으로는 송신기와 수신기 사이의 FFT window의 시간 차이를 나타내는 값일 수 있다. 두 톤 (tone)에서의 신호를 수신할 경우 각 톤 (tone)에서의 위상차이 (이 경우, 두 톤에서 채널의 위상은 동일하다고 가정할 수 있음)는 다음과 같이 수학식 13으로 표현할 수 있다.

이때 송수신기 사이의 샘플링(sampling) 시간 차이가 없다고 가정하고, 타임 오프셋 (time offset)이 전파 지연(propagation delay)에만 의존한다고 가정할 경우 수학식 13은 다음과 같이 수학식 14로 표현될 수 있다.

이를 통하여 두 송수신 단말 사이의 거리는 다음과 같이 수학식 15로 추정할 수 있다.

여기서

는 두 톤 (tone)간의 주파수 차이,

는 두 톤 (tone)에서 위상 차이 (phase difference), c는 빛의 속도 (약 3*10^8)를 의미한다. 위 수식은 한 경로 레인징 (one way ranging, 송수신기 사이의 동기가 맞다고 가정하고 수신기에서 송신기의 전파 지연을 측정한 방법)에서의 거리 추정을 나타내고, 만약 두 경로 레인징 (two way ranging, 송신기의 신호를 수신기가 되돌림 하여 송신기가 위상 차이를 이용하여 거리 추정하는 방법)에서는 수학식 15에서 1/2을 곱하면 된다.

한편, 수학식 15에서 투 톤 (tone)간의 주파수 차이가 작을 경우에는 측정된 위상차이 값이 매우 작아서 수신 신호에 잡음이 낄 경우에는 거리 추정의 정확도가 매우 떨어지게 된다. 이러한 문제를 해결하기 위해서는 가능하면 투 톤 (tone)의 위치 차이가 멀수록 유리하지만, 투 톤 (tone)간의 주파수 차이가 커질 경우 채널의 위상 응답이 다르게 되어 거리 추정 오차가 늘어나는 문제가 발생할 수 있다. 수학식 13에서 톤 (tone)별 채널 위상 응답 (channel phase response)이 상이하다고 가정할 경우 다음과 같이 쓸 수 있다.

이 경우, 추정되는 거리는 다음 수학식 17로부터 산출될 수 있다.

즉, 각 톤 (tone) 별 채널의 위상 차이 만큼 거리 추정의 오차가 증가하게 된다.

한편, 투 톤 (two tone) 사이의 주파수 차이가 클 경우에 2 pi 이상의 위상 차이가 발생할 수 있으며, 이 경우(위상 차이가 2 pi 이상인 경우), 상기 측정된 위상 차이는 2 pi 마다 위상 차이가 반복되어 추정하는 거리의 불명확함(ambiguity)이 발생할 수 있다. 따라서, 투 톤 (two tone) 사이의 주파수 차이가 크지 않도록 상기 참조 신호를 매핑할 필요가 있다.

즉, 상기 불명확성을 해소하기 위해서, 상대적으로 가까운 거리의 여러 개의 톤 (tone)을 이용하여 채널 위상 응답 (channel phase response)이 불일치하는 문제를 해소할 필요가 있다. 다만, 주파수 차이가 작은 투 톤 (two tone) 사이의 위상 차이 크기는 매우 작을 수 있으며, 이에 따라 잡음에 취약한 문제가 발생할 수 있다. 이런 점을 해소하기 위한 방법을 이하에서 제안한다.

구체적으로, 송신 단말 (또는, 네트워크)은 N개의 톤 (tone)에 참조 신호를 전송할 수 있다. 이 경우, 각 레인징(ranging)에 사용되는 참조신호는 다음과 같은 성질을 갖도록 설정될 수 있다.

일 예로, N개의 인접한 톤 (tone)이 레인징(ranging)을 위한 참조신호 전송에 사용될 수 있다. 이때 N은 네트워크(또는 기지국)에 의해 설정되는 값일 수 있다. 이 경우, N개의 톤 (tone)에서 전송되는 참조 신호의 위상의 합이 0일 수 있다. 예를 들면, 2pi를 N등분한 위상 차이를 갖는 참조 신호들이 사용될 수 있다 (예컨대, exp(j*2*pi*(n-1)/N), n=1,??,N-1)

또는, 톤 (tone)을 기준으로 위상 차이의 합이 0이 될 수 있다. 또는, N개의 톤 (tone)에 전송되는 참조 신호의 위상의 합이 사전에 정해진 특정 값일 수 있다. 또는, 일정 간격의 톤 (tone) 간에 참조 신호의 크기 및/또는 위상이 같도록 설정될 수 있다. 또는, 톤 (tone)에 할당되는 시퀀스 (sequence)는 ZC (zadoff chu) 또는 M 시퀀스 (M sequence) 일 수 있다.

일 예에 따르면, 상기 참조 신호는 주파수 영역에서 콤프 타입(Comb type) (등간격으로 주파수 영역에서 배치되는 형태)으로 배치될 수 있다. 예를 들면, K개의 톤 (tone)들 중에서 K/2개의 짝수 또는 홀수 번째 톤 (tone)에만 참조신호가 배치될 수 있다. 이 경우, 배치되는 시퀀스 (sequence)는 상술한 ZC (zadoff chu) 또는 M 시퀀스 (M sequence) 중 하나일 수 있다. 한편, 주파수 영역에서 콤브 타입 (예를 들면, repetition factor 2)으로 배치할 경우 시간 영역에서 두 번 반복되는 구조를 만들게 되고 이러한 구조를 사용하여 주파수 오프셋을 효과적으로 추정, 보상할 수 있다.

또는, 상술한 제안 방법에서 특정 심볼에 전송되는 참조 신호는 일부 톤 (tone)의 개수까지만 전송되는 것일 수 있다. 예를 들면, 한 심볼에는 최대 2개의 톤 (tone)에만 전송되고, 여러 심볼에 다른 위치의 톤 (tone)에서 참조 신호 (RS)가 전송될 수 있다. 이러한 방법은 하나의 심볼에서 톤 (tone)의 PSD (Power spectral density)를 증가시켜서 수신기의 위상 추정의 정확도를 높일 수 있다.

수신 단말은 다음과 같은 동작으로 거리를 추정할 수 있다. 수신 단말은 각 톤 (tone) 별 위상 차이를 계산한다. 예를 들면, 12개의 연속된 톤 (tone)에 참조신호가 매핑된 경우, (1,2)번 톤 (tone) 의 위상 차이와 (1,3)번 톤 (tone)의 위상차이, …, (1,12)번 톤 (tone)의 위상차이를 계산한다. 이 때, 채널의 위상 성분이 모든 톤 (tone)에서 같다고 가정할 경우에 채널의 위상성분은 사라지고

, 2*

, 3*

,…, 11*

에 해당하는 위상 성분만 남게 된다. 이때, 모든 위상 성분을 합할 경우 다음과 같은 수학식 18 및 19를 구할 수 있다.

수학식 19를 참조하면, 상기 측정된 거리는 상대적으로 큰 주파수 차이 (66*

)에 대한 위상 차이에 대하여 측정된 거리로 표현된다. 즉, 상술한 거리 추정 방법은 최대 주파수 차이가 11*

인 톤 (tone)들을 사용하였음에도 최대 주파수 차이 (11*

)보다 6배 큰 주파수 차이를 갖는 가상의 톤들을 배치한 것과 같은 효과를 가질 수 있다. 다시 말하자면, 채널 성분이 최대한 같도록 가까이 배치하더라도, 상술한 추정 방법에 따르면, 가상의 톤들을 멀게 배치한 것과 같은 효과를 가져서 효과적으로 단말 사이의 거리를 정확하게 추정할 수 있게 된다.

또는, 일정 간격 이내의 주파수 톤 (tone)간의 차이를 다시 합산하여 거리를 추정하는 방법을 제안한다. N개의 톤 (tone)이 참조 신호로 사용된다고 있다고 가정할 때, M간격의 주파수 톤 (tone)간의 위상 차이를 합산한다. 예를 들면, N=12이고 M=6일 때 (7,1), (8,2), (9,3), (10,4), (11,5), (12,6)와 같이 6개의 위상차이 조합을 구성할 수 있다. 이를 위해서는 등 간격의 투 톤 (two tone)사이에는 위상이 동일하게 설정될 수 있다. 이러한 실시예에서 송수신 단말 사이의 거리는 다음 수학식 20 및 21을 통하여 추정할 수 있다.

수학식 20을 참조하면, 상기 추정된 거리는 실제 톤들 간의 최대 주파수 차이보다 상대적으로 큰 주파수 차이 (36*

)에 대한 위상의 차이를 측정하여 산출된 거리로 추정할 수 있다. 즉, 실제 톤 간 주파수 차이가 최대 6*

인 경우에도, 상기 수학식 20에 의해 추정된 거리는 6배가 더 큰 주파수 차이를 갖는 가상의 톤들 간에 대한 위상 차이로부터 추정한 것과 동일한 정확도를 가질 수 있다. 다시 말하자면, 채널 성분이 최대한 같도록 가까이 배치하지만 가상의 톤 들을 멀게 배치한 것과 같은 효과를 가져서 효과적으로 단말 사이의 거리를 좀 더 정확하게 추정할 수 있다. 또한 이 방법은 일정 간격 이내의 톤 (tone)을 사용하기 때문에 채널의 위상 변화에 보다 강건하다. 앞서 제안한 방법은 1,2 톤 (tone)부터 1,12 톤 (tone)사이의 위상차이를 측정하는데, 이 경우, 톤(tone) 간의 간격이 멀어질수록 채널이 변화할 가능성이 존재하여 채널의 톤 (tone) 간 위상 차이가 거리 추정 오차에 반영될 수 있고, 그 추정 값이 커질 수 있다.

또는, 수학식 20 및 21을 참조하여 상술한 바와 같이. 톤 (tone) 사이의 거리가 멀어질수록 채널이 변화할 가능성이 높아지게 된다. 따라서, 기준이 되는 톤 (tone)의 위치는 가능한 채널의 변화가 적은 곳으로 설정 또는 결정하여 상술한 문제점을 해결할 수 있다. 예를 들면, 중심이 되는 톤 (tone)이 앵커 톤 (anchor tone)으로 사용되는 방법을 제안한다. 예컨대, 12개의 톤들이 전송 될 경우에 수신 단말은 중간에 위치한 6번째 톤 (tone)을 앵커 톤 (anchor tone)으로 사용할 수 있다. 이 경우, 위상의 차이가 음수가 될 수도 있는바, 상기 톤 간의 위상 차이에 대한 값에 절대값을 취할 수 있다. 구체적인 수학식은 하기의 수학식 22와 같다.

수학식 22에 의하면, 앵커 톤(anchor tone)을 1번째를 사용하였을 때 보다 합산된 주파수 차이가 66*

에서 35*

으로 줄어든다. 그러나, 앵커 톤(anchor tone)을 1번째를 사용하였을 때 톤 간의 주파수 차이가 더 작은 바, 채널의 위상 차이에 따른 영향이 감소한다. 즉, 앵커 톤(anchor tone)을 1번째 톤을 사용하는 경우보다, 거리를 더 정확하고 효과적으로 추정할 수 있다.

도 18를 참조하면, 톤 (tone)에 서로 다른 송신 전력을 인가할 수 있는데, 이는 특정 톤 (tone) 사이의 위상 추정 정확도 (거리 추정 정확도)를 높이기 위함이다. 수신기에서는 사전에 이러한 서로 다른 전력이 인가된 것을 인지하고 있어서 톤 (tone)간의 위상차이를 계산할 때 톤 (tone) 별 송신 전력을 고려하여 위상차이를 연산할 수 있다.

구체적으로, 도 18 (a)를 참조하면, 멀리 떨어진 톤 (tone)간에 더 높은 송신 전력이 할당될 수 있다. 예컨대, N개의 톤 (tone)이 사용되었을 때에 엣지(edge)의 X개의 톤 (tone)에는 y dB높은 송신 전력이 인가될 수 있다. 엣지(edge)의 톤 (tone)이 더 큰 위상차이를 가질 것인바, 상기 엣지의 톤에 높은 송신 전력을 할당함으로써 더 높은 거리 추정 정확도(resolution)을 가질 수 있다. 따라서, 도면에 도시된 바와 같이, 엣지(edge)의 톤 (tone)에 다른 톤들에 비해 상대적으로 높은 전력을 인가하여, 멀리 떨어진 톤 (tone)의 위상 추정 정확도를 높일 수 있다.

도 18 (b)를 참조하면, 실시예로 기지국 또는 송신 단말은 미리 설정된 복수의 톤들에 대하여 U 형태 (U shape)이나 V 형태 (V shape)으로 송신 전력을 인가할 수 있다. 예를 들면, 도 18 (b)에 도시된 바와 같이 N개의 서브캐리어 (subcarrier)를 PDoA기반의 거리추정에 사용할 경우, N개의 서브캐리어의 중심부에서는 낮은 전력이 할당되고 양 끝 서브캐리어로 갈수록 더 높은 전력이 할당될 수 있다.

또는, 도 18 (c)에 도시된 바와 같이, 기지국 또는 송신 단말은 중심부 (center)에서 더 높은 전력을 인가하고, 엣지 (edge)로 갈수록 점차 낮은 전력을 인가할 수 있다. 이러한 형태를 뒤집어진 U, V형태라고 부를 수 있다. 이와 같은 전력 분배는 중심부의 가까이 있는 톤 (tone) 사이의 위상 차이에 기초하여 대략적으로 단말의 거리를 파악하는 단계에서 정확도를 높여, 멀리 떨어진 톤 (tone)의 위상 차이를 이용하여 정확한 단말 사이의 거리를 추정하는데 오차를 크게 줄일 수 있다. 즉, 중심부의 가까이 있는 톤 (tone) 들에게는 더 정확하게 위상을 추정하게 만들기 위하여 더 높은 송신 전력을 인가하는 것이다. 이 방법은 도 16 (a)에서처럼 일부 톤 (tone) 에만 높은 전력이 할당되는 것으로 변형될 수도 있다. 예를 들면, 중심부 X개의 톤 (tone)에만 높은 전력이 할당되고 나머지 톤 (tone)에는 이보다 낮은 전력이 할당되는 것이다.

도 18 (d)를 참조하면, N개의 톤 (tone)중에서 X번째의 톤 (tone)마다 높은 송신 전력이 할당될 수 있다. 이는, 일정 거리를 떨어진 톤 (tone)의 위상 차이에 기초하여 높은 정확도 (resolution)의 거리를 추정하고, 나머지 낮은 전력의 톤 (tone)을 이용하여 대략적인 단말의 위치를 추정할 수 있다. 도 18 (d)의 경우, 전력이 큰 톤 (tone)간의 위상 차이는 정확한 거리 추정에 이용되고, 전력이 작은 톤 (tone)간의 위상 차이는 대략적 거리 추정에 이용될 수 있다.

도 18 (e)를 참조하면, 도 18 (d)와 달리 X번째 톤 (tone)에만 낮은 전력이 인가될 수도 있다. 이 경우, 가까이 배치된 톤 (tone)을 이용한 대략적인 거리가 더 정확하게 추정될 수 있다. 송신 단말은 자신이 어떤 타입(type)의 톤 (tone)별 전력 할당 기법 (즉, 도 18(a) 내지 도 18 (e) 중 어느 하나)을 사용하였는지, 특정 톤 (tone)에 추가 전력이 인가된 경우에 상기 특정 톤 (tone)에 얼마만큼의 전력이 인가되었는지에 대한 정보 중에서 적어도 하나 이상을 물리계층 또는 상위계층 신호로 주변 단말에게 시그널링 할 수 있다. 또한 네트워크 (또는, 기지국)은 어떤 타입의 톤 (tone) 별 전력 할당 기법을 사용할 지를 물리계층 또는 상위계층 신호로 주변 단말에게 시그널링 할 수 있다.

레인징 (Ranging)을 위한 신호는 X RB의 연속적인 주파수를 사용하고 이중 참조 신호와 채널 코딩 (channel coding)이 적용된 패이로드 (payload)형태일 수 있다. 이 때, X는 사전에 정해지거나 네트워크에 의해 물리계층 또는 상위계층 신호로 단말에게 시그널링 될 수 있다. 참조 신호는 앞서 언급한 신호의 전체 또는 일부를 사용할 수 있다. 그리고 이러한 참조신호는 단말 사이의 거리 추정뿐만 아니라 데이터의 복조 (demodulation)에 사용될 수도 있다. 패이로드 (payload)에는 어떤 단말과 상대 거리 추정을 수행하는지에 대한 단말의 ID 정보, application ID 정보, 추정한 위상 차이, 시간 차이, 추정된 거리에 대한 정보 또는 신호를 송신한 시간 정보 등이 포함될 수 있다. 예컨대, 단말 A로부터 레인징 (ranging)신호를 수신한 단말은 먼저 참조 신호의 위상 차이를 활용하여 되돌림 신호의 송신 시점을 결정할 수 있다. 이때 되돌림 신호에는 어떤 단말로부터 수신된 신호를 이용하여 ranging을 수행하였는지 단말 ID에 대한 정보, 신호를 송신하는 단말의 ID에 대한 정보가 포함될 수 있다. 그리고 어느 시점에서 수신한 레인징 (ranging) 신호에 대한 되돌림인지 나타내기 위하여 시간 자원 정보가 포함될 수 있다.

한편, 본 발명의 내용이 단말간 직접 통신에만 제한되는 것은 아니며, 상향링크, 혹은 하향링크에서도 사용될 수 있으며, 이때 기지국이나 릴레이 (relay node) 등이 상기 제안한 방법을 사용할 수 있다. 상기 설명한 제안 방식에 대한 일례들 또한 본 발명의 구현 방법들 중 하나로 포함될 수 있으므로, 일종의 제안 방식들로 간주될 수 있음은 명백한 사실이다. 또한, 상기 설명한 제안 방식들은 독립적으로 구현될 수 도 있지만, 일부 제안 방식들의 조합 (또는, 병합) 형태로 구현될 수 도 있다. 상기 제안 방법들의 적용 여부 정보 (또는, 상기 제안 방법들의 규칙들에 대한 정보)는 기지국이 단말에게 혹은 송신 단말이 수신 단말에게 사전에 정의된 시그널 (예컨대, 물리 계층 시그널 혹은 상위 계층 시그널)을 통해서 알려주도록 규칙이 정의될 수 가 있다.

도 19는 일 실시예에 따라 단말이 포지셔닝 정보를 전송하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

상기 단말과 네트워크 또는 전송 단말 사이의 거리를 투 톤 간의 위상 차이를 이용하여 추정할 수 있다. 구체적으로, 상기 수신된 포지셔닝 신호는 상기 참조 신호가 매핑된 톤의 주파수 크기 및 상기 단말과 기지국 간의 거리에 비례하여 위상 회전을 할 수 있다. 이런 점을 고려하여, 상기 단말은 상기 투 톤 간의 주파수 간격 및 상기 위상 회전 정도에 기초하여 거리 및 위치 추정에 필요한 포지셔닝 정보를 산출 및 획득할 수 있다. 다만, 상기 투 톤 간의 주파수 간격이 일정 범위를 벗어난 경우에 거리 추정하는데 유효한 위상 차이를 측정하는데 어려움이 있을 수 있다.

예컨대, 투 톤 간의 주파수 간격이 큰 경우에, 상기 투 톤에 매핑된 참조 신호 간의 위상 차이가 2pi 이상이 될 수 있다. 이 경우, 단말은 상기 투 톤에 매핑된 참조 신호 간의 위상 차이가 2pi 이상 회전한 경우인지, 회전되지 않은 경우인지 명확히 판단할 수 없다. 즉, 서로 주파수 간격이 큰 투 톤에 매핑된 참조 신호로 거리 및 위치를 추정함에 불명확한 점이 발생할 수 있다. 이런 문제점을 해결하기 위해서 후술 하는 바와 같이 단말은 하기와 같이 서로 가까운 주파수 간격을 갖는 연속된 N개의 톤들 각각에 매핑된 참조 신호를 포함하는 포지셔닝 신호에 기초하여 위상 차이를 추정할 수 있다.

도 19를 참조하면, 단말은 네트워크 또는 전송 단말로부터 포지셔닝 정보를 획득하기 위한 포지셔닝 신호를 수신 받을 수 있다. 상기 포지셔닝 신호는 N개의 연속된 톤에 매핑된 복수의 참조 신호가 포함될 수 있다. 즉, 상기 참조 신호는 N개의 연속된 톤들에 매핑되며, 하나의 톤에 하나의 참조 신호가 일대일로 매핑될 수 있다. 한편, 상기 연속된 톤들은 하나의 심볼에 대하여 포함되어 주파수 영역에서 연속될 수 있고, 또는 복수의 심볼들에서 주파수 영역 상 연속될 수도 있다(S901).

다음으로, 단말은 상기 수신된 포지셔닝 신호에 기초하여 참조 신호들 간의 위상 차이를 측정할 수 있다. 단말은 상기 위상 차이를 측정할 때에 상기 N개의 톤들 중에서 결정된 앵커 톤을 기준으로 상기 위상 차이를 측정할 수 있다. 여기서,앵커 톤은 상기 네트워크 또는 전송 단말이 결정하거나, 상기 단말이 직접 결정할 수 있다. 단말은 상기 결정된 앵커 톤에 매핑된 참조 신호를 기준으로 나머지 톤 들 각각에 매핑된 참조 신호 간의 위상 차이를 측정할 수 있다. 즉, 단말이 두 개의 톤 각각에 포함된 참조 신호 간의 위상 차이를 측정할 경우, 단말은 상기 두 개의 톤 중에서 하나의 톤을 앵커 톤으로 결정하고, 나머지 하나의 톤을 상기 N개의 톤들 중에서 앵커 톤을 제외한 나머지 톤들 중에서 순차적으로 선택할 수 있다. 예를 들면, 상기 N이 6이고 앵커 톤은 1 번째 톤으로 결정된 경우, 단말은 1번째 톤에 매핑된 참조 신호와 2번째 톤에 매핑된 참조 신호 간의 위상 차이, 1번째 톤에 매핑된 참조 신호와 3번째 톤에 매핑된 참조 신호 간의 위상 차이, 1번째 톤에 매핑된 참조 신호와 4번째 톤에 매핑된 참조 신호 간의 위상 차이, 1번째 톤에 매핑된 참조 신호와 5번째 톤에 매핑된 참조 신호 간의 위상 차이, 및 1번째 톤에 매핑된 참조 신호와 6번째 톤에 매핑된 참조 신호 간의 위상 차이를 각각 측정할 수 있다(S903).

단말은 상기 N개의 톤 들 중에서 결정된 앵커 톤을 기준으로 참조 신호 간의 위상 차이를 추정할 수 있고, 상기 앵커 톤은 상기 포지셔닝 신호가 전송되는 채널 상태 또는 선택도 (selectivity)에 따라 달리 결정될 수 있다. 여기서, 앵커 톤의 변경은 상기 위상 차이를 구할 투 톤 간의 최대 간격의 변경과 대응된다. 예를 들면, 상기 N이 6이고 앵커 톤이 1 번째 톤으로 결정된 경우, 상기 위상 차이를 구할 투 톤 간의 최대 간격은 5*

가 된다. 이와 달리, 앵커 톤이 3 번째 톤인 경우, 상기 위상 차이를 구할 투 톤 간의 최대 간격은 3*

가 된다. 이와 같이 상기 위상 차이를 구할 투 톤 간의 최대 간격은 상기 앵커 톤의 위치에 따라 변경되는 점을 고려하여, 본원 발명은 채널의 상태 및 선택도 (selectivity)에 따라 적절하게 앵커 톤을 변경할 수 있다. 구체적으로, 채널의 위상 변화가 큰 경우에, 이러한 위상 변화에 강건하도록 상기 앵커 톤은 상기 N개의 톤들 중에서 N/2번째 근방의 톤으로 결정될 수 있다(즉, 상기 위상 차이를 구할 투 톤 간의 최대 간격을 감소되도록 상기 앵커 톤을 상기 N개의 톤들 중에서 안쪽에 있는 톤으로 결정함). 이와 달리, 채널의 변화가 작은 경우(채널의 상태 또는 선택도 (selectivity)가 낮은 경우), 상기 앵커 톤은 상기 N개의 톤들 중에서 외곽에 위치하는 톤(1번째 톤 또는 N번째 톤)으로 결정될 수 있다(즉, 거리 추정의 정확도를 향상시키기 위해서, 상기 위상 차이를 구할 투 톤 간의 최대 간격이 되도록 상기 앵커 톤을 변경함). 이와 같이, 상기 단말은 채널의 상태 또는 선택도 (selectivity)에 따라 채널의 위상 변화에 강건하도록 상기 앵커 톤을 변경 및 결정할 수 있다.

또는, 상기 채널의 상태 또는 선택도 (selectivity)가 미리 설정된 임계값 미만이면, 상기 앵커 톤은 상기 N개의 톤들 중에서 첫 번째 및 N 번째 톤 중 어느 하나의 톤으로 결정될 수 있다. 즉, 채널의 위상 변화가 크지 않은 경우, 상기 단말은 상기 앵커 톤을 외곽에 위치한 톤으로 결정할 수 있다. 이 경우, 채널의 위상 변화에 따른 오차가 크지 않음으로, 상기 네트워크 또는 전송 단말은 주파수 간격이 큰 투 톤에 매핑된 참조 신호 간의 위상 차이에 대한 정보를 포함하는 포지셔닝 정보에 기초하여 비교적 정확한 거리 추정을 할 수 있다.

이와 달리, 상기 채널의 선택도 (selectivity)가 미리 설정된 임계값 이상이면, 상기 앵커 톤은 상기 N개의 톤들 중에서 첫 번째 및 N 번째 톤 중 어느 하나의 톤으로 결정하지 않을 수 있다. 즉, 채널의 선택도 (selectivity)가 큰 경우에 채널의 위상 변화에 따른 오차가 켜지므로, 위상 차이가 측정되는 투 톤 간의 주파수 간격이 작도록 상기 앵커 톤은 상기 N 개의 톤들 중에서 외곽에 위치하는 톤으로 결정하지 않고 안쪽에 있는 톤으로 결정될 수 있다. 예컨대, 이 경우에 상기 앵커 톤은 상기 N개의 톤들 중에서 가운데 톤 또는 이와 인접한 톤으로 결정될 수 있다. 이 경우, 위상 차이가 측정되는 투 톤 간의 주파수 간격이 작아지므로, 상기 위상 차이에 따른 거리 추정에서 상기 채널의 위상 변화에 따른 오차의 발생이 최소화된다. 예컨대, 상기 네트워크 또는 전송 단말은 주파수 간격이 큰 투 톤에 매핑된 참조 신호 간의 위상 차이에 대한 정보를 포함하는 포지셔닝 정보에 기초하여 상기 단말과의 거리를 추정하더라도, 상기 채널의 위상 변화에 따른 오차를 무시할 수 있다. 한편, 상기 단말이 직접 상기 채널의 상태를 고려하여 상기 앵커 톤을 결정할 수 있고, 또는, 상기 네트워크 또는 전송 단말이 상기 채널 상태를 고려하여 앵커 톤을 결정하여 이를 상기 단말에 전달할 수 있다.

또는, 단말은 상기 복수의 참조 신호들 각각과 상기 앵커 톤에 매핑된 참조 신호 간의 위상 차이들을 측정할 수 있고, 상기 측정된 위상 차이들의 총합을 산출할 수 있다. 즉, 단말은 앵커 톤에 매핑된 참조 신호와 나머지 톤들 각각에 대한 참조 신호 간의 위상 차이를 측정할 수 있고, 상기 측정된 위상 차이에 대한 값들을 모두 합할 수 있다. 한편, 상기 단말은 상기 측정된 위상 차이들의 총합을 구할 때에 상기 앵커 톤의 위치에 따라 상기 측정된 위상 차이의 절대값을 취하여 상기 위상 차이들을 합할 수 있다.

예를 들면, 상기 N이 6이고 앵커 톤은 1 번째 톤으로 결정된 경우, 단말은 1번째 톤에 매핑된 참조 신호와 2번째 톤에 매핑된 참조 신호 간의 위상 차이가 a이고, 1번째 톤에 매핑된 참조 신호와 3번째 톤에 매핑된 참조 신호 간의 위상 차이가 b이며, 1번째 톤에 매핑된 참조 신호와 4번째 톤에 매핑된 참조 신호 간의 위상 차이가 c이고, 1번째 톤에 매핑된 참조 신호와 5번째 톤에 매핑된 참조 신호 간의 위상 차이가 d이며, 및 1번째 톤에 매핑된 참조 신호와 6번째 톤에 매핑된 참조 신호 간의 위상 차이가 e로 측정될 수 있다. 이 때, 단말은 상기 위상 차이의 총합인 a+b+c+d+e의 값을 산출할 수 있고, 상기 위상 차이의 총합에 대한 정보를 포함하는 포지셔닝 정보를 상기 네트워크 또는 상기 전송 단말에 전송할 수 있다. 이 경우, 상술한 바와 같이 상기 총합은 상기 6개의 톤들 간의 최대 주파수 간격인 5*

보다 큰 간격을 갖는 투 톤 간의 위상 차이와 대응되는 값을 포함할 수 있다. 즉, 상기 총합을 통하여, 단말은 상기 6개의 톤들 간의 최대 주파수 간격인 5*

보다 큰 간격을 갖는 가상의 투 톤 간의 위상 차이와 대응하는 값을 산출할 수 있다. 이와 같이, 상기 산출된 위상 차이들의 합에 기초한 거리 추정은 상기 N개의 톤들 중에서 투 톤간의 최대 주파수 간격보다 더 큰 간격을 갖는 투 톤에 매핑된 참조 신호에 대하여 측정된 위상 차이에 기초한 거리 추정과 대응한 효과를 가질 수 있다.

다음으로, 단말은 상기 앵커 톤을 기준으로 각 나머지 톤들에 포함된 참조 신호의 위상 차이에 대한 정보를 포함하는 포지셔닝 정보를 전송하거나, 상기 참조 신호의 위상 차이들의 총합에 대한 정보를 포함하는 포지셔닝 전송할 수 있다. 또는, 단말은 상기 두 정보를 모두 포함하는 포지셔닝 정보를 전송할 수 있다(S905).

또는, 단말은 상기 연속된 N개의 톤들 중에서 연속된 M개의 톤을 선택하고, 채널 선택도 (selectivity)를 고려하여 상기 선택된 M개의 톤 중에서 하나의 톤을 앵커 톤으로 결정할 수 있다. 이 경우, 단말은 상기 선택된 톤의 개수인 M 과 상기 앵커 톤의 위치에 대한 정보를 추가적으로 상기 네트워크 또는 상기 전송 단말에 제공할 수 있고, 이는 상기 포지셔닝 정보에 포함될 수도 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 N개의 톤 중에서 특정 톤은 다른 톤들에 비해 상대적으로 높은 전송 전력이 할당되어 상기 포지셔닝 신호로 전송될 수 있다. 예컨대, 상기 포지셔닝 신호를 전송하는 기지국은 상기 특정 톤들에 매핑된 참조 신호 간의 위상 차이의 측정의 정확도를 높이기 위해서 상기 특정 톤들에 대한 전송 전력을 상기 다른 톤들에 비하여 높게 할당할 수 있다.

구체적으로, 상기 네트워크 또는 전송 단말은 중심부의 가까이 있는 톤 (tone) 사이의 위상 차이에 기초하여 대략적인 상기 단말과의 거리를 파악하고, 멀리 떨어진 톤 (tone)의 위상 차이에 기초하여 상기 파악된 대략적인 거리를 보정하여 보다 정확한 거리를 추정할 수 있다. 이런 점을 고려하여, 상기 네트워크 또는 전송 단말은 상기 N개의 톤 중에서 특정 톤에 다른 톤들에 비해 상대적으로 높은 전송 전력이 할당할 수 있다.

예컨대, 네트워크 또는 전송 단말은 상기 N개의 톤들 중에서 첫 번째 및 마지막 톤에 높은 전송 전력을 할당할 수 있다. 상기 N개의 톤들 중에서 가장 자리의 톤에 높은 송신 전력을 할당함으로써, 멀리 떨어진 톤 (tone)에 대한 위상 추정 정확도가 높아질 수 있다.

또는, 네트워크 또는 전송 단말은 상기 N개의 톤들에 대하여 U 형태 (U shape)이나 V 형태 (V shape)으로 송신 전력을 인가할 수 있다. 즉, 네트워크 또는 전송 단말은 N개의 서브캐리어(또는, 톤)의 중심부에서는 낮은 전력이 할당되고 양 끝 서브캐리어(또는, 톤)로 갈수록 더 높은 전력이 할당될 수 있다.

또는, 상기 네트워크 또는 상기 전송 단말은 N개의 톤 (tone) 중에서 X번째의 톤 (tone)마다 높은 송신 전력을 할당할 수 있다. 이 경우, 전력이 큰 톤 (tone)간의 위상 차이는 정확한 거리 추정에 이용되고, 전력이 작은 톤 (tone)간의 위상 차이는 대략적 거리 추정하는데 이용될 수 있다.

또는, 상기 네트워크 또는 상기 전송 단말은 N개의 톤 (tone) 중에서 X번째 톤 (tone)에만 낮은 송신 전력을 할당할 수 있다. 이 경우, 가까이 배치된 톤 (tone)을 이용한 대략적인 거리가 더 정확하게 추정될 수 있다.

또는, 상기 네트워크 또는 상기 전송 단말은 상기 위상 차이를 측정하는데 기준이 되는 앵커 톤에 나머지 톤 보다 높은 전송 전력을 할당할 수 있다. 이 경우, 앵커 톤에 매핑된 참조 신호는 나머지 톤에 매핑된 다른 참조 신호에 비해 노이즈에 더 강건할 수 있으며 보다 정확한 거리를 추정할 수 있다.

한편, 상기 네트워크 또는 상기 전송 단말은 어떤 톤에 추가 전송 전력이 할당 또는 낮은 전송 전력이 할당되었는지에 대한 정보 및 상기 특정 톤 (tone)에 얼마만큼의 전력이 할당되었는지에 대한 정보 중에서 적어도 하나에 대한 정보를 물리계층 또는 상위계층 신호로 상기 단말 또는 주변 단말에게 시그널링 할 수 있다.

도 20은 일 실시예에 따라 기지국이 포지셔닝 정보를 수신하여 단말과의 거리를 추정하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 20을 참조하면, 상기 기지국은 포지셔닝 정보를 획득하는데 기초가 되는 참조 신호를 포함하는 포지셔닝 신호를 단말에게 전송할 수 있다. 상기 기지국은 N개의 연속된 톤들 각각에 일대일로 참조 신호를 매핑하고, 상기 참조 신호들을 포함하는 포지셔닝 신호를 전송할 수 있다(S911).

또는, 기지국은 상기 포지셔닝 신호에 포함된 N개의 톤들 중에서 몇 개의 톤을 이용하여 상기 참조 신호 간의 위상 차이를 측정할지에 대한 정보 및 위상 차이가 측정되는 톤들 중에서 어떤 톤이 앵커 톤인지에 대한 정보를 상기 단말에게 제공할 수 있다. 이 경우, 기지국은 상기 포지셔닝 신호가 전송된 채널의 선택도 (selectivity) 또는 상태에 대한 정보를 미리 획득하여 이를 기초로 상기 앵커 톤을 결정할 수 있다. 도 17을 참조하여 설명한 바와 같이, 상기 기지국은 상기 채널의 선택도 (selectivity)에 기초하여 상기 N 개의 톤들 중에서 1번째 톤 또는 N/2 톤 중 어느 하나의 톤으로 결정할 수 있다. 또는, 상기 기지국은 상기 채널의 선택도 (selectivity)에 기초하여 상기 N 개의 톤들 중에서 N 번째 톤 또는 N/2 톤 중 어느 하나의 톤으로 결정할 수 있다.

또는, 상기 기지국은 상기 채널의 선택도 (selectivity)가 높아질수록 상기 N 개의 톤들 중에서 N/2번째 톤과 가까워지도록 상기 앵커 톤을 변경할 수 있다. 이와 달리, 상기 기지국은 상기 채널의 선택도 (selectivity)가 낮아질수록 상기 N 개의 톤들 중에서 N/2번째 톤과 멀어지도록 상기 앵커 톤을 변경할 수 있다. 다시 말하자면, 상기 기지국은 상기 채널의 선택도 (selectivity)가 낮아질수록 상기 N 개의 톤들 중에서 1번째 톤 또는 N번째 톤과 가까워지도록 상기 앵커 톤을 변경할 수 있다.

또는, 상기 앵커 톤은 상기 채널의 선택도 (selectivity) 또는 상기 채널의 위상 변화가 미리 설정된 임계값 이상인 경우에 상기 N개의 톤들 중에서 가운데에 위치하는 톤으로 결정될 수 있다. 이와 달리, 상기 채널의 선택도 (selectivity) 또는 상기 채널의 위상 변화가 미리 설정된 임계값 미만인 경우, 상기 앵커 톤은 상기 N개의 톤들 중에서 1 번째 톤 또는 N번 째 톤으로 결정될 수 있다.

다음으로, 상기 기지국은 상기 단말로부터 상기 포지셔닝 신호에 기초하여 측정된 위상 차이의 정보를 포함하는 포지셔닝 정보를 수신 받을 수 있다(S913). 상기 기지국은 상기 수신된 포지셔닝 정보에 기초하여 상기 단말과의 거리를 추정할 수 있다.

상기 포지셔닝 정보는 상기 단말이 앵커 톤에 매핑된 참조 신호를 기준으로 측정된 참조 신호간 위상 차이에 대한 정보를 포함할 수 있다. 즉, 상기 포지셔닝 정보는 1번째 톤 내지 N번째 톤(앵커 톤에 대한 참조 신호와의 위상 차이는 제외함)에 대한 참조 신호 각각과 상기 앵커 톤에 대한 참조 신호 간의 위상 차이에 대한 정보를 포함될 수 있다. 예컨대, 상기 N이 6이고 앵커 톤은 1 번째 톤으로 결정된 경우, 상기 포지셔닝 정보는 1번째 톤에 매핑된 참조 신호와 2번째 톤에 매핑된 참조 신호 간의 위상 차이, 1번째 톤에 매핑된 참조 신호와 3번째 톤에 매핑된 참조 신호 간의 위상 차이, 1번째 톤에 매핑된 참조 신호와 4번째 톤에 매핑된 참조 신호 간의 위상 차이, 1번째 톤에 매핑된 참조 신호와 5번째 톤에 매핑된 참조 신호 간의 위상 차이, 및 1번째 톤에 매핑된 참조 신호와 6번째 톤에 매핑된 참조 신호 간의 위상 차이에 대한 정보가 포함될 수 있다.

또는, 도 19를 참조하여 설명한 바와 같이, 상기 포지셔닝 정보는 1번째 톤 내지 N번째 톤(앵커 톤에 대한 참조 신호와의 위상 차이는 제외함)에 대한 참조 신호 각각과 상기 앵커 톤에 대한 참조 신호 간의 위상 차이들의 총합에 대한 정보만이 포함될 수 있다.

또는, 상기 포지셔닝 정보는 상기 1번째 톤 내지 N번째 톤(앵커 톤에 대한 참조 신호와의 위상 차이는 제외함)에 대한 참조 신호 각각과 상기 앵커 톤에 대한 참조 신호 간의 위상 차이에 대한 정보 및 상기 위상 차이들의 총합에 대한 정보가 모두 포함될 수 있다.

또는, 상기 기지국은 상기 단말로부터 상기 N개의 톤들 내에서 상기 위치 차이가 추정된 톤의 개수인 M 과 상기 단말이 결정한 앵커 톤의 위치에 대한 정보를 더 제공받을 수 있다.

다음으로, 상기 기지국은 상기 수신된 포지셔닝 정보에 기초하여 상기 단말과의 거리에 대한 정보를 추정할 수 있다. 또한, 상기 기지국은 상기 포지셔닝 정보에 포함된 위상 차이에 기초하여 RSTD에 대응한 값을 산출할 수 있고, 다른 기지국에 대한 포지셔닝 정보를 추가적으로 제공받아 산출된 RSTD에 대응한 값을 더 이용하여 상기 단말의 위치를 추정할 수 있다(S915).

도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 장치들의 블록도이다.

도 21를 참조하면, 무선 통신 시스템은 기지국 (2210) 및 UE (2220)를 포함 할 수 있다. UE (2220)는 기지국의 커버리지 내에 위치할 수 있다. 일부 실시예에서, 무선 통신 시스템은 복수의 UE들을 포함 할 수 있다. 도 21를 참조하면, 기지국 (2210)과 UE (2220)가 도시되어 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예컨대, 상기 기지국 (2210)은 네트워크 노드, UE, 무선 장치 등으로 대체 될 수 있다. 또는, 기지국 및 UE 각각은 무선 통신 장치 또는 무선 장치로서 표현 될 수 있다.

또한, 기지국 (2210)은 적어도 하나의 프로세서(2211), 적어도 하나의 메모리 (2212), 및 적어도 하나의 송수신기 (2213)를 포함할 수 있다. 프로세서 (2211)는 앞서 설명된 각 실시예에서 기술한 기능, 절차 또는 방법을 구현하기 위해 각 실시예들에서 필요한 사항들을 처리할 수 있다.

구체적으로, 프로세서 (2211)는 N개의 연속된 톤 (tone)들 각각에 참조 신호를 매핑 할 수 있고, 상기 적어도 하나의 송수신기 (2213)를 제어하여 상기 N개의 연속된 톤들을 포함하는 포지셔닝 신호를 단말에게 전송할 수 있다. 이 후, 프로세서 (2211)는 상기 적어도 하나의 송수신기 (2213)를 제어하여 상기 단말이 측정한 상기 N개의 연속된 톤들 중에서 기준이 되는 앵커 톤에 매핑된 참조 신호 및 나머지 톤들 각각에 매핑된 참조 신호 간의 위상 차이에 대한 정보를 포함하는 포지셔닝 정보를 수신할 수 있다. 여기서, 상기 포지셔닝 정보는 상기 측정된 참조 신호 간의 위상 차이들의 합에 대한 정보를 포함한다. 또는. 프로세서 (2211)가 N개의 연속된 톤 (tone)들 각각에 참조 신호를 매핑 할 경우, 프로세서 (2211)는 서로 동일한 위상 정보를 갖는 참조 신호들을 상기 N개의 연속된 톤 (tone)들에 매핑 시킬 수 있다. 또는. 프로세서 (2211)는 위상 정보의 총합이 미리 설정된 값을 갖는 참조 신호들을 상기 N개의 연속된 톤 (tone)들에 매핑시킬 수 있다. 또는. 프로세서 (2211)는 상기 연속된 N개의 톤들 중에서 앵커 톤에 가장 높은 전송 전력을 할당하여 상기 포지셔닝 신호를 전송할 수 있다. 또는. 프로세서 (2211)는 상기 연속된 N개의 톤들 중에서 첫 번째 톤과 N 번째 톤에 가장 높은 전송 전력을 할당하여 상기 포지셔닝 신호를 전송할 수 있다.

또한, 하나 이상의 프로토콜이 프로세서 (2211)에 의해 구현 될 수 있다. 예를 들어, 프로세서 (2211)는 무선 인터페이스 프로토콜의 하나 이상의 계층 (예를 들어, functional layers)을 구현할 수 있다. 메모리 (2212)는 프로세서 (2211)와 연결되며 다양한 유형의 정보 및/또는 명령어(instruction)를 저장한다. 송수신기 (2213)는 프로세서 (2211)와 전기적으로 연결되어 있으며, 무선 신호를 송신 및/또는 수신하도록 프로세서 (2211)에 의해 제어될 수 있다.

UE (2220)는 적어도 하나의 프로세서(2221), 적어도 하나의 메모리 (2222), 및 적어도 하나의 송수신기 (2223)를 포함할 수 있다. 프로세서 (2211)는 앞서 설명된 각 실시예에서 기술한 기능, 절차 또는 방법을 구현하기 위해 각 실시예들에서 필요한 사항들을 처리할 수 있다.

구체적으로, 프로세서(2221)는 송수신기 (2223)를 제어하여 참조 신호가 매핑된 N개의 연속된 톤 (tone)들을 포함하는 포지셔닝 신호를 네트워크 또는 전송 단말로부터 수신 받을 수 있다(수신 받은 정보는 메모리 (2222)에 저장될 수 있음). 프로세서(2221)는 참조 신호가 매핑된 N개의 연속된 톤 (tone)들을 포함하는 포지셔닝 신호에 대한 정보를 메모리 (2222)로부터 전달받고, 상기 N개의 연속된 톤들 중에서 기준이 되는 앵커 톤에 매핑된 참조 신호 및 나머지 톤들 각각에 매핑된 참조 신호 간의 위상 차이를 측정할 수 있다. 프로세서(2221)는 상기 측정된 위상 차이에 대한 정보가 포함된 포지셔닝 정보를 생성할 수 있다. 프로세서(2221)는 상기 측정된 참조 신호 간의 위상 차이들의 합을 산출할 수 있고, 상기 산출된 참조 신호 간의 위상 차이들의 합에 대한 정보를 상기 포지셔닝 정보에 포함시킬 수 있다.

또는. 프로세서(2221)는 상기 포지셔닝 신호가 전송되는 채널의 민감도에 기초하여 상기 N개의 연속된 톤 중에서 어느 하나의 톤을 상기 앵커 톤으로 결정할 수 있다. 또는, 프로세서(2221)는 상기 앵커 톤을 상기 N개의 연속된 톤 중에서 1번째 톤 및 N번째 톤 중 어느 하나의 톤으로 결정할 수 있다. 또는, 프로세서(2221)는 상기 앵커 톤을 상기 N개의 연속된 톤 중에서 N/2 번째 톤으로 결정할 수 있다.

또는, 프로세서(2221)는 송수신기 (2223)를 제어하여 상기 포지셔닝 신호가 전송되는 채널의 민감도에 기초하여 상기 기지국이나 상기 전송 단말에 의해 결정된 상기 앵커 톤에 대한 정보를 전달받을 수 있다.

또는, 프로세서(2221)는 가상의 주파수 간격을 갖는 두 개의 톤에 매핑된 참조 신호 간의 위상 차이에 대한 정보와 대응된 정보인 상기 참조 신호 간의 위상 차이들의 합에 대한 정보를 산출할 수 있다. 여기서, 상기 가상 주파수 간격은 상기 N개의 톤들 간의 최대 주파수 차이보다 크다.

또는, 프로세서(2221)는 상기 측정된 참조 신호 간의 위상 차이들의 절대값에 대한 합의 정보를 포함하는 상기 포지셔닝 정보를 생성할 수 있다.

또는, 프로세서(2221)는 상기 포지셔닝 신호에 포함된 N개의 연속된 톤들 중에서 연속된 M 개의 톤을 선택할 수 있다. 여기서, 상기 M은 상기 N보다 작은 정수인 것을 특징으로 한다. 또는, 프로세서(2221)는 상기 포지셔닝 정보가 전송되는 채널의 민감도에 기초하여 상기 M개의 연속된 톤 중에서 상기 앵커 톤을 결정할 수 있다. 여기서, 상기 포지셔닝 정보는 상기 M 및 상기 결정된 앵커 톤에 대한 정보를 더 포함할 수 있다.

또한, 하나 이상의 프로토콜이 프로세서 (2221)에 의해 구현 될 수 있다. 예를 들어, 프로세서 (2221)는 무선 인터페이스 프로토콜의 하나 이상의 계층 (예를 들어, functional layers)을 구현할 수 있다. 메모리 (2222)는 프로세서 (2221)와 연결되며 다양한 유형의 정보 및/또는 명령어(instruction)를 저장한다. 송수신기 (2223)는 프로세서 (2221)와 전기적으로 연결되어 있으며, 무선 신호를 송신 및/또는 수신하도록 프로세서 (2221)에 의해 제어될 수 있다.

한편, 메모리 (2212 및 / 또는 2222)는 프로세서 (2211 및 / 또는 2221)의 내부 또는 외부에 각각 배치 될 수 있고, 유선 또는 무선 연결과 같은 다양한 기술을 통해 프로세서에 연결될 수 있다.

기지국 (2210) 및/또는 UE (2220)는 단일 안테나 또는 다중 안테나를 가질 수 있다. 예를 들어, 안테나 (2214 및/또는 2224)는 무선 신호를 송신 및 수신하도록 구성 될 수 있다.

도 22는 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 장치를 간략하게 도시한 도면이다.

도 22를 참조하면, 도 21에 도시된 UE (2220)가 자세히 설명되어 있다. 한편도 22의 무선 통신 장치는 UE (2220)에 한정되지 않고, 상술한 실시예의 하나 이상의 구현에 적합하도록 구성된 이동 컴퓨팅 장치일수 있다. 예를 들면, 상기 이동 컴퓨팅 장치는 차량 통신 시스템 및/또는 장치, 웨어러블 장치, 랩톱 또는 스마트 폰 등이 포함될 수 있다.

또한, 도 22를 참조하면, UE (2220)는 디지털 신호 프로세서: DSP 또는 마이크로 프로세서를 포함하는 프로세서(2210), 송수신기 (2335), 전력 관리 모듈 (2305), 안테나 (2340), 배터리 (2355), 키패드 (2320), GPS (Global Positioning System) 칩 (2360), 센서 (2365), 메모리 (2330), 가입자 식별 모듈 (SIM) 카드 (2325), 스피커 (2345) 마이크로폰 (2350) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, UE (2220)는 단일 안테나 또는 멀티 안테나를 포함 할 수 있다.

프로세서 (2310)는 앞서 설명된 각 실시예에서 기술한 기능, 절차 또는 방법을 구현하기 위해 각 실시예들에서 필요한 사항들을 처리할 수 있다. 일부 실시예에서, 프로세서 (2310)는 무선 인터페이스 프로토콜의 계층 (예를 들어, 기능 계층)과 같은 하나 이상의 프로토콜을 구현할 수 있다.

메모리 (2330)는 프로세서 (2310)에 연결되고 프로세서 (2310)의 동작에 관련된 정보를 저장할 수 있다. 메모리 (2330)는 프로세서 (2310)의 내부 또는 외부에 위치 될 수 있고 유선 또는 무선 연결과 같은 다양한 기술을 통해 프로세서에 연결될 수 있다.

유저(user)는 키패드 (2320)의 버튼을 누르거나 마이크로폰 (2350)을 이용한 음성 인식 또는 활성화 등의 다양한 기술을 통하여 다양한 형태의 정보 (예를 들어, 전화 번호와 같은 지시 정보)를 입력 할 수 있다. 프로세서 (2310)는 사용자의 정보를 수신 및 처리하고, 전화 번호를 다이얼링하는 것과 같은 적절한 기능을 수행할 수 있다. 일부 실시예에서, 데이터 (예를 들어, operational data)는 특정 기능(들)을 수행하기 위해 SIM 카드(2325) 또는 메모리 (2330)로부터 로딩될 수 있다. 일부 실시예에서, 프로세서 (2310)는 GPS 칩 (2360)으로부터 GPS 정보를 수신 및 처리하여 같은 UE의 위치 또는 위치와 관련된 기능 (차량 네비게이션, 지도 서비스 등)을 수행 할 수 있다. 일 실시예에서, 프로세서 (2310)는 사용자의 참고 및 편의를 위해 이러한 다양한 유형의 정보 및 데이터를 디스플레이 (2315) 상에 표시 할 수 있다.

송수신기 (2335)는 프로세서 (2310)와 연결되어 RF (Radio Frequency) 신호와 같은 무선 신호를 송신 및/또는 수신할 수 있다. 프로세서 (2310)는 통신을 개시하고 음성 통신 데이터와 같은 다양한 유형의 정보 또는 데이터를 포함하는 무선 신호를 송신하도록 송수신기 (2335)를 제어 할 수 있다. 송수신기 (2335)는 무선 신호를 수신하고 수신기 및 송신하는 송신기를 포함한다. 안테나 (2340)는 무선 신호의 송신 및 수신이 원활하게 수행하는데 필요한 장치이다. 일부 실시예에서, 상기 송수신기(2335)가 무선 신호를 수신한 경우, 프로세서 (2310)에 의한 처리를 위해서 송수신기 (2335)는 상기 수신된 무선 신호를 기저 대역 주파수(baseband frequency)로 변환 및 포워딩 (convert and forward)할 수 있다(the transceiver 2335 may forward and convert the signals to baseband frequency for processing by the processor 2310). 처리 된 신호는 스피커 (2345) 및/또는 디스플레이(2315)를 통해 출력되도록 가청 또는 판독 가능한 정보로 변환하는 등의 다양한 기술에 따라 처리될 수 있다.

일 실시예에서, 센서 (2365)는 프로세서 (2310)에 연결될 수 있다. 센서 (2365)는 속도, 가속도, 광, 진동, 근접성, 위치, 이미지 등 다양한 유형의 정보를 검출하도록 구성된 하나 이상의 감지 장치를 포함 할 수 있다. 프로세서 (2310)는 센서 (2365)로부터 얻어진 센서 정보를 수신 및 처리하고, 상기 수신 처리된 센서 정보에 기초하여 충돌 회피, 자율 주행 등과 같은 다양한 유형의 기능을 수행 할 수 있다.

또는, 도 22에 도시 된 바와 같이, UE는 다양한 구성 요소 (예를 들어, 카메라, USB 포트 등)를 추가적으로 포함할 수 있다. 예를 들어, 카메라는 프로세서 (2310)에 추가로 연결될 수 있으며, 자율 주행, 차량 안전 서비스 등과 같은 다양한 서비스에 사용될 수 있다. 이와 같이, 도 22는 UE의 어느 하나의 실시예이며, 본원 발명의 범위는 도 22에 도시된 구성으로 한정되지 않는다. 예를 들어, 키패드 (2320), GPS (Global Positioning System) 칩 (2360), 센서 (2365), 스피커 (2345) 및/또는 마이크로폰 (2350) 중에서 일부 구성은 몇몇 실시예에 대한 UE에 포함되지 않거나 구현되지 않을 수 있다.

도 23은 일 실시예에 따른 무선 통신 장치의 송수신기를 간략하게 도시한 블록도이다.

구체적으로, 도 23에 도시된 송수신기는 주파수 분할 듀플렉스 (FDD) 시스템으로 구현 될 수 있는 일 예에 따른 송수신기일 수 있다.

송신 경로에서, 도 21 및 도 22에서 설명된 프로세서와 같은 적어도 하나의 프로세서는 송신될 데이터를 처리 할 수 있고 아날로그 출력 신호와 같은 신호를 송신기(2410)에 제공할 수 있다.

송신기 (2410)에서 아날로그 출력 신호는, 로우 패스 필터 (LPF) (2411)에 의해 필터링(예를 들어 종래의 디지털-아날로그 변환 (ADC)에 의해 발생된 아티팩트 (artifacts)를 제거하기 위해서)되고, 업 컨버터 (예를 들어, 믹서) (2412)에 의해 기저 대역에서 RF로 상향 변환(upconvert)되며, VGA (variable gain amplifier) (2413)에 의해 증폭될 수 있다. 증폭 된 신호는 필터 (2414)에 의해 필터링되고, PA (power amplifier) (2415)에 의해 추가 증폭되며, 듀플렉서(duplexer) (2450) / 안테나 스위치 (2460)를 통해 라우트(routed)되어 안테나 (2470)를 통해 송신될 수 있다.

수신 경로에서, 안테나 (2470)는 무선 환경으로부터 신호를 수신하고, 수신 된 신호는 안테나 스위치 (2460)/듀플렉서 (2450)를 통해 라우트(routed)되어 수신기 (2420)에 제공될 수 있다.

예를 들면, 수신기 (2420)에서 수신된 신호는 LNA(low noise amplifier) (2423)를 포함하는 증폭기에 의해 증폭되고, 대역 통과 필터 (2424)에 의해 필터링되며, 다운 컨버터 (downconverter) (2425) 에 의해, 예를 들어 믹서, RF에서 기저 대역으로 다운 컨버팅된다.

하향 변환 된 신호는 저역 통과 필터 (LPF) (2426)에 의해 필터링되고, 아날로그 입력 신호를 얻기 위해 VGA (2427)를 포함하는 증폭기에 의해 증폭되며, 이는도 21 및 도 22에서 설명된 프로세서에 제공된다.

또한, 국부 발진기 (local oscillator, LO) 생성기 (2440)는 송신 및 수신 LO 신호를 생성하여 상향 변환기 (upconverter) (2412) 및 하향 변환기 (downconverter) (2425)에 각각 제공한다.

한편, 본원 발명은 도 23에 도시된 바와 같은 구성으로 한정되지 않으며, 본원 발명의 실시예에 따른 기능 및 효과를 위해서 다양한 구성 요소 및 회로가 도 23에 도시 된 예와 다르게 배열 될 수 있다.

도 24은 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 장치의 송수신기의 다른 예를 도시한다.

특히, 도 24는 시분할 듀플렉스 (TDD) 시스템에서 구현 될 수 있는 송수신기의 일 예를 도시한다.

일부 실시예에서, TDD 시스템의 송수신기에 포함된 송신기 (2510) 및 수신기 (2520)는 FDD 시스템의 송수신기에 포함된 송신기 및 수신기와 하나 이상의 유사한 특징을 포함할 수 있다. 이하, TDD 시스템의 송수신기 구조를 후술한다.

송신 경로에서, 송신기의 PA (power amplifier) (2515)에 의해 증폭 된 신호는 대역 선택 스위치 (2550), 대역 통과 필터 (BPF) (2560) 및 안테나 스위치 (2570)를 통하여 라우트(route)되며, 안테나 (2580)를 통하여 전송된다.

수신 경로에서, 안테나 (2580)는 무선 환경으로부터 신호를 수신하고, 수신 된 신호는 안테나 스위치 (들) (2570), 대역 통과 필터 (BPF) (2560) 및 대역 선택 스위치 (2550)를 통해 라우트(route)되어 수신기 2520에 제공된다.

도 25는 사이드 링크에 관련된 무선 디바이스 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 25를 참조하면, 무선 장치는 사이드 링크와 관련된 정보를 획득할 수 있다 (S2910). 사이드 링크와 관련된 정보는 적어도 하나의 자원 구성(resource configuration(s)) 일 수 있고, 다른 무선 장치 또는 네트워크 노드로부터 획득 될 수 있다.

상기 정보를 획득 한 후, 무선 장치는 사이드 링크에 관련된 정보를 디코딩할 수 있다 (S2920).

사이드 링크에 관한 정보를 디코딩 한 후, 무선 디바이스는 사이드 링크에 관한 정보에 기초하여 하나 이상의 사이드 링크 동작을 수행한다 (S2930). 여기서, 무선 장치에 의해 수행되는 사이드 링크 동작 (sidelink operation) (들)은 흐름도에서 도시된 하나 이상의 동작 일 수 있다.

한편, 도 25에 도시된 흐름도는 사이드 링크와 관련된 무선 장치 동작은 단지 일례이며, 다양한 기술을 사용하는 사이드 링크 동작이 무선 장치에 의해 수행 될 수 있다. 사이드 링크는 사이드 링크 통신 및/또는 사이드 링크 디스커버리를 위한 UE 간의 인터페이스일 수 있다. 사이드 링크는 PC5 인터페이스에 해당 할 수 있다. 사이드 링크 동작은 넓은 의미에서 UE들 간의 정보의 송신 및/또는 수신일 수 있다.

도 26은 사이드 링크에 관련된 네트워크 노드 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 26에서 개시된 사이드 링크와 관련된 네트워크 노드 동작은 하나의 일 예에 불가하며, 다양한 기술을 이용한 사이드 링크 동작이 네트워크 노드에 의해 수행 될 수 있다.

네트워크 노드는 무선 장치로부터 사이드 링크와 관련된 정보를 수신할 수 있다 (S3010). 예를 들면, 사이드 링크와 관련된 정보는 네트워크 노드에 대한 사이드 링크 정보 표시에 사용되는 'SidelinkUEInformation'일 수 있다

상기 정보를 수신 한 후, 상기 네트워크 노드는 상기 수신된 정보에 기초하여 상기 사이드 링크와 관련된 하나 이상의 명령(instruction)들을 전송할지 여부를 결정한다 (S3020).

명령을 송신하기로 결정한 경우, 네트워크 노드는 송신하기로 결정된 명령에 기초하여 사이드 링크와 관련된 명령을 무선 장치로 송신한다 (S3030). 일 예에서, 네트워크 노드에 의해 송신된 명령을 수신한 무선 장치는 수신된 명령에 기초하여 하나 이상의 사이드 링크 동작(들)을 수행 할 수 있다.

도 27는 무선 장치와 네트워크 노드의 구성을 간략하게 도시한 블록도이다. 여기서, 네트워크 노드 (3120)는 도 21에 도시된 무선 장치 또는 UE로 대체 될 수 있다.

예를 들면, 무선 장치 (3110)는 하나 이상의 다른 무선 장치, 네트워크 노드, 및/또는 네트워크의 다른 요소와 통신하기 위한 통신 인터페이스 (3111)를 포함할 수 있다. 통신 인터페이스 (3111)는 하나 이상의 송신기, 하나 이상의 수신기 및 / 또는 하나 이상의 통신 인터페이스를 포함 할 수 있다. 또한, 무선 장치 (3110)는 프로세싱 회로 (3112)를 포함할 수 있다. 프로세싱 회로 (3112)는 프로세서 (3113)와 같은 적어도 하나의 프로세서 및 메모리 (3114)와 같은 적어도 하나의 메모리 디바이스를 포함 할 수 있다.

프로세싱 회로 (3112)는 앞서 기술된 방법들 및/또는 프로세스들 중 어느 하나 이상을 제어하고, 그러한 방법들 및/또는 프로세스가 무선 디바이스 (3110)에 의해 수행되도록 할 수 있다. 프로세서 (3113)는 여기에 설명된 무선 장치의 기능을 수행하기 위한 하나 이상의 프로세서와 대응할 수 있다. 또한, 무선 장치 (3110)는 데이터, 프로그래밍 가능한 소프트웨어 코드 및/또는 여기에 설명된 다른 정보를 저장하도록 구성된 메모리 (3114)를 포함한다.

하나 이상의 실시예에서, 메모리 (3114)는 적어도 하나의 프로세서에 의해 도 25를 참조하여 설명한 프로세스의 일부 또는 전체, 또는 상술한 방법들의 실시예들이 실행되도록 하는 명령들을 포함하는 소프트웨어 코드 (3115)를 저장하도록 구성될 수 있다.

예를 들어, 정보의 송신 또는 수신과 관련된 적어도 하나의 프로세스(processes)는 정보를 송신 또는 수신하기 위해서 도 26의 송수신기 (2223)를 제어하는 프로세서 (3113)에 의해 수행 될 수 있다.

네트워크 노드 (3120)는 하나 이상의 다른 네트워크 노드들, 무선 디바이스들 및 네트워크의 다른 요소들과 통신하기 위한 통신 인터페이스 (3121) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 여기서, 통신 인터페이스 (3121)는 적어도 하나의 송신기, 적어도 하나의 수신기 및/또는 적어도 하나의 통신 인터페이스를 포함한다. 또한, 네트워크 노드 (3120)는 프로세싱 회로 (3122)를 포함할 수 있다. 여기서, 프로세싱 회로는 프로세서 (3123) 및 메모리 (3124)를 포함할 수 있다.

예를 들면, 정보의 송신 또는 수신과 관련된 적어도 하나의 프로세스(processes)는 정보를 송신 또는 수신하기 위해서 도 22에 도시된 송수신기 (2213)를 제어하는 프로세서 (3123)에 의해 수행 될 수 있다.

상술한 본 발명의 실시예들은 다양한 수단을 통해 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예들은 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다.

하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 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, 컨트롤러, 마이크로 컨트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.

펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 장치, 절차 또는 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.

상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 본 발명의 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 당업자는 상술한 실시예들에 기재된 각 구성을 서로 조합하는 방식으로 이용할 수 있다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.

본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 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. 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다. 또한, 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함할 수 있다.

상술한 바와 같은 본 발명의 실시형태들은 다양한 이동통신 시스템에 적용될 수 있다.

Claims

사이드링크(sidelink)를 지원하는 무선통신시스템에서 단말이 포지셔닝 정보를 전송하는 방법에 있어서,
참조 신호가 매핑된 N (N은 정수) 개의 연속된 톤 (tone)들을 포함하는 포지셔닝 신호를 네트워크 또는 전송 단말로부터 수신 받는 단계;
상기 N개의 연속된 톤들 중에서 기준이 되는 앵커 톤(anchor tone)에 매핑된 참조 신호 및 나머지 톤들 각각에 매핑된 참조 신호 간의 위상 차이를 측정하는 단계; 및
상기 측정된 위상 차이에 대한 정보가 포함된 포지셔닝 정보를 상기 네트워크 또는 상기 전송 단말로 전송하는 단계;를 포함하고,
상기 포지셔닝 정보는 상기 측정된 참조 신호 간의 위상 차이들의 합에 대한 정보를 포함하는 단말이 포지셔닝 정보를 전송하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 앵커 톤은 상기 포지셔닝 신호가 전송되는 채널의 선택도 (selectivity)에 기초하여 상기 N개의 연속된 톤 중에서 어느 하나의 톤으로 결정되는 것을 특징으로 하는, 단말이 포지셔닝 정보를 전송하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 앵커 톤은 상기 N개의 연속된 톤 중에서 첫 번째 톤 및 N 번째 톤 중 어느 하나의 톤으로 결정되는 것을 특징으로 하는, 단말이 포지셔닝 정보를 전송하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 앵커 톤은 상기 N개의 연속된 톤 중에서 N/2 번째 톤으로 결정되는 것을 특징으로 하는, 단말이 포지셔닝 정보를 전송하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 앵커 톤은 상기 포지셔닝 신호가 전송되는 채널의 선택도 (selectivity)에 기초하여 상기 네트워크나 상기 전송 단말에 의해 미리 결정된 것을 특징으로 하는, 단말이 포지셔닝 정보를 전송하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 참조 신호 간의 위상 차이들의 합에 대한 정보는 가상의 주파수 간격을 갖는 두 개의 톤에 매핑된 참조 신호 간의 위상 차이에 대한 정보와 대응되고,
상기 가상 주파수 간격은 상기 N개의 톤들 간의 최대 주파수 차이보다 큰 것을 특징으로 하는, 단말이 포지셔닝 정보를 전송하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 포지셔닝 정보는 상기 측정된 참조 신호 간의 위상 차이들의 절대값에 대한 합의 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는, 단말이 포지셔닝 정보를 전송하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 단말은 상기 포지셔닝 신호에 포함된 N개의 연속된 톤들 중에서 M 개의 연속된 톤을 선택하고,
상기 M은 상기 N보다 작은 정수인 것을 특징으로 하는, 단말이 포지셔닝 정보를 전송하는 방법.
제8항에 있어서,
상기 단말은 상기 포지셔닝 정보가 전송되는 채널의 선택도 (selectivity)에 기초하여 상기 M개의 연속된 톤 중에서 상기 앵커 톤을 결정하고,
상기 포지셔닝 정보는 상기 M 및 상기 결정된 앵커 톤에 대한 정보를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 단말이 포지셔닝 정보를 전송하는 방법.
사이드링크(sidelink)를 지원하는 무선통신시스템에서 네트워크가 참조신호를 포함하는 포지셔닝 신호를 전송하는 방법에 있어서,
N (N은 정수)개의 연속된 톤 (tone)들 각각에 참조 신호를 매핑하는 단계;
상기 N개의 연속된 톤들을 포함하는 포지셔닝 신호를 단말에게 전송하는 단계; 및
상기 단말이 측정한 상기 N개의 연속된 톤들 중에서 기준이 되는 앵커 톤에 매핑된 참조 신호 및 나머지 톤들 각각에 매핑된 참조 신호 간의 위상 차이에 대한 정보를 포함하는 포지셔닝 정보를 수신하는 단계;를 포함하고,
상기 포지셔닝 정보는 상기 측정된 참조 신호 간의 위상 차이들의 합에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는, 네트워크가 참조 신호를 포함하는 포지셔닝 신호를 전송하는 방법.
제10항에 있어서,
상기 N개의 연속된 톤 (tone)들에 매핑된 참조 신호들은 서로 동일한 위상 정보를 갖는 것을 특징으로 하는, 네트워크가 참조 신호를 포함하는 포지셔닝 신호를 전송하는 방법.
제10항에 있어서,
상기 N개의 연속된 톤 (tone)들에 매핑된 참조 신호들은 위상의 총합이 미리 설정된 값을 갖는 것을 특징으로 하는, 네트워크가 참조 신호를 포함하는 포지셔닝 신호를 전송하는 방법.
제10항에 있어서,
상기 포지셔닝 신호는 상기 연속된 N개의 톤들 중에서 앵커 톤에 가장 높은 전송 전력이 할당되어 전송되는 것을 특징으로 하는, 네트워크가 참조 신호를 포함하는 포지셔닝 신호를 전송하는 방법.
제10항에 있어서,
상기 포지셔닝 신호는 상기 연속된 N개의 톤들 중에서 첫 번째 톤과 N 번째 톤에 가장 높은 전송 전력이 할당되어 전송되는 것을 특징으로 하는, 네트워크가 참조 신호를 포함하는 포지셔닝 신호를 전송하는 방법.
사이드링크(sidelink)를 지원하는 무선통신시스템에서 참조 신호에 기초한 포지셔닝 정보를 전송하는 장치에 있어서,
프로세서; 및
상기 프로세서와 연결된 메모리;를 포함하고,
상기 프로세서는 네트워크 또는 전송 단말로부터 수신된 참조 신호가 매핑된 N (N은 정수)개의 연속된 톤 (tone)들을 포함하는 포지셔닝 신호에 대한 정보를 상기 메모리로부터 전달받고, 상기 N개의 연속된 톤들 중에서 기준이 되는 앵커 톤에 매핑된 참조 신호 및 나머지 톤들 각각에 매핑된 참조 신호 간의 위상 차이를 측정하고, 상기 측정된 위상 차이에 대한 정보가 포함된 포지셔닝 정보를 생성하고,
상기 포지셔닝 정보는 상기 측정된 참조 신호 간의 위상 차이들의 합에 대한 정보를 포함하는 장치.