KR20170030773A

KR20170030773A - 무선 통신 시스템에서 위치 추정 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20170030773A
Application number: KR1020150128098A
Authority: KR
Inventors: 황원준; 류현석; 박정호; 펑 쉬에; 최상원
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2015-09-10
Filing date: 2015-09-10
Publication date: 2017-03-20
Also published as: US10327106B2; WO2017043867A1; KR102284044B1; US20190090092A1

Abstract

본 개시는 LTE와 같은 4G 통신 시스템 이후 보다 높은 데이터 송신률을 지원하기 제공될 5G 또는 pre-5G 통신 시스템에 관련된 것이다.
본 개시가 제공하는 무선 통신 시스템에서 단말의 위치를 측정하는 방법은, 네트워크 서버로부터 참조 신호의 송신을 스케쥴링받은 복수의 앵커 노드들 각각으로부터 상기 참조 신호를 수신하는 과정과, 상기 수신한 참조 신호의 채널 임펄스 응답의 대칭성에 기초하여, 경로 간 중첩의 발생 여부를 검사하는 과정과, 상기 경로 간 중첩이 발생한 경우, 상기 참조 신호의 대역폭 확장 요청 메시지를 상기 네트워크 서버에게 송신하는 과정과, 상기 복수의 앵커 노드들 각각으로부터 확장된 대역폭을 갖는 참조 신호를 재수신하는 과정을 포함한다.

Description

무선 통신 시스템에서 위치 추정 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR ESTIMATING A POSITION IN A WIRELESS SYSTEM}

본 개시는 무선 통신 시스템에서 단말의 위치 측정을 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.

4G(generation) 통신 시스템 상용화 이후 증가 추세에 있는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해, 개선된 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템을 개발하기 위한 노력이 이루어지고 있다. 이러한 이유로, 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템은 4G 네트워크 이후(Beyond 4G Network) 통신 시스템 또는 LTE(Long Term Evolution) 시스템 이후(Post LTE) 이후의 시스템이라 불리어지고 있다.

높은 데이터 전송률을 달성하기 위해, 5G 통신 시스템은 초고주파(mmWave) 대역(예를 들어, 60기가(60GHz) 대역과 같은)에서의 구현이 고려되고 있다. 초고주파 대역에서의 전파의 경로손실 완화 및 전파의 전달 거리를 증가시키기 위해, 5G 통신 시스템에서는 빔포밍(beamforming), 거대 다중 입출력(massive MIMO), 전차원 다중입출력(Full Dimensional MIMO: FD-MIMO), 어레이 안테나(array antenna), 아날로그 빔형성(analog beam-forming), 및 대규모 안테나(large scale antenna) 기술들이 논의되고 있다.

또한, 시스템의 네트워크 개선을 위해, 5G 통신 시스템에서는 진화된 소형 셀, 개선된 소형 셀(advanced small cell), 클라우드 무선 액세스 네트워크(cloud radio access network: cloud RAN), 초고밀도 네트워크(ultra-dense network), 기기 간 통신(Device to Device communication: D2D), 무선 백홀(wireless backhaul), 이동 네트워크(moving network), 협력 통신(cooperative communication), CoMP(Coordinated Multi-Points), 및 수신 간섭제거(interference cancellation) 등의 기술 개발이 이루어지고 있다.

이 밖에도, 5G 시스템에서는 진보된 코딩 변조(Advanced Coding Modulation: ACM) 방식인 FQAM(Hybrid FSK and QAM Modulation) 및 SWSC(Sliding Window Superposition Coding)과, 진보된 접속 기술인 FBMC(Filter Bank Multi Carrier), NOMA(non orthogonal multiple access), 및 SCMA(sparse code multiple access) 등이 개발되고 있다.

4G 통신 시스템 상용화 이후 증가 추세에 있는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해, 개선된 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템을 개발하기 위한 노력이 이루어지고 있다. 이러한 이유로, 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템은 4G 네트워크 이후(Beyond 4G Network) 통신 시스템 또는 LTE 시스템 이후(Post LTE) 이후의 시스템이라 불리어지고 있다.

이동통신 기술의 발달로 인하여 이동통신 이용자의 비중은 급격히 증가하고 있으며, 미연방통신위원회(FCC; Federal 통신 Commission)는 이동통신 이용자의 공공 안전을 위하여 이용자의 위치 측정(이하 "측위(positioning)"로 칭한다.)과 관련되어 높은 수준의 요구사항(3m 이내의 측위 오차 범위)을 제시하였다. 또한, 사물 인터넷(Internet of Things: IoT) 기술과 다양한 측위 기반 서비스의 등장에 따라 실내 외에서 1m 이내의 오차 범위로 측위를 수행하는 고정밀 측위 기법의 필요성이 높아지고 있다. 이에 따라 이동통신 기술의 표준화를 주도하고 있는 3GPP(3rd Generation Partnership Project)는 FCC의 요구사항을 만족시킬 수 있는 다양한 측위 기법을 연구하고 있다. 3GPP에서는 대표적으로 사전에 위치가 파악된 노드들이 송신하는 신호의 수신 타이밍 차이를 이용하는 무선 통신 기반의 측위 기법을 통한 실내-외 측위 성능 개선이 고려되고 있다. 여기서 측위에 활용되는 노드란 기지국, 릴레이(Relay), 고정형 D2D(Device-to-Device) 노드, GPS(Global Positioning System),(기존의 측위 기술에 의하여) 해당 노드의 위치가 알려진 이동형 D2D 단말 등이 될 수 있다.

본 개시는 무선 통신 시스템에서 측위 동작 수행 시에 RSTD 추정의 정밀도를 향상시키기 위한 방법 및 장치를 제공한다.

본 개시는 무선 통신 시스템에서 참조 신호들의 수신 시 경로 간 중첩이 발생하였는지 여부 및 중첩의 정도를 측정할 수 있는 방법 및 장치를 제공한다.

본 개시는 무선 통신 시스템에서 경로 간 중첩을 검출한 경우 측위의 정확도를 향상시키기 위하여 PRS 송신 대역폭을 확장시키기 위한 방법 및 장치를 제공한다.

본 개시는 무선 통신 시스템에서 PRS의 송신 대역폭을 확장한 이후에도 남아 있는 경로 간 중첩에 의한 간섭 성분을 제거하기 위한 방법 및 장치를 제공한다.

본 개시는 무선 통신 시스템에서 D2D 단말 간의 신호 송수신을 이용하여 특정 단말의 위치를 추정하는 방법 및 장치를 제공한다.

본 개시는 무선 통신 시스템에서 D2D 단말 및 서빙 기지국과 네트워크 서버 간의 신호 송수신시, 해당 신호들이 송수신되는 신호 자원 또는 무선 자원을 제공한다.

본 개시가 제공하는 무선 통신 시스템에서 단말의 위치를 측정하는 방법은, 네트워크 서버로부터 참조 신호의 송신을 스케쥴링받은 복수의 앵커 노드들 각각으로부터 상기 참조 신호를 수신하는 과정과, 상기 수신한 참조 신호의 채널 임펄스 응답의 대칭성에 기초하여, 경로 간 중첩의 발생 여부를 검사하는 과정과, 상기 경로 간 중첩이 발생한 경우, 상기 참조 신호의 대역폭 확장 요청 메시지를 상기 네트워크 서버에게 송신하는 과정과, 상기 복수의 앵커 노드들 각각으로부터 확장된 대역폭을 갖는 참조 신호를 재수신하는 과정을 포함한다.

본 개시가 제공하는 무선 통신 시스템에서 네트워크 서버가 단말의 위치를 측정하는 방법은, 복수의 앵커 노드들 각각에게 참조 신호의 송신을 스케쥴링하는 과정과, 상기 참조 신호의 채널 임펄스 응답의 대칭성에 기초하여, 상기 단말에서 경로 간 중첩 검출된 경우, 상기 참조 신호의 대역폭 확장 요청 메시지를 상기 단말로부터 수신하는 과정과, 상기 복수의 앵커 노드들 각각에게 확장된 대역폭을 갖는 참조 신호의 재송신을 스케쥴링하는 과정을 포함한다.

본 개시가 제공하는 무선 통신 시스템에서 측위를 수행하는 단말 장치에 있어서, 네트워크 서버로부터 참조 신호의 송신을 스케쥴링받은 복수의 앵커 노드들 각각으로부터 상기 참조 신호를 수신하는 수신부와, 상기 수신한 참조 신호의 채널 임펄스 응답의 대칭성에 기초하여, 경로 간 중첩의 발생 여부를 검사하는 경로 간 중첩 검출부와, 상기 경로 간 중첩이 발생한 경우, 상기 참조 신호의 대역폭 확장 요청 메시지를 상기 네트워크 서버에게 송신하도록 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 수신부는, 상기 복수의 앵커 노드들 각각으로부터 확장된 대역폭을 갖는 참조 신호를 재수신하도록 더 구성된다.

본 개시가 제공하는 무선 통신 시스템에서 단말의 위치를 측정하는 네트워크 서버는, 복수의 앵커 노드들 각각에게 참조 신호의 송신을 스케쥴링하는 스케쥴링부와, 상기 참조 신호의 채널 임펄스 응답의 대칭성에 기초하여, 상기 단말에서 경로 간 중첩이 검출된 경우, 상기 참조 신호의 대역폭 확장 요청 메시지를 상기 단말로부터 수신하는 수신부를 포함하며, 상기 스케쥴링부는, 상기 복수의 앵커 노드들 각각에게 확장된 대역폭을 갖는 참조 신호의 재송신을 스케쥴링하도록 더 구성된다.

도 1은 LTE 시스템에서 사용되는 셀룰러 통신 시스템에 기반한 측위 방식인 OTDoA 방식과 UTDoA 방식을 설명하는 도면,
도 2는 CIR 에 기초하여 FAP를 검출하고 RSTD를 추정하는 일반적인 방식을 설명하는 도면,
도 3은 ELD 기반의 알고리즘의 동작 원리를 설명하는 도면,
도 4는 본 개시의 실시예에 따라 D2D 기반의 측위 방법의 전체 동작을 설명하는 도면,
도 5a 및 도 5b는 도 4의 411단계에서 초기화/요청 절차에서 가능한 경우들을 설명하는 도면,
도 6a 및 도 6b는 도 4의 413단계의 PRS 스케쥴링 및 보조 데이터를 송수신하기 위한 가능한 경우들을 설명하는 도면,
도 7a 및 도 7b는 도 4의 417단계의 경로 간 중첩 검출 및 대역폭 확장 요청 단계에서 가능한 경우들을 설명하는 도면,
도 8은 본 개시의 실시예에 따라 PRS를 수신하는 단말의 동작을 설명하는 도면,
도 9는 본 개시의 실시예에 따라 경로 간 중첩의 발생을 검출하는 방법을 설명하는 도면,
도 10은 본 개시의 실시예에 따라 반복적 IPI 제거 방식을 포함하는 동작을 수행하는 수신기의 구성을 설명하는 도면.

하기에서 본 개시를 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 상기한 본 개시의 실시예를 구체적으로 설명하기로 한다.

이하에서 설명되는 본 개시의 실시예들은 설명의 편의를 위하여 분리된 것이지만, 상호 충돌되지 않는 범위 내에서 적어도 둘 이상의 실시예는 결합되어 수행될 수 있다.

이하에서 후술되는 용어들은 본 개시의 실시예들에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

본 개시의 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예들을 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면들에 예시하여 상세하게 설명한다. 그러나 이는 본 개시를 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 개시의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의하여 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 개시의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

또한, 본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 개시를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

본 개시에서 제안하는 장치 및 방법은 롱 텀 에볼루션(Long-Term Evolution: LTE) 이동 통신 시스템과, 롱 텀 에볼루션-어드밴스드(Long-Term Evolution-Advanced: LTE-A) 이동 통신 시스템과, 고속 하향 링크 패킷 접속(high speed downlink packet access: HSDPA) 이동 통신 시스템과, 고속 상향 링크 패킷 접속(high speed uplink packet access: HSUPA) 이동 통신 시스템과, 3세대 프로젝트 파트너쉽 2(3rd generation project partnership 2: 3GPP2)의 고속 레이트 패킷 데이터(high rate packet data: HRPD) 이동 통신 시스템과, 3GPP2의 광대역 부호 분할 다중 접속(Wideband Code Division Multiple Access: WCDMA) 이동 통신 시스템과, 3GPP2의 부호 분할 다중 접속(Code Division Multiple Access: CDMA) 이동 통신 시스템과, 국제 전기 전자 기술자 협회(Institute of Electrical and Electronics Engineers: IEEE) 802.16m 통신 시스템과, 진화된 패킷 시스템(Evolved Packet System: EPS)과, 모바일 인터넷 프로토콜(Mobile Internet Protocol: Mobile IP) 시스템 등과 같은 다양한 통신 시스템들에 적용 가능하다.

본 개시의 실시예들의 상세한 설명에 앞서 현재 3GPP에서 고려하고 있는 무선 통신 기반의 측위 기법에 대하여 간략히 설명한다.

무선 통신 기반의 측위 기법은, 사전에 위치를 사전에 알고 있는 최소 3개 이상의 노드들과, 목적 단말 간에 참조 신호(RS; Reference Signal)를 송/수신하고, 상기 노드들 또는 목적 단말이 수신한 참조 신호의 수신 시각과 미리 알고 있는 상기 노드들의 위치 정보에 기반하여 상기 목적 단말의 위치를 추정하는 방식이다. LTE 시스템을 예를 들면, LTE 시스템에서 무선 통신의 측위 기법은, 참조 신호를 송신하는 주체가 노드인지 또는 단말인지를 기준으로 다운링크 기반의 OTDoA(Observed Time-Difference of Arrival) 또는 업링크 기반의 UTDoA(Uplink Observed Time-Difference of Arrival) 방식이 있다.

도 1은 LTE 시스템에서 사용되는 셀룰러 통신 시스템에 기반한 측위 방식인 OTDoA 방식과 UTDoA 방식을 설명하는 도면이다.

OTDoA 방식(120)의 경우, 단말(101)은 자신이 속한 서빙 기지국(Serving eNB)인 기지국 1(111)과, 2개 이상의 인접 기지국(Neighbor eNB)들인 기지국 2(112)와 기지국 3(113)이 송신하는 측위용 참조 신호(PRS; Positioning Reference Signal)를 수신한다. 이때, 단말(111)은 자신의 서빙 기지국인 기지국 1(111)에 대한 하향링크 수신 시각을 기준으로 기지국 2(112) 및 기지국 3(113)이 송신하는 PRS를 수신하고, 수신한 PRS들 사이에서 발생하는 시간 차이인 기준 신호 시간 차(Reference Signal Time Difference: RSTD)를 추정한다. 추정된 RSTD 값은 하기 <수학식 1>과 같다.

상기 <수학식 1>에서 T1, T2, T3는 각각 기지국 1(111), 기지국 2(112), 기지국 3(113)의 송신 기준 시각이며, τ1, τ2, τ3은 각각 기지국 1(111), 기지국 2(112), 기지국 3(113)과 단말(101) 간의 거리 차이에 따른 전파 지연을 의미한다.

상기 <수학식 1>에서 알 수 있듯이, 기지국 i(i=1,2) 가 송신한 PRS로부터 추정된 RSTD 값은 기지국 i 및 서빙 기지국인 기지국 1(111)과 단말 사이의 전파지연 차이(TDoA: Time-Difference of Arrival)에 해당하는(τi-τ1)에 두 기지국 간 기준 시간 차이인(Ti -T1 )가 합해진 형태이다.

한편, 단말은 상술한 바에 따라 두 개 이상의 인접 기지국들로부터 상기 RSTD를 측정한 이후, 측정된 RSTD 값들 각각을 네트워크 서버(140)로 송신하면, 네트워크 서버(140)는 사전에 파악하고 있는 기지국들 간 기준 시각 차이 정보를 이용하여 RSTD값으로부터 TDoA 정보를 유도할 수 있으며, TDoA로부터 두 기지국들(112, 113)과 단말(101) 간의 거리 차이를 계산하여 두 기지국들(112, 113)과의 거리가 일정한 점들의 집합인 두 개 이상의 쌍곡선들(151, 153)을 유도한다. 이후, 상기 유도된 두 개 이상의 쌍곡선들(151, 153)의 교점(155)을 계산하여 단말(101)의 위치를 추정할 수 있다.

UTDoA 방식(130)의 경우, 서빙 기지국인 기지국 1(111)이 단말(101)에게 상향 링크 채널 상태 측정을 위한 기준 신호인 SRS(Sounding-Reference Signal)의 송신을 지시하고, 단말(101)은 SRS를 송신한다. 이때 주변의 기지국들(112, 112)은 상기 SRS를 수신하고, 그로부터 RSTD를 계산하고, 계산된 RSTD를 네트워크 서버(140)에게 전달하면, 단말(101)의 위치가 추정될 수 있다.

상술한 것처럼, UTDoA(130) 방식과 OTDoA(120)은 RSTD를 계산하는 주체가 기지국 또는 단말로 달라질 뿐, 두 방식의 기본 원리는 동일하다.

상술한 무선 통신 기반의 측위 방식을 사용할 경우, 수신측에서 계산한 RSTD 값을 송신측과 수신측 간의 거리로 치환하게 된다. 한편, 이때 추정된 RSTD 값은 두 경로 간의 가시선(LOS: Line-of-Sight) 경로를 거쳐 전파된 신호에 대한 측정치가 되어야만 정확한 측위가 가능하다. 일반적인 다중 경로 채널 환경에서는 주변 사물에 의하여 반사된 전파가 비가시선(NLOS: Non-Line-of-Sight) 경로를 거쳐 입사한다. 그로 인하여 가시선(LOS) 경로를 거쳐 전파된 신호 성분과 비가시선(NLOS) 경로를 거쳐 전파된 신호 성분들이 각각 서로 다른 시간 지연을 가지고 수신기에 수신된다. 이때, 반사파의 경로는 직선 경로보다 더 길어지므로 다수의 경로로부터 수신된 신호들 가운데 수신측에 가장 먼저 도착하는 경로(FAP: First-Arrival Path)를 거친 신호를 가시선(LOS) 신호 성분으로 간주할 수 있다. 이러한 물리적 현상을 고려하여, 수신측에서 RSTD를 추정 시에는 일반적으로 채널 임펄스 응답(CIR: Channel Impulse Response) 추정을 수행한 이후, 특정 임계값 이상의 전력을 가지는 경로 중 시간 지연이 가장 작은 경로를 FAP로 간주하여 해당 경로의 시간 지연을 RSTD로 추정한다.

한편, 상술한 CIR에 기반하여 FAP를 검출할 경우, 대역폭의 제한에 의한 추정 정확도의 한계가 존재한다. 임의의 대역 제한된 참조 신호를 통하여 추정된 CIR에서 각각의 경로들은 메인 로브(Main-Lobe)의 반폭(Half-Width)이 대역폭(Band-Width: 대역폭)의 역수인 싱크(Sinc) 함수의 형태로 나타난다. 이러한 특성으로 인해, 참조 신호의 대역폭이 클수록 각각의 경로들은 톤(Tone) 형태에 가까워지며, 반대로 참조 신호의 대역폭이 작을수록 각각의 경로는 폭이 넓은 싱크 함수의 형태가 된다. 이러한 특성에 따라 각각의 경로 성분들이 인접한 경로 영역으로 확산(Dispersion) 되어 인접 경로 간 중첩(Path-Overlap)이 발생한 형태로 관측된다. 이러한 경로 간 중첩이 발생하는 경우, CIR의 형태가 변형되어 본래 경로의 위치가 아닌 다른 위치에서 피크(peak) 값이 측정될 수 있다. 이렇게 다른 위치에서 피크 값이 검출될 경우, 수신측에서의 RSTD 검출 시 오차가 발생할 수 있다.

도 2는 CIR 에 기초하여 FAP를 검출하고 RSTD를 추정하는 일반적인 방식을 설명하는 도면이다.

도 2에서 X축은 샘플 인덱스를 나타내고, Y축은 CIR의 전력을 나타낸다.

단말은 기지국이 전송하는 PRS를 수신하여 CIR를 검출하며, 특정 임계값 이상의 전력을 가지는 경로들 중 가장 시간 지연이 작은 경로를 "선 도착 경로(First-Arrival Path: FAP)"로 간주할 수 있다. 이렇게 검출된 FAP의 샘플 인덱스로부터 샘플링 간격(T _s)의 정수 배에 해당하는 RSTD 값을 검출할 수 있다. 단, 이러한 샘플 검출 시에는 샘플링 간격의 소수 배에 해당하는 RSTD 값은 검출하지 못하게 되기 때문에, 검출한 FAP의 샘플 인덱스 값과 실제 RSTD 값 간에는 [-0.5T _s, -0.5T _s] 범위 내의 값을 가지는 소수부 타이밍 오프셋(Fractional Timing Offset: FTO) 이 존재한다.

참고로, 기지국이 전송하는 PRS는 기지국의 설정(Configuration)에 따라 1.5 MHz ~ 20 MHz의 대역폭을 가진다. 또한, 일반적으로 단말은 시스템 대역폭에 대응하는 샘플링율(Sampling Rate)을 적용하여 수신 신호를 샘플링하므로 시스템 대역폭이 작을 경우 샘플링율이 낮아져 샘플 단위로 RSTD를 추정 시에 추정의 정확도가 낮아진다. 즉, 시스템 대역폭이 작을 경우 [-0.5T _s, -0.5T _s] 범위 내의 값을 가지는 FTO의 크기가 증가한다.

이하에서는 상술한 바와 같은 RSTD 추정 과정에서 정밀도가 낮아지는 문제에 대한 기존의 두 가지 방식을 설명한다.

첫 번째 방식에서는, 현재 설정(Configuration)된 PRS 신호의 할당 대역폭 크기가 최대 대역폭인 20 MHz보다 작을 경우, 해당 대역폭 크기에 대응하는 FFT(fast Fourier transform) 사이즈를 적용하여 샘플링을 수행하지 않고 그보다 큰 FFT 사이즈를 강제로 적용하여 샘플링율을 증가시키고, 이를 통해 수신 신호로부터 RSTD 값을 측정하는 과정에서의 측정 해상도(resolution)를 향상시킴으로써 보다 정확한 RSTD 값에 기반한 위치 측위가 이루어질 수 있도록 한다. 이때, 달성 가능한 최대의 샘플링율은 시스템 대역폭이 20 MHz인 경우의 샘플링율이며, 그에 따른 샘플 간격은 T _s = 1/(15000 X 2048) ≒ 33 ns 이다.

기존의 두 번째 방식에서는, 샘플 간격의 소수 배에 해당하는 시간 오프셋인 FTO(Fractional Timing Offset)를 OFDM 기반 시스템에서의 ELD(Early-Late Detection) 기반의 알고리즘을 적용해 추정한다.

도 3은 ELD 기반의 알고리즘의 동작 원리를 설명하는 도면이다.

ELD 기반의 알고리즘은 통상적인 OFDM 시스템과 같이 주파수 영역에서 파일럿 부반송파를 이용한 채널 주파수 응답(CFR; Channel Frequency Response)를 추정하며, 해당 CFR에 0.5T _s 및 -0.5T _s에 해당하는 선형적 위상 회전을 가한 새로운 CFR H _E(k) 및 H _L(k)를 생성한 이후, 각각을 IFFT하여 ±0.5T _s 만큼 선행/지연된 CIR h _E[n] 및 h _L[n]을 얻는다. 이러한 과정을 하기 <수학식 2> 및 <수학식 3>으로 표현된다.

한편, 유한한 대역폭을 통하여 CIR을 측정할 때 해당 CIR에 대응하는 신호의 경로는 해당 CIR의 메인 로브(Main-Lobe)의 폭이 2/BW 인 싱크(Sinc) 함수 형태로 표현되며, 도 3에서 표현한 바와 같이 피크 지점을 기준으로 좌우 대칭 형태로 나타난다. 만약 현재 샘플링을 수행한 위치가 CIR 경로의 정확한 피크 지점일 때, 상술한 바와 같이 계산된 ±0.5T _s 만큼 선행/지연된 CIR의 FAP 전력인

은 같은 크기를 가진다. 그러나 FTO가 발생하여 피크 지점이 현재의 샘플링 지점에서 어느 한쪽으로 천이된 경우, P _E와 P _L은 서로 다른 값을 가지며 피크 지점에 가까이 있는 값이 더 큰 전력을 가지게 된다. 이러한 특성을 이용해, ELD 기반 알고리즘에서는 하기 <수학식 4>와 같은 FTO 메트릭(Metric) D를 계산한다.

상기 <수학식 4> 와 같은 FTO 추정값은 잡음으로 인한 추정 오차가 발생하지만, 통상적으로 무선 통신 시스템에서 활용되는 루프 필터(Loop Filter) 기반의 트래킹(Tracking)을 통해 FTO 추정값의 오차를 보정할 수 있다. 즉, 추정치 D 값의 0.01 ~ 0.1 배 정도를 FTO 추정값에 보정하여, 하기 <수학식 5>와 같이 FTO가 보정된 새로운 CFR을 생성한다.

상술한 바와 같이 FTO의 추정과 FTO의 일부 보정을 반복함으로써, 현재의 샘플링 지점을 CIR 경로의 피크 지점으로 이동시킬 수 있으며, 초기 샘플링 지점으로부터 샘플링 지점이 최종 수렴된 지점까지의 거리가 FTO의 최종적인 추정치가 된다. 이때, 수신측에서의 RSTD 추정치는 FAP의 샘플 인덱스로부터 얻어지는 샘플 간격의 정수배 지연과 추정된 FTO를 더한 값이 된다.

상술한 기존의 두 가지 방식을 적용하여 RSTD를 추정하는 경우, 비가시선(NLOS) 환경에서 경로 간 중첩으로 인한 추정 오차가 발생한다. 싱크(Sinc) 함수 형태로 나타나는 CIR의 특성을 고려할 때, 다중 경로가 존재하는 NLOS 채널 환경에서 FAP와 SAP(Second Arrival Path) 간의 시간 지연 차이(Second Path Delay)가 2/BW보다 크지 않을 경우, FAP와 SAP의 메인 로브(Main-Lobe) 간 경로 중첩(Path Overlap)이 발생한다. 경로 간 중첩이 발생하는 경우, 경로 간 상쇄/보강 간섭으로 인하여 CIR의 형태가 불규칙하게 변화하여 본래 경로의 위치가 아닌 다른 위치에서 피크 값이 관측될 수 있으며, 이러한 현상으로 인해 수신측에서 RSTD를 검출 시 오차가 발생할 수 있다.

한편, 신호 대역폭의 증가 시 2/BW로 정의되는 경로의 메인 로브의 폭이 좁아지므로 경로 간 중첩 현상을 개선할 수 있다. 즉, NLOS 환경에서 RSTD 추정 정밀도를 향상하기 위해서는 넓은 대역폭이 요구된다. 하기 <표 1>는 주요 다중경로 채널 모델을 고려할 때 메인 로브 및 제1 사이드 로브(First Side-Lobe)의 중첩을 회피하기 위하여 요구되는 대역폭을 나타낸 것이다.

상기 <표 1>을 참조하면, 메인 로브 중첩 회피를 목표할 경우 최대 66.7 MHz의 대역폭이 요구되고, 제1 사이드 로브(First Side-Lobe)까지의 중첩 회피를 목표로 할 경우 최대 200 MHz의 대역폭이 요구됨을 알 수 있다. 그러나 다중 경로의 시간 지연 크기는 송/수신측 사이의 경로 상 반사를 일으키는 장애물의 배치 상태에 따라 달라지므로, 실제 단말이 정확한 RSTD 값을 추정하기 위해 요구되는 대역폭 크기는 각 단말이 처한 채널 상황에 따라 크게 달라진다. 결론적으로, RSTD 추정의 정밀도를 향상 시키기 위해서는 넓은 대역폭이 요구된다.

이하의 설명은, 3GPP LTE Rel-12 및 그 이후의 시스템에서 정의된 D2D 통신 기술인 ProSe(Proximity Service)에 기반하여 측위 절차를 설명한다. 그러나 본 개시는 ProSe에만 한정되는 것은 아니며, 3GPP LTE 시스템 내에서의 기지국 기반 측위 기법에 적용하거나 기지국과 D2D 노드를 동시에 활용하는 방안도 고려할 수 있다. 또한, LTE 시스템 이외에 블루투스(Bluetooth), 와이파이(WiFi), GPS(global positioning system) 등의 다른 시스템에도 적용할 수 있음은 물론이다.

먼저, 본 개시의 실시예에 의한 무선 통신 시스템에서 단말의 측위 방법의 기본 개념을 간략히 설명한다.

본 개시에서는 기존의 셀룰러 통신 시스템에 기반한 측위 방식인 OTDoA 방식과 UTDoA 방식을 D2D 통신을 사용하여 위치 측정을 수행하도록 한다. 즉, 도 1에서 설명된 바와 같이 기존의 OTDoA 방식과 UTDoA 방식에서 단말은 서빙 기지국과 주변 기지국들과 통신을 수행하여 RSTD를 계산하였다.

본 개시에서는 단말이 기지국들이 아니라 해당 단말 주변의 D2D 단말들과 통신을 수행하여 RSTD를 계산한다. 구체적으로, 다운링크 방식인 OTDoA에 기반한 위치 추정 방식의 일 예는 다음과 같다. 먼저, 단말이 다른 D2D 단말들로부터 초기값으로 설정된 대역폭으로 송신된 "D2D PRS"(이하 "PRS"로 약칭함)들을 수신하고, 본 개시에서 제안하는 바에 따라 경로 간 중첩이 검출되는지 여부를 검사하고, 만일 중첩이 발생하였다면 상기 PRS의 대역폭이 시스템에서 허용된 최대 대역폭이 아니라면, 대역폭을 확장할 것을 네트워크 서버 등에게 요청할 수 있다. 상기 요청에 따라 네트워크 서버 등은 D2D 단말들에게 확장된 대역폭을 가지는 PRS를 송신할 것을 스케쥴링하고, D2D 단말들은 상기 확장된 대역폭을 가지는 PRS를 다시 송신하고, 해당 단말은 상기 확장된 대역폭을 가지는 PRS들을 수신하여 다시 경로 간 중첩의 발생 여부를 검사한다. 만일 중첩이 발생하지 않았다면 단말은 RSTD를 계산하고, 이를 네트워크 서버에 업로드할 수 있다. 네트워크 서버는 상기 업로드된 RSTD를 이용하여 단말의 위치를 추정할 수 있다. 만일 대역폭이 확장된 PRS를 수신한 경우에도 경로 간 중첩이 발생하였다는데, 확장된 대역폭이 시스템이 허용된 최대 대역폭이라면, 더 이상 대역폭의 확장을 요청할 수 없다. 따라서 확장된 대역폭을 갖는 PRS들을 수신하였음에도 경로 간 중첩이 발생하였다면, RSTD를 추정하기 이전에 남아있는 경로 간 중첩을 제거하는 동작을 추가로 수행할 수 있다. 경로 간 중첩을 제거하는 방식은 후술될 것이다.

상술한 내용은 본 개시에서 제안하는 OTDoA를 기반으로 D2D 측위 방식의 대표적인 예이다. 본 개시의 실시예들은 상술한 예 외에도, 다수의 실시예들이 가능하다. 이하에서 본 발명의 다양한 실시예들이 설명될 것이다.

이하의 본 개시의 실시예들의 설명에서 "앵커 노드(anchor node)"는 네트워크 사업자에 의하여 특정 위치에 미리 설치되어 있는 고정형 D2D 단말일 수 있으며, 이 경우 각 앵커 노드의 위치 정보는 미리 설정되어서, 해당 앵커 노드, 주변의 앵커 노드 및 네트워크 서버 등에게 알려져 있을 수 있다. 또한, 앵커 노드는 GPS 등의 종래 측위 기술을 통하여 사전 위치가 파악된 이동형 D2D 단말일 수 있으며, 이 경우에도 앵커 노드의 위치 정보는 해당 앵커 노드 및 네트워크 서버에 의하여 파악되어 있을 수 있다.

본 개시에서 단말은 복수의 앵커 노드들과 통신을 수행하여 RSTD를 추정한다. 즉, 단말은 복수의 앵커 노드들로부터 PRS를 수신하거나, 복수의 앵커 노드들에게 PRS를 송신할 수 있다. 다만, 설명의 편의상 이하에서 "앵커 노드"가 명백히 하나의 앵커 노드를 의미하지 않는 이상 "복수 개의 앵커 노드들"의 의미가 될 것이다.

한편, 네트워크 서버는 서빙 기지국과 연결되어 있기 때문에, 단말 또는 앵커 노드들과 통신을 수행할 경우, 서빙 기지국을 경유하여 통신을 한다. 따라서 이하의 설명에서 단말 또는 앵커 노드들이 네트워크 서버와 통신을 수행하는 것은 서빙 기지국을 경유하는 것이 생략된 경우라도 서빙 기지국을 경유하여 통신을 수행하는 것을 나타낸다.

도 4는 본 개시의 실시예에 따라 D2D 기반의 측위 방법의 전체 동작을 설명하는 도면이다.

411단계는 초기화 및 요청(Initiation / Request) 단계로써, 단말(401) 또는 네트워크 서버(407)에 의하여 측위 요청이 수행되고, 또한, 네트워크 서버(407)가 측위에 활용할 수 있는 단말(401) 주변의 앵커 노드(403)를 파악하기 위한 정보 교환이 이루어진다. 상기 411단계의 초기화 및 요청 단계는 OTDoA 기반인지, 또는 UTDoA 기반인지 여부 등에 따라 다양한 실시예들이 가능하다. 이러한 다양한 실시예들은 도 5에서 상세히 설명될 것이다.

413단계는 PRS 스케쥴링 및 보조 데이터가 송수신되는 단계로서, 측위를 위한 PRS 송신을 스케쥴링되고, PRS를 수신하는 수신측에게 PRS 수신을 위해 필요한 보조 데이터가 전달된다. 이때, 초기 PRS의 송신 대역폭은 고정된 크기의 초기 대역폭(Initial BW)이 적용되며, PRS 송신을 위한 초기 대역폭의 크기는 미리 정의되거나 네트워크 서버(407)에 의하여 구성(Configuration)될 수 있다.

상기 413단계는 PRS를 송신하는 주체가 앵커 노드(403)인지 또는 단말(401)인지를 기준으로 하여 OTDoA 방식과 UTDoA 방식으로 구현될 수 있다. 또한, PRS로 활용되는 신호의 종류가 PSSCH 신호 복조용 DM-RS(Demodulation-Reference Signal)인 경우와, SRS(Sounding Reference Signal)인 경우에 따라 다르게 구현될 수 있다.

또한, 보조 데이터의 종류 및 전달 방법에 따라 구체적인 절차가 달라질 수 있다. 여기서 PRS를 수신하는 단말(401)에게 송신되는 보조 데이터는 PRS 수신을 위해 필수적으로 요구되는 필수적 보조 데이터(Essential 보조 데이터)와 PRS를 수신하기 위해서는 불필요하지만 단말(401)이 자신의 위치를 직접 추정하기 위해 필요한 선택적 보조 데이터(Optional 보조 데이터)로 구분할 수 있다. 상기 보조 데이터는 네트워크 서버(407)에 의하여 송신되거나 또는 PRS를 송신하는 주체가 직접 단말(401)에게 전달하는 방법이 있을 수 있다. 상술한 여러 가지 경우들은 도 6a 및 도 6b에서 상세히 설명될 것이다.

415 단계는 413단계에서 PRS 송신을 스케쥴링 받은 엔터티에 의하여 PRS 송신이 수행되는 단계이다. 415단계에서 PRS를 송신하는 엔터티 및 이를 수신하는 엔터티는 각각 단말(401) 주변의 앵커 노드(403)와 단말(401)이 될 수 있고, 반대로, 단말(401)이 PRS를 송신하고, 단말(401) 주변의 앵커 노드(403)가 PRS를 수신할 수도 있다. 이때, 상기 413단계에서 초기 대역폭으로 PRS가 스케쥴링되므로, 415단계에서 송신되는 PRS의 대역폭은 상기 초기 대역폭이 된다.

417단계는 415단계에서 PRS를 수신한 엔터티가 다중 경로로 인한 경로 간 중첩의 발생 여부 및 중첩 정도를 검출하고, 검출 결과에 따라 확장된 대역폭을 가지는 PRS를 재송신할 것을 요청하고, 상기 요청에 따라 PRS 재송신을 위한 스케쥴링 및 관련된 보조 데이터의 송수신이 수행된다. 단말(401)이 경로 간 중첩을 검출하기 위한 구체적인 동작은 후술될 것이다. 만일 경로 간 중첩이 검출되지 않았다면, 421단계에서 RSTD 검출이 수행될 것이다. 반면, 경로 간 중첩이 검출되면, 검출된 경로 간 중첩을 개선하기 위하여 PRS를 송신하는 엔터티에 대역폭 확장을 요청한다.

419단계에서는 417단계에서 확정된 PRS 대역폭을 적용하여 PRS 송수신이 수행된다. 송신 대역폭이 확장되었다는 점을 제외하고, 415단계의 절차와 동일한 절차에 의하여 수행될 수 있다.

421단계에서는 수신된 PRS를 이용하여 RSTD의 계산 및/또는 해당 단말(401) 자신에 위치 추정이 수행된다. 한편, RSTD의 계산 시, 단말(401)은 선택적으로 반복적 경로 간 중첩 제거 알고리즘을 적용해 추정 정밀도를 향상시킬 수 있다. 반복적 경로 간 중첩 제거 방식의 구체적인 동작은 후술하기로 한다. 단말(401)이 RSTD를 추정한 이후, 413단계에서 각 경우들 가운데 적용된 방식별로 단말(401)이 직접 측위를 수행하거나 RSTD를 네트워크 서버(407)로 업로드한 이후에 측위를 수행할 수 있다.

한편, 도면에 도시되지는 않았으나, 각각의 엔터티들은 본 개시의 실시예에서 설명하는 기능을 수행하기 위한 구성들을 포함할 수 있다. 일 예로, 네트워크 서버(407)는 외부 엔터티와 신호 송수신을 위한 송수신부와, PRS 송신의 스케쥴링을 수행하는 스케쥴링부, 전체적인 동작을 제어하는 제어부 등을 포함할 수 있다. 또한, 서빙 기지국(405)도 송수신부, 제어부 등을 포함할 수 있다.

도 5a 및 도 5b는 도 4의 411단계에서 초기화/요청 절차에서 가능한 경우들을 설명하는 도면이다.

도 5a 및 도 5b는 6개의 경우들을 도시하고 있으며, 설명의 편의상 <Option 1.1>(510)~<Option 1.6>(560)으로 표기하였다.

<Option 1.1>(510) 내지 <Option 1.3>(530)은 OTDoA 방식을 기반으로 하는 경우로서, 단말(401)이 측위 요청 메시지를 요청하는 방식이다.

<Option 1.1>(510)에서, 단말(401)은 네트워크 서버(407)로 직접 측위 요청(Positioning Request) 메시지를 송신한다(511). 이 절차는 종래 기지국에 기반하여 측위 동작을 수행 시에, 네트워크 서버(407)에게 측위 요청을 하기 위하여 정의되어 있는 어플리케이션 레벨(Application Level) 프로토콜인 LPP(LTE Positioning Protocol)를 변형하여 수행될 수 있으며, 이 경우 단말(401)의 측위 요청 메시지는 PUSCH(Physical Uplink Shared Channel)를 통하여 송신될 수 있다. 한편, 측위 요청 메시지에는 단말(401) 주변의 앵커 노드(403)에 대한 식별자(IDendification: ID) 정보가 포함되어 있다.

다만, 이러한 D2D 기반의 측위 절차를 수행하기 위하여 각 단말(401)은 자신의 주변에 위치한 앵커 노드(403)의 존재 여부 및 각 앵커 노드(403)의 ID 정보를 사전에 파악할 수 있어야 한다. 이는 단말(401)의 D2D 단말(401) 탐색 동작을 통하여 이루어질 수 있다. 예를 들면, 앵커 노드(403)가 자신의 D2D 단말(401) 탐색 메시지 송신 시 자신이 측위 동작의 지원을 위한 노드임을 지시하는 별도의 정보(예를 들어, Application ID, Flag bits)를 탐색 메시지 내에 포함하여 송신함으로써 해당 단말(401)에게 앵커 노드(403)가 존재함을 알릴 수 있다.

다시 도 5a를 참조하면, 상기 측위 요청 메시지를 수신한 네트워크 서버(407)는 단말(401) 주변에 어떤 앵커 노드(403)가 있는지 알 수 있다. 이때, 충분한 측위 정확도를 보장하기 위해서 앵커 노드(403)와 단말(401) 사이의 거리가 가까워 높은 신호 대 잡음 전력비(SNR: Signal-to-Noise power Ratio) 및 LoS 확률을 가져야 할 것이다. 이를 위하여 단말(401)의 측위를 지원하는 앵커 노드(403)는 아래의 방식으로 선택될 수 있다.

(1) 단말(401)이 탐색에 성공한 모든 앵커 노드(403)의 리스트를 네트워크 서버(407)로 업로드하고, 네트워크 서버(407)에서 앵커 노드(403)를 선택한다. 이때, 단말(401)은 각 앵커 노드(403)로부터 수신한 탐색 신호의 RSRP(Reference Signal Received Power)를 함께 업로드하며, 네트워크 서버(407)는 RSRP를 기준으로 단말(401)과의 거리가 가까운 일부 앵커 노드(403)를 선택한다.

(2) 단말(401)이 탐색에 성공한 모든 앵커 노드(403)의 리스트를 네트워크 서버(407)로 업로드하고, 네트워크 서버(407)에서 앵커 노드(403)를 선택한다. 이때, 각 앵커 노드(403)의 기하학적 배치 형태에 따라 측위 성능이 달라질 수 있음을 고려해, 네트워크 서버(407)는 앵커 노드(403)의 배치 형태를 고려해 일부 앵커 노드(403)를 선택한다.

(3) 단말(401)은 탐색에 성공한 모든 앵커 노드(403)의 리스트를 네트워크 서버(407)에게 업로드하고, 네트워크 서버(407)는 앵커 노드(403)를 선택한다. 이때, 단말(401)은 각 앵커 노드(403)로부터 수신한 탐색 신호의 RSRP를 함께 업로드하며, 네트워크 서버(407)는 RSRP 및 앵커 노드(403)의 배치 구조를 함께 고려하여 일부 앵커 노드(403)를 선택한다.

(4) 단말(401)은 주변의 다수 앵커 노드(403) 중 탐색 신호의 수신 전력이 일정 수준 이상인 앵커 노드(403)를 선택하거나, 탐색 신호의 수신 전력이 높은 순서로 일정 개수의 앵커 노드(403)를 선택하고, 선택한 해당 앵커 노드(403)의 ID만을 네트워크 서버(407)에게 알릴 수 있다.

<Option 1.2>(520)에서, 단말(401)은 주변의 앵커 노드(403)에게 측위를 요청한다(521). 여기서 D2D 단말(401) 탐색 용도의 채널인 PSDCH(Physical Sidelink Discovery Channel) 상에서 디스커버리 메시지(Discovery Message)를 송신 시 측위 요청을 나타내는 별도의 정보들(Application ID, Flag bits)을 측위 요청 메시지에 포함시켜 송신하거나, D2D 통신 용도의 PSSCH(Physical Sidelink Shared Channel) 상에서의 메시지 송신을 통하여 이루어질 수 있다.

한편, 단말(401)로부터 측위 요청 메시지를 수신한 앵커 노드(403)는 기지국(405)에게 PRS 스케쥴링을 요청한다(523). 이때, 상술한 Option 1.1의 경우와 유사하게, 단말(401)이 송신한 PSDCH 또는 PSSCH 신호의 수신 전력이 일정 값 이상인 경우(522) 앵커 노드(403)가 PRS 스케쥴링을 요청하도록 제한한 수 있다. 또한, 경로 간 중첩 발생 여부를 검사하고 경로 간 중첩이 발생하지 않은 경우에 앵커 노드(403)가 PRS 스케쥴링을 요청하도록 제한한 수도 있다.

한편, 단말(401)의 측위를 지원하는 앵커 노드(403)는 다음의 방법으로 선택할 수 있다.

(1) 단말(401)이 송신하는 PSDCH 또는 PSSCH 신호를 수신한 D2D 노드들은 기지국(405)에게 PRS 스케쥴링을 요청하고, 단말(401)로부터 수신한 신호의 RSRP를 기지국(405)으로 송신한다. 기지국(405)은 수신한 RSRP를 고려하여 일부 앵커 노드(403)를 선정하고 해당 앵커 노드(403)의 PRS 송신을 스케쥴링한다.

(2) 단말(401)이 송신하는 PSDCH 또는 PSSCH 신호를 일정 전력 이상으로 수신한 D2D 노드들이 측위를 지원하는 노드가 되어 기지국(405)에게 PRS 스케쥴링을 요청한다.

<Option 1.3>(530)에서는, 상기 <Option 1.2>와 동일한 형태로 단말(401)이 주변 앵커 노드(403)에게 측위를 요청하며, 이를 수신한 앵커 노드(403)는 측위를 요청하는 단말(401)의 존재 및 해당 단말(401)의 ID 정보를 네트워크 서버(407)에 알린다.

단말(401)의 측위를 지원하는 앵커 노드(403)는 다음의 방법으로 선택할 수 있다.

(1) 단말(401)이 송신하는 PSDCH 또는 PSSCH 신호를 일정 전력 이상으로 수신한 D2D 노드들은 모두 네트워크 서버(407)에 응답하고, 네트워크 서버(407)에서 그 중 일부의 앵커 노드(403)를 선택한다. 이때, 각 앵커 노드(403)는 단말(401)이 송신한 탐색 신호 또는 D2D 통신 신호의 RSRP을 함께 네트워크 서버(407)로 송신하여 네트워크 서버(407)가 RSRP를 기준으로 앵커 노드(403)를 선택할 수 있도록 지원할 수 있다.

(2) 단말(401)이 송신하는 PSDCH 또는 PSSCH 신호를 일정 전력 이상으로 수신한 D2D 노드들은 모두 네트워크 서버(407)에 응답하고, 상기 응답을 수신한 네트워크 서버(407)는 그 중 일부의 앵커 노드(403)를 선택한다. 이때, 네트워크 서버(407)는 각 앵커 노드(403)의 기하학적 배치 형태에 따라 측위 성능이 달라질 수 있음을 고려하여, 앵커 노드(403)의 배치 형태를 고려하여 앵커 노드(403)를 선택할 수 있다.

(3) 단말(401)이 송신하는 PSDCH 또는 PSSCH 신호를 일정 전력 이상으로 수신한 D2D 노드들은 모두 네트워크 서버(407)에 응답하고, 상기 응답을 수신한 네트워크 서버(407)는 그 중 일부의 앵커 노드(403)를 선택한다. 이때, 각 앵커 노드(403)는 단말(401)이 송신한 탐색 신호 또는 D2D 통신 신호의 RSRP을 함께 네트워크 서버(407)에 업로드하고, 네트워크 서버(407)는 RSRP와 각 앵커 노드(403)의 기하학적 배치 구조를 동시에 고려하여 앵커 노드(403)를 선택한다.

이하의 <Option 1.4>(540) 내지 <Option 1.6>(560)은 UTDoA 방식을 기반하여 하여 네트워크 서버(407)가 측위 요청 메시지를 송신하는 방식이다.

<Option 1.4>(540)에서, 네트워크 서버(407)가 특정 단말(401)의 측위를 수행하고자 하는 경우, 해당 단말(401)에게 측위 가능 여부를 묻는 측위 능력 요청 메시지(Positioning Capability Request Message)를 송신할 수 있다(541). 다만, 이 경우 단말(401)은 RRC_CONNECTED 상태이어야 한다. 상기 측위 능력 요청 메시지를 수신한 단말(401)은 D2D 기반의 측위가 가능한 상황인지를 판단하고, 그에 대한 응답을 할 수 있다. 만일 주변에 3개 이상의 앵커 노드(403)가 존재하여 D2D 기반 측위가 가능한 상황일 경우, 단말(401)은 주변 앵커 노드(403)의 ID 정보를 포함하는 측위 능력 응답 메시지(Positioning Capability Response Message)를 네트워크 서버(407)에게 송신한다(543). 참고로, 상술한 과정은 기존의 LTE 시스템에 정의되어 있는 LPP를 변형하여 수행될 수 있다.

한편, 단말(401)의 측위를 지원하는 앵커 노드(403)를 선택하는 방법은 상기<Option 1.1>에서 고려된 방식이 동일하게 적용될 수 있다.

<Option 1.5>(550)에서, 네트워크 서버(407)가 특정 단말(401)의 측위를 수행하고자 하는 경우, 해당 단말(401) 주변에 위치할 것으로 예상되는 앵커 노드(403)에게 해당 단말(401)의 ID 정보를 포함하는 근접 요청 메시지(Proximity Request Message)를 송신하여 응답을 요청할 수 있다(551). 한편, 네트워크 서버(407)가 근접 요청 메시지를 송신하는 앵커 노드(403)의 대상은 특정 지역/국가에 속하는 모든 앵커 노드(403)가 대상이 될 수도 있으며, 단말(401)이 접속해 있는 기지국(405)을 네트워크 서버(407)가 알고 있을 경우, 해당 기지국(405) 커버리지 내에 있는 앵커 노드(403) 또는 해당 기지국(405) 커버리지 및 그 주변 기지국의 커버리지 내에 있는 앵커 노드(403)로 한정할 수 있다. 한편, 네트워크 서버(407)로부터 응답 요청을 받은 앵커 노드(403)는 단말(401) 탐색을 수행하여 주변의 단말(401)을 식별하며(552), 네트워크 서버(407)로부터 탐색을 요청받은 단말(401)이 발견될 경우 해당 단말(401)이 발견되었음을 알리는 정보를 포함하는 근접 응답 메시지(Proximity Request Message)를 네트워크 서버(407)에게 송신한다(553).

한편, 단말(401)의 측위를 지원하는 앵커 노드(403)를 선택하는 방법은 상기 <Option 1.3>(530)에서 설명된 방식이 동일하게 적용될 수 있다.

<Option 1.6>(560)에서는, 상기 <Option 1.5>(550)와 동일한 형태로 네트워크 서버(407)가 앵커 노드(403)에게 근접 요청 메시지(Proximity Request Message)를 송신하여 특정 단말(401)이 근접하였는지 여부를 확인할 것을 요청한다(561). 앵커 노드(403)는 단말(401) 탐색을 수행하고(562), 상기 특정 단말(401)이 발견될 경우 해당 단말(401)에게 근접 요청 메시지(Proximity Request Message)를 전달하여 네트워크 서버(407)가 위치 측정을 요청하였음을 알릴 수 있다(563). 한편, 상기 <Option 1.4>와 달리 단말(401)은 네트워크 서버(407)가 아닌 앵커 노드(403)로부터 측위 요청 메시지를 수신하므로, RRC_IDLE 상태에서도 이러한 동작이 가능하다. 한편, 측위 요청 메시지를 수신한 단말(401)은 주변의 앵커 노드(403)에 대한 ID 정보를 포함하는 측위 능력 응답 메시지(Positioning Capability Response Message)를 네트워크 서버(407)에게 송신한다(565).

한편, 단말(401)의 측위를 지원하는 앵커 노드(403)를 선택하는 방법은 <Option 1.1>에서 고려된 방법이 동일하게 적용될 수 있다.

도 6a 및 도 6b는 도 4의 413단계의 PRS 스케쥴링 및 보조 데이터를 송수신하기 위한 가능한 경우들을 설명하는 도면이다.

구체적으로 도 6a 및 도 6b에서는, OTDoA 기반의 측위 방식의 경우와, UTDoA 기반의 측위 방식의 경우에서, 신호 교환 절차 및 각 신호가 송신되는 채널, 송신되는 메시지의 종류가 도시되어 있다. 다양한 구현 방안에 따라 12가지의 옵션들이 도시되었으며, 편의 상 <Option 2.1>~ <Option 2.12>으로 표기되었다.

<Option 2.1>과<Option 2.2>는 편의상 참조 번호 610에 함께 도시되었다. 이 경우, OTDoA 기반 측위를 수행하기 위하여 네트워크 서버(407)는 앵커 노드(403) 각각에게 D2D 통신 신호 송신을 스케쥴링한다(611). 이후에, <Option 2.1>에서 앵커 노드(403)는 단말(401)에게 별도의 보조 데이터를 제공하지 않거나, <Option 2.2>에서 앵커 노드(403)는 단말(401)에게 별도의 보조 데이터를 송신할 수 있다(613). 참조 번호 613에서 <Option 2.1>에서 보조 데이터가 송신되지 않음은 "No assist. Data"로 표기되었다.

상기 <Option 2.1>에서 앵커 노드(403)가 보조 데이터를 단말(401)에게 제공하지 않아도 되는 이유는, 3GPP LTE Rel-12 표준에서 PSCCH(Physical Sidelink Control Channel)를 통하여 각 앵커 노드(403)가 송신하는 PSSCH를 수신하기 위한 필수적 보조 데이터(Essential Assistant Data)가 이미 제공되기 때문이다. 한편, 단말(401)은 자신의 위치를 스스로 추정할 수는 없기 때문에, 단말(401)은 추정된 RSTD 정보를 네트워크 서버(407)에게 업로드한다. 이후, 각 앵커 노드(403)의 위치 정보를 알고 있는 네트워크 서버(407)가 단말(401)의 위치를 추정할 수 있다.

상술한 것처럼, <Option 2.2>는 앵커 노드(403)가 단말(401)에게 별도의 보조 데이터를 송신하는 경우이다. 즉, 앵커 노드(403) 각각은 자신의 위치 정보 및 송신 시각 정보를 "선택적 보조 데이터"로 구성하여 단말(401)에게 송신한다. 단말(401)은 상기 선택적 보조 데이터에 기초하여 단말(401) 스스로 자신의 위치를 측위할 수 있다. 참고로, 상기 선택적 보조 데이터는 PSSCH 신호에 포함되어 송신될 수 있다.

<Option 2.3>(620)에서는, 상기 <Option 2.1> 및 <Option 2.2>와 같이, OTDoA 기반 측위를 수행하기 위하여 네트워크 서버(407)는 앵커 노드(403) 각각에게 D2D 통신 신호 송신을 스케쥴링한다(621). 이후, 네트워크 서버(407)는 앵커 노드(403)의 위치 정보 및 송신 시각 정보를 "선택적 보조 데이터"로 구성하여 단말(401)에게 송신한다(631). 단말(401)은 상기 선택적 보조 데이터에 기초하여 단말(401) 스스로 자신의 위치를 측위할 수 있다. 참고로, 상기 선택적 보조 데이터는 PDSCH 신호에 포함되어 송신될 수 있다. <Option 2.3>(620)에서는 네트워크 서버(407)가 선택적 보조 데이터를 송신하는데, 이는 <Option 2.2>에서 앵커 노드(403)가 선택적 보조 데이터를 송신한 것과 다르다.

<Option 2.2>에서 설명된 것처럼, 단말(401)은 자신의 위치를 스스로 추정할 수는 없기 때문에, 단말(401)은 추정된 RSTD 정보를 네트워크 서버(407)에게 업로드한다. 이후, 각 앵커 노드(403)의 위치 정보를 알고 있는 네트워크 서버(407)가 단말(401)의 위치를 추정할 수 있다.

<Option 2.4>(630)에서는, 도 3의 <Option 1.2>(320)와 같이 측위 동작에 네트워크 서버(407)가 관여하지 않는 경우를 가정한 것이다. 이 경우, 기지국(405)은 각 앵커 노드(403)에게 D2D 통신 신호 송신을 스케쥴링하여 PRS 송신을 지시할 수 있다(631). 이때 단말(401)의 측위에 필요한 앵커 노드(403)의 위치 정보 및 송신 시각 정보가 포함된 선택적 보조 데이터가 단말(401)에게 송신되어야 하는데, 기지국(405)은 앵커 노드(403)의 위치 정보 및 송신 시각 정보를 알 수 없으므로, 각각의 앵커 노드(403)가 선택적 보조 데이터를 단말(401)에게 송신한다(633).

<Option 2.5> 및 <Option 2.6>은 참조 번호 640에 함께 도시되었다. <Option 2.7> 및 <Option 2.8>은 참조 번호 650에 함께 도시되었다

<Option 2.5>, <Option 2.6>, <Option 2.7> 및 <Option 2.8>에서는, OTDoA 기반 측위를 수행하기 위하여 네트워크 서버(407)가 앵커 노드(403) 각각에게 SRS 신호 송신을 스케쥴링한다(641, 651). 이때, 단말(401)은 SRS 신호를 수신하기 위하여 보조 데이터가 필요하다. (FFT 윈도우의 위치 결정에 필요한) SRS 신호의 송신 시각 정보 및 SRS의 시간/주파수 축 상 위치 정보, SRS 시퀀스 인덱스(Sequence Index) 정보는 필수적 보조 데이터이다. 또한, 단말(401)이 자신의 위치를 직접 추정하기 위하여 필요한 앵커 노드(403)의 위치 정보 및 송신 시각 정보는 선택적 보조 데이터가 될 수 있다. 참조 번호 643은 앵커 노드(403)가 보조 데이터를 단말(401)에게 송신되는 경우이고, 참조 번호 353은 네트워크 서버(407)가 보조 데이터를 단말(401)에게 송신하는 경우를 도시한 것이다. 구체적인 설명은 다음과 같다.

즉, 앵커 노드(403)는 상기 필수적 보조 데이터를 구성하여 단말(401)에게 직접 송신하거나(Option 2.5), 상기 필수적 보조 데이터와 선택적 보조 데이터를 함께 구성하여 단말(401)에게 직접 송신할 수 있다(Option 2.6). 또한, 네트워크 서버(407)는 상기 필수적 보조 데이터를 단말(401)에게 송신하거나(Option 2.7), 상기 필수적 보조 데이터와 선택적 보조 데이터를 함께 단말(401)에게 송신할 수 있다(Option 2.8).

한편, SRS 신호는 원래 상향링크 채널 상태의 측정을 위하여 활용된다. 따라서 이러한 SRS를 PRS로 활용하는 경우 기지국(405)은 상향링크 채널 상태의 측정을 위하여 송신되는 SRS와, PRS 용도로 송신되는 SRS를 구분해야 한다. 이때, 앵커 노드(403)에게 PRS 용도로 SRS를 스케쥴링한 기지국(405)은 추후에 해당 앵커 노드(403)로부터 SRS가 송신되었을 때 해당 SRS가 측위 동작을 지원하기 위한 용도로 송신되었음을 사전에 인식하고 있다. 따라서 기지국(405)은 해당 측위 지원을 위한 SRS에 대응하여 상향링크 채널 상태의 측정을 위한 동작을 하지 않으면, 측위 지원을 위한 SRS 송신에 대하여 불필요한 동작을 피할 수 있다.

<Option 2.9>(660)에서는, 도 3의 <Option 1.2>(320)와 같이 측위 절차에 네트워크 서버(407)가 관여하지 않는 경우를 가정한 상태에서, 기지국(405)이 각 앵커 노드(403)에게 업링크 SRS 신호 송신을 스케쥴링하여 PRS 송신을 지시한다(661). 이 경우 단말(401)이 직접 측위를 수행하기 위해 상기 <Option 2.5> 내지 <Option 2.5> 등에서 설명된 필수적 보조 데이터 및 선택적 보조 데이터가 단말(401)에게 전달되어야 하는데, 앵커 노드(403)는 상기 보조 데이터들을 포함한 D2D 통신 메시지 단말(401)에게 송신한다(663).

<Option 2.10>(670)에서는, UTDoA에 기반한 측위 동작을 수행하기 위하여 네트워크 서버(407)가 단말(401)에게 D2D 통신 신호 송신을 스케쥴링한다(671). 이 경우, PSCCH(Physical Sidelink Control Channel)를 통하여 단말(401)이 송신하는 PSSCH를 수신하기 위한 필수적 보조 데이터가 이미 제공되므로, 앵커 노드(403)에게는 별도의 보조 데이터가 제공되지 않는다(Option 2. 10). 한편, UTDoA에 기반하여 측위 동작을 수행시에, 각 앵커 노드(403)에서 계산된 RSTD 정보가 수집되어야 측위 동작이 수행될 수 있으므로, 각 앵커 노드(403)가 RSTD 정보를 네트워크 서버(407)에게 업로드한다. 즉, 선택적 보조 데이터를 제공하는지 여부와 무관하게 UTDoA에 기반한 측위 방식의 특성상 앵커 노드(403)가 독자적으로 단말(401)의 위치를 추정할 수는 없으므로, 별도의 선택적 보조 데이터는 제공되지 않는다. 보조 데이터가 단말(401)에 제공되지 않음은 참조 번호 673에 도시되었다.

<Option 2.11>(680) 및 <Option 2.12>(690)에서는, UTDoA에 기반한 측위 동작을 수행하기 위하여 네트워크 서버(407)가 단말(401)에게 SRS 신호 송신을 스케쥴링한다(681, 691). 이 경우, 단말(401) 주변의 앵커 노드(403)가 단말(401)이 송신하는 SRS 신호를 수신하기 위하여, SRS 신호의 대략적인 송신 시각 및 SRS의 시간/주파수 축 상 위치, SRS 시퀀스 인덱스 정보가 필수적 보조 데이터로 구성되어 앵커 노드(403)에게 전달해야 한다.

그에 따라, 단말(401)은 상기 필수적 보조 데이터를 단말(401)이 송신하는 PSSCH 신호 내에 소정의 메시지로 구성하여 앵커 노드(403)에게 직접 송신할 수 있다(683). 또는, 네트워크 서버(407)가 상기 필수적 보조 데이터를 PDSCH를 통하여 앵커 노드(403)에게 송신할 수 있다(693). 한편, 상기 <Option 2.8>과 동일하게 UTDoA 기반으로 하는 측위 시에는 별도의 선택적 보조 데이터는 앵커 노드(403)에게 제공되지 않는다.

도 7a 및 도 7b는 도 4의 417단계의 경로 간 중첩 검출 및 대역폭 확장 요청 단계에서 가능한 경우들을 설명하는 도면이다.

상술한 것처럼, 도 4의 417단계에서는 PRS를 수신한 엔터티가 다중 경로로 인한 경로 간 중첩의 발생 여부 및 중첩 정도를 검출하고, 검출 결과에 따라 확장된 대역폭을 가지는 PRS를 재송신할 것을 요청하고, 상기 요청에 따라 PRS 재송신을 위한 스케쥴링 및 관련된 보조 데이터의 송수신이 수행된다.

여기서, PRS 재송신 스케쥴링 및 보조 데이터의 송수신 방법은, 도 4의 413단계의 PRS 스케쥴링 및 보조 데이터 송수신에 대한 예들인 도 6a 및 도 6b의 <Option 2.1> 내지 <Option 2.12> 가운데 어떤 방법이 적용되었는지에 따라 동일한 옵션이 재사용되거나 다른 옵션이 사용될 수 있다.

이하에서는 도 4의 413단계에서 도 6a의 <Option 2.2>가 사용되고, 도 4의 417단계에서도 <Option 2.2>와 동일한 방식의 PRS 스케쥴링 및 보조 데이터 전달 방식이 사용되는 경우로 한정하여 대역폭을 확장하는 절차를 설명한다. 다만, 아래의 설명 외의 다양한 옵션이 사용되는 경우에도 동일한 방식의 대역폭 확장 절차가 변형되어 적용될 수 있다.

도 7a 및 도 7b에서는 도 4의 413단계에서 <Option 2.2>를 사용하고, 도 4의 417단계에서도 <Option 2.2>와 동일한 방식의 PRS 스케쥴링 및 보조 데이터 전달 방식을 사용하는 경우를 가정하였다.

아래 설명되는 모든 경우들에 있어서, PRS를 수신하는 단말(401)에서 경로 간 중첩의 발생 여부 및 중첩 정도를 검출하는 동작이 선행된다. 경로 간 중첩을 검출한 이후의 과정은 PRS 수신 단말(401)이 대역폭 확장 요청을 수신하는 대상 및 대역폭을 확장하는 방식에 따라 아래의 4가지 옵션들이 존재한다. 상기 4가지 옵션들은 설명의 편의상 <Option 4.1>(710) 내지 <Option 4.4>(740)로 표기하였다.

<Option 4.1>(710)에서는, PRS 수신측이 경로 간 중첩을 검출한 경우 네트워크 서버(407)로 대역폭 확장 요청 신호를 송신한다. 이때 PRS 수신측은 1비트의 경로 간 중첩 지시자(Path overlap Indicator)를 사용하여 대역폭 확장이 필요함을 네트워크 서버(407)에게 알리거나, 또는 복수 개의 비트열로 구성되는 경로 간 중첩 지시자를 사용하여 경로 간 중첩의 정도를 나타낼 수 있다.

한편, 네트워크 서버(407)가 대역폭 확장 요청을 단말(401)로부터 수신하면, 확장될 대역폭의 크기는 네트워크 서버(407)에서 결정할 수 있다. 일 예로, 네트워크 서버(407)는 셀 내의 D2D 트래픽 부하의 상황 또는 스케쥴링 우선 순위(Priority) 등을 고려하여, 확장될 PRS 대역폭의 크기를 결정할 수 있다.

다른 예로, 네트워크 서버(407)가 대역폭 확장 요청을 단말(401)로부터 수신하면, 현재의 PRS 대역폭을 고려하여 미리 설정된 대역폭 레벨(Level)에 따라 단계적으로 대역폭을 확장시킬 수 있다. 예를 들어, 도 7a의 710을 참조하면, 초기 대역폭으로 송신된 PRS를 수신한 수신측으로부터 대역폭 확장 요청이 네트워크 서버(407)에서 수신된 경우(711), Extended₁이라는 사전 정의된 대역폭에 따라 PRS를 앵커 노드(403)에게 다시 스케쥴링할 수 있다(712). 앵커 노드(403)는 보조 데이터와 PRS를 Extended₁ 크기의 대역폭으로 단말(401)에게 송신한다(713). 상기 Extended₁의 대역폭으로 PRS를 수신한 단말(401)이 경로 간 중첩을 검출한 경우(714), 단말(401)은 다시 대역폭 확장 요청을 네트워크 서버(407)로 송신하고(715), 네트워크 서버(407)는 상기 Extended₁보다 큰 다음 레벨의 Extended₂의 대역폭으로 PRS를 앵커 노드(403)에게 다시 스케쥴링할 수 있다(716). 앵커 노드(403)는 보조 데이터와 PRS를 Extended₂ 크기의 대역폭으로 단말(401)에게 송신한다(717).

또 다른 예로, PRS 수신측이 다수의 비트열로 이루어진 경로 간 중첩 지시자를 사용하여 경로 간 중첩이 발생한 정도를 지시해 왔다면, 네트워크 서버(407)는 경로 간 중첩 발생의 정도에 근거하여 대역폭을 결정할 수도 있다. 즉, 경로 간 중첩이 많이 발생한 경우 요구되는 대역폭 또한 클 것이므로, 발생한 경로 간 중첩의 양에 비례하여 PRS 대역폭의 확장량을 결정할 수도 있다.

한편, 확장된 PRS 대역폭은 네트워크 서버(407)에서 결정하는 PRS의 최대 대역폭보다 작거나 같은 값으로 결정된다. 이때, PRS의 대역폭은 캐리어 집적(Carrier Aggregation: CA)을 통하여 하나의 캐리어 컴포넌트(Component Carrier: CC)의 최대 대역폭인 20 MHz를 초과하여 설정될 수 있다. 이 경우 각 기지국(405)에서 활용 가능한 CC들 중에서 어떤 CC를 결합하여 CA가 적용된 PRS를 스케쥴링할지의 여부가 미리 결정되거나 네트워크 서버(407)에 의하여 결정될 수 있다. 한편, CA가 적용된 PRS 송신 대역폭 확장 시에는 네트워크가 PRS 송신측에 PRS 스케쥴링 정보를 전달하는 과정에서 PRS를 송신해야 하는 CC에 대한 정보를 함께 알려줄 수 있다.

상술한 바와 같은 형태로 대역폭이 확장된 PRS 송신을 스케쥴링한 이후에는 도 4의 413단계에서 사용된 방식과 동일한 방식으로 보조 데이터를 PRS 수신측에 송신하고, 도 4의 415단계에서 사용된 방식과 동일한 방식으로 PRS 신호를 송-수신한다.

<Option 4.2>(720)에서는, PRS 수신측인 단말(401)이 경로 간 중첩을 검출한 경우 PRS를 송신한 앵커 노드(403)에게 대역폭 확장 요청 메시지를 송신한다(721). 상기 대역폭 확장 요청 신호의 송신은 D2D 단말(401)의 탐색을 위해 정의된 PSDCH 또는 D2D 통신을 위해 정의된 PSSCH를 통하여 수행될 수 있다. 앵커 노드(403)는 상기 대역폭 확장 요청을 네트워크 서버(407)에 전달하여 확장된 PRS의 재스케쥴링을 요청한다(722). 이후, 723단계 내지 729단계에서 상기 <Option 4.1>(710)의 712단계 내지 717단계와 유사한 방식으로 대역폭이 확장된 PRS의 재송신이 수행된다. <Option 4.2>(720)가 <Option 4.1>(710)과 다른 점은, 단말(401)이 대역폭 확장 요청 메시지를 PRS를 송신한 앵커 노드(403)에게 직접 요청한다는 것이다(721, 726).

<Option 4.3>(730)에서는, PRS 수신측인 단말(401)이 경로 간 중첩을 검출한 경우 네트워크 서버(407)로 대역폭 지시자를 송신한다(731). 이때, 대역폭 지시자는 충분한 정밀도로 RSTD를 검출하기 위해 요구되는 대역폭 크기를 나타내는 정보로써, 소정 개수의 비트열로 구성될 수 있으며, 주파수 축 상 자원 블록(Resource Block: RB)의 개수를 나타내거나 미리 결정된 대역폭 레벨들 중 하나를 나타내는 인덱스 정보가 될 수 있다.

상기 대역폭 지시자를 이용하여 단말(401)은 자신에게 필요한 대역폭을 결정하고, 결정된 대역폭을 지시할 수 있다. 이때, 단말(401)이 필요로 하는 대역폭의 크기는 경로 간 중첩 발생 정도에 기초하여 결정할 수 있다.

일 예로, 경로 간 중첩이 발생한 정도를 다수의 레벨로 분류하여 특정 레벨의 경로 간 중첩이 발생한 경우, 상기 특정 레벨의 경로 간 중첩을 제거하기 위하여 요구되는 대역폭 크기로 대역폭 지시자의 값을 결정할 수 있다. 다른 예로, 경로 간 중첩의 정도별 RSTD 추정 정밀도에 관한 정보가 사전 시뮬레이션을 통하여 분석되어 테이블(Table) 형태로 미리 저장되어 있거나, 네트워크 서버(407)로부터 수신할 수 있으며, 상기 RSTD 추정 정밀도에 관한 정보를 기초로 하여 자신의 경로 간 중첩 정도 및/또는 각 어플리케이션에 요구되는 RSTD 추정 정밀도를 함께 고려하여 필요한 대역폭의 크기를 결정하고, 결정된 대역폭을 대역폭 지시자를 이용하여 요청할 수 있다.

상술한 바에 따라 필요한 대역폭을 요청한 이후, 네트워크 서버(407)는 요청받은 대역폭으로 앵커 노드(403)에게 PRS 재송신을 스케쥴링하며(532), 앵커 노드(403)는 필요한 보조 데이터를 송신하고, PRS를 재송신한다(733).

<Option 4.4>(740)에서는, PRS를 수신한 단말(401)이 경로 간 중첩을 검출한 경우 PRS를 송신한 앵커 노드(403)에게 대역폭 지시자를 직접 송신하고(741), 대역폭 지시자를 수신한 앵커 노드(403)는 네트워크 서버(407)에게 요청받은 대역폭으로 PRS를 재송신하기 위한 스케쥴링을 요청한다(742). 이후에는 <Option 4.3>과 동일한 형태로 대역폭이 확장된 PRS의 재송신이 수행된다. <Option 4.4>(740)는 상기 <Option 4.3>과 달리 단말(401)이 대역폭 지시자를 네트워크 서버(407)에게 직접 송신하지 않고, 앵커 노드(403)를 경유하여 송신한다는 차이가 있다. 그에 따라 단말(401)은 대역폭 확장 요청 메시지를 PSDCH 또는 PSSCH를 통하여 앵커 노드(403)에게 송신할 수 있고, 앵커 노드(403)는 PUSCH를 통하여 스케쥴링 요청을 수행할 수 있다.

도 8은 본 개시의 실시예에 따라 PRS를 수신하는 단말의 동작을 설명하는 도면이다.

801단계에서 단말은 초기 대역폭에 따라 송신되는 PRS와 PRS 수신을 위한 보조 데이터를 수신한다. 803단계에서 단말은 PRS를 수신하여 경로 간 중첩을 검출 동작을 수행한다. 805단계에서 중첩이 검출되었는지 여부를 판단한다. 만일 중첩이 검출되지 않았다면, 현재의 대역폭을 가지는 PRS를 이용하여 RSTD 측정이 충분히 가능한 상황이다. 따라서 815단계로 진행하여 RSTD를 측정하고 817단계에서 측정한 RSTD를 네트워크 서버에 업로드하거나 또는 자신의 위치를 추정한다.

만일 805단계에서 중첩이 검출되지 않았다면, 807단계로 진행하여 대역폭 지시자를 이용하여 현재의 PRS 대역폭이 송신 가능한 최대 대역폭(max)인지 여부를 판단한다. 상기 최대 대역폭의 정보는 PRS 대역폭 레벨에 대한 구성(Configuration) 정보로부터 획득할 수 있다. 만일 현재의 PRS 대역폭이 최대 대역폭이라면 더 이상 PRS의 대역폭을 확장하는 것이 불가능하다. 따라서 809단계로 진행하여 다중 경로 간 중첩을 제거하기 위한 동작을 수행하고, 815단계로 진행하여 RSTD를 측정한다. 다만, 상기 809단계는 반드시 수행되어야 하는 동작은 아니고, 중첩 제거가 필요한 경우에 수행될 수 있다. 다중 경로 간 중첩을 제거하기 위한 구체적인 내용은 후술될 것이다.

만일 현재의 PRS 대역폭이 최대 대역폭이 아니라면 PRS의 대역폭을 확장하는 것이 가능할 것이다. 따라서 811단계로 진행하여 PRS 송신측 또는 네트워크 서버에 대역폭 확장을 요청한다. 그에 따라 대역폭의 확장 요청 메시지를 네트워크 서버 또는 앵커 노드에게 송신한다. 상기 확장 요청 메시지는 단순히 대역폭의 확장을 요청하는 메시지일 수도 있고, 단말 자신이 필요한 대역폭을 결정하고, 결정된 대역폭을 요청하는 메시지일 수도 있다. 이후, 813단계에서 단말은 보조 데이터 및 확장된 대역폭을 가지는 PRS를 수신한다. 이후, 다시 803단계로 진행하여 경로 간 중첩 검출 동작을 다시 수행한다.

이하에서는 본 개시에서 제안하는 경로 간 중첩의 발생을 검출하는 방법을 설명한다.

도 9는 본 개시의 실시예에 따라 경로 간 중첩의 발생을 검출하는 방법을 설명하는 도면이다.

본 개시에서는 경로 간 중첩의 발생 시에는 채널 임펄스 응답(CIR)의 대칭성이 파괴된다는 점에 착안하여, CIR의 대칭도를 평가하여 경로 간 중첩이 발생했는지 여부를 검출할 수 있다.

본 개시에서는 FTO의 추정 및 보정을 수행하고, 트래킹(Tracking) 동작이 완료되어 샘플링 지점이 특정 위치로 수렴되면, 해당 샘플링 타이밍을 통하여 획득한 CFR로부터 오버샘플링된(Oversampled) CIR을 획득한다. 원래의 FFT 크기(N _FFT)및 오버샘플링율(R _os)에 대하여, 오버샘플링된 CIR(h _os<n>)은 원래 CFR의 좌우측의 부반송파에 대하여 제로 패딩(Zero-Padding)을 수행한 이후 R _os X N _FFT의 크기로 IFFT 연산을 수행함으로써 얻어질 수 있다. 상술한 과정은 하기 <수학식 6> 및 <수학식 7>로 표현될 수 있다.

한편, 상기 오버샘플링된 CIR에 대하여 FAP를 기준으로 +0.5Ts 범위와 -0.5Ts 범위의 전력 합을 각각 하기 <수학식 8> 및 <수학식 9>에 의하여 계산할 수 있다.

만일 상기 P _E _{_sum} 와 P _L _{_sum}의 전력 차이가 소정 임계값 이상이면, 경로 간 중첩으로 인해 CIR의 대칭성이 파괴된 것으로 판단할 수 있다. 또한, P _E _{_sum} 와 P _L _{_sum}의 전력 차이 정도에 따라 경로 간 중첩이 발생한 정도를 판단할 수 있다. 즉, P _E _{_sum} 와 P _L _{_sum}의 전력 차이가 클수록 발생한 경로 간 중첩의 정도가 큰 것으로 간주할 수 있으며, 단말은 상술한 바와 같은 대역폭 지시자를 이용하여 대역폭 확장을 요청하면서, 경로 간 중첩의 발생 정도에 비례하여 더 많은 대역폭을 요청할 수 있다.

이하에서는, 도 8의 809단계에서 언급된 바와 같이, 경로 간 중첩 성분으로 인하여 발생하는 간섭을 제거하기 위한 방안을 설명한다.

앞서 도 4 등에서 설명된 과정에 의하여, 대역폭이 증가한 PRS를 수신한 단말은 도 8에서 설명된 ELD 기반 알고리즘을 적용한 수신 기술을 재차 적용하여 FTO를 보정함으로써 RSTD 추정의 정확도를 향상시킬 수 있다. 그러나 2개 내지 3개의 연속적인 캐리어 컴포넌트(CC)를 결합하더라도 메인 로브(Main-Lobe)의 중첩이 여전히 발생할 수 있다.

예를 들어, 상기 <표 1>을 참조하면, 20 MHz 대역폭을 가지는 CC를 3개 결합하여 60 MHz의 RS 대역폭을 확보하더라도 3GPP EPA 및 3GPP EVA 채널 모델의 경우 여전히 FAP와 SAP 간의 메인 로브 중첩(Main-Lobe Overlap)이 발생함을 확인할 수 있다. 따라서, 본 개시에서는 확장된 대역폭을 가지는 PRS를 수신하였음에도 불구하고 남아 있는 경로 간 중첩으로 인하여 발생하는 경로 간 간섭(Inter-Path Interference: IPI)를 반복적으로 제거한 이후 도 3에서 설명된 ELD 동작을 수행하여 RSTD 추정 정확도를 향상시킬 수 있다.

도 10은 본 개시의 실시예에 따라 반복적 IPI 제거 방식을 포함하는 동작을 수행하는 수신기의 구성을 설명하는 도면이다.

이하에서는 수신기의 구성 중 본 개시에 관련된 내용만을 설명할 것이다.

경로 간 중첩 검출부(1015)는 오버샘플링된 CIR을 획득하고, 상술한 바와 같이 CIR의 대칭성에 기초하여 경로 간 중첩이 발생하였는지 여부를 검출한다. 제어부(1017)는 상기 중첩의 발생 여부에 따라 3가지 경우의 동작을 제어한다.

(1) 경로 간 중첩이 검출되었으나 현재 수신한 PRS의 대역폭이 수신 가능한 최대 대역폭이 아닌 경우, 제어부(1017)는 상술한 <Option 4.1> 내지 <Option 4.4>들 중 하나의 방식으로 대역폭 확장을 요청한다.

(2) 경로 간 중첩이 검출되지 않은 경우, 제어부(1017)는 도 3에서 설명된 ELD 동작을 수행하기 위하여 ELD부(1033)를 제어하여 ELD 동작을 수행하도록 하여, 정밀한 FTO 보정과 RSTD 검출이 수행되도록 한다.

(3) 현재 수신한 대역폭이 수신 가능한 최대 대역폭임에도 경로 간 중첩이 검출된 경우, 제어부(1017)는 본 개시에서 제안하는 IPI 제거 동작을 수행하도록, 간섭 제거부(1020)를 제어한다.

간섭 제거부(1020)는 앞서 설명한 경로 간 중첩을 검출하는 방식과 동일하게 오버샘플링된 CIR을 기반으로 동작한다. 즉, 간섭 제거부(1020)는 대역폭이 증가된 PRS를 수신하여 측정된 CFR을 IFFT 하여 상기 <수학식 7>과 같은 오버샘플링된 CIR을 획득한 이후, 간섭 제거부(1020)는 아래의 절차에 따라 반복적으로 IPI를 제거한다.

(1) 최대 피크 검출부(1025)는 오버샘플링된 CIR의 최대 피크를 검출한다.

(2) N-포인트 FFT 부(1021)는 최대 피크 CIR 성분을 FFT 연산하여 해당 CIR 경로에 대응하는 CFR을 획득한다.

(3) 다중경로 제거부(1022)는 원래의 CFR에서 상기 과정(2)에서 획득한 CFR을 감산하여 제거한다.

(4) IFFT 부(1024)는 상기 과정(3)의 결과에 대하여 다시 IFFT 연산을 수행하여 특정 경로가 제거된 CIR을 획득한다.

상기(1) 내지(4)의 과정들은 임계값 이상의 전력을 가지는 CIR 경로가 없을 때까지 반복된다.

이처럼, 상기(1) 내지(4)의 과정들을 반복하면, 다중 경로 채널의 각 경로 성분들을 분리할 수 있다. 모든 경로를 분리한 이후, 임계값을 넘는 전력을 가지는 경로 가운데 시간 지연이 가장 적은 경로를 FAP로 결정할 수 있고, 결정된 FAP를 제외한 다른 모든 경로들에 대한 CFR을 최초 추정된 CFR에서 감산하여, FAP를 제외한 CIR 경로를 제거할 수 있다. 이후, ELD 부(1030)는 FAP에 대한 CFR만을 이용하여 ELD 동작을 수행하여, 정밀한 FTO 보정 및 RSTD 검출이 가능하다.

지금까지 설명한 본 개시의 실시예들에 의하면, 무선 통신 환경에서 비가시선(NLOS) 경로에 의하여 경로 간 중첩의 발생 여부를 검출하고, 경로 중첩이 검출되면 확장된 대역폭으로 PRS 송신을 요청하고, 확장된 대역폭을 갖는 PRS를 수신하여 경로 중첩을 제거할 수 있다. 또한, 시스템상의 최대 대역폭을 갖는 PRS를 수신한 경우에 경로 중첩이 발생하였다면, 경로 간 중첩 성분을 제거하여 단말의 RSTD 검출 성능을 개선하여, 정밀한 측위를 수행할 수 있다. 또한, RSTD 검출을 위하여 필요한 요구 대역폭을 적응적으로 결정함으로써 무선 자원 사용의 효율성을 높일 수 있다.

상술한 본 개시의 특정 측면들은 또한 컴퓨터 리드 가능 기록 매체(computer readable recording medium)에서 컴퓨터 리드 가능 코드(computer readable code)로서 구현될 수 있다. 컴퓨터 리드 가능 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 리드될 수 있는 데이터를 저장할 수 있는 임의의 데이터 저장 디바이스이다. 상기 컴퓨터 리드 가능 기록 매체의 예들은 리드 온니 메모리(Read-Only Memory: ROM)와, 랜덤-접속 메모리(Random-Access Memory: RAM)와, CD-ROM들과, 마그네틱 테이프(magnetic tape)들과, 플로피 디스크(floppy disk)들과, 광 데이터 저장 디바이스들, 및 캐리어 웨이브(carrier wave)들을 포함할 수 있다. 상기 컴퓨터 리드 가능 기록 매체는 또한 네트워크 연결된 컴퓨터 시스템들을 통하여 분산될 수 있고, 따라서 상기 컴퓨터 리드 가능 코드는 분산 방식으로 저장 및 실행된다. 또한, 본 개시를 성취하기 위한 기능적 프로그램들, 코드, 및 코드 세그먼트(segment)들은 본 개시가 적용되는 분야에서 숙련된 프로그래머들에 의하여 쉽게 해석될 수 있다.

또한, 본 개시의 일 실시예에 따른 장치 및 방법은 하드웨어, 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 조합의 형태로 실현 가능하다는 것을 알 수 있을 것이다. 이러한 임의의 소프트웨어는 예를 들어, 삭제 가능 또는 재기록 가능 여부와 상관없이, ROM 등의 저장 장치와 같은 휘발성 또는 비휘발성 저장 장치, 또는 예를 들어, RAM, 메모리 칩, 장치 또는 집적 회로와 같은 메모리, 또는 예를 들어 CD, DVD, 자기 디스크 또는 자기 테이프 등과 같은 광학 또는 자기적으로 기록 가능함과 동시에 기계(예를 들어, 컴퓨터)로 읽을 수 있는 저장 매체에 저장될 수 있다. 본 개시의 일 실시예에 따른 방법은 제어부 및 메모리를 포함하는 컴퓨터 또는 휴대 단말에 의하여 구현될 수 있고, 상기 메모리는 본 개시의 실시 예들을 구현하는 지시들을 포함하는 프로그램 또는 프로그램들을 저장하기에 적합한 기계로 읽을 수 있는 저장 매체의 한 예임을 알 수 있을 것이다.

따라서, 본 개시는 본 명세서의 임의의 청구항에 기재된 장치 또는 방법을 구현하기 위한 코드를 포함하는 프로그램 및 이러한 프로그램을 저장하는 기계(컴퓨터 등)로 읽을 수 있는 저장 매체를 포함한다. 또한, 이러한 프로그램은 유선 또는 무선 연결을 통하여 전달되는 통신 신호와 같은 임의의 매체를 통하여 전자적으로 이송될 수 있고, 본 개시는 이와 균등한 것을 적절하게 포함한다

또한, 본 개시의 일 실시예에 따른 장치는 유선 또는 무선으로 연결되는 프로그램 제공 장치로부터 상기 프로그램을 수신하여 저장할 수 있다. 상기 프로그램 제공 장치는 상기 프로그램 처리 장치가 기 설정된 콘텐츠 보호 방법을 수행하도록 하는 지시들을 포함하는 프로그램, 컨텐츠 보호 방법에 필요한 정보 등을 저장하기 위한 메모리와, 상기 그래픽 처리 장치와의 유선 또는 무선 통신을 수행하기 위한 통신부와, 상기 그래픽 처리 장치의 요청 또는 자동으로 해당 프로그램을 상기 송수신 장치로 송신하는 제어부를 포함할 수 있다.

Claims

무선 통신 시스템에서 단말의 위치를 측정하는 방법에 있어서,
네트워크 서버로부터 참조 신호의 송신을 스케쥴링받은 복수의 앵커 노드들 각각으로부터 상기 참조 신호를 수신하는 과정과,
상기 수신한 참조 신호의 채널 임펄스 응답의 대칭성에 기초하여, 경로 간 중첩의 발생 여부를 검사하는 과정과,
상기 경로 간 중첩이 발생한 경우, 상기 참조 신호의 대역폭 확장 요청 메시지를 상기 네트워크 서버에게 송신하는 과정과,
상기 복수의 앵커 노드들 각각으로부터 확장된 대역폭을 갖는 참조 신호를 재수신하는 과정을 포함하는 단말의 위치를 측정하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 경로 간 중첩이 발생하지 않은 경우, 상기 수신한 참조 신호들 간의 수신 시각 차이인 참조 신호 시간 차이(Reference Signal Time Difference: RSTD)를 계산하는 과정과,
상기 계산된 RSTD를 상기 네트워크 서버로 송신하는 과정을 포함하는 단말의 위치를 측정하는 방법.
제1항에 있어서, 참조 신호를 수신하는 과정 이전에,
상기 앵커 노드들 각각으로부터 상기 참조 신호의 수신을 위한 보조 데이터를 수신하는 과정을 더 포함하는 단말의 위치를 측정하는 방법.
제3항에 있어서, 상기 보조 데이터는,
상기 참조 신호의 송신 시각 정보 및 상기 앵커 노드들의 위치 정보를 포함하는 단말의 위치를 측정하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 대역폭 확장 요청 메시지는,
경로 간 중첩의 발생 여부와 중첩의 정도를 지시하는 경로 간 중첩 지시자를 포함하는 단말의 위치를 측정하는 방법.
제5항에 있어서,
상기 확장된 대역폭은 상기 중첩 지시자에 기초하여 상기 네트워크 서버에서 결정됨을 특징으로 하는 단말의 위치를 측정하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 확장 요청 메시지를 상기 네트워크 서버로 송신하는 과정은,
상기 경로 간 중첩이 발생한 경우, 상기 수신한 참조 신호의 대역폭이 가용한 최대 대역폭 미만이면, 상기 확장 요청 메시지를 상기 네트워크 서버로 송신하는 과정을 포함하는 단말의 위치를 측정하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 경로 간 중첩이 발생한 경우, 상기 수신한 참조 신호의 대역폭이 가용한 최대 대역폭이면, 경로 간 중첩을 반복적으로 제거하는 과정을 더 포함하는 단말의 위치를 측정하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 참조 신호를 수신하는 과정 이전에, 상기 네트워크 서버에게 측위 요청 메시지를 송신하는 과정을 더 포함하는 단말의 위치를 측정하는 방법.
제9항에 있어서, 상기 측위 요청 메시지는,
상기 단말에 인접한 앵커 노드들의 리스트 정보를 포함하는 단말의 위치를 측정하는 방법.
무선 통신 시스템에서 네트워크 서버가 단말의 위치를 측정하는 방법에 있어서,
복수의 앵커 노드들 각각에게 참조 신호의 송신을 스케쥴링하는 과정과,
상기 참조 신호의 채널 임펄스 응답의 대칭성에 기초하여, 상기 단말에서 경로 간 중첩 검출된 경우, 상기 참조 신호의 대역폭 확장 요청 메시지를 상기 단말로부터 수신하는 과정과,
상기 복수의 앵커 노드들 각각에게 확장된 대역폭을 갖는 참조 신호의 재송신을 스케쥴링하는 과정을 포함하는 네트워크 서버가 단말의 위치를 측정하는 방법.
제11항에 있어서,
상기 단말에서 경로 간 중첩이 검출되지 않은 경우, 상기 단말에서 계산된 상기 수신한 참조 신호들 간의 수신 시각 차이인 참조 신호 시간 차이(Reference Signal Time Difference: RSTD)를 수신하는 과정을 더 포함하는 네트워크 서버가 단말의 위치를 측정하는 방법.
제11항에 있어서, 상기 대역폭 확장 요청 메시지는,
경로 간 중첩의 발생 여부와 중첩의 정도를 지시하는 경로 간 중첩 지시자를 포함하는 네트워크 서버가 단말의 위치를 측정하는 방법.
제13항에 있어서,
상기 확장된 대역폭은 상기 중첩 지시자에 기초하여 상기 네트워크 서버에서 결정됨을 특징으로 하는 네트워크 서버가 단말의 위치를 측정하는 방법.
제11항에 있어서, 상기 대역폭 확장 요청 메시지를 상기 단말로부터 수신하는 과정은,
상기 단말에서 경로 간 중첩이 검출된 경우, 상기 참조 신호의 대역폭이 가용한 최대 대역폭 미만이면, 상기 확장 요청 메시지를 상기 단말로부터 수신함을 특징으로 하는 네트워크 서버가 단말의 위치를 측정하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 참조 신호의 송신을 스케쥴링하는 과정 이전에, 상기 단말로부터 측위 요청 메시지를 수신하는 과정을 더 포함하는 네트워크 서버가 단말의 위치를 측정하는 방법.
제9항에 있어서, 상기 측위 요청 메시지는,
상기 단말에 인접한 앵커 노드들의 리스트 정보를 포함하는 네트워크 서버가 단말의 위치를 측정하는 방법.
무선 통신 시스템에서 측위를 수행하는 단말 장치에 있어서,
네트워크 서버로부터 참조 신호의 송신을 스케쥴링받은 복수의 앵커 노드들 각각으로부터 상기 참조 신호를 수신하는 수신부와,
상기 수신한 참조 신호의 채널 임펄스 응답의 대칭성에 기초하여, 경로 간 중첩의 발생 여부를 검사하는 경로 간 중첩 검출부와,
상기 경로 간 중첩이 발생한 경우, 상기 참조 신호의 대역폭 확장 요청 메시지를 상기 네트워크 서버에게 송신하도록 제어하는 제어부를 포함하며,
상기 수신부는, 상기 복수의 앵커 노드들 각각으로부터 확장된 대역폭을 갖는 참조 신호를 재수신하도록 더 구성되는 단말 장치.
무선 통신 시스템에서 단말의 위치를 측정하는 네트워크 서버에 있어서,
복수의 앵커 노드들 각각에게 참조 신호의 송신을 스케쥴링하는 스케쥴링부와,
상기 참조 신호의 채널 임펄스 응답의 대칭성에 기초하여, 상기 단말에서 경로 간 중첩이 검출된 경우, 상기 참조 신호의 대역폭 확장 요청 메시지를 상기 단말로부터 수신하는 수신부를 포함하며,
상기 스케쥴링부는, 상기 복수의 앵커 노드들 각각에게 확장된 대역폭을 갖는 참조 신호의 재송신을 스케쥴링하도록 더 구성되는 네트워크 서버.