KR20170141471A - 무선 통신 시스템에서 단말의 측위를 위한 장치 및 방법 - Google Patents

무선 통신 시스템에서 단말의 측위를 위한 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 개시는 LTE(Long Term Evolution)와 같은 4G(4th generation) 통신 시스템 이후 보다 높은 데이터 전송률을 지원하기 위한 5G(5th generation) 또는 pre-5G 통신 시스템에 관련된 것이다. 일 실시 예에 따르는 무선 통신 시스템에서 단말의 동작 방법은, 다른 단말들로부터 신호들을 수신하는 과정과, 상기 신호들의 수신 전력 및 상기 신호들에 관련된 정보에 기초하여 상기 다른 단말들 중 상기 단말과 근접성(proximity)을 가지는 하나의 다른 단말을 선택하는 과정과, 상기 다른 단말의 위치 정보에 기초하여 상기 단말의 위치를 결정하는 과정을 포함한다.

Description

무선 통신 시스템에서 단말의 측위를 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR POSITIONING TERMINAL IN WIRELESS COMMUNICATNON SYSTEM}
일반적으로, 아래의 설명들은 무선 통신 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로 단말에 대한 측위를 수행하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
4G(4th generation) 통신 시스템 상용화 이후 증가 추세에 있는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해, 개선된 5G(5th generation) 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) 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 배열 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 Frequency Shift Keying and Quadrature Amplitude 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.
상술한 5G 시스템 등과 같이 이동 통신 기술이 발달함에 따라, 단말의 사용자에게 다양한 서비스를 제공하기 위하여 사용자에 대한 정확한 측위(positioning)가 요구되고 있다. 이에 따라, 이동 통신 시스템에서 단말의 측위에 관련된 다양한 기술이 개발 중에 있다. 구체적으로, 단말의 측위에 관한 기술은 단말의 좌표를 추정하는 형태에 따라서 가장 근접한 기준점의 위치로 단말의 위치를 판단하는 근접성 기반 측위 기법과, 삼각형 기하학을 사용하여 특정 기준점으로부터 단말의 상대적인 위치를 구하는 삼변측량(trilateration) 기반 측위 기법 등 크게 두 가지 유형으로 구분될 수 있다. 구체적으로, 상용화된 LTE(Long Term Evolution) 시스템의 경우, A-GNSS(assisted global navigation satellite system) 기반 측위 기법, 기지국 ID(identifier), 기지국-단말 간 송수신 TA(timing advance), 및 수신 각도(angle of arrival, AoA)를 이용하는 E-CID(enhanced-cell ID) 기반 측위 기법 등이 지원될 수 있다.
아래의 설명들은, 무선 통신 시스템에서 단말에 대한 측위를 수행하는 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
아래의 설명들은, 무선 통신 시스템에서 근접성(proximity)에 기반하여 단말을 측위하는 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
아래의 설명들은, 무선 통신 시스템에서 D2D(device to device) 신호를 이용하여 단말을 측위하는 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
아래의 설명들은, 무선 통신 시스템에서 D2D 신호를 이용하여 단말의 통신 환경을 판단하는 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
일 실시 예에 따르는 무선 통신 시스템에서 단말의 동작 방법은, 다른 단말들로부터 신호들을 수신하는 과정과, 상기 신호들의 수신 전력 및 상기 신호들에 관련된 정보에 기초하여 상기 다른 단말들 중 상기 단말과 근접성(proximity)을 가지는 하나의 다른 단말을 선택하는 과정과, 상기 다른 단말의 위치 정보에 기초하여 상기 단말의 위치를 결정하는 과정을 포함한다.
일 실시 예에 따르는 무선 통신 시스템에서 단말 장치는, 다른 단말들로부터 신호들을 수신하는 수신부와, 상기 신호들의 수신 전력 및 상기 신호들에 관련된 정보에 기초하여 상기 다른 단말들 중 상기 단말과 근접성을 가지는 하나의 다른 단말을 선택하고, 상기 다른 단말의 위치 정보에 기초하여 상기 단말의 위치를 결정하는 제어부를 포함한다.
일 실시 예에 따르는 무선 통신 시스템에서 단말의 동작 방법은, 다른 단말로부터 신호를 수신하는 과정과, 상기 신호를 이용하여 다른 단말 및 기지국 간 거리에 따라 변화하는 제1 값을 결정하는 과정과, 상기 제1 값 및 상기 단말 및 상기 기지국 간 거리에 따라 변화하는 제2 값에 기초하여 상기 다른 단말 및 기지국 간 링크가 NLOS(non-line of sight)인지 여부를 판단하는 과정을 포함한다.
일 실시 예에 따르는 무선 통신 시스템에서 단말 장치는, 다른 단말로부터 신호를 수신하는 수신부와, 상기 신호를 이용하여 다른 단말 및 기지국 간 거리에 따라 변화하는 제1 값을 결정하고, 상기 제1 값 및 상기 단말 및 상기 기지국 간 거리에 따라 변화하는 제2 값에 기초하여 상기 다른 단말 및 기지국 간 링크가 NLOS인지 여부를 판단하는 제어부를 포함한다.
다양한 실시 예들에 따라, D2D(device to device) 신호를 이용하여 측위를 수행함으로써, 측위 성능이 향상될 수 있다.
보다 완전한 이해를 위해, 첨부된 도면을 참조하여 아래의 설명들이 이루어진다. 도면에서 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
도 1은 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템을 도시한다.
도 2는 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국의 구성을 도시한다.
도 3은 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 구성을 도시한다.
도 4는 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 전력 제어에 따른 송신 전력 변화를 도시한다.
도 5는 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 동작 방법을 도시한다.
도 6은 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국의 동작 방법을 도시한다.
도 7은 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 신호의 수신 시각을 이용한 측위의 개념을 도시한다.
도 8은 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 신호의 시간 오프셋(time offset) 획득 절차를 도시한다.
도 9는 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 신호의 수신 시각 및 수신 전력을 고려하여 근접한 단말을 선택하는 절차의 예를 도시한다.
도 10은 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 신호의 수신 시각 및 수신 전력을 고려하여 근접한 단말을 선택하는 절차의 다른 예를 도시한다.
도 11은 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 신호의 수신 시각 및 수신 전력에 대한 가중치의 적응적 변화를 도시한다.
도 12는 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 수신 시각을 고려한 측위를 위한 신호 교환을 도시한다.
도 13은 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 수신 시각을 고려한 측위를 수행하는 단말의 동작 방법을 도시한다.
도 14는 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 신호의 송신 전력을 이용한 측위의 개념을 도시한다.
도 15는 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 신호의 송신 전력 및 수신 전력을 고려하여 근접한 단말을 선택하는 절차의 예를 도시한다.
도 16은 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 송신 전력을 고려한 측위를 위한 신호 교환을 도시한다.
도 17은 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 송신 전력을 고려한 측위를 수행하는 단말의 동작 방법을 도시한다.
도 18은 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 송신 전력을 고려한 측위를 보조하는(assist) 단말의 동작 방법을 도시한다.
도 19는 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 측위를 위한 주변 단말의 후보군 제한의 개념을 도시한다.
도 20은 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 측위를 위한 주변 단말의 후보군을 결정하는 절차를 도시한다.
도 21은 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 주변 단말들로부터 신호가 수신되는 시점을 도시한다.
도 22는 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 후보군을 이용한 측위를 위한 신호 교환을 도시한다.
도 23은 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 후보군을 이용한 측위를 수행하는 단말의 동작 방법을 도시한다.
도 24는 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 측위를 보조하는 단말의 동작 방법을 도시한다.
도 25는 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 측위를 수행하는 단말의 동작 방법을 도시한다.
도 26은 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 NLOS(non-line of sight) 환경을 도시한다.
도 27은 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 NLOS에 의한 측위 오류를 도시한다.
도 28은 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 NLOS 환경에 의한 송신 전력 변화를 도시한다.
도 29는 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 주변 단말들을 이용한 NLOS 환경 판단 절차를 도시한다.
도 30은 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 NLOS 식별 요청의 다양한 방식들을 도시한다.
도 31은 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 경로 손실 모델의 예를 도시한다.
도 32는 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 전력 제어에 따른 송신 전력의 관계를 도시한다.
도 33은 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 추가적인 전력의 손실의 가능성을 도시한다.
도 34는 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 NLOS 여부를 판단하는 단말의 동작 방법을 도시한다.
도 35는 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 송신 전력에 기반하여 NLOS 여부를 판단하는 단말의 동작 방법을 도시한다.
도 36은 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 수신 전력에 기반하여 NLOS 여부를 판단하는 단말의 동작 방법을 도시한다.
도 37은 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 NLOS 여부 판단을 위한 기지국의 동작 방법을 도시한다.
도 38은 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 NLOS 여부 판단을 위한 단말의 동작 방법을 도시한다.
도 39는 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템의 성능 평가를 위한 모의 실험 환경을 도시한다.
도 40 내지 도 47은 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템의 모의 실험 결과를 도시한다.
본 개시에서 사용되는 용어들은 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시 예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 용어들은 본 개시에 기재된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 본 개시에 사용된 용어들 중 일반적인 사전에 정의된 용어들은, 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미로 해석될 수 있으며, 본 개시에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 개시에서 정의된 용어일지라도 본 개시의 실시 예들을 배제하도록 해석될 수 없다.
이하에서 설명되는 본 개시의 다양한 실시 예들에서는 하드웨어적인 접근 방법을 예시로서 설명한다. 하지만, 본 개시의 다양한 실시 예들에서는 하드웨어와 소프트웨어를 모두 사용하는 기술을 포함하고 있으므로, 본 개시의 다양한 실시 예들이 소프트웨어 기반의 접근 방법을 제외하는 것은 아니다.
이하 본 개시는 무선 통신 시스템에서 단말의 측위를 위한 기술에 대하여 설명한다. 구체적으로, 이하 본 개시는 D2D(device to device) 통신을 위한 D2D 신호를 이용하여 단말의 측위를 수행하는 기술에 대하여 설명한다.
이하 설명에서 사용되는 신호의 속성을 지칭하는 용어, 제어 정보를 지칭하는 용어, 네트워크 객체(network entity)들을 지칭하는 용어, 메시지들을 지칭하는 용어, 장치의 구성 요소를 지칭하는 용어 등은 설명의 편의를 위해 예시된 것이다. 따라서, 본 개시가 후술되는 용어들에 한정되는 것은 아니며, 동등한 기술적 의미를 가지는 다른 용어가 사용될 수 있다.
또한, 이하 본 발명에서는 설명의 편의를 위해, 3GPP(3rd Generation Partnership Project) 규격에서 정의하고 있는 용어 및 명칭들을 사용할 것이나, 이하 본 발명은 상기 용어 및 명칭들에 한정되지 않으며, 다른 규격을 따르는 시스템에도 동일하게 적용될 수 있다.
도 1은 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템을 도시한다. 도 1을 참고하면, 시스템은 기지국 110 및 단말들 120, 121, 122를 포함한다,
단말들 120, 121 및 122 각각은 사용자에 의해 사용되는 장치로서, 기지국 110과 무선 채널을 통해 통신을 수행한다. 또한, 단말들 120, 121 및 122 각각은 다른 단말과 단말-단말 링크, 즉, 직접 링크(direct link)를 통해 통신을 수행할 수 있다. 즉, 단말 120은 단말 121 및 단말 122와 D2D 통신을 수행할 수 있다. 본 개시에서, D2D 통신을 위해 단말들 120, 121 및 122는 상호 간 송수신되는 신호는 'D2D 신호'라 지칭된다. 또한, 본 개시에서, D2D 통신을 수행하는 단말은 'D2D 단말'이라 지칭된다.
D2D 신호는 신호의 용도에 따라 분류될 수 있다. 예를 들어, D2D 신호는 데이터 전달을 위한 통신 신호(communication signal), 주변 단말의 탐색을 위한 발견 신호(discovery signal), 주변 단말과의 동기화를 위한 동기 신호(synchronisation signal) 등으로 분류될 수 있다. 만일, 본 발명의 다양한 실시 예들이 3GPP LTE(Long Term Evolution) 규격에 따르는 시스템에 적용되는 경우, 사이드링크(sidelink) 통신 신호, 사이드링크 발견 신호, 사이드링크 동기 신호가 통신 신호, 발견 신호, 동기 신호로서 사용될 수 있다. 이하 설명에서, D2D 신호는 통신 신호, 발견 신호, 동기 신호 또는 다른 D2D 통신을 위한 신호를 포함한다.
기지국 110은 단말들 120, 121 및 122에게 무선 접속을 제공한다. 기지국 110은 일정 지리적 범위를 포함하는 커버리지(coverage)를 가진다. 기지국 110은 NB(node B), eNB(evolved node B) 등으로 지칭될 수 있다. 기지국 110은 단말 121 및 단말 122에 대한 위치 정보를 가질 수 있다. 즉, 기지국 110은 셀 내 위치한 단말들 중 적어도 하나의 단말의 위치를 이미 추정한 상태일 수 있다. 예를 들어, 단말 121 및 단말 122 중 적어도 하나는 고정(stationary) 단말일 수 있다. 또는, 단말 121 및 단말 122 중 적어도 하나의 위치가 다양한 측위 기술에 의해 미리 추정될 수 있다.
도 2는 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국의 구성을 도시한다. 도 2는 기지국 110의 구성을 예시한다. 이하 사용되는 '…부', '…기' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어, 또는, 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 도 2를 참고하면, 기지국은 무선통신부 210, 백홀통신부 220, 저장부 230, 제어부 240를 포함한다.
무선통신부 210은 무선 채널을 통해 신호를 송수신하기 위한 기능들을 수행한다. 예를 들어, 무선통신부 210은 시스템의 물리 계층 규격에 따라 기저대역 신호 및 비트열 간 변환 기능을 수행한다. 예를 들어, 데이터 송신 시, 무선통신부 210은 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성한다. 또한, 데이터 수신 시, 무선통신부 210은 기저대역 신호를 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다. 또한, 무선통신부 210은 기저대역 신호를 RF(radio frequency) 대역 신호로 상향변환한 후 안테나를 통해 송신하고, 안테나를 통해 수신되는 RF 대역 신호를 기저대역 신호로 하향변환한다. 예를 들어, 무선통신부 210은 송신 필터, 수신 필터, 증폭기, 믹서(mixer), 오실레이터(oscillator), DAC(digital to analog convertor), ADC(analog to digital convertor) 등을 포함할 수 있다.
또한, 무선통신부 210은 다수의 RF 체인들을 포함할 수 있다. 나아가, 무선통신부 210은 빔포밍(beamforming)을 수행할 수 있다. 빔포밍을 위해, 무선통신부 210은 다수의 안테나들 또는 안테나 요소(element)들을 통해 송수신되는 신호들 각각의 위상 및 크기를 조절할 수 있다.
무선통신부 210은 상술한 바와 같이 신호를 송신 및 수신한다. 이에 따라, 무선통신부 210은 송신부, 수신부 또는 송수신부로 지칭될 수 있다. 또한, 이하 설명에서 무선 채널을 통해 수행되는 송신 및 수신은 무선통신부 210에 의해 상술한 바와 같은 처리가 수행되는 것을 포함하는 의미로 사용된다.
백홀통신부 220은 네트워크 내 다른 노드들과 통신을 수행하기 위한 인터페이스를 제공한다. 즉, 백홀통신부 220은 기지국에서 다른 노드, 예를 들어, 다른 접속 노드, 다른 기지국, 코어망 등으로 송신되는 비트열을 물리적 신호로 변환하고, 다른 노드로부터 수신되는 물리적 신호를 비트열로 변환한다.
저장부 230은 기지국의 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 설정 정보 등의 데이터를 저장한다. 저장부 230은 휘발성 메모리, 비휘발성 메모리 또는 휘발성 메모리와 비휘발성 메모리의 조합으로 구성될 수 있다.
제어부 240은 기지국의 전반적인 동작들을 제어한다. 예를 들어, 제어부 240은 무선통신부 210를 통해 또는 백홀통신부 220을 통해 신호를 송신 및 수신한다. 또한, 제어부 240은 저장부 230에 데이터를 기록하고, 읽는다. 이를 위해, 제어부 240은 적어도 하나의 프로세서(processor)를 포함할 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따라, 제어부 240은 단말의 측위를 위한 기능들을 수행한다. 예를 들어, 제어부 240은 기지국이 후술하는 다양한 실시 예들에 따른 절차를 수행하도록 제어할 수 있다.
도 3은 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 구성을 도시한다. 도 3은 단말 120, 단말 121 또는 단말 122의 구성을 예시한다. 이하 사용되는 '…부', '…기' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어, 또는, 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 도 3를 참고하면, 단말은 통신부 310, 저장부 320, 제어부 330를 포함한다.
통신부 310은 무선 채널을 통해 신호를 송수신하기 위한 기능들을 수행한다. 예를 들어, 통신부 310은 시스템의 물리 계층 규격에 따라 기저대역 신호 및 비트열 간 변환 기능을 수행한다. 예를 들어, 데이터 송신 시, 통신부 310은 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성한다. 또한, 데이터 수신 시, 통신부 310은 기저대역 신호를 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다. 또한, 통신부 310은 기저대역 신호를 RF 대역 신호로 상향변환한 후 안테나를 통해 송신하고, 안테나를 통해 수신되는 RF 대역 신호를 기저대역 신호로 하향변환한다. 예를 들어, 통신부 310은 송신 필터, 수신 필터, 증폭기, 믹서, 오실레이터, DAC, ADC 등을 포함할 수 있다.
통신부 310은 상술한 바와 같이 신호를 송신 및 수신한다. 이에 따라, 통신부 310은 송신부, 수신부 또는 송수신부로 지칭될 수 있다. 또한, 이하 설명에서 무선 채널을 통해 수행되는 송신 및 수신은 통신부 310에 의해 상술한 바와 같은 처리가 수행되는 것을 포함하는 의미로 사용된다.
저장부 320은 단말의 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 설정 정보 등의 데이터를 저장한다. 저장부 320은 휘발성 메모리, 비휘발성 메모리 또는 휘발성 메모리와 비휘발성 메모리의 조합으로 구성될 수 있다. 그리고, 저장부 320은 제어부 330의 요청에 따라 저장된 데이터를 제공한다.
제어부 330은 단말의 전반적인 동작들을 제어한다. 예를 들어, 제어부 330은 통신부 310를 통해 신호를 송신 및 수신한다. 또한, 제어부 330은 저장부 320에 데이터를 기록하고, 읽는다. 이를 위해, 제어부 330은 적어도 하나의 프로세서 또는 마이크로(micro) 프로세서를 포함하거나, 또는, 프로세서의 일부일 수 있다. 또한, 통신부 310의 일부 및 제어부 330은 CP(communication processor)라 지칭될 수 있다. 특히, 제어부 330은 후술되는 다양한 실시 예들에 따라 단말의 측위를 위한 D2D 시그널링 및 D2D 신호와 관련된 정보의 측정을 수행할 수 있다. 예를 들어, 제어부 330은 단말이 후술하는 다양한 실시 예들에 따른 절차를 수행하도록 제어할 수 있다.
도 1과 같은 환경, 즉, 단말 120의 주변에 위치한 다른 단말들 121 및 122의 위치가 추정된 환경에서, D2D 신호를 이용한 단말 120에 대한 측위가 수행될 수 있다. 다시 말해, D2D-지원 측위(D2D-aided positioning)가 수행될 수 있다. 구체적으로, 다양한 실시 예들에 따라, D2D 신호를 이용한 근접성(proximity) 기반 측위가 수행될 수 있다. 근접성 기반 측위는, 이미 위치가 파악된 장치들 중 대상(target)에 가장 가까운 장치의 위치로부터 대상의 위치를 추정하는 기법을 의미한다.
일반적인 셀 환경에서, 단말들의 개수는 기지국보다 많기 때문에, D2D 신호를 이용하는 근접성 기반 측위는 높은 정확도를 제공할 수 있다. 반면, D2D 통신의 좁은 대역폭으로 인해, D2D 신호에 포함된 짧은 길이의 DM-RS(demodulation reference signal)를 이용한 삼변 측량 기반 측위의 경우, 정확한 타이밍(timing) 추정이 어렵다. 풀-밴드(full-band) DM-RS를 가정하더라도, D2D 신호 구성 상 모든 D2D 신호가 풀-밴드 DM-RS를 갖는 것은 불가능하므로, 상당한 크기의 타이밍 검출 성능 열화가 예상된다. 또한, 이상적인(ideal) RTT(round-trip time)을 가정할 경우, 모든 D2D 단말들과의 RTT 측정이 불가능하므로, 단말들의 DM-RS 송신 시각 차이로 인한 측정 오차가 추가적으로 발생할 수 있다. 따라서, D2D 환경의 경우, 근접성 기반 측위가 효율적일 것으로 기대된다.
근접성 기반 D2D-지원 측위는 대상 단말이 주변에 있는 D2D 단말들이 전송하는 신호들에 대한 수신 전력을 활용하는 기법이다. 대상 단말은 각 D2D 단말로부터 수신되는 신호들의 전력 크기를 비교하고, 가장 큰 수신 전력에 대응하는 신호를 전송한 D2D 단말의 위치를 자신의 위치로 결정할 수 있다. 이때, D2D 단말들의 송신 전력들이 동일한 경우 및 D2D 단말들의 송신 전력들이 상이한 경우가 고려될 수 있다.
도 4는 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 전력 제어에 따른 송신 전력 변화를 도시한다. 도 4의 (a)는 단말들 121 및 122의 송신 전력이 고정, 즉, 동일한 경우를, (b)는 단말들 121 및 122의 송신 전력이 상이한 경우를 나타낸다.
도 4의 (a)를 참고하면, D2D 단말들 121 및 122가 동일한 송신 전력으로 신호를 전송하는 경우, 송신 전력은 단말 120과의 거리에 비례하여 감쇄된다. 따라서, 단말 120과의 거리가 근접할수록 신호의 수신 전력이 커지기 때문에, 수신 전력에 기준하여 측위가 수행될 수 있다.
도 4의 (b)를 참고하면, 개루프(open loop) 전력 제어가 수행됨으로 인해, 단말들 121 및 122는 서로 다른 송신 전력으로 신호를 송신할 수 있다. 다시 말해, 단말들 121 및 122는 기지국 110으로의 상향링크(uplink) 간섭을 고려한 개루프 전력 제어가 적용된 송신 전력으로 신호를 송신하기 때문에, 단말들 121 및 122는 모두 상이한 송신 전력을 사용한다. 구체적으로, 단말 121은 상대적으로 낮은 송신 전력을, 단말 122는 상대적으로 높은 송신 전력을 사용한다. 즉, 개루프 전력 제어 환경에서, 기지국 110과의 거리가 멀어질수록 높은 송신 전력이 할당된다. 이 경우, 단말 120과 근접한 D2D 단말 121에서 송신된 신호의 수신 전력보다 먼 곳에 위치한 D2D 단말 122에서 송신된 신호의 수신 전력이 클 수 있으며, 단말 120이 자신으로부터 멀리 있는 D2D 단말 122의 위치를 자신의 위치로 판단하는 오류가 발생할 수 있다. 결국, 개루프 전력 제어로 인해 D2D 단말들 121 및 122는 상이한 송신 전력을 가지므로, 신호의 수신 전력 크기 및 근접성 간 비례 관계가 성립하지 아니할 수 있다.
이에 따라, 본 개시는 송신 전력의 상이함으로 인한 측위의 오류를 개선하기 위한 다양한 실시 예들을 설명한다. 다양한 실시 예들에 따라, 단말 120은 D2D 단말들 121 및 122에서 송신된 D2D 신호로부터 획득 가능한 수신 전력 이외의 정보를 추가적으로 이용한다. 즉, 다양한 실시 예들은 대상 단말이 수신한 신호의 수신 전력 및 수신 전력 이외의 정보를 함께 고려하여 D2D 단말을 선택함으로써, 근접성 기반 D2D-지원 측위의 위치 측위 정확도를 개선시킬 수 있다.
도 5는 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 동작 방법을 도시한다. 도 5는 측위를 수행하는 단말, 예를 들어, 단말 120의 동작 방법을 예시한다.
도 5를 참고하면, 501단계에서, 단말은 다른 단말들로부터 신호들을 수신한다. 상기 신호들은 D2D 신호들로서, 다른 단말들 각각으로부터 적어도 하나의 신호가 수신될 수 있다.
이어, 503단계에서, 단말은 신호들의 수신 전력 및 신호들과 관련된 정보에 기초하여 위치를 추정한다. 구체적으로, 단말은 수신 전력 및 관련된 정보에 기초하여 다른 단말들 중 하나의 단말을 선택하고, 선택된 다른 단말의 위치로부터 자신의 위치를 추정한다. 예를 들어, 신호들과 관련된 정보는 각 신호의 송신 전력의 크기, 각 신호의 수신 시각, 또는 다른 단말들 각각의 기지국과의 거리 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
도 6은 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국의 동작 방법을 도시한다. 도 6는 측위를 수행하는 단말의 서빙 기지국, 예를 들어, 기지국 110의 동작 방법을 예시한다.
도 6을 참고하면, 601단계에서, 기지국은 측위에 대한 지원(aid) 요청을 수신한다. 즉, 기지국은 측위를 수행하고자 하는 단말로부터 측위에 대한 지원을 요청하는 메시지를 수신한다. 메시지는 측위를 위해 필요한 정보의 제공에 대한 요청, 또는 측위를 위해 필요한 다른 단말들의 동작에 대한 요청을 포함할 수 있다.
이어, 603단계에서, 기지국은 측위에 관련된 메시지를 송신한다. 메시지는 측위를 위해 필요한 정보를 포함하거나, 또는 측위를 위해 필요한 다른 단말들의 동작에 대한 지시를 포함할 수 있다. 즉, 기지국은 메시지를 측위를 수행하는 단말에게 송신하거나, 또는 측위를 보조할 다른 단말들에게 송신할 수 있다.
상술한 바와 같이, 근접성 기반 측위 기술 적용 시 전력 제어로 인한 수신 전력 왜곡 문제를 해결하기 위하여, 다양한 실시 예들에 따라, D2D 신호는 물론, D2D 신호에 관련된 정보가 이용될 수 있다. 여기서, D2D 신호에 관련된 정보는 신호의 송신 전력의 크기, 신호의 수신 시각, 신호를 송신한 다른 단말 및 기지국과의 거리 중 적어도 하나를 포함한다. 즉, 다양한 실시 예들에 다른 근접성 기반 측위 기술은 수신 전력 이외의 정보를 추가 활용하여 전력 제어로 인한 수신 전력 정보의 오류를 해결할 수 있다. 이하, 본 개시는 D2D 신호에 관련된 정보에 따른 구체적인 실시 예들을 설명한다.
도 7은 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 신호의 수신 시각을 이용한 측위의 개념을 도시한다. 도 7을 참고하면, 단말 120은 다른 단말들 121 내지 124로부터의 신호들을 이용하여 측위를 수행한다. 이때, 다른 단말들 121 내지 124은 전력 제어를 수행함으로써 TxA, TxB, TxC, TxD 등 서로 다른 송신 전력을 사용할 수 있다. 이에 따라, 단말 120은 다른 단말들 121 내지 124로부터 수신된 신호의 수신 전력 RxA, RxB, RxC, RxD 및 수신 시각 관련 정보 τA, τB, τC,τD를 이용하여 전력 제어로 인한 오류를 감소시킬 수 있다.
도 8은 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 신호의 시간 오프셋(time offset) 획득 절차를 도시한다. 도 8은 기지국 110과의 거리들에 따른 단말들 121 및 122로부터의 신호 수신 타이밍을 예시한다. 도 8에서, (a)는 기지국 110으로부터의 거리를, (b)는 단말들 121 및 122로부터의 신호 수신 타이밍을 도시한다.
도 8의 (a)를 참고하면, 단말 120은 단말 122에 비하여 기지국 110에 가까이 위치하고, 단말 121은 단말 120에 비하여 기지국 110에 가까이 위치한다. 이에 따라, 기지국 110으로부터 단말 122로의 신호에 대한 전파 지연(propagation delay) DeNB-B는 기지국 110으로부터 단말 120으로의 신호에 대한 전파 지연 DeNB - X 보다 길다. 그리고, 전파 지연 DeNB -X는 기지국 110으로부터 단말 121로의 신호에 대한 전파 지연 DeNB - A 보다 길다. 또한, 단말 122 및 단말 120 간 거리는 단말 121 및 단말 120 간 거리 보다 길다. 이에 따라, 단말 122로부터 단말 120으로의 신호에 대한 전파 지연 DB-X는 단말 121로부터 단말 120으로의 신호에 대한 전파 지연 DA-X 보다 길다.
도 8의 (a)에 도시된 바와 같이, 기지국 110과의 거리가 상이하기 때문에, 기지국 110으로부터 송신되는 신호의 수신 타이밍이 달라지고, 이에 따라, 단말들 121 및 122의 송신 타이밍은 서로 다를 수 있다. 다시 말해, 기지국 110과의 거리에 따라 하향링크 신호의 수신 시각이 달라지므로, 단말들 121 및 122이 동일 프레임/서브프레임의 동일 슬롯(slot)을 통해 신호를 송신하더라도, 실제 신호의 송신 시각은 달라질 수 있다. 즉, 단말들 121 및 122는 기지국 110의 하향링크 신호의 수신 시각에 동기화하여 D2D 신호를 송신하므로, 기지국 110에 대한 단말 120 및 단말들 121 및 122의 상대적 위치에 따라 일정한 시간 오프셋(time offset)이 발생할 수 있다. 여기서, 시간 오프셋은 단말 120의 동작 시각 및 D2D 신호의 수신 시각의 차이를 의미한다.
도 8의 (b)를 참고하면, 단말 120은 단말들 121 및 122 각각으로부터 D2D 신호를 수신한다. 이때, 단말 121로부터의 D2D 신호의 시간 오프셋은 τA, 단말 122로부터의 D2D 신호의 시간 오프셋은 τB이다. 시간 오프셋의 크기는 1개 슬롯(slot) 크기를 초과할 수 없다. 이때, 단말 120보다 단말 121이 기지국 110에 더 가깝기 때문에, τA는 비교적 작을 확률이 높다. 반면, 단말 120보다 단말 122이 기지국 110으로부터 더 멀기 때문에, τB는 비교적 클 확률이 높다. 즉, 단말 120과의 거리가 근접할수록, 시간 오프셋의 크기가 작을 확률이 높다.
전력 제어로 인하여 기지국과 인접한 단말 121은 낮은 송신 전력을, 단말 122는 높은 송신 전력을 사용하여 신호를 송신할 수 있다. 이때, 단말 120이 어느 단말에 더 가까이 위치하는가에 따라, 신호의 수신 전력 및 근접성의 비례 관계가 깨어질 수 있다. 예를 들어, 도 9와 같이 단말 120이 기지국 110과 근접한 경우, 단말들 121 및 122로부터 수신된 신호들의 수신 전력과 근접성 간 비례 관계는 항상 성립하는 것은 아니다.
도 9는 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 신호의 수신 시각 및 수신 전력을 고려하여 근접한 단말을 선택하는 절차의 예를 도시한다. 도 9는 단말 120이 기지국 110과 근접한 경우를 예시한다.
도 9의 (a)를 참고하면, 단말 120은 단말 122 보다 단말 121에 가까이 위치한다. 그리고, 단말 121는 상대적으로 낮은 송신 전력을, 단말 122는 상대적으로 높은 송신 전력을 사용한다. 시간 오프셋을 살펴보면, (b)와 같이, 단말 121에 대한 시간 오프셋 및 단말 122에 대한 시간 오프셋은 큰 차이를 가진다. 반면, 단말 120이 낮은 송신 전력을 사용하는 단말 121에 가까우므로, 단말 121에 대한 수신 전력 및 단말 122에 대한 수신 전력은 큰 차이를 가지지 아니할 수 있다.
따라서, 단말 120이 기지국 110과 근접하여 위치한 경우, 수신 전력 크기에 의한 단말들 121 및 122의 구분은 모호할 수 있다. 반면, 시간 오프셋 크기에 의한 단말들 121 및 122의 구분은 비교적 명확할 수 있다. 이 경우, 단말 120은 상대적으로 작은 시간 오프셋 크기를 가지는 또는 빠른 수신 시각을 가지는 단말 121을 측위를 위한 기준 단말로서 선택하는 것이 바람직하다.
도 10은 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 신호의 수신 시각 및 수신 전력을 고려하여 근접한 단말을 선택하는 절차의 다른 예를 도시한다. 도 10은 단말 120이 기지국 110과 근접하지 아니한 경우를 예시한다.
도 10의 (a)를 참고하면, 단말 120은 단말 121 보다 단말 122에 가까이 위치한다. 그리고, 단말 121는 상대적으로 낮은 송신 전력을, 단말 122는 상대적으로 높은 송신 전력을 사용한다. 시간 오프셋을 살펴보면, (b)와 같이, 단말 121에 대한 시간 오프셋 및 단말 122에 대한 시간 오프셋은, 도 9의 경우에 비해, 작은 차이를 가진다. 반면, 단말 120이 높은 송신 전력을 사용하는 단말 122에 가까우므로, 단말 121에 대한 수신 전력 및 단말 122에 대한 수신 전력은 큰 차이를 가진다.
따라서, 단말 120이 기지국 110과 멀리 위치한 경우, 시간 오프셋 크기에 의한 단말들 121 및 122의 구분은 모호할 수 있다. 반면, 수신 전력 크기에 의한 단말들 121 및 122의 구분은 비교적 명확할 수 있다. 이 경우, 단말 120은 상대적으로 큰 수신 전력을 가지는 단말 122를 측위를 위한 기준 단말로서 선택하는 것이 바람직하다.
도 9 및 도 10을 참고하여 설명한 바와 같이, 근접성 판단을 위해 사용되는 정보의 신뢰도는 단말 120의 위치에 따라 달라질 수 있다. 즉, 단말 120의 위치에 따라 근접한 단말 판단에 적합한 정보가 달라지는 특성이 나타난다. 구체적으로, 단말 120이 기지국 110에서 멀수록 수신 전력이 정확한 근접성 판단을 제공하고, 단말 120이 기지국 110에서 가까울수록 시간 오프셋이 정확한 근접성 판단을 제공한다. 따라서, 일 실시 예에 따라, 단말 120은 신호의 수신 전력 및 수신 시각을 함께 활용한다.
구체적으로 설명하면, 단말 120은 다른 단말들(예: 단말들 121, 122)로부터 수신된 신호들의 수신 전력 및 시간 오프셋을 측정한다. 단말 120은 다수의 슬롯들로 구성된 D2D 신호 송신 채널 내에서 수신된 D2D 신호의 기준 신호(예: DM-RS)에 대한 상관 연산(correlation)을 수행함으로써 D2D 신호의 수신 시각을 검출할 수 있다. 이때, 슬롯 주기를 고려하여, 단말 120은 수신 시각을 1개 슬롯 길이 이내의 크기를 갖는 샘플 단위의 값으로 변환한다. 이후, 샘플 단위로 변환된 수신 시각과 단말 120의 동작 시각 간의 차이로부터, 샘플 단위의 크기를 갖는 시간 오프셋이 결정된다. 이후, 단말 120은 시간 오프셋을 전력 값으로 변환한다. 이를 위해, 경로 손실(pathloss) 모델이 사용될 수 있다. 단말 120은 시간 오프셋으로부터 얻어진 전력 값을 이용하여 수신 전력을 보정(modify)한다. 즉, 측정된 수신 전력 및 시간 오프셋 모두가 반영된 새로운 수신 전력 정보가 획득될 수 있다. 그리고, 단말 120은 최대의 보정된 수신 전력을 가진 단말을 기준 단말로서 선택한다.
여기서, 수신 전력의 보정은 다양한 방식으로 수행될 수 있다. 예를 들어, 단말 120은 측정된 수신 전력 및 시간 오프셋으로부터 얻어진 수신 전력을 가중치 합산(weighted-sum)할 수 있다. 가중치 합산은 하기 <수학식 1>과 같이 수행될 수 있다.
Figure pat00001
<수학식 1>에서, Rx'i는 단말i에 대한 보정된 수신 전력, w1은 측정된 수신 전력에 부여된 제1 가중치, Rxi는 단말i에 대한 측정된 수신 전력, w1은 시간 오프셋으로부터 얻어진 수신 전력에 부여된 제2 가중치, Pathloss()는 경로 손실 모델에 따라 시간 오프셋을 수신 전력으로 변경하는 함수, τi는 단말i에 대한 시간 오프셋을 의미한다.
가중치-합산에 의한 수신 전력의 보정에 있어서, 제1 가중치 및 제2 가중치는 셀 반경을 고려하여 결정될 수 있다. 또한, 제1 가중치 및 제2 가중치는 단말 120 및 기지국 110의 거리에 따라 적응적으로 변화할 수 있다. 이때, 제1 가중치 및 제2 가중치의 적응적 변화는 단말 120의 위치에 따라 변화하는 정보의 신뢰성을 반영함이 바람직하다. 즉, 기지국 110을 기준으로 한 단말 120의 위치에 따라 근접성 기반 측위에 적합한 정보가 상이해지므로, 단말 120의 위치에 따라 가중치들이 가변적으로 적용될 수 있다. 예를 들어, 제1 가중치 및 제2 가중치는 이하 도 11과 같은 경향으로 변화할 수 있다.
도 11은 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 신호의 수신 시각 및 수신 전력에 대한 가중치의 적응적 변화를 도시한다. 도 11에 도시된 바와 같이, 단말 120이 기지국 110에 가까울수록 시간 오프셋이 정확한 구분을 제공하므로, 단말 120이 기지국 110에 가까울수록 시간 오프셋으로부터 얻어진 수신 전력에 적용되는 제2 가중치 1104는 증가한다. 반대로, 단말 120이 기지국 110에 가까울수록 측정된 수신 전력이 정확한 구분을 제공하므로, 단말 120이 기지국 110에 가까울수록 측정된 수신 전력에 적용되는 제1 가중치 1102가 증가한다.
단말 120 및 기지국 110 간 거리는 기지국 110으로부터의 신호에 대한 수신 전력에 의해 추정 가능하다. 따라서, 단말 120은 기지국 110에서 송신된 하향링크 신호의 수신 전력 크기에 기초하여 기지국 110과의 근접성을 판단하고, 가중치들 1102 및 1104를 조절한다. 구체적으로, 단말 120은 수신 전력이 클수록 제2 가중치 1104를 증가, 제1 가중치 1102를 감소시킴으로써, 시간 오프셋에 대한 기여도를 높일 수 있다. 반대로, 단말 120은 기지국 110에서 송신된 하향링크 신호의 수신 전력이 작을수록 제2 가중치 1104를 감소, 제1 가중치 1102를 증가시킴으로써, 수신 전력에 대한 기여도를 높일 수 있다.
이후, 단말 120은 주변의 단말로부터 수신한 D2D 신호의 수신 전력 및 시간 오프셋을 측정하고, 경로 손실 모델을 기반으로 시간 오프셋을 전력 값으로 변환한다. 그리고, 단말 120은 변환된 전력 값을 이용하여 측정된 수신 전력을 보정한 후, 보정된 수신 전력들 중에서 최대 값에 대응하는 D2D 신호를 송신한 단말의 위치를 자신의 위치로 결정한다. 결론적으로, 보정된 수신 전력을 통해 단말 120과 근접한 위치에 있는 D2D 단말이 선택될 수 있다.
도 12는 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 수신 시각을 고려한 측위를 위한 신호 교환을 도시한다.
도 12를 참고하면, 1201단계에서, 단말 120은 기지국 110으로 지원 요청(aid request)를 송신한다. 다시 말해, 단말 120은 기지국 110으로 측위에 대한 지원을 요청하는 메시지를 송신한다.
1203단계에서, 기지국 110은 단말 120으로 셀 반경에 따른 적어도 하나의 가중치 값을 송신한다. 다시 말해, 기지국 110은 단말 120으로 측정된 수신 전력 및 시간 오프셋으로부터 얻어진 수신 전력에 적용할 가중치들(예: w1, w2)에 대한 정보를 송신한다. 단, 다른 실시 예에 따라, 단말 120이 가중치들의 값들을 결정할 수 있다. 이 경우, 단말 120은 하향링크 신호의 세기에 기초하여 기지국 110과의 거리를 추정하고, 거리에 기초하여 가중치들의 값들을 결정할 수 있다.
1205단계에서, D2D 단말들 121 및 122 각각은 D2D 탐색 신호를 송신한다. 여기서, D2D 탐색 신호는 D2D 단말들 121 및 122 각각의 식별 정보를 포함한다. 다른 실시 예에 따라, D2D 탐색 신호를 대신하여, D2D 통신 신호 또는 D2D 동기 신호가 사용되거나, 측위 보조를 위해 정의된 D2D 신호가 사용될 수 있다. 또한, 다른 실시 예에 따라, D2D 단말들 121 및 122는 기지국 110으로부터 단말 120의 측위에 대한 보조의 지시를 수신한 후, D2D 탐색 신호를 송신할 수 있다.
1207단계에서, 단말 120은 D2D 단말들 121 및 122 각각으로부터 수신된 D2D 탐색 신호들에 대한 수신 전력을 측정한다. 수신 전력은 신호의 크기, 에너지 등으로부터 측정될 수 있다.
1209단계에서, 단말 120은 D2D 단말들 121 및 122 각각으로부터 수신된 D2D 탐색 신호들의 수신 시각을 추정한다. 단말 120은 D2D 탐색 신호에 포함된 기준 신호에 대해 상관 연산을 수신 시각을 검출할 수 있다. 이때, 수신 시각은 샘플 단위로 표현될 수 있고, 단말 120은 수신 시각을 시간 오프셋으로 변환할 수 있다.
1211단계에서, 단말 120은 D2D 탐색 신호들의 수신 전력 및 수신 시각을 이용하여 가장 근접하다고 판단되는 D2D 단말을 선택한다. 이를 위해, 단말 120은 수신 시각, 즉, 시간 오프셋을 전력 값으로 변환한다. 그리고, 단말 120은 1207단계에서 측정된 수신 전력을 시간 오프셋으로부터 얻어진 전력 값을 이용하여 보정한다. 예를 들어, 단말 120은 <수학식 1>과 같이 가중치 합산함으로써 수신 전력을 보정할 수 있다. 이에 따라, D2D 단말들 121 및 122 각각에 대응하는 보정된 수신 전력 값들이 결정된다. 단말 120은 최대의 보정된 수신 전력을 가지는 단말을 가장 근접하다고 판단되는 D2D 단말로 선택한다.
1213단계에서, 단말 120은 기지국 110으로 선택된 D2D 단말의 식별 정보를 송신한다. 다시 말해, 단말 120은 가장 근접하다고 판단되는 D2D 단말을 지시하는 메시지를 송신한다.
1215단계에서, 기지국 110은 단말 120으로 선택된 D2D 단말의 위치를 송신한다. 다시 말해, 기지국 110은 1213단계에서 수신된 메시지에 의해 지시되는 D2D 단말의 위치 정보를 송신한다.
도 13은 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 수신 시각을 고려한 측위를 수행하는 단말의 동작 방법을 도시한다. 도 13은 단말 120의 동작 방법을 예시한다.
도 13을 참고하면, 1301단계에서, 단말은 다른 단말들로부터 신호들을 수신한다. 여기서, 다른 단말들은 D2D 통신을 수행할 수 있는 단말들로서, 기지국은 다른 단말들의 위치를 이미 알고 있다. 신호들은 D2D 신호로서, D2D 탐색 신호, D2D 통신 신호, D2D 동기 신호, 측위 보조를 위해 정의된 신호 중 하나일 수 있다.
이어, 1303단계에서, 단말은 각 신호의 수신 시각 및 수신 전력에 기초하여 하나의 단말을 선택한다. 이를 위해, 단말은 수신 시각을 전력 값으로 변환하고, 전력 값 및 수신 전력을 가중치 합산함으로써 신호 별 보정된 수신 전력을 결정한다. 그리고, 단말은 최대의 보정된 수신 전력을 가지는 신호를 송신한 다른 단말을 선택한다.
이후, 1305단계에서, 단말은 선택된 단말의 식별 정보를 송신한다. 다시 말해, 단말은 기지국으로 선택된 단말의 위치 정보를 요청한다. 여기서, 식별 정보는 1301단계에 수신된 신호들로부터 확인될 수 있다.
1307단계에서, 단말은 선택된 단말의 위치 정보를 수신한다. 즉, 단말은 가장 근접하다고 판단된 다른 단말의 위치 정보를 수신한다. 이에 따라, 단말은 측위를 완료한다.
도 14는 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 신호의 송신 전력을 이용한 측위의 개념을 도시한다. 도 14를 참고하면, 단말 120은 다른 단말들 121 내지 124로부터의 신호들을 이용하여 측위를 수행한다. 이때, 다른 단말들 121 내지 124은 전력 제어를 수행함으로써 TxA, TxB, TxC, TxD 등 서로 다른 송신 전력을 사용할 수 있다. 이에 따라, 단말 120은 다른 단말들 121 내지 124로부터 수신된 신호의 수신 전력 RxA, RxB, RxC, RxD을 보상(compensate)함으로써, 보상된 수신 전력 Rx'A, Rx'B, Rx'C, Rx'D을 계산한다. 그리고, 단말 120은 보상된 수신 전력 Rx'A, Rx'B, Rx'C, Rx'D을 이용함으로써 전력 제어로 인한 오류를 감소시킬 수 있다. 즉, 도 14에 도시된 실시 예에 따르면, 신호의 수신 전력, 송신 전력, 최대 송신 전력이 모두 고려된다.
도 15는 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 신호의 송신 전력 및 수신 전력을 고려하여 근접한 단말을 선택하는 절차의 예를 도시한다. 도 15에서, (a)는 측정된 수신 전력을, (b)는 보상된 수신 전력을 도시한다.
도 15의 (a)를 참고하면, 전력 제어에 따라, 단말 121은 최대 송신 전력 Txmax로부터 a1만큼 감소된 송신 전력 Tx1을, 단말 122는 최대 송신 전력 Txmax로부터 a2만큼 감소된 송신 전력 Tx2를 사용한다. 이때, 단말 121이 단말 122보다 기지국 110에 가까우므로, a1이 a2보다 크고, 그 결과 Tx2가 Tx1보다 크다. 단말 120에 의해 측정된 수신 전력 Rx1 및 Rx2는 송신 전력 Tx1 및 Tx2보다 경로 손실 Pl1 및 Pl2만큼 작다. 따라서, 송신 전력이 상이함으로 인해 수신 전력과 근접성의 비례 관계가 보장되지 아니하므로, 도 15의 (b)와 같이 송신 전력 및 최대 송신 전력을 고려한 보상이 수행된다.
도 15의 (b)를 참고하면, 단말 120은 단말들 121 및 122로부터 수신되는 D2D 신호를 이용하여 송신 전력 Tx1 및 Tx2을 확인한다. 일 실시 예에 따라, 무선 통신 시스템이 3GPP 규격에 따르는 경우, 최대 송신 전력은 23dBm으로 정의되며, 사전에 알려지는 정보다. 즉, 단말 120은 단말들 121 및 122의 송신 전력 및 최대 송신 전력을 모두 알 수 있다. 이에 따라, 단말 120은 개루프 전력 제어에 의해 감소된 전력 값 αi를 계산할 수 있다. 그리고, 단말 120은 감소된 전력 값을 수신 전력에 보상한다. 예를 들어, 단말 120은 <수학식 2>와 같이 수신 전력을 보상할 수 있다.
Figure pat00002
<수학식 2>에서, Rx'i는 단말i에 대한 보상된 수신 전력, Rxi는 단말i에 대한 측정된 수신 전력, Txmax는 최대 송신 전력, Txi는 단말i의 송신 전력을 의미한다. 여기서, Rx'i는 단말i가 최대 송신 전력을 사용함을 가정할 때 측정되는 수신 전력을 의미한다.
단말들 121 및 122 각각에 대한 보정된 수신 전력 Rx'1 및 Rx'2가 결정되면, 단말 120은 최대의 보정된 수신 전력을 가지는 단말을 가장 근접한 단말, 즉, 기준 단말로 선택한다.
상술한 바와 같이, 단말 120은 송신 전력 정보들을 활용하여 개루프 전력 제어로 인해 왜곡된 수신 전력을 정확하게 보상할 수 있다. 따라서, 단말들 121 및 122이 동일한 송신 전력(예: 최대 송신 전력)을 사용하는 환경과 근접한 성능이 달성될 수 있다. 이를 충족하기 위해서 단말들 121 및 122는 송신 전력에 대한 정보를 송신해야 한다. 일 실시 예에 따라, 무선 통신 시스템이 3GPP 규격에 따르는 경우, 송신 전력에 대한 정보는 D2D 통신 신호 내 PSCCH(Physical Sidelink Control Channel) 또는 PSSCH(Physical Sidelink Shared Channel)를 통해 전달될 수 있다.
도 16은 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 송신 전력을 고려한 측위를 위한 신호 교환을 도시한다.
도 16을 참고하면, 1601단계에서, 단말 120은 기지국 110으로 지원 요청을 송신한다. 다시 말해, 단말 120은 기지국 110으로 측위에 대한 지원을 요청하는 메시지를 송신한다. 다른 실시 예에 따라, 지원 요청은 D2D 신호를 이용하여 단말들 121 및 122로 송신될 수 있다. 이 경우, 이하 1603단계는 생략될 수 있다.
1603단계에서, 기지국 110은 D2D 단말들 121 및 122로 동작 지시(operation indication)를 송신한다. 다시 말해, 기지국 110은 D2D 단말들 121 및 122로 단말 120의 측위를 보조할 것을 지시하는 메시지를 송신한다. 구체적으로, 기지국 110은 D2D 단말들 121 및 122로 송신 전력 정보를 포함하는 D2D 신호를 송신할 것을 지시한다.
1605단계에서, D2D 단말들 121 및 122 각각은 D2D 통신 신호를 송신한다. 여기서, D2D 통신 신호는 D2D 단말들 121 및 122 각각의 식별 정보, 송신 전력 정보를 포함한다. 다른 실시 예에 따라, D2D 통신 신호를 대신하여, D2D 탐색 신호 또는 D2D 동기 신호가 사용되거나, 측위 보조를 위해 정의된 D2D 신호가 사용될 수 있다.
1607단계에서, 단말 120은 D2D 단말들 121 및 122 각각으로부터 수신된 D2D 통신 신호들에 대한 수신 전력을 측정한다. 수신 전력은 신호의 크기, 에너지 등으로부터 측정될 수 있다.
1609단계에서, 단말 120은 D2D 통신 신호들의 수신 전력, 송신 전력, D2D 단말들 121 및 122의 최대 송신 전력을 이용하여 가장 근접하다고 판단되는 D2D 단말을 선택한다. 이를 위해, 단말 120은 송신 전력 및 최대 송신 전력을 이용하여 D2D 단말들 121 및 122 각각의 전력 제어에 의해 감소된 전력 값을 결정하고, 감소된 전력 값만큼 1607단계에서 측정된 수신 전력을 보상할 수 있다. 그리고, 단말 120은 최대의 보상된 수신 전력을 가지는 단말을 가장 근접하다고 판단되는 D2D 단말로 선택한다.
1611단계에서, 단말 120은 기지국 110으로 선택된 D2D 단말의 식별 정보를 송신한다. 다시 말해, 단말 120은 가장 근접하다고 판단되는 D2D 단말을 지시하는 메시지를 송신한다.
1613단계에서, 기지국 110은 단말 120으로 선택된 D2D 단말의 위치를 송신한다. 다시 말해, 기지국 110은 1611단계에서 수신된 메시지에 의해 지시되는 D2D 단말의 위치 정보를 송신한다.
도 17은 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 송신 전력을 고려한 측위를 수행하는 단말의 동작 방법을 도시한다. 도 17은 단말 120의 동작 방법을 예시한다.
도 17을 참고하면, 1701단계에서, 단말은 다른 단말들로부터 송신 전력 정보를 포함하는 신호들을 수신한다. 여기서, 다른 단말들은 D2D 통신을 수행할 수 있는 단말들로서, 기지국은 다른 단말들의 위치를 이미 알고 있다. 신호들은 D2D 신호로서, D2D 탐색 신호, D2D 통신 신호, D2D 동기 신호, 측위 보조를 위해 정의된 신호 중 하나일 수 있다.
이어, 1703단계에서, 단말은 각 신호의 송신 전력 및 수신 전력에 기초하여 하나의 단말을 선택한다. 이를 위해, 단말은 최대 송신 전력 및 수신 전력을 이용하여 전력 제어에 의해 감소된 전력 값을 결정하고, 감소된 전력 값을 이용하여 쉰 전력을 보상할 수 있다. 그리고, 단말은 최대의 보상된 수신 전력을 가지는 신호를 송신한 다른 단말을 선택한다.
이후, 1705단계에서, 단말은 선택된 단말의 식별 정보를 송신한다. 다시 말해, 단말은 기지국으로 선택된 단말의 위치 정보를 요청한다. 여기서, 식별 정보는 1701단계에 수신된 신호들로부터 확인될 수 있다.
1707단계에서, 단말은 선택된 단말의 위치 정보를 수신한다. 즉, 단말은 가장 근접하다고 판단된 다른 단말의 위치 정보를 수신한다. 이에 따라, 단말은 측위를 완료한다.
도 18은 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 송신 전력을 고려한 측위를 보조하는 단말의 동작 방법을 도시한다. 도 18은 단말 121 또는 단말 122의 동작 방법을 예시한다.
도 18을 참고하면, 1801단계에서, 단말은 송신 전력 정보를 포함하는 신호를 생성한다. 이때, 단말은 기지국 또는 측위를 수행하는 단말로부터 요청 또는 지시를 수신함에 응하여 송신 전력 정보를 포함하는 신호를 생성할 수 있다. 신호는 D2D 신호로서, D2D 탐색 신호, D2D 통신 신호, D2D 동기 신호, 측위 보조를 위해 정의된 신호 중 하나일 수 있다.
이후, 1803단계에서, 단말은 신호를 D2D 링크를 통해 송신한다. 즉, 단말은 주변 단말들이 수신할 수 있도록 D2D 링크, 즉, 직접 링크를 통해 신호를 송신한다.
도 19는 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 측위를 위한 주변 단말의 후보군 제한의 개념을 도시한다. 도 19는 D2D 신호의 수신 시각 및 D2D 단말-기지국 거리 정보에 기초하여 수신 전력을 비교할 D2D 단말 후보군을 한정시키는 실시 예를 나타낸다. 도 19를 참고하면, 단말 120은 다른 단말들 121 내지 124로부터의 신호들을 이용하여 측위를 수행한다. 이때, 다른 단말들 121 내지 124은 전력 제어를 수행함으로써 TxA, TxB, TxC, TxD 등 서로 다른 송신 전력을 사용할 수 있다. 이때, 단말 120은 다른 단말들 121 내지 124로부터 수신된 신호의 수신 전력 RxA, RxB, RxC, RxD, 수신 시각 관련 정보 τA, τB, τC,τD, 기지국과의 거리 정보 dA, dB, dC, dD를 이용하여 후보군을 제한할 수 있다.
도 20은 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 측위를 위한 주변 단말의 후보군을 결정하는 절차를 도시한다. 도 20은 기지국 110의 커버리지 내 단말들의 분포 예를 도시한다. 도 20을 참고하면, 기지국 110의 커버리지 내 다수의 단말들이 존재한다. 이때, 측위를 수행하는 단말 120의 주변에 위치한 단말들로 후보군이 제한됨이 바람직하다.
도 21은 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 주변 단말들로부터 신호가 수신되는 시점을 도시한다. 도 21을 참고하면, 단말 120에 비교적 가까운 단말들 121 내지 123의 시간 오프셋은 기지국 110에 대한 시간 오프셋보다 작다. 이를 통해, 단말 120은 단말들 121 내지 123이 단말 120으로부터 일정 범위 내에 위치함을 판단할 수 있다. 따라서, 일차적으로, 후보군은 시간 오프셋에 따라 제한될 수 있다. 구체적으로, 후보군을 제한하기 위해, 먼저, 단말 120은 측정한 D2D 신호의 시간 오프셋의 오름차순으로 단말들 121 내지 123을 선택한다.
추가적으로, 후보군을 더 제한하기 위해, 기지국 110과의 거리가 유사하지 아니한 단말들이 배제될 수 있다. 즉, 단말 120은 다른 단말들 121 내지 123 및 기지국 110 간 거리에 기초하여 다시 한번 후보군을 제한할 수 있다. 도 20의 경우, 단말들 121 내지 123 중, 기지국 110 및 단말들 122 및 123 각각 간 거리가 단말 120 및 기지국 110 간 거리와 유사하므로. 단말 122 및 123이 최종적인 후보군으로서 선택된다.
다시 말해, 단말 120은 상대적으로 작은 시간 오프셋을 가지는 단말들을 탐색하고, 기지국 110과의 거리와 유사한 단말들을 탐색한다. 이에 따라, 도 20과 같이, 두 조건들을 모두 만족하는 단말들 122 및 123이 후보군에 포함된다. 시간 오프셋 기반 영역 2010 및 기지국-단말 거리 기반 영역 2012에 따라, 수신 전력을 비교할 D2D 단말 후보군을 단말 120 주위로 한정시킬 수 있기 때문에, 개루프 전력 제어로 인해 발생하는 측위 오차가 감소될 수 있다. 이를 충족시키기 위해, 단말들 121 내지 123은 기지국 110과의 거리에 대한 정보를 제공해야 한다. 일 실시 예에 따라, 무선 통신 시스템이 3GPP 규격에 따르는 경우, 거리에 대한 정보는 D2D 통신 신호 내 PSCCH 또는 PSSCH를 통해 전달될 수 있다.
후보군이 결정되면, 단말 120은 후보군에 포함된 주변 단말들 중 가장 근접하다고 판단되는 하나의 단말을 선택한다. 이때, 단말 120은 수신 전력이 기초하여 기준 단말을 선택할 수 있다. 나아가, 단말 120은 상술한 수신 시각 또는 송신 전력을 이용한 수신 전력의 보정/보상을 추가적으로 활용할 수 있다.
도 22는 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 후보군을 이용한 측위를 위한 신호 교환을 도시한다.
도 22를 참고하면, 2201단계에서, 단말 120은 D2D 단말들 121 내지 123을 포함하는 다수의 단말들로 지원 요청을 송신한다. 다시 말해, 단말 120은 주변 단말들로 측위에 대한 지원을 요청하는 메시지를 송신한다. 지원 요청은 D2D 신호를 이용하여 단말들 121 및 122로 송신될 수 있다. 다른 실시 예에 따라, 단말 120은 기지국 110으로 지원 요청을 송신할 수 있다. 이 경우, 기지국 110은 단말들로 측위를 보조할 것을 지시하는 메시지를 송신할 수 있다.
2203단계에서, D2D 단말들 121 내지 123을 포함하는 다수의 D2D 단말들 각각은 D2D 통신 신호를 송신한다. 여기서, D2D 통신 신호는 D2D 단말들 121 내지 123 각각의 식별 정보, 거리 관련 정보를 포함한다. 예를 들어, 거리 관련 정보는 TA(timing advance)일 수 있다. TA는 단말의 송신 타이밍을 조절하기 위해 사용되는 제어 정보로서, 망 접속 절차 중 단말로 송신된다. 따라서, D2D 단말들 121 내지 123은 TA 정보를 이미 보유하고 있으므로, D2D 통신 신호에 포함시킬 수 있다. 다른 실시 예에 따라, D2D 통신 신호를 대신하여, D2D 탐색 신호 또는 D2D 동기 신호가 사용되거나, 측위 보조를 위해 정의된 D2D 신호가 사용될 수 있다.
2205단계에서, 단말 120은 D2D 단말들 121 내지 123 각각으로부터 수신된 D2D 탐색 신호들의 수신 시각을 추정한다. 단말 120은 D2D 탐색 신호에 포함된 기준 신호에 대해 상관 연산을 수신 시각을 검출할 수 있다. 이때, 수신 시각은 샘플 단위로 표현될 수 있고, 단말 120은 수신 시각을 시간 오프셋으로 변환할 수 있다.
2207단계에서, 단말 120은 수신 시각 및 거리 관련 정보에 기초하여 측위를 위해 선택할 D2D 단말의 후보군을 선정한다. 다시 말해, 단말 120은 2203단계에서 수신된 D2D 단말들 121 내지 123 각각의 TA, 2205단계에서 추정된 D2D 단말들 121 내지 123 각각에 대한 시간 오프셋을 이용하여 후보군, 즉, 선택 가능한 D2D 단말의 범위를 제한한다. 이때, 본 실시 예는 D2D 단말들 122 및 123이 선택됨을 가정한다.
2209단계에서, 단말 120은 D2D 단말들 122 및 123 각각으로부터 수신된 D2D 통신 신호들에 대한 수신 전력을 측정한다. 수신 전력은 신호의 크기, 에너지 등으로부터 측정될 수 있다.
2211단계에서, 단말 120은 D2D 통신 신호들의 수신 전력을 이용하여 가장 근접하다고 판단되는 D2D 단말을 선택한다. 즉, 단말 120은 최대의 수신 전력을 가지는 단말을 가장 근접하다고 판단되는 D2D 단말로 선택한다. 다른 실시 예에 따라, 단말 120은 D2D 단말들 122 및 123의 송신 전력, D2D 단말들 122 및 123에 대한 시간 오프셋에 기초하여 D2D 단말을 선택할 수 있다.
2213단계에서, 단말 120은 기지국 110으로 선택된 D2D 단말의 식별 정보를 송신한다. 다시 말해, 단말 120은 가장 근접하다고 판단되는 D2D 단말을 지시하는 메시지를 송신한다.
2215단계에서, 기지국 110은 단말 120으로 선택된 D2D 단말의 위치를 송신한다. 다시 말해, 기지국 110은 2213단계에서 수신된 메시지에 의해 지시되는 D2D 단말의 위치 정보를 송신한다.
도 23은 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 후보군을 이용한 측위를 수행하는 단말의 동작 방법을 도시한다. 도 23은 단말 120의 동작 방법을 예시한다.
도 23을 참고하면, 2301단계에서, 단말은 다른 단말들로부터 기지국과의 거리 관련 정보를 포함하는 신호들을 수신한다. 여기서, 거리 관련 정보는 다른 단말들 각각의 TA 값일 수 있다.
이어, 2303단계에서, 단말은 각 신호의 수신 시각 및 거리 관련 정보에 기초하여 단말 후보군을 결정한다. 즉, 단말은 2301단계에서 수신된 신호들 각각의 수신 시각을 측정하고, 신호들에 포함된 거리 관련 정보를 확인한다. 그리고, 단말은 신호 별 수신 시각을 이용하여 우선적으로 단말들 중 일부를 선택하고, 거리 관련 정보에 기초하여 선택된 일부 중 최종 후보군을 결정한다. 구체적으로, 단말은 시간 오프셋이 기지국의 시간 오프셋보다 작은 단말들을 일부 선택하고, 이 가운데 단말의 TA와 유사한 값의 TA를 송신한 적어도 하나의 다른 단말을 후보군에 포함시킨다. 다시 말해, 단말은 단말의 TA 값과 임계치 이하의 차이를 가지는 TA를 가진 적어도 하나의 다른 단말을 후보군에 포함시킨다.
이후, 2305단계에서, 단말은 후보군에 포함된 단말들을 이용하여 측위를 수행한다. 즉, 단말은 2301단계에서 수신된 신호들 각각의 수신 전력을 측정하고, 최대의 수신 전력을 가진 다른 단말을 기준 단말로 선택한다. 그리고, 단말은 기준 단말의 위치를 기지국으로 요청하고, 기준 단말의 위치를 수신한다. 이때, 다른 실시 예에 따라, 수신 전력 외 시간 오프셋 또는 송신 전력 등이 더 이용될 수 있다.
상술한 바와 같이, 단말 120은 측위를 수행하기 위해 D2D 신호의 수신 전력을 이용한다. 이때, 다양한 실시 예들에 따라, 단말 120은 수신 시각을 이용하여 수신 전력을 보정하거나, 송신 전력을 이용하여 수신 전력을 보상하거나, 선택 가능한 단말의 범위를 제한할 수 있다. 본 개시는 각 실시 예를 별도로 설명하였으나, 다양한 실시 예들에 따라 상술한 실시 예들이 상황에 따라 선택적으로 실시될 수 있다. 이 경우, 단말의 동작은 이하 도 24 및 이하 도 25와 같다.
도 24는 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 측위를 보조하는 단말의 동작 방법을 도시한다. 도 24는 단말 121 또는 단말 122의 동작 방법을 예시한다. 단, 다양한 실시 예들에 따라, 이하 도 24를 참고하여 설명되는 동작 단계들의 일부는 생략될 수 있다.
도 24를 참고하면, 2401단계에서, 단말은 측위를 수행하는 단말(예: 단말 120)이 수신 시각을 이용하는지 확인한다. 예를 들어, 수신 시각의 이용 여부는 수신되는 지원 요청 또는 동작 지시를 통해 확인될 수 있다. 만일, 수신 시각이 이용되면, 단말은 2403단계로 진행하여 D2D 탐색 신호를 송신한다.
반면, 수신 시각이 이용되지 아니하면, 단말은 2405단계로 진행하여 측위를 수행하는 단말(예: 단말 120)이 송신 전력을 이용하는지 확인한다. 예를 들어, 송신 전력의 이용 여부는 수신되는 지원 요청 또는 동작 지시를 통해 확인될 수 있다. 지원 요청 또는 동작 지시에 송신 전력에 대한 정보를 송신하라는 지시가 포함된 경우, 단말은 송신 전력이 이용됨을 판단한다.
만일, 송신 전력이 이용되면, 단말은 2407단계로 진행하여 D2D 통신 신호 내에 단말의 송신 전력 정보를 구성(configure)한다. 그리고, 단말은 이하 2411단계로 진행한다. 반면, 송신 전력이 이용되지 아니하면, 단말은 2409 단계로 진행하여 D2D 통신 신호 내에 단말의 TA 정보를 구성한다. 이후, 단말은 2411단계에서, D2D 통신 신호를 송신한다.
도 25는 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 측위를 수행하는 단말의 동작 방법을 도시한다. 도 25는 단말 120의 동작 방법을 예시한다. 단, 다양한 실시 예들에 따라, 이하 도 24를 참고하여 설명되는 동작 단계들의 일부는 생략될 수 있다.
도 25를 참고하면, 2501단계에서, 단말은 RRC(radio resource control) 아이들(idle) 상태인지 확인한다. 단말은 RRC 아이들 상태에서 D2D 통신 신호를 수신할 수 없으므로, RRC 아이들 상태 여부에 따라 사용되는 측위 방식이 달라질 수 있다.
RRC 아이들 상태이면, 단말은 2503단계로 진행하여 기지국으로 측위에 대한 지원 요청을 송신한다. 이후, 2505단계에서, 단말은 가중치 정보가 수신되는지 확인한다. 가중치 정보는 수신 전력의 보정을 위해 측정된 수신 전력 및 수신 시각으로부터 얻어진 수신 전력에 적용되는 가중치 값들을 포함한다. 가중치 정보가 수신되면, 단말은 2507단계로 진행하여 D2D 탐색 신호들을 수신 후, D2D 탐색 신호들에 포함된 식별 정보를 검출한다. 이어, 2509단계에서, 단말은 D2D 탐색 신호에 대한 수신 전력 및 수신 시각을 추정한다. 그리고, 2511단계에서, 단말은 수신 전력 및 수신 시각을 이용하여 새로운 전력 기준을 생성한다. 다시 말해, 단말은 수신 시각을 전력 값으로 변환하고, 수신 전력 및 전력 값을 가중치 합산함으로써 보정된 수신 전력을 산출한다. 이어, 2513단계에서, 단말은 새로운 전력 기준 값이 최대한 신호를 선택한다. 다시 말해, 단말은 2507단계에서 수신한 다수의 신호들 중 최대의 보정된 수신 전력을 가진 신호를 확인한다. 이어, 2515단계에서, 단말은 선택된 신호에 포함된 식별 정보, 즉, 선택된 신호를 송신한 다른 단말의 식별 정보를 기지국에 전달한다. 2517단계에서, 단말은 D2D 단말, 즉, 2515단계에서 전달된 식별 정보를 사용하는 단말의 위치 정보가 수신되는지 확인한다. 위치 정보가 수신되면, 단말은 2519단계 진행하여 수신된 정보에 따라 자신의 위치를 결정한다.
2501단계에서, RRC 아이들 상태가 아니면, 단말은 2521단계로 진행하여 송신 전력을 이용하는지 판단한다. 만일, 송신 전력을 이용하면, 단말은 2523단계로 진행하여 기지국으로 측위에 대한 지원 요청을 송신한다. 이때, 지원 요청은 송신 전력을 요구함을 알리는 파라미터를 포함할 수 있다. 이어, 2525단계에서, 단말은 D2D 통신 신호들을 수신하고, D2D 통신 신호들에서 식별 정보 및 송신 전력 크기 정보를 검출한다. 2527단계에서, 단말은 D2D 통신 신호에 대한 수신 전력을 측정한다. 이후, 2529단계에서, 단말은 송신 전력 및 수신 전력을 이용하여 새로운 전력 기준을 생성한다. 다시 말해, 단말은 송신 전력 및 최대 송신 전력을 이용하여 전력 제어에 의한 감소된 전력 값을 산출하고, 감소된 전력 값을 2527단계에서 측정된 수신 전력에 합산함으로써, 보상된 수신 전력을 산출한다. 이후, 2513단계에서, 단말은 보상된 수신 전력이 최대인 신호를 선택한다. 이어, 2515단계에서, 단말은 선택된 신호에 포함된 식별 정보, 즉, 선택된 신호를 송신한 다른 단말의 식별 정보를 기지국에 전달한다. 2517단계에서, 단말은 D2D 단말, 즉, 2515단계에서 전달된 식별 정보를 사용하는 단말의 위치 정보가 수신되는지 확인한다. 위치 정보가 수신되면, 단말은 2519단계 진행하여 수신된 정보에 따라 자신의 위치를 결정한다.
2521단계에서, 송신 전력이 이용되지 아니하면, 단말은 2531단계로 진행하여 기지국으로 측위에 대한 지원 요청을 송신한다. 여기서, 지원 요청은 거리 정보를 요구함을 알리는 파라미터를 포함할 수 있다. 이어, 2533단계에서, 단말은 D2D 통신 신호들을 수신하고, D2D 통신 신호들에서 식별 정보 및 TA 크기 정보를 검출한다. 2535단계에서, 단말은 D2D 통신 신호에 대한 수신 시각을 측정한다. 이후, 2537단계에서, 단말은 TA 및 수신 시각을 이용하여 D2D 단말들의 후보군을 선정한다. 후보군을 선정한 후, 2539단계에서, 단말은 선정된 D2D 통신 신호들에 대한 수신 전력을 측정한다. 이후, 2541단계에서, 단말은 선정된 후보군 중 수신 전력이 최대인 신호를 선택한다. 이어, 2515단계에서, 단말은 선택된 신호에 포함된 식별 정보, 즉, 선택된 신호를 송신한 다른 단말의 식별 정보를 기지국에 전달한다. 2517단계에서, 단말은 D2D 단말, 즉, 2515단계에서 전달된 식별 정보를 사용하는 단말의 위치 정보가 수신되는지 확인한다. 위치 정보가 수신되면, 단말은 2519단계 진행하여 수신된 정보에 따라 자신의 위치를 결정한다.
상술한 바와 같이, 단말 120은 수신 전력에 기반하여 근접성을 판단하고, 근접성을 이용하여 측위를 수행할 수 있다. 또 다른 측위의 방식으로, 신호의 전파 지연(propagation delay)이 이용될 수 있다. 전파 지연은 기지국 110 및 단말 120의 물리적 거리에 영향을 받기 때문이다. 따라서, 전파 지연을 이용하여 단말의 동작 시간(예: 신호의 송수신 시각)이 결정되거나, 위치가 결정될 수 있다. 단, 전파 지연을 이용하는 경우, 단말 120의 통신 환경에 따라, 위치 또는 동작 시간에 대한 측정의 정확도는 달라질 수 있다. 이하 도 26은 단말 120의 무선 환경의 일 예를 나타낸다.
도 26은 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 NLOS(non-line of sight) 환경을 도시한다. 도 26을 참고하면, 단말 2620 및 기지국 2610 간 LOS(line of sight) 경로 사이에 위치하는 장애물들(예: 건물, 벽) 2650 및 2660으로 인해 기지국 2610에서 송신된 신호가 반사 경로를 통해 수신될 수 있다.
단말 2620은 기지국 2610이 송신한 기준 신호를 검출하기 위하여 가장 큰 전력이 측정되는 시간 지점을 탐색한다. 단말 2620 및 기지국 2610 간 LOS 경로에 장애물이 위치할 경우, 침투 손실(penetration loss)로 인해 신호 전력이 크게 감쇄된다. 이에 따라, 단말 2620은 LOS 경로 상의 신호가 수신되는 시각에 신호를 검출하지 못한다. 반면, 주변의 다른 장애물에 반사됨으로 인해 반사 손실(reflection loss)을 겪은 NLOS 경로 상의 신호는 상대적으로 큰 전력을 가지므로, 단말 2620은 NLOS 경로 상의 신호를 수신한 시각을 검출한다. 그러나, 검출된 시각에 수신된 신호는 단말 2620 및 기지국 2610 간 LOS 경로가 아닌, 즉, 직진 경로가 아닌 NLOS 경로, 즉, 우회 경로를 통해 수신되었기 때문에, 경로 차 만큼 수신 시각에 대한 양의(positive) 오차가 발생하며, 이는 단말 2620 및 기지국 2610 간의 거리를 실제보다 크게 추정하게 하는 문제를 야기한다. 예를 들어, 이하 도 27과 같은 문제가 발생할 수 있다.
도 27은 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 NLOS에 의한 측위 오류를 도시한다. 도 27은 전파 지연을 이용한 측위 기술이 사용되는 상황을 예시한다. 도 27을 참고하면, 단말 2720의 위치는 기지국들 2710 내지 2712 각각에 대한 전파 지연에 의해 추정될 수 있다. 그러나, 단말 2720이 NLOS 환경에 놓여 있음으로 인해, 전파 지연이 물리적 거리를 정확히 반영하지 아니한다. 따라서, 측위 오류가 발생할 수 있다.
최근 무선 통신 환경은 기존의 대형 기지국들뿐만 아니라 소형 기지국 또는 AP(Access Point)를 포함하므로, 측위를 위한 다수의 참조 노드들의 확보가 용이하다. NLOS 지연을 포함하는 다수의 참조 노드들을 활용하는 것 보다, NLOS 지연이 없는 소수의 참조 노드들을 활용하는 것이 측위 성능 관점에서 유리하다. 따라서, 다수의 링크들 중 NLOS 지연을 갖는 링크를 식별할 수 있다면, NLOS 지연을 갖는 링크를 제외함으로써 측위 성능이 향상될 수 있다. 또한, NLOS의 식별이 가능하다면, 다양한 NLOS 완화 기법들 중 적절한 성능의 NLOS 완화 기법이 적응적으로 사용될 수 있다. 즉, 단말 120 또는 기지국 110은 NLOS 지연이 크게 발생한 링크에 대하여 고성능 완화 기법을 적용함으로써, 연산 복잡도 측면에서 보다 효과적인 운용이 가능하다.
따라서, 이하 본 개시는 기지국 및 단말 간 무선 통신 링크에서의 NLOS 지연 발생 여부를 식별하기 위한 실시 예들을 설명한다. 후술되는 NLOS 링크 식별 기법은 무선 환경에서 측정 가능한 값들 중 기지국과의 신호 전파(propagation) 거리에 따라 변화하는 값을 이용한다. D2D 통신이 가능할 정도로 서로 인접한 단말들이라면, 같은 LOS 환경에서 신호 전파 거리에 따라 변화하는 값들이 동일 또는 유사할 것이라는 기술적(technical) 사실에 기초한다. 즉, 무선 환경에서 측정 가능한 다양한 값들 중, 기지국과의 거리에 따라 변화하는 값을 이용함으로써, 통신 환경이 유추될 수 있다. 예를 들어, 신호 전파 거리에 따라 변화하는 값은 송신 전력 또는 TA 등을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 기지국-단말 링크의 NLOS 발생 여부를 식별하고자 하는 단말 120과 주변 단말들의 송신 전력을 비교함으로써 수행된다. 이때, D2D 신호를 이용하여 기지국-단말 링크의 NLOS 지연 발생 여부를 식별하는 실시 예들이 설명된다.
앞서 설명한 바와 같이, 무선 통신 시스템에서 단말들은 개루프 전력 제어를 수행할 수 있다. 이는, 기지국 및 단말 간 거리와 무관하게 단말이 전송한 신호가 기지국에 항상 유사한 전력으로 수신되게 하기 위함이다. 따라서, LOS 경로로 기지국과 비슷한 물리적 거리를 갖고 위치한 단말들은 개루프 전력 제어의 원리에 따라 유사한 송신 전력을 사용하게 된다. NLOS 환경이 개루프 전력 제어에 미치는 영향은 이하 도 28과 같다.
도 28은 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 NLOS 환경에 의한 송신 전력 변화를 도시한다. 도 28을 참고하면, 단말 2820 및 기지국 2810 간 링크는 NLOS 링크이다. 이에 따라, LOS 링크인 경우의 전파 지연 dprop .보다 dNLOS만큼 큰 전파 지연(=dprop.+dNLOS)이 발생한다. 따라서, 단말 2820 및 기지국 2810 간 링크를 LOS 링크로 판단한다면, 다시 말해 dprop .+dNLOS를 LOS 링크의 전파 지연으로 판단하면, 단말의 추정 위치는 실제 위치와 달라질 수 있다.
또한, 도 28과 같이, 단말-기지국 링크가 NLOS 지연을 갖는 경우, NLOS 지연만큼 증가한 거리 및 전파 지연으로 인해. 단말 2820은 LOS 경로 환경 대비 상대적으로 큰 경로 손실을 겪게 된다. 결국, 개루프 전력 제어에 의해 단말 2820은 LOS 경로인 경우보다 큰 송신 전력을 이용하여 통신을 수행한다.
따라서, 단말이 상향링크 신호 전송 시 개루프 전력제어를 수행하는 특성을 활용하여, 주변 단말보다 비이상적으로 큰 송신 전력을 사용하는 단말은 기지국에 대하여 NLOS 링크를 가진다고 예상될 수 있다. 유사한 위치에 있는 단말들은 기지국과의 거리도 유사하므로, 비슷한 송신 전력을 가짐이 일반적이다. 따라서, 다양한 실시 예들에 따라서, 주변 단말과의 송신 전력 크기의 비교를 통해 단말-기지국 링크의 NLOS 여부가 식별될 수 있다.
송신 전력 크기의 비교를 통한 NLOS 링크 식별을 위해, 근접한 단말들 간의 송신 전력 비교가 요구된다. 그러나, 개루프 전력 제어는 기지국으로의 피드백 없이 송신 전력을 결정하므로, 기지국은 단말들의 송신 전력 크기를 알 수 없다. 또한, 각 단말은 자신의 송신 전력 크기만 알고 있을 뿐, 주변 단말들의 송신 전력 크기를 알 수 없다. 따라서, NLOS 링크 식별에 필요한 단말들의 송신 전력 크기를 추정하기 위하여, 이하 본 개시는 단말들 간 교환되는 D2D 신호 내 데이터 또는 측정 정보를 이용하는 실시 예들을 설명한다. 이에 따라, 이하 도 29와 같은 절차를 통해 NLOS 링크 여부가 확인될 수 있다.
도 29는 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 주변 단말들을 이용한 NLOS 환경 판단 절차를 도시한다. 도 29를 참고하면, 단말 120은 NLOS 환경에 있다. 주변 단말들 121 및 122는 단말 120에서 송신된 D2D 신호를 수신한 후, 단말 120의 송신 전력을 추정한다. 그리고, 주변 단말들 121 및 122 각각은 추정된 송신 전력 및 자신의 송신 전력을 비교하고, 비교 결과를 기지국 110으로 보고한다. 이에 따라, 기지국 110은 주변 단말들 121 및 122로부터의 보고에 기초하여, 단말 120과의 링크가 NLOS 링크인지 여부를 판단할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따른 NLOS 링크 여부 식별 절차는, 대상 단말의 식별 요청 단계, 주변 단말의 식별 수행 단계, 식별 결과 보고 단계, 최종 판단 단계로 구분될 수 있다. 이하 각 단계에 대하여 상세히 설명된다.
식별 요청 단계는 이하 도 30과 같이 수행될 수 있다. 도 30은 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 NLOS 식별 요청의 다양한 방식들을 도시한다. 식별 요청 단계는 NLOS 링크 여부의 식별을 원하는 단말 120이 기지국 110 또는 주변에 위치한 단말들 121 및 122에게 NLOS 식별을 요청하는 과정을 의미한다. 도 30에서, (a)는 중앙 집중형 요청을, (b)는 분산형 요청을 예시한다.
도 30의 (a)를 참고하면, 단말 120은 상향링크 신호를 통해 기지국 110으로 NLOS 식별을 요청한다. 요청을 수신한 기지국 110은 하향링크 신호를 통해 셀 내 단말들 121 및 122로 단말 120의 NLOS 식별 지원을 요청한다. 도 30의 (b)를 참고하면, 단말 120은 D2D 신호를 통해 주변 단말들 121 및 122로 직접 NLOS 식별 지원을 요청한다.
식별 수행 단계는 다음과 같이 수행될 수 있다. 식별 수행 단계는 NLOS 식별에 대한 보조를 요청 받은 주변 단말들 121 및 122 각각이 단말 120의 D2D 신호를 1회 이상 수신한 후, LOS 및 NLOS 여부를 판단하는 과정이다. 다양한 실시 예들에 따라, 식별 수행 단계는, 크게 송신 전력에 기반한 방식 및 수신 전력에 기반한 방식으로 구분될 수 있다.
송신 전력에 기반한 방식에 따르면, 단말 120은 자신의 송신 전력 크기 정보를 D2D 신호를 통해 직접 전달한다. 송신 전력 크기 정보는 D2D 신호 내에서 비트 형태로 전달될 수 있다. 이에 따라, NLOS 식별을 보조하는 주변 단말들 121 및 122는 송신 전력 크기를 직접 비교할 수 있다. 예를 들어, 비교 결과에 따른 판단은 하기 <수학식 3>과 같다.
Figure pat00003
<수학식 3>에서, TxX는 NLOS 여부 판단을 요청한 단말의 송신 전력, TxA는 식별 요청을 수신한 단말의 송신 전력, Pmargin은 개루프 전력 제어 시 물리적 거리로 인해 발생하는 송신 전력 차이를 고려한 마진(margin)을 의미한다. 마진은 잘못된 식별을 수행할 확률을 낮추기 위해 적정한 값으로 설정될 수 있다. 마진은 미리 정의되거나, 기지국에 의해 결정되거나, D2D 통신을 수행하는 단말들 간 거리 측정을 통해 적응적으로 결정될 수 있다.
수신 전력에 기반한 방식에 따르면, NLOS 식별을 보조하는 주변 단말들 121 및 122는 단말 120이 전송한 D2D 신호의 수신 전력을 이용하여 단말 120의 송신 전력 크기를 추정한다. 그리고, 추정된 송신 전력을 이용하여, 하기 <수학식 4>와 같이 NLOS 여부가 판단될 수 있다.
Figure pat00004
<수학식 4>에서, Tx'X는 NLOS 여부 판단을 요청한 단말의 추정된 송신 전력, TxA는 식별 요청을 수신한 단말의 송신 전력을 의미한다.
수신 전력으로부터 송신 전력을 추정하기 위해, 주변 단말들 121 및 122는 경로 손실의 예측 값을 이용할 수 있다. 예를 들어, 주변 단말들 121 및 122는 거리와 무관하게 발생하는 고정적인 경로 손실 값을 이용하여 송신 전력을 추정할 수 있다. 예를 들어, 이하 <수학식 5>와 같이 송신 전력이 추정될 수 있다.
Figure pat00005
<수학식 5>에서, Tx'X는 NLOS 여부 판단을 요청한 단말의 추정된 송신 전력, RxX→A는 측정된 수신 전력, mim.PL은 거리와 무관하게 발생하는 고정된 경로 손실 값, 즉, 최소 경로 손실 값을 의미한다.
고정된 경로 손실은 이하 도 31과 같은 경로 손실 모델에 따라 결정될 수 있다. 도 31은 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 경로 손실 모델의 예를 도시한다. 도 31을 참고하면, LOS 환경 및 NLOS 환경 모든 경우, 경로 손실은 거리의 증가에 따라 커진다. 하지만, 거리에 무관하게 고정적으로 약 48.2684dB의 경로 손실이 발생함이 확인된다. 따라서, 고정적으로 발생하는 경로 손실이 송신 전력의 추정을 위해 이용될 수 있다.
고정된 경로 손실을 이용하여 수신 전력을 분석하면 하기 <수학식 6>과 같다.
Figure pat00006
<수학식 6>에서, Tx'X는 NLOS 여부 판단을 요청한 단말의 추정된 송신 전력, TxX는 NLOS 여부 판단을 요청한 단말의 송신 전력, RxX →A는 측정된 수신 전력, PL(d)X→A는 거리에 따라 증가하는 경로 손실 값, mim.PL은 거리와 무관하게 발생하는 고정된 경로 손실 값을 의미한다.
고정된 경로 손실 값은 도 31과 같은 경로 손실 모델에 근거하여 시스템 구성(configuration)의 형태로 미리 정의할 수도 있고, 통신 환경에 따라 적응적으로 결정될 수 있다. 또한, 각 단말이, 가장 가까운 다른 단말이 전송한 D2D 신호의 수신 전력(=최대 수신 전력) 값에 기초하여 추정할 수 있다. 구체적으로, 단말은 자신의 송신 전력 및 가장 가까운 다른 단말에 대한 수신 전력의 차이를 고정된 경로 손실로 추정할 수 있다. 예를 들어, 고정된 경로 손실 값은 하기 <수학식 7>과 같이 추정될 수 있다.
Figure pat00007
<수학식 7>에서, TxA는 단말A의 송신 전력, Rxi →A는 단말A에서 측정된 단말i에서 송신된 신호의 수신 전력, PLi →A는 단말i 및 단말A 간 채널의 경로 손실, PL(d)i→A는 단말i 및 단말A 간 채널에서 거리에 따라 증가하는 경로 손실 값, min.PL은 고정된 경로 손실 값을 의미한다.
도 32는 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 전력 제어에 따른 송신 전력의 관계를 도시한다. 도 32에서, (a)는 단말 120이 더 큰 송신 전력을 사용하는 경우를, (b)는 단말 121이 더 큰 송신 전력을 사용하는 경우를 예시한다. 도 32의 (a)를 참고하면, 단말 120이 단말 121보다 기지국 110으로부터 더 멀리 위치하므로, 단말 120이 단말 121 보다 더 큰 송신 전력을 사용할 것이다. 이때, 단말 121에서 단말 120에 대한 송신 전력을 추정하는 경우, 경로 손실이 존재하므로, 대부분의 경우 단말 120의 추정된 송신 전력은 단말 121의 송신 전력보다 작거나 같다. 도 32의 (b)를 참고하면, 단말 121이 단말 120보다 기지국 110으로부터 더 멀리 위치하므로, 단말 121이 단말 120 보다 더 큰 송신 전력을 사용할 것이다. 이때, 단말 121에서 단말 120에 대한 송신 전력을 추정하는 경우, 단말 120의 추정된 송신 전력은 단말 121의 송신 전력보다 작다.
다시 말해, 주변 단말들 121 및 122가 기지국 110과의 거리에 따라 전력 제어를 올바르게 수행하였다면, 대상 단말 120의 추정된 송신 전력이 주변 단말들 121 및 122의 송신 전력보다 큰 상황은 발생할 수 없다. 즉, 도 32와 같이 LOS 환경이면, 대부분의 경우, 대상 단말 120의 추정된 송신 전력이 주변 단말들 121 및 122의 송신 전력보다 작은 상황이 보장된다. 반대로 말하면, 대상 단말 120의 추정된 송신 전력이 주변 단말들 121 및 122의 송신 전력보다 크면, 이는 단말 120의 링크에 NLOS 지연이 발생하였음을 의미한다.
상술한 NLOS 식별 동작은 전력 정보에 기반하여 수행된다. 다른 실시 예에 따라, 전력 정보 대신 TA 정보가 NLOS 식별을 위해 사용될 수 있다. TA는 기지국 110과의 거리를 반영한다. 따라서, 기지국 110과의 링크에 NLOS 지연이 존재하는 경우, 해당 단말은 주변 단말들보다 큰 TA 값을 가지므로, TA는 송신 전력 정보와 동일한 역할을 수행할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 단말 121은 단말 120가 송신한 D2D 통신 신호 내 TA 값을 검출한 후, 단말 121의 TA 값과 비교한다. 단말 120의 TA 크기가 단말 121의 TA 크기보다 크면, 단말 121은 단말 120의 링크가 NLOS 링크라고 판단할 수 있다.
식별 결과 보고 단계는 다음과 같이 수행될 수 있다. 일 실시 예에 따라, 주변 단말들 121 및 122는 단말 120에 대한 NLOS 링크의 식별 결과를 기지국 110으로 보고할 수 있다. 다른 실시 예에 따라, 주변 단말들 121 및 122는 단말 120에 대한 NLOS 링크의 식별 결과를 단말 120의 식별 정보와 함께 기지국 110으로 보고할 수 있다. 이는 다수의 단말들에 대하여 NLOS 링크 여부를 판단하는 경우 효과적이다. 또 다른 실시 예에 따라, 주변 단말들 121 및 122는 단말 120에 대한 송신 전력들의 차이 값 또는 TA들의 차이 값을 기지국 110으로 보고할 수 있다. 이는 대략적인 NLOS 지연 크기를 전달하고자 하는 경우 효과적일 수 있다.
최종 판단 단계는 다음과 같이 수행될 수 있다. 최종 판단 단계는 NLOS 식별을 보조하는 단말들 121 및 122의 식별 결과를 수신한 객체(예: 기지국 110, 단말 120)가 보고된 적어도 하나의 식별 결과에 기초하여 최종적으로 NLOS 여부를 판단하는 과정이다.
도 33은 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 추가적인 전력의 손실의 가능성을 도시한다. 도 33을 참고하면, 대상 단말 120이 D2D 신호를 송신하는 경우, 단말 121에서 측정되는 수신 전력은 경로 감쇄에 의해 송신 전력보다 작다. 나아가, 장애물 등 채널 상황에 따른 영향으로 인해, 쉐도잉 손실(shadowing loss)가 더 발생할 수 있다. 따라서, 수신 전력은 경로 감쇄에 의해 감소된 값보다 더 작게 측정될 가능성이 있다.
다시 말해, 근거리에서 더욱 크게 발생하는 경로 손실의 특성 및 수신 전력의 측정에서 추가적으로 발생하는 쉐도잉 손실 등으로 인해, 다음과 같은 검출 특성이 나타난다. 먼저, 단말 120이 NLOS 링크임에 따라 큰 송신 전력을 사용하더라도, 큰 경로 손실로 인해 단말 120의 추정된 송신 전력이 단말 121의 송신 전력보다 작거나 같은 경우가 발생할 수 있다. 이는 NLOS 링크를 LOS 링크로 잘못 식별하게 한다. 따라서, 상술한 절차에 따라 LOS 링크로 식별되더라도, NLOS 링크일 가능성이 존재한다. 반면, 단말 120가 LOS 링크인 경우, 단말 120은 작은 송신 전력을 사용하므로, 단말 120의 추정된 송신 전력이 단말 121의 송신 전력보다 크다고 판단될 확률은 매우 낮다. 즉, LOS 링크를 NLOS 링크로 잘못 식별하는 경우의 발생 가능성은 크지 아니하다. 다시 말해, 상술한 기법에 따라 NLOS 링크로 식별되면, LOS 링크일 가능성은 매우 낮다.
결론적으로, 다양한 실시 예들에 따른 LOS 판단은 오검출(miss detection)이 높은 반면, 실패 알람(false alarm)이 매우 낮다, 따라서, 다수의 단말들 중 소수(예: 1개)의 단말이라도 NLOS로 판단한 경우, 해당 링크를 NLOS 링크로 식별함으로써 오검출이 크게 감소될 수 있다. 반대로, 임계치 이상의 단말들이 LOS로 판단해야 LOS 링크라는 최종 판단이 내려진다. 여기서, 임계치는 전부이거나, 특정 비율 또는 개수로 정의될 수 있다.
도 34는 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 NLOS 여부를 판단하는 단말의 동작 방법을 도시한다. 도 34는 단말 121 또는 단말 122의 동작 방법을 예시한다.
도 34를 참고하면, 3401단계에서, 단말은 대상 단말로부터 신호를 수신한다. 신호는 D2D 신호로서, D2D 통신 신호, D2D 탐색 신호, D2D 동기 신호 또는 NLOS 여부 판단을 위해 정의된 신호일 수 있다. 다양한 실시 예들에 따라, 신호는 대상 단말의 송신 전력, 또는 TA를 포함할 수 있다.
이어, 3403단계에서, 단말은 기지국과의 거리에 따라 변화하는 값들에 기초하여 NLOS 여부를 판단한다. 여기서, 거리는 물리적 거리가 아닌 신호 전파(propagation) 거리를 의미한다. 예를 들어, 기지국과의 거리에 따라 변화하는 값으로서, 송신 전력 또는 TA가 사용될 수 있다. 송신 전력이 이용되는 경우, 단말은 대상 단말의 송신 전력을 추정하거나, 또는 3401단계에서 수신된 신호에 포함된 송신 전력 정보를 확인한다. 그리고, 단말은 자신의 송신 전력 및 대상 단말의 송신 전력을 비교한다. 비교 결과, 자신의 송신 전력이 대상 단말의 추정된 송신 전력보다 작으면, 단말은 대상 단말의 링크가 NLOS 링크라 판단한다. 또는, 3401단계에서 수신된 신호에 송신 전력 정보가 포함된 경우, 자신의 송신 전력 및 전력 마진의 합이 대상 단말의 송신 전력보다 작으면, 단말은 대상 단말의 링크가 NLOS 링크라 판단한다. TA가 이용되는 경우, 단말은 신호에 포함된 대상 단말의 TA에 관한 정보를 확인하고, 대상 단말의 TA가 자신의 TA보다 크면, 단말은 대상 단말의 링크가 NLOS 링크라 판단한다.
이후, 3405단계에서, 단말은 NLOS 판단과 관련된 정보를 송신한다. 이때, 다양한 실시 예들에 따라, 단말은 NLOS 판단과 관련된 정보를 기지국으로 송신하거나, 또는 대상 단말로 송신할 수 있다. 또한, 다양한 실시 예들에 따라, 단말은 NLOS 여부를 알리는 정보를 송신하거나, NLOS 여부를 알리는 정보 및 대상 단말의 식별 정보를 송신하거나, 송신 전력들 또는 TA들의 값들을 송신하거나, 송신 전력들 또는 TA들의 비교 결과를 송신할 수 있다.
도 35는 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 송신 전력에 기반하여 NLOS 여부를 판단하는 단말의 동작 방법을 도시한다. 도 35는 하나의 보조 단말 121을 예시하고 있으나, 둘 이상의 보조 단말들이 도 35의 절차에 참여할 수 있다.
도 35를 참고하면, 3501단계에서, 단말 120은 기지국 110으로 NLOS 식별 요청을 송신한다. 다시 말해, 단말 120은 기지국 110으로 NLOS 식별을 지원할 것을 요청하는 메시지를 송신한다. 예를 들어, NLOS 식별 요청은 1비트 크기의 파라미터로서, 다른 제어 메시지의 일부로서 포함되거나, 별도의 메시지로 구성될 수 있다.
3503단계에서, 기지국 110은 단말 121로 NLOS 식별 지원 요청을 송신한다. 다시 말해, 기지국 110은 단말 121에게 단말 120의 링크가 NLOS 링크인지 여부를 판단할 것을 지시한다. NLOS 식별 지원 요청은 NLOS 식별을 보조할 것을 지시하는 정보 및 NLOS 보조를 위해 수신 전력을 이용할지 또는 송신 전력을 이용할지를 지시하는 정보를 포함할 수 있다. 이 경우, NLOS 식별 지원 요청은 적어도 2비트 크기의 파라미터일 수 있다. 다른 실시 예에 따라, 단말 121로 NLOS 식별 지원 요청은 단말 120로부터 D2D 링크를 통해 수신될 수 있다. 이 경우, 3501단계는 생략될 수 있다.
3505단계에서, 기지국 110은 단말 120로 NLOS 식별 요청 수락을 송신한다. 다시 말해, 기지국 110은 단말 120로 NLOS 식별에 대한 요청이 수락되었음을 알린다. 즉, 기지국 110은 단말 120에게 D2D 신호를 송신할 것을 지시한다. 예를 들어, NLOS 식별 요청 수락은 1비트 크기의 파라미터로서, 다른 제어 메시지의 일부로서 포함되거나, 별도의 메시지로 구성될 수 있다.
3507단계에서, 단말 120은 D2D 신호를 송신한다. 여기서, D2D 신호는 단말 120의 식별 정보 및 송신 전력 정보를 포함한다. D2D 신호는 D2D 통신 신호, D2D 탐색 신호, D2D 동기 신호 또는 NLOS 식별을 위해 정의된 신호일 수 있다. 다른 실시 예에 따라, 송신 전력 정보가 아닌 TA 정보가 D2D 신호에 포함될 수 있다.
3509단계에서, 단말 121은 송신 전력 정보를 검출한다. 즉, 단말 121은 D2D 신호에 포함된 송신 전력 정보를 확인한다. 다른 실시 예에 따라, 단말 121는 D2D 신호에 포함된 단말 120의 TA 정보를 확인할 수 있다.
3511단계에서, 단말 121은 송신 전력들의 크기들을 비교한다. 이때, 단말 121은 전력 마진을 고려하여 송신 전력들을 비교할 수 있다. 이와 달리, D2D 신호에 TA 정보가 포함되지 아니한 경우, 단말 121는 자신의 TA 및 단말 120의 TA를 비교할 수 있다.
3513단계에서, 단말 121은 NLOS 발생 여부를 추정한다. 즉, 단말 121은 3511단계의 비교 결과에 따라 단말 120의 링크가 NLOS 링크인지 판단한다. 예를 들어, 단말 121의 송신 전력 및 전력 마진의 합이 단말 120의 송신 전력보다 작으면, 단말 121은 단말 120의 링크가 NLOS 링크라 판단할 수 있다. 다른 실시 예에 따라, 단말 120의 TA가 단말 121의 TA보다 크면, 단말 121은 단말 120의 링크가 NLOS 링크라 판단할 수 있다.
3515단계에서, 단말 121은 기지국 110으로 식별 결과 보고를 송신한다. 식별 결과는 NLOS 여부를 지시하는 1비트 크기의 파라미터로 구성될 수 있다. 단, 다른 실시 예에 따라, 식별 결과 보고는 단말 120의 식별 정보를 포함할 수 있다. 또 다른 실시 예에 따라, 식별 결과 보고는 3511단계의 비교 결과를 알리는 정보를 포함할 수 있다. 다른 실시 예에 따라, 단말 121은 식별 결과 보고를 단말 120으로 송신할 수 있다. 이 경우, 이하 3517단계는 생략될 수 있다.
3517단계에서, 기지국 110은 최종 NLOS 식별을 수행한다. 기지국 110은 단말 121로부터의 식별 결과 보고에 기초하여 최종적으로 NLOS 여부를 판단한다. 이때, 단말 121 외 다른 단말로부터의 식별 결과 보고가 더 고려될 수 있다. 다수의 식별 결과 보고들이 수집된 경우, 기지국 110은 임계치 이상의 보고들이 LOS라는 판단이면 단말 120의 링크가 LOS 링크라고 판단한다. 그렇지 아니하면, 기지국 110은 단말 120의 링크가 NLOS 링크라고 판단한다. 도 35에 도시되지 아니하였으나, 기지국 110은 최종적인 판단을 단말 120로 통지할 수 있다.
도 36은 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 수신 전력에 기반하여 NLOS 여부를 판단하는 단말의 동작 방법을 도시한다. 도 36은 하나의 보조 단말 121을 예시하고 있으나, 둘 이상의 보조 단말들이 도 36의 절차에 참여할 수 있다.
도 36을 참고하면, 3601단계에서, 단말 120은 기지국 110으로 NLOS 식별 요청을 송신한다. 다시 말해, 단말 120은 기지국 110으로 NLOS 식별을 지원할 것을 요청하는 메시지를 송신한다. 예를 들어, NLOS 식별 요청은 1비트 크기의 파라미터로서, 다른 제어 메시지의 일부로서 포함되거나, 별도의 메시지로 구성될 수 있다.
3603단계에서, 기지국 110은 단말 121로 NLOS 식별 지원 요청을 송신한다. 다시 말해, 기지국 110은 단말 121에게 단말 120의 링크가 NLOS 링크인지 여부를 판단할 것을 지시한다. NLOS 식별 지원 요청은 NLOS 식별을 보조할 것을 지시하는 정보 및 NLOS 보조를 위해 수신 전력을 이용할지 또는 송신 전력을 이용할지를 지시하는 정보를 포함할 수 있다. 이 경우, NLOS 식별 지원 요청은 적어도 2비트 크기의 파라미터일 수 있다. 다른 실시 예에 따라, 단말 121로 NLOS 식별 지원 요청은 단말 120로부터 D2D 링크를 통해 수신될 수 있다. 이 경우, 3601단계는 생략될 수 있다.
3605단계에서, 기지국 110은 단말 120로 NLOS 식별 요청 수락을 송신한다. 다시 말해, 기지국 110은 단말 120로 NLOS 식별에 대한 요청이 수락되었음을 알린다. 즉, 기지국 110은 단말 120에게 D2D 신호를 송신할 것을 지시한다. 예를 들어, NLOS 식별 요청 수락은 1비트 크기의 파라미터로서, 다른 제어 메시지의 일부로서 포함되거나, 별도의 메시지로 구성될 수 있다.
3607단계에서, 단말 120은 D2D 신호를 송신한다. 여기서, D2D 신호는 단말 120의 식별 정보를 포함한다. D2D 신호는 D2D 통신 신호, D2D 탐색 신호, D2D 동기 신호 또는 NLOS 식별을 위해 정의된 신호일 수 있다.
3609단계에서, 단말 121은 수신 전력의 크기를 측정한다. 즉, 단말 121은 D2D 신호의 수신 전력을 측정한다.
3611단계에서, 단말 121은 단말 121의 송신 전력 및 D2D 신호의 수신 전력의 크기들을 비교한다. 이때, 단말 121은 경로 손실을 고려하여 송신 전력 및 수신 전력을 비교할 수 있다. 구체적으로, 단말 121은 경로 손실을 고려하여 D2D 신호의 t수신 전력으로부터 단말 120의 송신 전력을 추정하고, 단말 120의 추정된 송신 전력 및 단말 121의 송신 전력을 비교할 수 있다.
3613단계에서, 단말 121은 NLOS 발생 여부를 추정한다. 즉, 단말 121은 3611단계의 비교 결과에 따라 단말 120의 링크가 NLOS 링크인지 판단한다. 예를 들어, 단말 121의 송신 전력이 단말 120의 추정된 송신 전력보다 작으면, 단말 121은 단말 120의 링크가 NLOS 링크라 판단할 수 있다.
3615단계에서, 단말 121은 기지국 110으로 식별 결과 보고를 송신한다. 식별 결과는 NLOS 여부을 지시하는 1비트 크기의 파라미터로 구성될 수 있다. 단, 다른 실시 예에 따라, 식별 결과 보고는 단말 120의 식별 정보를 포함할 수 있다. 또 다른 실시 예에 따라, 식별 결과 보고는 3611단계의 비교 결과를 알리는 정보를 포함할 수 있다. 다른 실시 예에 따라, 단말 121은 식별 결과 보고를 단말 120으로 송신할 수 있다. 이 경우, 이하 3617단계는 생략될 수 있다.
3617단계에서, 기지국 110은 최종 NLOS 식별을 수행한다. 기지국 110은 단말 121로부터의 식별 결과 보고에 기초하여 최종적으로 NLOS 여부를 판단한다. 이때, 단말 121 외 다른 단말로부터의 식별 결과 보고가 더 고려될 수 있다. 다수의 식별 결과 보고들이 수집된 경우, 기지국 110은 임계치 이상의 보고들이 LOS라는 판단이면 단말 120의 링크가 LOS 링크라고 판단한다. 그렇지 아니하면, 기지국 110은 단말 120의 링크가 NLOS 링크라고 판단한다. 도 36에 도시되지 아니하였으나, 기지국 110은 최종적인 판단을 단말 120로 통지할 수 있다.
도 37은 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 NLOS 여부 판단을 위한 기지국의 동작 방법을 도시한다. 도 37은 기지국 110의 동작 방법을 예시한다.
도 37을 참고하면, 3701단계에서, 기지국은 NLOS 식별 요청 신호가 수신되는지 판단한다. NLOS 식별 요청 신호가 수신되면, 기지국은 3703단계로 진행하여 송신 전력에 기반한 NLOS 식별을 수행할지 여부를 판단한다. 다시 말해, 기지국은 NLOS 여부를 송신 전력에 기반하여 식별할지 또는 수신 전력에 기반하여 식별할지를 판단한다. 송신 전력에 기반하는지 여부는 송신 전력 정보를 대상 단말이 제공할 수 있는지에 관련될 수 있다. 따라서, 송신 전력에 기반하는지 여부는 시스템 설정에 의해 고정되거나, 또는 망 상황에 따라 적응적으로 결정될 수 있다. 만일, 송신 전력에 기반하는 경우, 기지국은 3705단계로 진행하여 셀 내 단말들에게 송신 전력이 기반한 동작을 요청한다. 반면, 송신 전력에 기반하지 아니하는 경우, 다시 말해, 수신 전력에 기반하는 경우, 기지국은 3707단계로 진행하여 셀 내 단말들에게 수신 전력이 기반한 동작을 요청한다.
이후, 3709단계에서, 기지국은 NLOS 식별 결과가 수신되는지 확인한다. NLOS 식별 결과는 적어도 하나의 단말로부터 수신될 수 있다. NLOS 식별 결과가 수신되면, 기지국은 3711단계로 진행하여 식별 결과에 전력 차이 값이 포함되는지 확인한다. 만일, 전력 차이 값이 포함되면, 기지국은 3713단계로 진행하여 송신 전력들의 차이 값에 기초하여 NLOS 지연 크기를 추정한다. 반면, 전력 차이 값이 포함되지 아니하면, 즉, 식별 결과만 포함되면, 기지국은 3715단계로 진행하여 NLOS로 추정된 결과가 임계치 이상인지 확인한다. 만일, 임계치 이상의 NLOS로 추정된 결과가 수신된 경우, 기지국은 3717단계로 진행하여 기지국-대상 단말의 링크를 NLOS 링크로 식별한다. 반면, 임계치 미만의 NLOS로 추정된 결과가 수신된 경우, 기지국은 3719단계로 진행하여 기지국-대상 단말의 링크를 LOS 링크로 식별한다.
도 38은 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 LOS 여부 판단을 위한 단말의 동작 방법을 도시한다. 도 38은 단말 121의 동작 방법을 예시한다.
도 38을 참고하면, 3801단계에서, 단말은 NLOS 식별 지원 요청이 수신되는지 판단한다. NLOS 식별 지원 요청이 수신되면, 단말은 3803단계로 진행하여 송신 전력에 기반한 NLOS 식별이 요청되는지 확인한다. 예를 들어, 송신 전력에 기반하는지 여부는 NLOS 식별 지원 요청에 포함된 파라미터에 의해 지시될 수 있다.
송신 전력에 기반하는 경우, 단말은 3805단계로 진행하여 대상 단말의 D2D 신호를 수신하고, D2D 신호에서 송신 전력 정보를 검출한다. 이어, 3807단계에서, 단말은 전력 마진을 결정한다. 전력 마진은 미리 정의된 값이거나, 기지국으로부터 제공될 수 있다. 이후, 3809단계에서, 단말은 자신의 송신 전력과 전력 마진의 합을 대상 단말의 송신 전력과 비교한다. 만일, 대상 단말의 송신 전력이 자신의 송신 전력과 전력 마진의 합보다 크면, 단말은 3811단계로 진행하여 기지국-대상 단말의 링크를 NLOS 링크로 추정한다. 반면, 대상 단말의 송신 전력이 자신의 송신 전력과 전력 마진의 합보다 작거나 같으면, 단말은 3813단계로 진행하여 기지국-대상 단말의 링크를 LOS 링크로 추정한다.
3803단계에서, 송신 전력에 기반하지 아니하는 경우, 다시 말해, 수신 전력에 기반하는 경우, 단말은 3815단계로 진행하여 대상 단말의 D2D 신호를 수신하고, D2D 신호의 수신 전력 크기를 측정한다. 이어, 3817단계에서, 단말은 수신 전력 및 경로 손실의 합을 자신의 송신 전력과 비교한다. 만일, 수신 전력 및 경로 손실의 합이 자신의 송신 전력보다 크면, 단말은 3811단계로 진행하여 기지국-대상 단말의 링크를 NLOS 링크로 추정한다. 반면, 수신 전력 및 경로 손실의 합이 자신의 송신 전력보다 작거나 같으면, 단말은 3813단계로 진행하여 기지국-대상 단말의 링크를 LOS 링크로 추정한다.
3811단계 또는 3813단계 이후, 3819단계에서, 단말은 식별 결과만을 전달할지 판단한다. 식별 결과만을 전달하는 경우, 단말은 3821단계로 진행하여 NLOS 식별 결과를 기지국에 보고한다. 반면, 식별 결과만 보고하지 아니하는 경우, 단말은 3823단계로 진행하여 전력 차이 값을 전달하는지 판단한다. 전력 차이 값을 전달하지 아니하는 경우, 단말은 3825단계로 진행하여 NLOS 식별 결과 및 대상 단말의 식별 정보를 기지국에 보고한다. 반면, 전력 차이 값을 전달하는 경우, 단말은 3827단계로 진행하여 전력 차이 값 및 대상 단말의 식별 정보를 기지국에 보고한다.
상술한 다양한 실시 예들에 따라, 단말은 D2D 신호를 이용하여 측위를 수행하거나, NLOS 링크 여부를 판단할 수 있다. 다양한 실시 예들에 따른 측위 기법 및 NLOS 식별 기법의 성능은 다음과 같다.
측위 기법의 성능 확인을 위해, 단말들이 동일한 송신 전력을 사용하는 경우및 단말들이 전력 제어된 송신 전력을 사용하는 경우에 대한 모의실험 결과가 이하 설명된다. 성능 평가를 위한 지표는 측위 좌표 오차 RSME(root mean square error)의 CDF(cumulative distribution function)와 기지국-단말 간 거리에 따른 평균 좌표 오차 RSME 성능이다. 또한, 개루프 전력 제어 환경 대비 좌표 오차 증가 확률과 좌표 오차 증가 시 발생하는 좌표 오차 증가량이 성능 지표로서 고려된다.
모의 실험을 위한 셀 환경은 이하 도 39와 같다. 도 39는 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템의 성능 평가를 위한 모의 실험 환경을 도시한다. 도 39를 참고하면, 7개의 기지국들 및 셀 당 다수의 단말들이 존재한다. 이 가운데, 단말 3920 및 기지국 3910 간 거리는 35m이다. 모의 실험에서 사용된 경로 손실 모델은 3GPP TR 36.843에 명시되어 있는 LTE D2D 표준 Outdoor-to-Outdoor 모델이다. 기타 모의 실험 파라미터는 이하 <표 1>과 같다.
파라미터 값
ISD(inter station distance) 500 m
기지국 높이/단말의 높이 25m / 1.5m
기지국 개수/대상 단말 개수 7 / 1
D2D 단말 개수 섹터 당 150
D2D 단말의 최대 전력 23 dBm
경로 손실 모델의 Po -103 dbm
경로 손실 모델의 α 1.0
잡음 전력 -174 dBm/Hertz
잡음 특성(noise figure) 9 dB
대상 단말 드랍핑(dropping) 기지국 1셀에 랜덤 드랍핑(random dropping)
D2D 단말 드랍핑 각 섹터에 랜덤 드랍핑(random dropping)
단말-기지국 간 최소 거리 35m
w1, w2 w1=1, w2=2
시간 오프셋 임계값 (dy) 30m
거리 임계값 (τy) 30m
도 40 내지 도 47은 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템의 모의 실험 결과를 도시한다.
도 40 및 도 41은 좌표 오차 RMSE의 CDF 성능을 나타낸다. 구체적으로, 도 40 및 도 41은 근접성 기반 측위 수행 시 좌표 오차 RMSE의 CDF 성능이다. 최적(optimal) 성능은 단말 간 거리 기반의 측위 성능이며, 단말과 가장 근접한 D2D 단말을 선택한 근접성 기반 측위 시의 가장 이상적인 성능 결과이다. 도 40에서 보이는 바와 같이, 수신 시각을 이용한 측위는 개루프 전력 제어 환경 대비 소폭의 성능 개선을 가지며, 송신 전력을 이용한 측위 및 후보군을 이용한 측위는 동일 송신 전력 환경과 유사한 성능을 보인다. 도 40은 수신 시각을 이용한 측위에서 수신시각 정보를 위한 제2 가중치 w2를 다양하게 변화한 결과이다. 수신 시각 정보에 대한 가중치를 높일수록 측위 성능이 개선됨이 확인되며, 가중치는 셀룰러 네트워크의 셀 반경을 고려하여 설정 가능하다.
도 42 및 도 43은 기지국 및 대상 단말 거리에 따른 평균 좌표 오차 RMSE 성능을 도시한다. 근접성 기반 측위 성능은 셀 내 단말의 위치에 따라 달라지므로, 도 42 및 도 43에 나타난 지표를 통해 단말의 배치와 무관하게 제안 기법의 측위 성능이 종래 기술 대비 평균적으로 개선됨을 확인할 수 있다. 도 42를 참고하면, 수신 시각을 이용한 측위는 단말이 셀 중심(약 35 내지 125m)에 위치하는 경우에 성능 개선을 가진다. 송신 전력을 이용한 측위는 동일 송신 전력 환경과 유사한 성능을 가진다. 도 43은 수신 시각을 이용한 측위 시 수신 시각 정보에 가중치를 적용한 성능을 나타낸다. 도 43을 참고하면, 가중치를 높일수록 단말이 셀 중심에 위치하는 환경에 대해 위치 측위 정확도가 크게 개선됨이 확인된다. 이는 수신 시각을 이용하여 근접성을 판단하는 측위의 효과가 증가했음을 의미한다.
도 44 및 도 45는 개루프 전력 제어 환경 대비 좌표 오차 증가 확률 및 좌표 오차 증가량을 나타낸다. 수신 시각을 이용한 측위 시, 개루프 전력 제어 환경 대비 0.002의 확률로 7.63m만큼 좌표 오차가 증가할 수 있으며, 성능 개선 폭은 적으나, 안정적으로 좌표 오차가 저감된다. 송신 전력을 이용한 측위는 0.13의 확률로 8.43m만큼, 후보군을 이용한 측위는 0.06의 확률로 7.71m만큼 좌표 오차가 증가할 수 있다. 송신 전력을 이용한 측위 및 후보군을 이용한 측위 시, 일부 좌표 오차가 증가할 수 있으나, 전반적으로 효과적인 성능 개선이 가능함이 확인된다.
NLOS 식별 성능을 위한 모의 실험의 설정 파라미터는 이하 <표 2>와 같다.
파라미터 값
단말 개수 섹터 당 150
ISD 500 m
단말 간 최소 거리 3 m
기지국-단말 간 최소 거리 35 m
단말의 높이 1,5 m
기지국의 높이 25 m
단말의 송신 전력 개루프 전력 제어
전력 마진 7 dB
도 45는 NLOS 식별을 보조하는 단말 수에 따른 NLOS 식별 DER 성능을 나타낸다. NLOS 식별을 요청한 단말과 기지국 간 발생한 NLOS 지연 크기는 100m로 가정된다. 도 45에서 볼 수 있듯이, 송신 전력 기반의 NLOS 식별의 경우, 정확한 송신 전력 비교가 가능하므로, 식별을 보조하는 단말이 1개인 상황에서도 90% 이상의 높은 식별 정확도를 보인다. 반면, 수신 전력 기반의 NLOS 식별의 경우, 수신 전력을 통해 추정된 정보로 식별을 수행하므로, 식별을 보조하는 단말이 1개인 경우, 약 74% 수준의 식별 정확도를 보인다. 그러나, 기지국에서 수행되는 최종 식별 과정으로 인해 두 실시 예들 모두 식별을 보조하는 단말이 증가할수록 식별 정확도가 크게 개선됨이 확인된다. 식별을 보조하는 단말이 4개인 환경에서, 두 실시 예들 모두 약 99% 수준의 정확도로 NLOS 식별이 가능함을 확인할 수 있다.
도 46은 NLOS 식별 요청 단말과 기지국 110간 NLOS 지연 크기에 따른 NLOS 식별 DER 성능을 나타낸다. 구체적으로, 도 46은 NLOS 식별을 요청한 단말과 기지국 간 NLOS 지연 크기에 따른 NLOS 식별 DER 성능을 식별 방식 및 식별을 보조하는 단말의 개수에 따라 분석한 성능을 나타낸다. 도 45에서 볼 수 있듯이, 실시 예에 따른 기법의 경우, NLOS 지연 크기가 증가할수록 단말 간 송신 전력 차이가 명확해지기 때문에 식별 정확도가 높아짐이 확인된다. 또한, NLOS 지연 크기가 50m인 환경에서, NLOS 식별을 보조하는 단말의 개수가 3개만 보장되면, 실시 예에 따른 기법이 약 95% 수준의 높은 식별 정확도를 달성할 수 있음이 확인된다.
본 개시의 청구항 또는 명세서에 기재된 실시 예들에 따른 방법들은 하드웨어, 소프트웨어, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합의 형태로 구현될(implemented) 수 있다.
소프트웨어로 구현하는 경우, 하나 이상의 프로그램(소프트웨어 모듈)을 저장하는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체가 제공될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 저장되는 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치(device) 내의 하나 이상의 프로세서에 의해 실행 가능하도록 구성된다(configured for execution). 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치로 하여금 본 개시의 청구항 또는 명세서에 기재된 실시 예들에 따른 방법들을 실행하게 하는 명령어(instructions)를 포함한다.
이러한 프로그램(소프트웨어 모듈, 소프트웨어)은 랜덤 액세스 메모리 (random access memory), 플래시(flash) 메모리를 포함하는 불휘발성(non-volatile) 메모리, 롬(ROM: Read Only Memory), 전기적 삭제가능 프로그램가능 롬(EEPROM: Electrically Erasable Programmable Read Only Memory), 자기 디스크 저장 장치(magnetic disc storage device), 컴팩트 디스크 롬(CD-ROM: Compact Disc-ROM), 디지털 다목적 디스크(DVDs: Digital Versatile Discs) 또는 다른 형태의 광학 저장 장치, 마그네틱 카세트(magnetic cassette)에 저장될 수 있다. 또는, 이들의 일부 또는 전부의 조합으로 구성된 메모리에 저장될 수 있다. 또한, 각각의 구성 메모리는 다수 개 포함될 수도 있다.
또한, 상기 프로그램은 인터넷(Internet), 인트라넷(Intranet), LAN(Local Area Network), WLAN(Wide LAN), 또는 SAN(Storage Area Network)과 같은 통신 네트워크, 또는 이들의 조합으로 구성된 통신 네트워크를 통하여 접근(access)할 수 있는 부착 가능한(attachable) 저장 장치(storage device)에 저장될 수 있다. 이러한 저장 장치는 외부 포트를 통하여 본 개시의 실시 예를 수행하는 장치에 접속할 수 있다. 또한, 통신 네트워크상의 별도의 저장장치가 본 개시의 실시 예를 수행하는 장치에 접속할 수도 있다.
상술한 본 개시의 구체적인 실시 예들에서, 개시에 포함되는 구성 요소는 제시된 구체적인 실시 예에 따라 단수 또는 복수로 표현되었다. 그러나, 단수 또는 복수의 표현은 설명의 편의를 위해 제시한 상황에 적합하게 선택된 것으로서, 본 개시가 단수 또는 복수의 구성 요소에 제한되는 것은 아니며, 복수로 표현된 구성 요소라 하더라도 단수로 구성되거나, 단수로 표현된 구성 요소라 하더라도 복수로 구성될 수 있다.
한편 본 개시의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 개시의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 개시의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (22)

  1. 무선 통신 시스템에서 단말의 동작 방법에 있어서,
    다른 단말들로부터 신호들을 수신하는 과정과,
    상기 신호들의 수신 전력 및 상기 신호들에 관련된 정보에 기초하여 상기 다른 단말들 중 상기 단말과 근접성(proximity)을 가지는 하나의 다른 단말을 선택하는 과정과,
    상기 다른 단말의 위치 정보에 기초하여 상기 단말의 위치를 결정하는 과정을 포함하는 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 다른 단말을 선택하는 과정은,
    상기 신호들 각각의 수신 시각으로부터 시간 오프셋(time offset)을 결정하는 과정과,
    상기 시간 오프셋을 이용하여 상기 수신 전력을 보정하는 과정과,
    최대의 보정된 수신 전력을 가지는 신호를 송신한 단말을 선택하는 과정을 포함하는 방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 수신 전력을 보정하는 과정은,
    상기 시간 오프셋을 전력 값으로 변환하는 과정과,
    제1 가중치를 적용한 상기 수신 전력 및 제2 가중치를 적용한 상기 전력 값을 합산하는 과정을 포함하는 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 다른 단말을 선택하는 과정은,
    상기 신호들 각각에 포함된 송신 전력 정보를 확인하는 과정과,
    상기 송신 전력 정보를 이용하여 상기 수신 전력을 보상하는 과정과,
    최대의 보상된 수신 전력을 가지는 신호를 송신한 단말을 선택하는 과정을 포함하는 방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 수신 전력을 보상하는 과정은,
    상기 단말들 각각이 최대 송신 전력을 사용한 경우를 전제한 수신 전력을 산출하는 과정을 포함하는 방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 다른 단말을 선택하는 과정은,
    상기 단말들 각각의 시간 오프셋 및 TA(time advance) 값을 이용하여 선택 가능한 적어도 하나의 단말을 포함하는 후보군을 결정하는 과정과,
    상기 후보군에 포함된 적어도 하나의 단말 중 최대의 수신 전력을 가지는 신호를 송신한 단말을 선택하는 과정을 포함하는 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 후보군을 결정하는 과정은,
    상기 단말들 중 기지국과의 시간 오프셋 보다 작은 시간 오프셋을 가지는 적어도 하나의 단말을 포함하는 제1 단말 집합을 결정하는 과정과,
    상기 제1 단말 집합 중 상기 단말의 TA(time advance)와 임계치 이하의 차이를 가지는 TA를 가진 적어도 하나의 단말을 포함하는 제2 단말 집합을 후보군으로 결정하는 과정을 포함하는 방법.
  8. 무선 통신 시스템에서 단말 장치에 있어서,
    다른 단말들로부터 신호들을 수신하는 수신부와,
    상기 신호들의 수신 전력 및 상기 신호들에 관련된 정보에 기초하여 상기 다른 단말들 중 상기 단말과 근접성(proximity)을 가지는 하나의 다른 단말을 선택하고, 상기 다른 단말의 위치 정보에 기초하여 상기 단말의 위치를 결정하는 제어부를 포함하는 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 신호들 각각의 수신 시각으로부터 시간 오프셋(time offset)을 결정하고, 상기 시간 오프셋을 이용하여 상기 수신 전력을 보정하고, 최대의 보정된 수신 전력을 가지는 신호를 송신한 단말을 선택하는 장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 시간 오프셋을 전력 값으로 변환하고, 제1 가중치를 적용한 상기 수신 전력 및 제2 가중치를 적용한 상기 전력 값을 합산하는 장치.
  11. 청구항 8에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 신호들 각각에 포함된 송신 전력 정보를 확인하고, 상기 송신 전력 정보를 이용하여 상기 수신 전력을 보상하고, 최대의 보상된 수신 전력을 가지는 신호를 송신한 단말을 선택하는 장치.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 단말들 각각이 최대 송신 전력을 사용한 경우를 전제한 수신 전력을 산출함으로써 상기 수신 전력을 보상하는 장치.
  13. 청구항 8에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 단말들 각각의 시간 오프셋 및 TA(time advance) 값을 이용하여 선택 가능한 적어도 하나의 단말을 포함하는 후보군을 결정하고, 상기 후보군에 포함된 적어도 하나의 단말 중 최대의 수신 전력을 가지는 신호를 송신한 단말을 선택하는 장치.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 단말들 중 기지국과의 시간 오프셋 보다 작은 시간 오프셋을 가지는 적어도 하나의 단말을 포함하는 제1 단말 집합을 결정하고, 상기 제1 단말 집합 중 상기 단말의 TA(time advance)와 임계치 이하의 차이를 가지는 TA를 가진 적어도 하나의 단말을 포함하는 제2 단말 집합을 후보군으로 결정하는 장치.
  15. 무선 통신 시스템에서 단말의 동작 방법에 있어서,
    다른 단말로부터 신호를 수신하는 과정과,
    상기 신호를 이용하여 다른 단말 및 기지국 간 거리에 따라 변화하는 제1 값을 결정하는 과정과,
    상기 제1 값 및 상기 단말 및 상기 기지국 간 거리에 따라 변화하는 제2 값에 기초하여 상기 다른 단말 및 기지국 간 링크가 NLOS(non-line of sight)인지 여부를 판단하는 과정을 포함하는 방법.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 제1 값을 결정하는 과정은, 상기 신호에 포함된 송신 전력 정보를 확인하는 과정을 포함하고,
    상기 링크가 NLOS인지 여부를 판단하는 과정은, 상기 단말의 송신 전력과 전력 마진(margin)의 합보다 상기 다른 단말의 송신 전력이 크면, 상기 링크를 NLOS로 판단하는 과정을 포함하는 방법.
  17. 청구항 15에 있어서,
    상기 제1 값을 결정하는 과정은, 상기 신호의 수신 전력에 경로 손실 값을 합산함으로써 상기 다른 단말의 송신 전력을 추정하는 과정을 포함하고,
    상기 링크가 NLOS인지 여부를 판단하는 과정은, 상기 단말의 송신 전력보다 상기 다른 단말의 추정된 송신 전력이 크면, 상기 링크를 NLOS로 판단하는 과정을 포함하는 방법.
  18. 청구항 15에 있어서,
    상기 제1 값을 결정하는 과정은, 상기 신호에 포함된 상기 다른 단말의 TA(time advance) 정보를 확인하는 과정을 포함하고,
    상기 링크가 NLOS인지 여부를 판단하는 과정은, 상기 다른 단말의 TA가 상기 단말의 TA보다 크면, 상기 링크를 NLOS로 판단하는 과정을 포함하는 방법.
  19. 무선 통신 시스템에서 단말 장치에 있어서,
    다른 단말로부터 신호를 수신하는 수신부와,
    상기 신호를 이용하여 다른 단말 및 기지국 간 거리에 따라 변화하는 제1 값을 결정하고, 상기 제1 값 및 상기 단말 및 상기 기지국 간 거리에 따라 변화하는 제2 값에 기초하여 상기 다른 단말 및 기지국 간 링크가 NLOS(non-line of sight)인지 여부를 판단하는 제어부를 포함하는 장치.
  20. 청구항 19에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 신호에 포함된 송신 전력 정보를 확인하고, 상기 단말의 송신 전력과 전력 마진(margin)의 합보다 상기 다른 단말의 송신 전력이 크면, NLOS로 판단하는 장치.
  21. 청구항 19에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 신호의 수신 전력에 경로 손실 값을 합산함으로써 상기 다른 단말의 송신 전력을 추정하고, 상기 단말의 송신 전력보다 상기 다른 단말의 추정된 송신 전력이 크면, 상기 링크를 NLOS로 판단하는 장치.
  22. 청구항 에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 신호에 포함된 상기 다른 단말의 TA(time advance) 정보를 확인하고, 상기 링크가 NLOS인지 여부를 판단하는 과정은, 상기 다른 단말의 TA가 상기 단말의 TA보다 크면, 상기 링크를 NLOS로 판단하는 장치.
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