KR20200049953A - 차세대 무선망에서 단말의 위치 측위 정보 피드백 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차세대/5G 무선 액세스망을 위한 위치 측위 정보 피드백 방법을 제안하며, 일 실시예는 차세대 무선망에서 단말의 측위 정보를 피드백하는 방법에 있어서, 단말이 빔 정보, 수신 신호 세기 및 시간 차이를 결합하여 기지국으로 전송하는 것을 특징으로 하는 방법을 제공한다.

Description

차세대 무선망에서 단말의 위치 측위 정보 피드백 방법 및 장치{Apparatus and method of information feedback related on positioning measurement in new radio}

본 발명은 차세대/5G 무선 액세스망(이하 본 발명에서는 NR[New Radio]라 지칭하도록 함.)을 위한 위치 측위 정보 피드백 방법을 제안한다. 구체적으로 NR 빔 기반 전송 방식을 위치 측위에 적용할 경우 이를 위해 필요한 피드백 포맷 및 프로시저에 대해서 기술한다.

일 실시예는 차세대 무선망에서 단말의 측위 정보를 피드백하는 방법에 있어서, 단말이 빔 정보, 수신 신호 세기 및 시간 차이를 결합하여 기지국으로 전송하는 것을 특징으로 하는 방법을 제공한다.

도 1은 본 실시예가 적용될 수 있는 NR 무선 통신 시스템에 대한 구조를 간략하게 도시한 도면이다.
도 2는 본 실시예가 적용될 수 있는 NR 시스템에서의 프레임 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 실시예가 적용될 수 있는 무선 접속 기술이 지원하는 자원 그리드를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 실시예가 적용될 수 있는 무선 접속 기술이 지원하는 대역폭 파트를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 실시예가 적용될 수 있는 무선 접속 기술에서의 동기 신호 블록을 예시적으로 도시한 도면이다.
도 6는 본 실시예가 적용될 수 있는 무선 접속 기술에서의 랜덤 액세스 절차를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 CORESET에 대해서 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 Example of symbol level alignment among different SCS를 도시한 도면이다.
도 9는 LTE-A CSI-RS 구조를 도시한 도면이다.
도 10은 NR component CSI-RS RE patterns를 도시한 도면이다.
도 11은 NR CDM patterns을 도시한 도면이다.
도 12는 Mapping of positioning reference signals (normal cyclic prefix)을 도시한 도면이다.
도 13은 OTDOA기반 Positioning 개념도이다.
도 14는 또 다른 실시예에 의한 기지국의 구성을 보여주는 도면이다.
도 15는 또 다른 실시예에 의한 사용자 단말의 구성을 보여주는 도면이다.

이하, 본 기술사상의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다. 또한, 본 기술사상을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 기술적 사상의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다.

또한, 본 실시 예들의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질, 차례, 순서 또는 개수 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 다른 구성 요소가 "개재"되거나, 각 구성 요소가 다른 구성 요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

또한, 본 명세서에서 사용되는 용어와 기술적 명칭은 특정한 실시 예를 설명하기 위한 것으로, 해당 용어에 기술사상이 한정되는 것은 아니다. 이하에서 기재되는 용어는 별도의 정의가 없는 한 본 기술사상이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해서 일반적으로 이해되는 의미로 해석될 수 있다. 해당 용어가 본 기술 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.

본 명세서에서의 무선 통신 시스템은 음성, 데이터 패킷 등과 같은 다양한 통신 서비스를 무선자원을 이용하여 제공하기 위한 시스템을 의미하며, 단말과 기지국, 코어 네트워크를 포함할 수 있다.

이하에서 개시하는 본 실시 예들은 다양한 무선 접속 기술을 사용하는 무선 통신 시스템에서 적용될 수 있다. 예를 들어, 본 실시 예들은 CDMA(code division multiple access), FDMA(frequency division multiple access), TDMA(timedivision multiple access), OFDMA(orthogonal frequency division multiple access), SC-FDMA(singlecarrier frequency division multiple access) 등과 같은 다양한 무선 접속 기술에 적용될 수 있다. CDMA는UTRA(universal terrestrial radio access)나 CDMA2000과 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. TDMA는GSM(global system for mobile communications)/GPRS(general packet radio service)/EDGE(enhanced datarates for GSM evolution)와 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. OFDMA는 IEEE(institute of electrical andelectronics engineers) 802.11(Wi-Fi), IEEE 802.16(WiMAX), IEEE 802-20, E-UTRA(evolved UTRA) 등과 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. IEEE 802.16m은 IEEE 802.16e의 진화로, IEEE 802.16e에 기반한 시스템과의 하위 호환성(backward compatibility)를 제공한다. UTRA는 UMTS(universal mobile telecommunications system)의 일부이다. 3GPP(3rd generation partnership project) LTE(long term evolution)은 E-UTRA(evolved-UMTSterrestrial radio access)를 사용하는 E-UMTS(evolved UMTS)의 일부로써, 하향링크에서 OFDMA를 채용하고 상향링크에서 SC-FDMA를 채용한다. 이와 같이 본 실시 예들은 현재 개시되거나 상용화된 무선 접속 기술에 적용될 수 있고, 현재 개발 중이거나 향후 개발될 무선 접속 기술에 적용될 수도 있다.

한편, 본 명세서에서의 단말은 무선 통신 시스템에서 기지국과 통신을 수행하는 무선 통신 모듈을 포함하는 장치를 의미하는 포괄적 개념으로서, WCDMA, LTE, HSPA 및 IMT-2020(5G 또는 New Radio) 등에서의 UE(User Equipment)는 물론, GSM에서의 MS(Mobile Station), UT(User Terminal), SS(Subscriber Station), 무선 기기(wireless device) 등을 모두 포함하는 개념으로 해석되어야 할 것이다. 또한, 단말은 사용 형태에 따라 스마트 폰과 같은 사용자 휴대 기기가 될 수도 있고, V2X 통신 시스템에서는 차량, 차량 내의 무선 통신 모듈을 포함하는 장치 등을 의미할 수도 있다. 또한, 기계 형태 통신(Machine Type Communication) 시스템의 경우에 기계 형태 통신이 수행되도록 통신 모듈을 탑재한 MTC 단말, M2M 단말 등을 의미할 수도 있다.

본 명세서의 기지국 또는 셀은 네트워크 측면에서 단말과 통신하는 종단을 지칭하며, 노드-B(Node-B), eNB(evolved Node-B), gNB(gNode-B), LPN(Low Power Node), 섹터(Sector), 싸이트(Site), 다양한 형태의 안테나, BTS(Base Transceiver System), 액세스 포인트(Access Point), 포인트(예를 들어, 송신포인트, 수신포인트, 송수신포인트), 릴레이 노드(Relay Node), 메가 셀, 매크로 셀, 마이크로 셀, 피코 셀, 펨토 셀, RRH(Remote Radio Head), RU(Radio Unit), 스몰 셀(small cell) 등 다양한 커버리지 영역을 모두 포괄하는 의미이다.

앞서 나열된 다양한 셀은 각 셀을 제어하는 기지국이 존재하므로 기지국은 두 가지 의미로 해석될 수 있다. 1) 무선 영역과 관련하여 메가 셀, 매크로 셀, 마이크로 셀, 피코 셀, 펨토 셀, 스몰 셀(small cell)을 제공하는 장치 그 자체이거나, 2) 무선 영역 그 자체를 지시할 수 있다. 1)에서 소정의 무선 영역을 제공하는 장치들이 동일한 개체에 의해 제어되거나 무선 영역을 협업으로 구성하도록 상호 작용하는 모든 장치들을 모두 기지국으로 지시한다. 무선 영역의 구성 방식에 따라 포인트, 송수신 포인트, 송신 포인트, 수신 포인트 등은 기지국의 일 실시 예가 된다. 2)에서 사용자 단말의 관점 또는 이웃하는 기지국의 입장에서 신호를 수신하거나 송신하게 되는 무선 영역 그 자체를 기지국으로 지시할 수 있다.

본 명세서에서 셀(Cell)은 송수신 포인트로부터 전송되는 신호의 커버리지 또는 송수신 포인트(transmission point 또는 transmission/reception point)로부터 전송되는 신호의 커버리지를 가지는 요소 반송파(component carrier), 그 송수신 포인트 자체를 의미할 수 있다.

상향링크(Uplink, UL, 또는 업링크)는 단말에 의해 기지국으로 데이터를 송수신하는 방식을 의미하며, 하향링크(Downlink, DL, 또는 다운링크)는 기지국에 의해 단말로 데이터를 송수신하는 방식을 의미한다.하향링크(downlink)는 다중 송수신 포인트에서 단말로의 통신 또는 통신 경로를 의미할 수 있으며, 상향링크(uplink)는 단말에서 다중 송수신 포인트로의 통신 또는 통신 경로를 의미할 수 있다. 이때, 하향링크에서 송신기는 다중 송수신 포인트의 일부분일 수 있고, 수신기는 단말의 일부분일 수 있다. 또한, 상향링크에서 송신기는 단말의 일부분일 수 있고, 수신기는 다중 송수신 포인트의 일부분일 수 있다.

상향링크와 하향링크는, PDCCH(Physical Downlink Control CHannel), PUCCH(Physical Uplink Control CHannel) 등과 같은 제어 채널을 통하여 제어 정보를 송수신하고, PDSCH(Physical Downlink Shared CHannel), PUSCH(Physical Uplink Shared CHannel) 등과 같은 데이터 채널을 구성하여 데이터를 송수신한다.이하에서는 PUCCH, PUSCH, PDCCH 및 PDSCH 등과 같은 채널을 통해 신호가 송수신되는 상황을 'PUCCH, PUSCH, PDCCH 및 PDSCH를 전송, 수신한다'는 형태로 표기하기도 한다.

설명을 명확하게 하기 위해, 이하에서는 본 기술 사상을 3GPP LTE/LTE-A/NR(New RAT) 통신 시스템을 위주로 기술하지만 본 기술적 특징이 이에 제한되는 것은 아니다.

3GPP에서는 4G(4th-Generation) 통신 기술에 대한 연구 이후에 ITU-R의 차세대 무선 접속 기술의 요구사항에 맞추기 위한 5G(5th-Generation)통신 기술에 대한 연구를 진행하고 있다. 구체적으로, 3GPP는 5G 통신 기술로 LTE-Advanced 기술을 ITU-R의 요구사항에 맞추어 향상 시킨 LTE-A pro와 4G 통신 기술과는 별개의 새로운 NR 통신 기술에 대한 연구를 진행하고 있다. LTE-A pro와 NR은 모두 5G 통신 기술로 제출될 것으로 보이나, 이하에서는 설명의 편의를 위해서 NR을 중심으로 본 실시예들을 설명한다.

NR에서의 운영 시나리오는 기존 4G LTE의 시나리오에서 위성, 자동차, 그리고 새로운 버티컬 등에 대한 고려를 추가하여 다양한 동작 시나리오를 정의하였으며, 서비스 측면에서 eMBB(Enhanced Mobile Broadband) 시나리오, 높은 단말 밀도를 가지되 넓은 범위에 전개되어 낮은 데이터 레이트(data rate)와 비동기식 접속이 요구되는 mMTC(Massive Machine Communication) 시나리오, 높은 응답성과 신뢰성이 요구되고 고속 이동성을 지원할 수 있는 URLLC(Ultra Reliability and Low Latency) 시나리오를 지원한다.

이러한 시나리오를 만족하기 위해서 NR은 새로운 waveform 및 프레임 구조 기술, 낮은 지연속도(Low latency) 기술, 초고주파 대역(mmWave) 지원 기술, 순방향 호환성(Forward compatible) 제공 기술이 적용된 무선 통신 시스템을 개시한다. 특히, NR 시스템에서는 순방향 호환성을 제공하기 위해서 유연성 측면에서 다양한 기술적 변화를 제시하고 있다. 주요 기술적 특징은 아래에서 도면을 참조하여 설명한다.

<NR 시스템 일반>

도 1은 본 실시예가 적용될 수 있는 NR 시스템에 대한 구조를 간략하게 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, NR 시스템은 5GC(5G Core Network)와 NR-RAN파트로 구분되며, NG-RAN은 사용자 평면(SDAP/PDCP/RLC/MAC/PHY) 및 UE(User Equipment)에 대한 제어 평면(RRC) 프로토콜 종단을 제공하는 gNB와 ng-eNB들로 구성된다.gNB 상호 또는 gNB와 ng-eNB는 Xn 인터페이스를 통해 상호 연결된다. gNB와 ng-eNB는 각각 NG 인터페이스를 통해 5GC로 연결된다. 5GC는 단말 접속 및 이동성 제어 기능 등의 제어 평면을 담당하는 AMF (Access and Mobility Management Function)와 사용자 데이터에 제어 기능을 담당하는 UPF (User Plane Function)를 포함하여 구성될 수 있다. NR에서는 6GHz 이하 주파수 대역(FR1, Frequency Range 1)과 6GHz 이상 주파수 대역(FR2, Frequency Range 2)에 대한 지원을 모두 포함한다.

gNB는 단말로 NR 사용자 평면 및 제어 평면 프로토콜 종단을 제공하는 기지국을 의미하고, ng-eNB는 단말로 E-UTRA 사용자 평면 및 제어 평면 프로토콜 종단을 제공하는 기지국을 의미한다. 본 명세서에서 기재하는 기지국은 gNB및 ng-eNB를 포괄하는 의미로 이해되어야 하며, 필요에 따라 gNB 또는 ng-eNB를 구분하여 지칭하는 의미로 사용될 수도 있다.

<NR 웨이브 폼,뉴머롤러지 및 프레임 구조>

NR에서는 하향링크 전송을 위해서 Cyclic prefix를 사용하는 CP-OFDM 웨이브 폼을 사용하고, 상향링크 전송을 위해서 CP-OFDM 또는 DFT-s-OFDM을 사용한다. OFDM 기술은 MIMO(Multiple Input Multiple Output)와 결합이 용이하며, 높은 주파수 효율과 함께 저 복잡도의 수신기를 사용할 수 있다는 장점을 가지고 있다.

한편, NR에서는 전술한 3가지 시나리오 별로 데이터 속도, 지연속도, 커버리지 등에 대한 요구가 서로 상이하기 때문에 임의의 NR 시스템을 구성하는 주파수 대역을 통해 각각의 시나리오 별 요구사항을 효율적으로 만족시킬 필요가 있다. 이를 위해서, 서로 다른 복수의 뉴머롤러지(numerology) 기반의 무선 자원을 효율적으로 멀티플렉싱(multiplexing)하기 위한 기술이 제안되었다.

구체적으로, NR 전송 뉴머롤러지는서브캐리어 간격(sub-carrier spacing)과 CP(Cyclic prefix)에 기초하여 결정되며, 아래 표 1과 같이 15khz를 기준으로

값이 2의 지수 값으로 사용되어 지수적으로 변경된다.

	서브캐리어 간격	Cyclic prefix	Supported for data	Supported for synch
0	15	Normal	Yes	Yes
1	30	Normal	Yes	Yes
2	60	Normal, Extended	Yes	No
3	120	Normal	Yes	Yes
4	240	Normal	No	Yes

위 표 1과 같이 NR의 뉴머롤러지는서브캐리어 간격에 따라 5가지로 구분될 수 있다. 이는 4G 통신 기술 중 하나인 LTE의 서브캐리어 간격이 15khz로 고정되는 것과는 차이가 있다. 구체적으로, NR에서 데이터 전송을 위해서 사용되는 서브캐리어 간격은 15, 30, 60, 120khz이고, 동기 신호 전송을 위해서 사용되는 서브캐리어 간격은 15, 30, 12, 240khz이다. 또한, 확장 CP는 60khz 서브캐리어 간격에만 적용된다. 한편, NR에서의 프레임 구조(frame structure)는 1ms의 동일한 길이를 가지는 10의 서브프레임(subframe)으로 구성되는 10ms의 길이를 가지는 프레임(frame)이 정의된다. 하나의 프레임은 5ms의 하프 프레임으로 나뉠 수 있으며, 각 하프 프레임은 5개의 서브프레임을 포함한다. 15khz 서브캐리어 간격의 경우에 하나의 서브프레임은 1개의 슬롯(slot)으로 구성되고, 각 슬롯은 14개의 OFDM 심볼(symbol)로 구성된다.

도 2는 본 실시예가 적용될 수 있는 NR 시스템에서의 프레임 구조를 설명하기 위한 도면이다.

도 2를 참조하면, 슬롯은 노멀 CP의 경우에 고정적으로 14개의 OFDM 심볼로 구성되나, 슬롯의 길이는 서브캐리어 간격에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 15khz 서브캐리어 간격을 가지는 뉴머롤러지의 경우에 슬롯은 1ms 길이로 서브프레임과 동일한 길이로 구성된다. 이와 달리, 30khz 서브캐리어 간격을 가지는 뉴머롤러지의 경우에 슬롯은 14개의 OFDM 심볼로 구성되나, 0.5ms의 길이로 하나의 서브프레임에 두 개의 슬롯이 포함될 수 있다. 즉, 서브프레임과 프레임은 고정된 시간 길이를 가지고 정의되며, 슬롯은 심볼의 개수로 정의되어 서브캐리어 간격에 따라 시간 길이가 달라질 수 있다.

한편, NR은 스케줄링의 기본 단위를 슬롯으로 정의하고, 무선 구간의 전송 지연을 감소시키기 위해서 미니 슬롯(또는 서브 슬롯 또는 non-slot based schedule)도 도입하였다. 넓은 서브캐리어 간격을 사용하면 하나의 슬롯의 길이가 반비례하여 짧아지기 때문에 무선 구간에서의 전송 지연을 줄일 수 있다. 미니 슬롯(또는 서브 슬롯)은 URLLC 시나리오에 대한 효율적인 지원을 위한 것으로 2, 4, 7개 심볼 단위로 스케줄링이 가능하다.

또한, NR은 LTE와 달리 상향링크 및 하향링크 자원 할당을 하나의 슬롯 내에서 심볼 레벨로 정의하였다. HARQ 지연을 줄이기 위해 전송 슬롯 내에서 바로 HARQ ACK/NACK을 송신할 수 있는 슬롯 구조가 정의되었으며, 이러한 슬롯 구조를 자기 포함(self-contained) 구조로 명명하여 설명한다.

NR에서는 총 256개의 슬롯 포맷을 지원할 수 있도록 설계되었으며, 이중 62개의 슬롯 포맷이 Rel-15에서 사용된다. 또한, 다양한 슬롯의 조합을 통해서 FDD 또는 TDD 프레임을 구성하는 공통 프레임 구조를 지원한다. 예를 들어, 슬롯의 심볼이 모두 하향링크로 설정되는 슬롯 구조와 심볼이 모두 상향링크로 설정되는 슬롯 구조 및 하향링크 심볼과 상향링크 심볼이 결합된 슬롯 구조를 지원한다. 또한, NR은 데이터 전송이 하나 이상의 슬롯에 분산되어 스케줄링됨을 지원한다. 따라서, 기지국은 슬롯 포맷 지시자(SFI, Slot Format Indicator)를 이용하여 단말에 슬롯이 하향링크 슬롯인지, 상향링크 슬롯인지 또는 플렉시블 슬롯인지를 알려줄 수 있다. 기지국은 단말 특정하게 RRC 시그널링을 통해서 구성된 테이블의 인덱스를 SFI를 이용하여 지시함으로써 슬롯 포맷을 지시할 수 있으며, DCI(Downlink Control Information)를 통해서 동적으로 지시하거나 RRC를 통해서 정적 또는 준정적으로 지시할 수도 있다.

<NR 물리 자원 >

NR에서의 물리 자원(physical resource)과 관련하여, 안테나 포트(antenna port), 자원 그리드(resource grid), 자원 요소(resource element), 자원 블록(resource block), 대역폭 파트(bandwidth part) 등이 고려될 수 있다.

안테나 포트는 안테나 포트 상의 심볼이 운반되는 채널이 동일한 안테나 포트 상의 다른 심볼이 운반되는 채널로부터 추론될 수 있도록 정의된다. 하나의 안테나 포트 상의 심볼이 운반되는 채널의 광범위 특성(large-scale property)이 다른 안테나 포트 상의 심볼이 운반되는 채널로부터 추론될 수 있는 경우, 2 개의 안테나 포트는 QC/QCL(quasi co-located 혹은 quasi co-location) 관계에 있다고 할 수 있다. 여기에서, 광범위 특성은 지연 확산(Delay spread), 도플러 확산(Doppler spread), 주파수 시프트(Frequency shift), 평균 수신 파워(Average received power), 수신 타이밍(Received Timing) 중 하나 이상을 포함한다.

도 3은 본 실시예가 적용될 수 있는 무선 접속 기술이 지원하는 자원 그리드를 설명하기 위한 도면이다.

도 3을 참조하면, 자원 그리드(Resource Grid)는 NR이 동일 캐리어에서 복수의 뉴머롤러지를 지원하기 때문에 각 뉴머롤러지에 따라 자원 그리드가 존재할 수 있다. 또한, 자원 그리드는 안테나 포트, 서브캐리어 간격, 전송 방향에 따라 존재할 수 있다.

자원 블록(resource block)은 12개의 서브캐리어로 구성되며, 주파수 도메인 상에서만 정의된다. 또한, 자원 요소(resource element)는 1개의 OFDM 심볼과 1개의 서브캐리어로 구성된다. 따라서, 도 3에서와 같이 하나의 자원 블록은 서브캐리어 간격에 따라 그 크기가 달라질 수 있다. 또한, NR에서는 자원 블록 그리드를 위한 공통 참조점 역할을 수행하는 "Point A"와 공통 자원 블록, 가상 자원 블록 등을 정의한다.

도 4는 본 실시예가 적용될 수 있는 무선 접속 기술이 지원하는 대역폭 파트를 설명하기 위한 도면이다.

NR에서는 캐리어 대역폭이 20Mhz로 고정된 LTE와 달리 서브캐리어 간격 별로 최대 캐리어 대역폭이 50Mhz에서 400Mhz로 설정된다. 따라서, 모든 단말이 이러한 캐리어 대역폭을 모두 사용하는 것을 가정하지 않는다. 이에 따라서 NR에서는 도 4에 도시된 바와 같이 캐리어 대역폭 내에서 대역폭 파트를 지정하여 단말이 사용할 수 있다. 또한, 대역폭 파트는 하나의 뉴머롤러지와 연계되며 연속적인 공통 자원 블록의 서브 셋으로 구성되고, 시간에 따라 동적으로 활성화 될 수 있다. 단말에는 상향링크 및 하향링크 각각 최대 4개의 대역폭 파트가 구성되고, 주어진 시간에 활성화된 대역폭 파트를 이용하여 데이터가 송수신된다.

페어드 스펙트럼(paired spectrum)의 경우 상향링크 및 하향링크 대역폭 파트가 독립적으로 설정되며, 언페어드 스펙트럼(unpaired spectrum)의 경우 하향링크와 상향링크 동작 간에 불필요한 주파수 리튜닝(re-tunning)을 방지하기 위해서 하향링크와 상향링크의 대역폭 파트가 중심 주파수를 공유할 수 있도록 쌍을 이루어 설정된다.

<NR 초기 접속>

NR에서 단말은 기지국에 접속하여 통신을 수행하기 위해서 셀 검색 및 랜덤 액세스 절차를 수행한다.

셀 검색은 기지국이 전송하는 동기 신호 블록(SSB, Synchronization Signal Block)를 이용하여 단말이 해당 기지국의 셀에 동기를 맞추고, 물리계층 셀 ID를 획득하며, 시스템 정보를 획득하는 절차이다.

도 5는 본 실시예가 적용될 수 있는 무선 접속 기술에서의 동기 신호 블록을 예시적으로 도시한 도면이다.

도 5를 참조하면, SSB는 각각 1개 심볼 및 127개 서브 캐리어를 점유하는 PSS(primarysynchronization signal) 및 SSS(secondary synchronization signal) 및 3개의 OFDM 심볼 및 240 개의 서브캐리어에 걸쳐있는 PBCH로 구성된다.

단말은 시간 및 주파수 도메인에서 SSB를 모니터링하여 SSB를 수신한다.

SSB는 5ms 동안 최대 64번 전송될 수 있다. 다수의 SSB는 5ms 시간 내에서 서로 다른 전송 빔으로 전송되며, 단말은 전송에 사용되는 특정 하나의 빔을 기준으로 볼 때에는 20ms의 주기마다 SSB가 전송된다고 가정하고 검출을 수행한다. 5ms 시간 내에서 SSB 전송에 사용할 수 있는 빔의 개수는 주파수 대역이 높을수록 증가할 수 있다. 예를 들어, 3GHz 이하에서는 최대 4개의 SSB 빔 전송이 가능하며, 3~6GHz까지의 주파수 대역에서는 최대 8개, 6GHz 이상의 주파수 대역에서는 최대 64개의 서로 다른 빔을 사용하여 SSB를 전송할 수 있다.

SSB는 하나의 슬롯에 두 개가 포함되며, 서브캐리어 간격에 따라 아래와 같이 슬롯 내에서의 시작 심볼과 반복 횟수가 결정된다.

한편, SSB는 종래 LTE의 SS와 달리 캐리어 대역폭의 센터 주파수에서 전송되지 않는다. 즉, SSB는 시스템 대역의 중심이 아닌 곳에서도 전송될 수 있고, 광대역 운영을 지원하는 경우 주파수 도메인 상에서 복수의 SSB가 전송될 수 있다. 이에 따라서, 단말은 SSB를 모니터링 하는 후보 주파수 위치인 동기 래스터(synchronization raster)를 이용하여 SSB를 모니터링 한다. 초기 접속을 위한 채널의 중심 주파수 위치 정보인 캐리어래스터(carrier raster)와 동기 래스터는 NR에서 새롭게 정의되었으며, 동기 래스터는 캐리어래스터에 비해서, 주파수 간격이 넓게 설정되어 있어서, 단말의 빠른 SSB 검색을 지원할 수 있다.

단말은 SSB의 PBCH를 통해서 MIB를 획득할 수 있다. MIB(Master Information Block)는 단말이 네트워크가 브로드캐스팅 하는 나머지 시스템 정보(RMSI, Remaining Minimum System Information)를 수신하기 위한 최소 정보를 포함한다. 또한, PBCH는 시간 도메인 상에서의 첫 번째 DM-RS 심볼의 위치에 대한 정보, SIB1을 단말이 모니터링하기 위한 정보(예를 들어, SIB1 뉴머롤러지 정보, SIB1 CORESET에 관련된 정보, 검색 공간 정보, PDCCH 관련 파라미터 정보 등), 공통 자원 블록과 SSB 사이의 오프셋 정보(캐리어 내에서의 절대 SSB의 위치는 SIB1을 통해서 전송) 등을 포함할 수 있다. 여기서, SIB1 뉴머롤러지 정보는 단말이 셀 검색 절차를 완료한 이후에 기지국에 접속하기 위한 랜덤 액세스 절차의 메시지 2와 메시지 4에서도 동일하게 적용된다.

전술한 RMSI는 SIB1(System Information Block 1)을 의미하며, SIB1은 셀에서 주기적으로(ex, 160ms) 브로드캐스팅 된다. SIB1은 단말이 초기 랜덤 액세스 절차를 수행하는데 필요한 정보를 포함하며, PDSCH를 통해서 주기적으로 전송된다. 단말이 SIB1을 수신하기 위해서는 PBCH를 통해서 SIB1 전송에 사용되는 뉴머롤러지 정보, SIB1의 스케줄링에 사용되는 CORESET(Control Resource Set) 정보를 수신해야 한다. 단말은 CORESET 내에서 SI-RNTI를 이용하여 SIB1에 대한 스케줄링 정보를 확인하고, 스케줄링 정보에 따라 SIB1을 PDSCH 상에서 획득한다. SIB1을 제외한 나머지 SIB들은 주기적으로 전송될 수도 있고, 단말의 요구에 따라 전송될 수도 있다.

도 6는 본 실시예가 적용될 수 있는 무선 접속 기술에서의 랜덤 액세스 절차를 설명하기 위한 도면이다.

도 6을 참조하면, 셀 검색이 완료되면 단말은 기지국으로 랜덤 액세스를 위한 랜덤 액세스 프리앰블을 전송한다. 랜덤 액세스 프리앰블은 PRACH를 통해서 전송된다. 구체적으로, 랜덤 액세스 프리앰블은 주기적으로 반복되는 특정 슬롯에서 연속된 무선 자원으로 구성되는 PRACH를 통해서 기지국으로 전송된다. 일반적으로, 단말이 셀에 초기 접속하는 경우에 경쟁 기반 랜덤 액세스 절차를 수행되며, 빔 실패 복구(BFR, Beam Failure Recovery)를 위해서 랜덤 액세스를 수행하는 경우에는 비경쟁 기반 랜덤 액세스 절차가 수행된다.

단말은 전송한 랜덤 액세스 프리앰블에 대한 랜덤 액세스 응답을 수신한다. 랜덤 액세스 응답에는 랜덤 액세스 프리앰블식별자(ID), UL Grant (상향링크 무선자원), 임시 C-RNTI(Temporary Cell - Radio Network Temporary Identifier) 그리고 TAC(Time Alignment Command) 이 포함될 수 있다. 하나의 랜덤 액세스 응답에는 하나 이상의 단말들을 위한 랜덤 액세스 응답 정보가 포함될 수 있기 때문에, 랜덤 액세스 프리앰블식별자는 포함된 UL Grant, 임시 C-RNTI 그리고 TAC가 어느 단말에게 유효한지를 알려주기 위하여 포함될 수 있다. 랜덤 액세스 프리앰블식별자는 기지국이 수신한 랜덤 액세스 프리앰블에 대한식별자일 수 있다. TAC는 단말이 상향 링크 동기를 조정하기 위한 정보로서 포함될 수 있다. 랜덤 액세스 응답은 PDCCH상의 랜덤 액세스 식별자, 즉 RA-RNTI(Random Access - Radio Network Temporary Identifier)에 의해지시될 수 있다.

유효한 랜덤 액세스 응답을 수신한 단말은 랜덤 액세스 응답에 포함된 정보를 처리하고, 기지국으로스케줄링된 전송을 수행한다. 예를 들어, 단말은 TAC을 적용시키고, 임시 C-RNTI를 저장한다. 또한, UL Grant를 이용하여, 단말의 버퍼에 저장된 데이터 또는 새롭게 생성된 데이터를 기지국으로 전송한다. 이 경우 단말을 식별할 수 있는 정보가 포함되어야 한다.

마지막으로 단말은 경쟁 해소를 위한 하향링크 메시지를 수신한다.

<NR CORESET>

NR에서의 하향링크 제어채널은 1~3 심볼의 길이를 가지는 CORESET(Control Resource Set)에서 전송되며, 상/하향 스케줄링 정보와 SFI(Slot format Index), TPC(Transmit Power Control) 정보 등을 전송한다.

이와 같이 NR에서는 시스템의 유연성을 확보하기 위해서, CORESET 개념을 도입하였다. CORESET(Control Resource Set)은 하향링크 제어 신호를 위한 시간-주파수 자원을 의미한다. 단말은 CORESET 시간-주파수 자원에서 하나 이상의 검색 공간을 사용하여 제어 채널 후보를 디코딩할 수 있다. CORESET 별 QCL(Quasi CoLocation) 가정을 설정하였으며, 이는 종래 QCL에 의해서 가정되는 특성인 지연 스프레드, 도플러 스프레드, 도플러 쉬프트, 평균 지연 외에 아날로그 빔 방향에 대한 특성을 알리기 위한 목적으로 사용된다.

도 7은 CORESET에 대해서 설명하기 위한 도면이다.

도 7을 참조하면, CORESET은 하나의 슬롯 내에서 캐리어 대역폭 내에서 다양한 형태로 존재할 수 있으며, 시간 도메인 상에서 CORESET은 최대 3개의 OFDM 심볼로 구성될 수 있다. 또한, CORESET은 주파수 도메인 상에서 캐리어 대역폭까지 6개의 자원 블록의 배수로 정의된다.

첫 번째 CORESET은 네트워크로부터 추가 구성 정보 및 시스템 정보를 수신할 수 있도록 초기 대역폭 파트 구성의 일부로 MIB를 통해서 지시된다. 기지국과의 연결 설정 후에 단말은 RRC 시그널링을 통해서 하나 이상의 CORESET 정보를 수신하여 구성할 수 있다.

본 명세서에서 NR(New Radio)과 관련한 주파수, 프레임, 서브프레임, 자원, 자원블럭, 영역(region), 밴드, 서브밴드, 제어채널, 데이터채널, 동기신호, 각종 참조신호, 각종 신호, 각종 메시지는 과거 또는 현재 사용되는 의미 또는 장래 사용되는 다양한 의미로 해석될 수 있다.

[5G NR(New Rat)]

3GPP는 최근 차세대/5G 무선 액세스 기술에 대한 연구를 위한 study item인 “Study on New Radio Access Technology”를 승인하고, 이를 기반으로 RAN WG1에서는 각각 NR(New Radio)를 위한 frame structure, channel coding & modulation, waveform & multiple access scheme 등에 대한 논의가 시작되었다. NR은 LTE 대비 향상된 데이터 전송율 뿐 아니라, 세분화되고 구체화된 usage scenario 별로 요구되는 다양한 QoS requirements를 만족시킬 수 있는 설계가 이루어지도록 요구되고 있다. 특히 NR의 대표적 usage scenario로서 eMBB(enhancement Mobile BroadBand), mMTC(massive MTC) 및 URLLC(Ultra Reliable and Low Latency Communications)가 정의되었으며, 각각의 usage scenario별 requirements를 만족하기 위한 방법으로서 LTE 대비 flexible한 frame structure 설계가 요구되고 있다. 각각의 usage scenario는 data rates, latency, reliability, coverage 등에 대한 requirements가 서로 상이하기 때문에 임의의 NR 시스템을 구성하는 주파수 대역을 통해 각각의 usage scenario 별 requirements를 효율적으로 만족시키기 위한 방법으로서 서로 다른 numerology(e.g. subcarrier spacing, subframe, TTI, etc.) 기반의 무선 자원 유닛(unit)을 효율적으로 multiplexing하는 방안에 대한 필요성이 제기되고 있다.

이를 위한 한 방법으로서, 서로 다른 subcarrier spacing값을 갖는 numerology에 대해 하나 혹은 복수의 NR component carrier(s)를 통해 TDM, FDM 혹은 TDM/FDM 기반으로 다중화하여 지원하는 방법 및 time domain에서의 스케줄링 단위를 구성함에 있어서 하나 이상의 time unit을 지원하는 방안에 대한 논의가 이루어졌다. 이와 관련하여 NR에서는 time domain structure의 한 종류로서 subframe에 대한 정의가 이루어졌으며, 해당 subframe duration을 정의하기 위한 reference numerology로서 LTE와 동일한 15kHz SCS(Sub-Carrier Spacing) 기반 normal CP overhead의 14개의 OFDM symbols로 구성된 단일한 subframe duration을 정의하기로 결정하였다. 이에 따라 NR에서 subframe은 1ms의 time duration을 가진다. 단, LTE와 달리 NR의 subframe은 절대적인 reference time duration으로서, 실제 상/하향 링크 데이터 스케줄링의 기반의 되는 time unit으로서 slot 및 mini-slot이 정의될 수 있다. 이 경우, 해당 slot을 구성하는 OFDM 심볼의 개수, y값은 up to 60kHz의 SCS값을 갖는 numerology에 대해 y=7 and 14으로 정의되고, 60kHz보다 큰 SCS값을 갖는 numerology의 경우 y=14의 값을 갖도록 결정되었다.

이에 따라 임의의 slot은 7개 혹은 14개의 심볼로 구성될 수 있으며, 또한 해당 slot의 transmission direction에 따라 모든 심볼이 DL transmission을 위해 이용되거나, 혹은 모든 심볼이 UL transmission을 위해 이용되거나, 혹은 DL portion + (gap) + UL portion의 형태로 이용될 수 있다.

또한 임의의 numerology(혹은 SCS)에서 해당 slot보다 적은 수의 심볼로 구성된 mini-slot이 정의되어 이를 기반으로 상/하향 링크 데이터 송수신을 위한 짧은 길이의 time-domain scheduling interval이 설정되거나, 혹은 slot aggregation을 통해 상/하향 링크 데이터 송수신을 위한 긴 길이의 time-domain scheduling interval이 구성될 수 있다. 특히 URLLC와 같이 latency critical한 데이터에 대한 송수신의 경우, 15kHz와 같이 SCS값이 작은 numerology 기반의 frame 구조에서 정의된 0.5ms(7 symbols) 혹은 1ms(14 symbols) 기반의 slot 단위로 스케줄링이 이루어질 경우, latency requirement를 만족시키기 힘들 수 있기 때문에 이를 위해서 해당 slot보다 적은 수의 OFDM 심볼로 구성된 mini-slot을 정의하여 이를 기반으로 해당 URLLC와 같은 latency critical한 데이터에 대한 스케줄링이 이루어지도록 정의할 수 있다.

또는 상기에서 서술한 바와 같이 하나의 NR Carrier 내에서 서로 다른 SCS값을 갖는 numerology를 TDM and/or FDM 방식으로 다중화하여 지원함으로써, 각각의 numerology 별로 정의된 slot(혹은 mini-slot) length를 기반으로 latency requirement에 맞추어 데이터를 스케줄링하는 방안도 고려되고 있다. 예를 들어 아래의 도 8과 같이 SCS가 60kHz인 경우, SCS 15kHz인 경우보다 심볼 길이가 1/4정도로 줄어들기 때문에 동일하게 7개의 OFDM 심볼로 하나의 slot을 구성할 경우, 해당 15kHz 기반의 slot length는 0.5ms이 되는 반면, 60kHz 기반의 slot length는 약 0.125ms으로 줄어들게 된다.

이처럼 NR에서는 서로 다른 SCS 혹은 서로 다른 TTI length를 정의함으로써, URLLC와 eMBB 각각의 requirement를 만족시키는 방법에 대한 논의가 진행되고 있다.

[LTE CSI-RS]

CSI는 기존 CRS를 통한 채널 추정대신 Channel State Indicator로 망에 대한 채널 상태를 제공한다. 셀 특정이지만 UE의 RRC 신호에 의해 구성된다. CSI Reference signal은 LTE Release 10에서 도입이 되었다. CSI-RS는 복조 RS를 추정하여 UE가 채널 상태 정보를 얻기 위해 사용을 한다.

기존 LTE Rel-8/9에서는 셀에서 최대 4개의 cell-specific RS(CRS)를 지원했었다. 하지만 LTE-A(Rel-10)으로 진화하면서 최대 8개 레이어 전송을 지원하는 셀 참조 신호를 위한 CSI를 확장할 필요가 있었다. 여기에서 안테나 포트는 15-22로 도 9와 같이 할당되며, 자원 할당은 RRC 설정을 통해서 전송 주기 및 mapping이 결정된다. 표 2는 normal CP에서 CSI-RS configuration을 통한 mapping방법을 정의하고 있다.

[NR CSI-RS]

NR에서는 X-port CSI-RS가 N개 연속/비연속 OFDM심볼에 할당되도록 최종 정의하였다. 여기에서 CSI-RS 포트인 X-port는 최대 32 port가 되며, CSI-RS가 할당되는 심볼 N은 최대 4를 갖는다.

기본적으로 CSI-RS는 총 3가지의 component RE 패턴을 갖는다. 이하에서는 Y와 Z은 각각 CSI-RS RE 패턴의 주파수 축 길이와 시간축 길이를 나타낸다.

(Y,Z)∈{(2,1),(2,2),(4,1)}

또한 NR에서총 3가지의 CDM 패턴을 지원한다.

- FD-CDM2, CDM4(FD2,TD2), CDM8(FD2,TD4)

여기에서 실제 각 CDM pattern에 할당되는 spreading 시퀀스는 아래와 같다 [TS 38.211].

[LTE PRS]

기존 LTE에서는 안테나 포트 6를 통해서 아래 도 12와 같이 higher-layer signaling을 전송할 수 있다. 이를 통해서 단말은 위치측위를 수행한다. 기본적으로 PRS는 higher-layer signaling 파라미터 설정을 통해서 미리 정의된 영역에 전송된다.

- Δ_PRS: subframe offset

- T_PRS: Periodicity 160,320, 640, 1280 subframes

- N_PRS: Duration (=No. of consecutive subframes) 1,2,4,6 subframes

기본적으로 PRS는 Pseudo Rando Sequence 즉 Quasi-orthogonal 특성 시퀀스를 사용한다. 즉 코드상에서 겹치는 PRS 시퀀스는 이러한 직교 특성을 이용하여 분리할 수 있다. 다음으로 주파수 영역에서는 도 12와 같이 주파수 영역에서 frequency reuse factor=6를 사용하여 인접한 셀 5개를 포함하여 총 6개 셀들을 주파수 영역에서 직교 할당할 수 있다. 이때 PRS RE의 주파수 영역 위치는 기본적으로 PCI(physical cell ID)를 offset 값으로 사용하게 된다.

마지막으로 시간 영역에서 PRS의 전송 구간을 target cell 들에서 모두 동일하게 가져간다면 충돌이 일어나기 때문에, 셀 별로 muting 구간을 설정하여 특정 셀들 또는 셀 그룹간 직교 시간 구간으로 PRS 전송이 발생할 수 있도록 조정할 수 있다.

위치 측위를 하는 기본 원리는 RSTD(received signal time difference)를 추정하는 즉 OTDOA(Observed time difference of arrival) 가 대표적인 방법이다. 기본 원리는 아래 도 13과 같이 적어도 3개 이상의 셀로부터의 Time difference를 기반으로 교차 영역을 추정하여 단말의 위치를 추정하게 된다. PRS에서는 단말에게 최대 24X3(3-sector) 셀들에 대한 PRS 전송 정보를 higher-layer signaling를 통해서 설정할 수 있다.

또한 단말은 각 셀들로부터 추정한 RSTD 값들을 기지국에 리포팅해야 한다. 아래 표는 단말이 추정한 time difference 값을 리포팅하기 위해 사용하는 값들 나타내고 있다.

기본적으로 -15391Ts 에서 15391Ts 까지의 구간이 reporting range로 정의되며, -4096 Ts ≤ RSTD ≤ 4096 Ts 까지는 1 Ts 의 해상도 가진다. 나머지 구간의 해상도는 5 Ts 이다.

추가적으로 High resolution에 대한 리포팅도 표준에 포함되었는데 해당 내용은 아래 표와 같다. 이 값은 앞서 추정한 RSTD와 같이 전송될 수 있는데, -2260 Ts ≤RSTD ≤ 10451 Ts 에서는 RSTD_delta_0, RSTD_delta_1을 사용한 리포팅이 가능하며, 0000Ts ≤ RSTD ≤ 2259 Ts, 10452 Ts ≤ RSTD ≤ 12711 Ts 구간에서는 RSTD_delta_1을 제외한 모든 값을 사용할 수 있다. 참고로 1 Ts는 약 9.8m를 의미한다. LTE의 subcarrier-spacing = 15kHz를 기반으로 계산한 방법은 아래와 같다.

- SCS=15kHz, 기준 OFDM 심볼 길이 = 66.7us

- 2048FFT를 기준으로 시간축 2048샘플 생성됨.(Oversampling 미적용 기준)

- 시간 축 1 sample 당 길이(=1Ts) = 66.7us/2048samples in time * (3*10^8m/s) = 9.8m

기존 LTE Positioning은 빔 기반 정보를 피드백을 고려하지 않고 있다.

본 발명은 차세대/5G NR을 위한 위치 측위 정보 피드백 방법을 제안한다. 구체적으로 NR 빔 기반 전송 방식을 위치 측위에 적용할 경우 이를 위해 필요한 피드백 포맷 및 프로시저에 대해서 기술한다.

현재 NR Positioning은 RAN1#94bis 회의에서 Study Item 'Study on NR positioning support'으로 최초 논의가 시작되었다. 대부분 회사들에게 제안하는 Positioning use case는 기본적으로 TR 22.862의 Positioning use case and accuracy를 참고하고 있다. 이를 표 3로 간략히 정리하면 아래와 같다.

NR 요구사항을 간략히 정리하면, LTE보다 높은 resolution을 제공해야 하며, 다양한 use-case를 지원해야 함을 알 수 있다. 이에 더해서 일부 시나리오에서는 3차원 측위를 요구한다.

따라서 기존의 OTDOA기반 Time difference에 더해서 수직 또는 수평 방향에 대한 정보를 추가로 제공해야 한다. 이와 더불어 Signal Strength 에 대한 값과 빔 정보를 기반으로 단일 셀 기반 위치 측위 정보도 제공해야 할 필요가 있다.

이하에서는 기본적으로 제안하는 방법은 단말의 위치 측위 피드백 포맷 및 정보 구성 방법에 관하여 기술하며, 물리계층의 PRS 설게 및 프로시저 설계에 관계 없이 모든 방식에 적용할 수 있다.

방안 1. 단말은 위치 측위 피드백을 위해서 빔 정보와 수신 신호 세기, time difference를 결합하여 사용할 수 있다.

기존 LTE의 위치 측위 피드백에서는 단말이 OTDOA(Observed Time Difference Of Arrival)를 기반으로 Cell ID와 RSTD(Received Signal Time Difference) 값을 피드백하게 되어 있다. NR 에서는 기본적으로 모든 전송을 beam 기반으로 전송하는 것을 가정하기 때문에, 단말이 해당 빔 수신 정보를 포함하는 새로운 위치 측위 피드백 포맷이 필요하게 된다.

기본적으로 OTDOA 기반 NR PRS 신호는 time difference를 측정하게 되지만, PRS에 적용된 수평 또는 수직 빔 정보를 같이 피드백 할 수 있다. 또한 수직 /수평 측위를 위한 빔 정보를 NR PRS가 아닌 기존의 CSI-RS/DMRS 등을 이용해서 단말이 획득할 수 있다. 이와 같은 과정을 통해서 설정 할 수 있는 위치 측위 피드백 형식은 아래와 같이 총 9 가지의 조합을 생각할 수 있지만, 해당 형식 이외에 다른 조합 역시 적용될 수 있다.

Case 1-1: 수평 빔 정보 + 신호 세기

Case 1-2: 수평 빔 정보 + time-difference

Case 1-3: 수직 빔 정보 + 신호 세기

Case 1-4: 수직 빔 정보 + time-difference

Case 1-5: 수평 빔 정보 + 수직 빔 정보 + 신호 세기

Case 1-6: 수평 빔 정보 + 수직 빔 정보 + time-difference

Case 1-7: 수평 빔 정보 + 수직 빔 정보 + time-difference + 신호 세기

Case 1-8: 수평 빔 정보 + time-difference　 + 신호 세기

Case 1-9: 수직 빔 정보 + time-difference　 + 신호 세기

예를 들어 NR Frequency range 2(>6GHz) 범위에서는 NR 기지국이 Hot spot 형태로 단독 셀로 존재할 수 있다. 이러한 경우에는 단말은 Case 1-1, 1-3 또는 1-5와 같이 도출한 빔 정보와 Signal strength를 gNB에 피드백할 수 있는데, gNB는 피드백 받은 정보를 이용하여 단말의 위치를 추정할 수 있다. 즉 거리에 따른 신호의 감쇄율을 미리 알고 있기 때문에 빔 정보와 signal strength만 가지고도 target 단말의 위치를 추정할 수 있다.

각 case별 피드백 형식을 간략하게 정리하면 표 4와 같다. 여기에서 각 case별 multiple measurement 요소들은 개별적으로 on/off가 가능하다. 예를 들어 표 4의 case 1-3에서과 같이 Signal Strength와 Vertical beam index를 동시에 설정하도록 되어있지만, 개중 한 개만을 on/off하여 피드백하도록 gNB가 추가로 설정할 수 있다. 또한 단말이 해당 정보 중 일부를 생략하여 전송할 수 있다.

마지막으로 표 4에서와 같은 case별 피드백 형식은 단말의 capability를 기반으로 초기에 설정하거나, 변경이 가능하다.

각 case에 대한 information contents를 정리하면 표 3 서 해당 피드백 정보를 단말이 획득하는 방법은 아래와 같다.

1. Cell information

· NR에서는 Physical Cell ID, ECID 등이 해당 정보에 해당하며, 단말은 gNB를 통해서 관련 정보를 미리 알 수 있다.

· WiFi 역시 유사한 피드백 포맷을 적용할 수 있는데, 만일 단말이 WiFi 신호를 기반으로 피드백을 수행할 경우, cell information은 WiFi AP ID, 또는 MAC address 등이 될 수 있다.

2. Time difference

· NR PRS를 통한 OTDOA기반 추정 값으로 단말이 추정할 수 있다. LTE OTDOA와 원리는 동일하다. 예를 들어 아래와 같이 리포팅 구간을 TD(time difference)로 나누어 정의한다.

3. Signal Strength

· NR PRS를 기반으로 Signal Strength를 추정한다. 리포팅 구간을 정의한다면 기존 Time difference와 유사하게 정의할 수 있다. 아래 표는 RSRP를 대표 Signal Strength로 정의하여 리포팅 테이블을 정의한 예를 나타낸다.

· Signal Strength는 NR PRS뿐만 아니라 NR SSB/CSI-RS/DMRS 등을 이용하여 추정할 수도 있다.

4. Beam index(Horizontal/Vertical)

· 여기에서 Beam index는 기존 LTE Positioning에서는 없었던 새로운 피드백을 의미하다. 기본적으로 단말이 NR PRS를 수신한 빔 index를 gNB에게 피드백하기 위한 정보를 의미한다.

· Beam index는 실제 NR PRS를 전송하는데 사용되었던 빔 인덱스를 그대로 적용할 수 있다.

· Beam index는 기존 NR의 SSB index/CSI-RS resource index/CSI-RS port index/SRS Resource index/PRACH resource index 등을 이용하여 명시할 수 있다.

본 제안의 시그널링 방법은 NR Location Protocol에서 직접적으로 설정할 수 있다.

방안 2. 단말은 자신의 위치 측위를 직접 수행하고, 도출된 죄표 값과 정확도에 대한 정보를 같이 gNB에게 피드백한다.

본 제안에서는 기존의 gNB-UE간의 Positioning 동작을 따르지 않는다. 기존 동작에서는 단말은 gNB가 설정한 규칙에 따라 특정 RS(reference signal) 등의 수신 값 등을 list-up해서 gNB에게 피드백하였다. 즉 단말이 직접적인 위치 값을 계산하지 않았으며, 자신의 위치 정보를 획득하였다 하더라도 gNB는 단말로부터 직접적인 위치 정보 값을 피드백 받지 않았다.

따라서 본 제안에서는 기존 NR PRS를 바탕으로 단말이 직접 자신의 위치를 계산하여 도출한 값을 gNB에게 직접 피드백하는 방안을 제안한다. 여기에서 단말은 자신의 위치 값을 X-Y 좌표로 표시하거나, 특정 GPS 좌표 값으로 변환하여 표시할 수 있다.(아래 참조)

■ 단말의 직접적인 위치 추정 결과 및 피드백 값 정의 예

- X-Y 좌표

- X-Y-Z 좌표

- X-Y 좌표 + Floor level

- GPS 좌표

- GPS 좌표 + Floor level

- ...

더불어 단말은 자신의 위치 값 자체가 어떤 정확도를 가지고 도출되었는지를 같이 피드백할 수 있다.

예를 들어 OTDOA 기반으로 도출된 위치 측위 값 자체는 특정 intersection의 면적을 기반으로 추출하게 된다. 여기에서 단말은 '평균 값 ± 오차' 등을 gNB에 직접 피드백할 수 있다. 이것은 단말이 추정한 각 기지국간의 거리에 대한 값을 Quantization 해서 피드백하는 것보다 직접 계산하는 것이 더 정확한 추정 값을 도출할 수 있기 때문이다. 또한 오차와 같은 정확도를 같이 전송함으로써 gNB는 자신이 가지고 있는 target 단말의 위치 측위 정보와 비교하여 사용할 수 있다. 또한 단말이 피드백한 위치의 정확도 정보는 여러 가지 형태로 표현할 수 있다.

· 단순 위치 측위 오차: ± N_value

· 위치 측위 오차 레벨: Level 1/2/3/4 ...

· 위치 측위 값 도출의 2^nd statistics: 표준편차, 분산 등

여기에서는 추가적으로 Wifi와 같은 RAT-independent 신호를 이용하여 보조 데이터 형태로 사용할 수도 있다.

예를 들어 단말이 도출한 정확도 정보 중 Level에 대해서는 통계적 신뢰도를 의미하는 값으로 정의할 수도 있지만, 오차의 범위에 대한 Level로도 설정이 가능할 수 있다. 예를 들어 같은 Positioning error에 대한 level을 아래와 같이 다르게 표현할 수도 있다.

■ Positioning error level 정의 1

- Level 0: Positioning error < 10m

- Level 1: Positioning error < 20m

- Level 2: Positioning error < 30m

- Level 1: Positioning error < 40m

- ...

■ Positioning error level 정의 1

- Level 0: 0 ≤ Positioning error < 10m

- Level 1: 10 ≤ Positioning error < 20m

- Level 2: 20 ≤ Positioning error < 30m

- Level 1: 30 ≤ Positioning error < 40m

- ...

방안 2-1. Target 단말에게 기존의 Positioning 피드백과 직접 위치 추정 값을 피드백 하는 프로시저를 동시에 설정할 수 있다.

기존 PRS 또는 Wifi 기반 피드백에서는 단말은 각 셀 또는 AP로부터 추정한 Time difference, Signal strength 정보 값을 list-up해서 기지국에 피드백하였다. 이와 반대로 '방안 2' 에서는 단말이 직접 위치 측위를 수행하고 도출된 좌표 값을 기지국에 직접 피드백하는 방법을 제안하였다. 본 제안에서는 이러한 두 가지 프로시져를 단말에게 설정하는 방법에 대해서 기술한다.

1. Positioning feedback mode-1

· 단말은 측정은 셀/AP + time difference/signal-strength list-up 정보를 gNB에게 피드백한다.( 기존 LTE Positioning 피드백 프로시저)

2. Positioning feedback mode-2

· 단말이 직접 gNB로부터 전달 받은 셀/AP 정보를 기반으로 자신의 위치 측위를 수행한다. 해당 정보로부터 직접 도출한 단일 값을 gNB에게 피드백한다.

앞서 기술한 방안을 크게 두 가지로 정리하면, Positioning feedback mode-1/mode-2로 정의할 수 있다. 여기에서 본 제안에서는 feedback mode-1과 2를 동시에 설정할 수 있는 방법을 기술한다. 즉 단말은 기존의 셀/AP 기반 측정 값을 list-up해서 피드백하는 mode-1과 더불어 직접 위치를 계산하는 mode-2를 동시에 운용할 수 있다. 각 설정 값과 주기는 개별로 설정이 가능하며, gNB는 피드백 받은 정보를 기반으로 target 단말의 위치를 비교하여 선택할 수 있는 기회를 제공할 수 있다.

본 발명은 차세대/5G NR을 위한 위치 측위 정보 피드백 방법을 제안한다. 구체적으로 NR 빔 기반 전송 방식을 위치 측위에 적용할 경우 이를 위해 필요한 피드백 포맷 및 프로시저에 대해서 기술한다.

도 14는 또 다른 실시예에 의한 기지국(1000)의 구성을 보여주는 도면이다.

도 14를 참조하면, 또 다른 실시예에 의한 기지국(1000)은 제어부(1010)과 송신부(1020), 수신부(1030)를 포함한다.

제어부(1010)는 전술한 본 발명을 수행하기에 필요한 차세대 무선망에서 단말의 측위 정보를 피드백하는 방법에 있어서, 단말이 빔 정보, 수신 신호 세기 및 시간 차이를 결합하여 기지국으로 전송하는 것을 특징으로 하는 방법에 따른 전반적인 기지국(1000)의 동작을 제어한다.

송신부(1020)와 수신부(1030)는 전술한 본 발명을 수행하기에 필요한 신호나 메시지, 데이터를 단말과 송수신하는데 사용된다.

도 15는 또 다른 실시예에 의한 사용자 단말(1100)의 구성을 보여주는 도면이다.

도 15를 참조하면, 또 다른 실시예에 의한 사용자 단말(1100)은 수신부(1110) 및 제어부(1120), 송신부(1130)를 포함한다.

수신부(1110)는 기지국으로부터 하향링크 제어 정보 및 데이터, 메시지를 해당 채널을 통해 수신한다.

또한 제어부(1120)는 전술한 본 발명을 수행하기에 필요한 차세대 무선망에서 단말의 측위 정보를 피드백하는 방법에 있어서, 단말이 빔 정보, 수신 신호 세기 및 시간 차이를 결합하여 기지국으로 전송하는 것을 특징으로 하는 방법에 따른 전반적인 사용자 단말(1100)의 동작을 제어한다.

송신부(1130)는 기지국에 상향링크 제어 정보 및 데이터, 메시지를 해당 채널을 통해 전송한다.

전술한 실시예들은 무선 접속 시스템들인 IEEE 802, 3GPP 및 3GPP2 중 적어도 하나에 개시된 표준 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 즉, 본 실시 예들 중 본 기술적 사상을 명확히 드러내기 위해 설명하지 않은 단계, 구성, 부분들은 전술한 표준 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 또한, 본 명세서에서 개시하고 있는 모든 용어들은위에서 개시한 표준 문서들에 의해 설명될 수 있다.

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

하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 실시예들에 따른 방법은 하나 또는 그 이상의 ASICs(Application Specific Integrated Circuits), DSPs(Digital Signal Processors), DSPDs(Digital Signal Processing Devices), PLDs(Programmable Logic Devices), FPGAs(Field Programmable Gate Arrays), 프로세서, 컨트롤러, 마이크로 컨트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.

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

또한, 위에서 설명한 "시스템", "프로세서", "컨트롤러", "컴포넌트", "모듈", "인터페이스", "모델", "유닛" 등의 용어는 일반적으로 컴퓨터 관련 엔티티 하드웨어, 하드웨어와 소프트웨어의 조합, 소프트웨어 또는 실행 중인 소프트웨어를 의미할 수 있다. 예를 들어, 전술한 구성요소는 프로세서에 의해서 구동되는 프로세스, 프로세서, 컨트롤러, 제어 프로세서, 개체, 실행 스레드, 프로그램 및/또는 컴퓨터일 수 있지만 이에 국한되지 않는다. 예를 들어, 컨트롤러 또는 프로세서에서 실행 중인 애플리케이션과 컨트롤러 또는 프로세서가 모두 구성 요소가 될 수 있습니다. 하나 이상의 구성 요소가 프로세스 및/또는 실행 스레드 내에 있을 수 있으며 구성 요소는 한 시스템에 위치하거나 두 대 이상의 시스템에 배포될 수 있습니다.

이상에서의 설명 및 첨부된 도면은 본 기술 사상을 예시적으로 나타낸 것에 불과한 것으로서, 본 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 기술의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 구성의 결합, 분리, 치환 및 변경 등의 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시 예들은 본 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 기술 사상의 보호 범위는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 명세서의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (1)

1. 차세대 무선망에서 단말의 측위 정보를 피드백하는 방법에 있어서,
   단말이 빔 정보, 수신 신호 세기 및 시간 차이를 결합하여 기지국으로 전송하는 것을 특징으로 하는 방법.
   
   

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