KR20200145066A - 거리 측정 정확도 향상 방법 및 그 전자 장치 - Google Patents

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KR20200145066A
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Abstract

본 발명은 무선 통신 신호를 이용한 물체의 거리 측정 정확도 향상 방법 및 그 전자 장치에 관한 것으로, 전자 장치의 동작 방법은 무선 통신 모듈을 제어하여, 외부 물체로 무선 통신 신호를 전송하는 동작, 상기 무선 통신 모듈을 제어하여, 상기 전송된 무선 통신 신호가 상기 외부 물체에서 반사되어 돌아온 신호를 수신하는 동작, 상기 전송한 신호의 전송 시점과 상기 수신한 신호의 수신 시점을 기초로 상기 외부 물체까지의 제1 거리를 획득하는 동작, 위상 매칭 모듈을 제어하여, 상기 전송한 신호 및 상기 수신한 신호의 위상을 기초로 상기 외부 물체까지의 제2 거리를 획득하는 동작 및 상기 제1 거리 및 상기 제2 거리에 기반하여 상기 외부 물체까지의 거리를 추정하는 동작을 포함할 수 있다.

Description

거리 측정 정확도 향상 방법 및 그 전자 장치 {METHOD FOR EMPROVING THE ACCURACY OF A DISTANCE MEASUREMENT AND ELECTRONIC DEVICE THEREOF}
다양한 실시 예는 무선 통신 신호를 이용한 물체의 거리 측정 정확도 향상 방법 및 그 전자 장치에 관한 것이다.
핸드폰 또는 스마트폰의 사용이 일반화되면서, 스마트폰의 보안을 강화하기 위하여 사용자의 얼굴을 인증하거나, 다양한 어플리케이션을 수행하기 위하여 주변의 사물 또는 사람을 인식하고자 하는 요구가 많아지고 있다. 이러한 요구에 대응하여 스마트폰에 포함된 카메라를 이용하여 사물을 인식하고 거리를 측정하는 방법이 다양하게 제시되어 왔다. 또한, 적외선 센서를 이용하는 방법도 있으나, 이 방법은 근접 물체의 센싱은 가능하나 정확한 거리를 측정하는 데는 한계가 있다.
한편, 레이더는 전자기파를 발사하고, 사물에 부딪혀 나온 반사파 또는 후방 산란파에 의해 그 사물의 존재유무, 거리, 고도, 이동 방향, 이동 속도, 식별, 또는 분류와 같은 작업을 할 수 있는 장치로, 일반적으로 마이크로파 주파수 대역(예: 300MHz에서 40GHz)을 사용한다. 또한, 자동차의 전방 코너와 후방 코너 주변의 사물을 감지하거나 전방의 중 장거리에 있는 사물을 감지하기 위한 레이더는 예를 들어, 24GHz 또는 77GHz의 주파수 대역을 사용한다.
스마트폰의 경우 무선 데이터 통신을 위하여 802.11n 혹은 802.11ac 시스템이 탑재되어 2.4GHz 및/또는 5GHz 대역을 이용하여 무선 통신을 수행할 수 있다. 또한, 더 높은 데이터 전송량을 가능하게 하는 무선 데이터 통신 시스템으로, IEEE(institute of electrical and electronics engineers)에서 최근 규격화되었거나 규격화하고 있는 802.11ad 및 802.11ay 시스템은 60GHz 주파수 대역을 사용하여 수 GHz 대의 넓은 대역폭을 사용할 수 있다. 802.11ad 시스템에서는 2.16 GHz의 단일 대역폭을 지원할 수 있으며, 802.11ad 표준을 확장한 802.11ay 표준에서는 최대 8.64 GHz까지의 훨씬 더 넓은 대역폭을 사용할 수 있다.
802.11ay 시스템에서는 수 GHz 대의 넓은 대역폭을 사용함으로써, 100 Gbps에 이르는 전송 속도를 얻을 수 있다. 넓은 대역폭을 사용하는 것은 무선 데이터 통신 시에 대역폭에 비례하는 높은 전송 속도를 얻을 수 있는 것 외에도 802.11ay 신호를 사물의 존재유무, 거리, 고도, 이동 방향, 이동 속도, 식별, 또는 분류와 같은 레이더 기능에 활용하였을 때, 대역폭에 비례하여 높은 정밀도를 얻을 수 있다.
종래의 거리 측정 방식 또는 광대역을 사용하는 802.11ay 무선 신호를 사용하여 측정할 수 있는 최소 거리 정밀도는 규격에서 정의된 의무적으로 지원하여야 하는 최대 대역폭인 4.32 GHz를 고려하면 약 4.28cm정도로 판단할 수 있다. 하지만 특정 어플리케이션의 경우1cm의 정밀한 단위로 위치를 추정하여 위치 별로 어떤 행위를 수행할 것인 지를 결정하는 상당히 높은 정밀도를 요구할 수 있다. 따라서, 802.11ay 시스템같이 기본적으로 4.28cm의 해상도를 가지는 경우 1cm의 정밀도를 요청하는 어플리케이션에서는 사용하기가 어려울 수 있다. 거리 추정 또는 위치 추정의 정밀도를 조금 더 높이기 위하여 일반적으로 보간법(interpolation)을 사용하나, 이 방식을 추가하더라도 거리 추정 정확도를 약간 향상시킬 수 있을 뿐이어서, 거리 추정 정확도를 높이는 데에는 한계가 있다.
본 발명의 다양한 실시 예는 전자 장치에 구비된 무선 통신을 위한 장치가 방사하는 신호를 이용하여 레이더 기능으로 활용될 때, 종래 거리 추정을 수행하는 통상적인 절차에 더하여 위상 매칭을 추가적으로 수행하여 거리 추정 정밀도를 향상시키는 방법을 제공함에 있다.
본 문서에서 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 다양한 실시 예들에 따르면, 전자 장치는, 외부 물체로 무선 통신 신호를 전송하고, 상기 외부 물체로부터 반사된 신호를 수신하는 무선 통신 모듈, 상기 전송 신호 및 상기 수신 신호의 위상을 기초로 상기 외부 물체까지의 거리를 추정하는 위상 매칭 모듈, 상기 위상 매칭 모듈 및 상기 무선 통신 모듈과 작동적으로 연결되는 적어도 하나의 프로세서 및 상기 적어도 하나의 프로세서와 작동적으로 연결되는 적어도 하나의 메모리를 포함하고, 상기 적어도 하나의 메모리는, 실행 시에, 상기 적어도 하나의 프로세서가, 상기 무선 통신 모듈을 제어하여, 외부 물체로 무선 통신 신호를 전송하고, 상기 무선 통신 모듈을 제어하여, 상기 전송된 무선 신호가 상기 외부 물체에서 반사되어 돌아온 신호를 수신하고, 상기 전송한 신호의 전송 시점과 상기 수신한 신호의 수신 시점을 기초로 상기 외부 물체까지의 제1 거리를 획득하고, 상기 위상 매칭 모듈을 제어하여, 상기 전송한 신호 및 상기 수신한 신호의 위상을 기초로 상기 외부 물체까지의 제2 거리를 획득하고, 상기 제1 거리 및 상기 제2 거리를 비교하여 상기 외부 물체까지의 거리를 추정하도록 하는 인스트럭션들을 저장할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예들에 따르면, 전자 장치의 동작 방법은 외부 물체로 무선 통신 신호를 전송하는 동작, 상기 전송된 무선 통신 신호가 상기 외부 물체에서 반사되어 돌아온 신호를 수신하는 동작, 상기 전송한 신호의 전송 시점과 상기 수신한 신호의 수신 시점을 기초로 상기 외부 물체까지의 제1 거리를 획득하는 동작, 상기 위상 매칭 모듈을 제어하여, 상기 전송한 신호 및 상기 수신한 신호의 위상을 기초로 상기 외부 물체까지의 제2 거리를 획득하는 동작 및 상기 제1 거리 및 상기 제2 거리를 비교하여 상기 외부 물체까지의 거리를 추정하는 동작을 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예들에 따르면, 전자 장치는 무선 통신 신호를 전송하고, 상기 전송한 무선 통신 신호가 외부 물체에서 반사되어 돌아온 신호를 수신하는 무선 통신 모듈, 상기 전송한 무선 통신 신호 및 상기 수신한 신호의 위상을 기초로 상기 외부 물체까지의 제2 거리를 추정하는 위상 매칭 모듈, 상기 위상 매칭 모듈 및 상기 무선 통신 모듈과 작동적으로 연결되는 적어도 하나의 프로세서 및 상기 적어도 하나의 프로세서와 작동적으로 연결되는 적어도 하나의 메모리를 포함하고, 상기 적어도 하나의 메모리는, 실행 시에, 상기 적어도 하나의 프로세서가, 상기 전송한 신호의 전송 시점과 상기 수신한 신호의 수신 시점을 기초로 상기 외부 물체까지의 제1 거리를 획득하고, 상기 제1 거리 및 상기 제2 거리에 기반하여 상기 외부 물체까지의 거리를 추정하도록 하는 인스트럭션들을 저장할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따른 방법 및 그 전자 장치는 전자 장치에 구비된 무선 통신 회로에서 방사하는 신호를 이용하여 레이더 기능으로 활용될 때, 종래 거리 추정을 수행하는 통상적인 절차에 더하여 위상 매칭을 추가적으로 수행하여 거리 추정 정밀도를 향상시킬 수 있다.
본 개시에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 다양한 실시 예들에 따른, 네트워크 환경 내의 전자 장치의 블록도이다.
도 2는 본 발명에서 제안한 방식을 적용한 다양한 실시 예를 도시한 도면이다.
도 3a는 802.11ad 시스템에서 사용하는 물리계층 패킷(physical layer protocol data unit, PPDU) 구조를 도시한 도면이다.
도 3b는 802.11ay 시스템에서 사용하는 물리계층 패킷(physical layer protocol data unit, PPDU) 구조를 도시한 도면이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 자기상관(autocorrelation)을 계산하는 예를 도시한 도면이다.
도 5a는 일 실시 예에 따른 골레이 시퀀스를 활용한 채널 추정의 예를 도시한 도면이다.
도 5b는 일 실시 예에 따른 보간법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 다양한 실시 예들에 따른 전자 장치의 기능적 구성의 예를 도시하는 블록도이다.
도 7은 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 모듈에서 수신 신호의 위상을 획득하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 다양한 실시 예들에 따른 위상 매칭 모듈에서 송신 신호 및 수신 신호의 위상에 기초하여 추정된 거리를 반영하여 추정 거리를 결정하는 예를 도시한 도면이다.
도 9는 다양한 실시 예들에 따른 전자 장치에서 물체까지의 거리를 측정하는 동작을 도시한 흐름도이다.
도 10은 다양한 실시 예들에 따른 제1 거리 정보를 획득하는 동작을 도시한 흐름도이다.
도면의 설명과 관련하여, 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일 또는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.
이하 다양한 실시 예들이 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명된다.
도 1은 다양한 실시 예들에 따른 네트워크 환경(100) 내의 전자 장치(101)의 블록도이다. 도 1을 참고하면, 네트워크 환경(100)에서 전자 장치(101)는 제1 네트워크(198)(예: 근거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(102)와 통신하거나, 또는 제2 네트워크(199)(예: 원거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(104) 또는 서버(108)와 통신할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 전자 장치(101)는 서버(108)를 통하여 전자 장치(104)와 통신할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 전자 장치(101)는 프로세서(120), 메모리(130), 입력 장치(150), 음향 출력 장치(155), 표시 장치(160), 오디오 모듈(170), 센서 모듈(176), 인터페이스(177), 햅틱 모듈(179), 카메라 모듈(180), 전력 관리 모듈(188), 배터리(189), 통신 모듈(190), 가입자 식별 모듈(196), 또는 안테나 모듈(197)을 포함할 수 있다. 어떤 실시 예에서는, 전자 장치(101)에는, 이 구성요소들 중 적어도 하나(예: 표시 장치(160) 또는 카메라 모듈(180))가 생략되거나, 하나 이상의 다른 구성요소가 추가될 수 있다. 어떤 실시 예에서는, 이 구성요소들 중 일부들은 하나의 통합된 회로로 구현될 수 있다. 예를 들면, 센서 모듈(176)(예: 지문 센서, 홍채 센서, 또는 조도 센서)은 표시 장치(160)(예: 디스플레이)에 임베디드(embedded) 된 채 구현될 수 있다
프로세서(120)는, 예를 들면, 소프트웨어(예: 프로그램(140))를 실행하여 프로세서(120)에 연결된 전자 장치(101)의 적어도 하나의 다른 구성요소(예: 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소)를 제어할 수 있고, 다양한 데이터 처리 또는 연산을 수행할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 데이터 처리 또는 연산의 적어도 일부로서, 프로세서(120)는 다른 구성요소(예: 센서 모듈(176) 또는 통신 모듈(190))로부터 수신된 명령 또는 데이터를 휘발성 메모리(132)에 로드하고, 휘발성 메모리(132)에 저장된 명령 또는 데이터를 처리하고, 결과 데이터를 비휘발성 메모리(134)에 저장할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 프로세서(120)는 메인 프로세서(121)(예: 중앙 처리 장치 또는 어플리케이션 프로세서), 및 이와는 독립적으로 또는 함께 운영 가능한 보조 프로세서(123)(예: 그래픽 처리 장치, 이미지 시그널 프로세서, 센서 허브 프로세서, 또는 커뮤니케이션 프로세서)를 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대체적으로, 보조 프로세서(123)는 메인 프로세서(121)보다 저전력을 사용하거나, 또는 지정된 기능에 특화되도록 설정될 수 있다. 보조 프로세서(123)는 메인 프로세서(121)와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.
보조 프로세서(123)는, 예를 들면, 메인 프로세서(121)가 인액티브(예: 슬립) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(121)를 대신하여, 또는 메인 프로세서(121)가 액티브(예: 어플리케이션 실행) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(121)와 함께, 전자 장치(101)의 구성요소들 중 적어도 하나의 구성요소(예: 표시 장치(160), 센서 모듈(176), 또는 통신 모듈(190))와 관련된 기능 또는 상태들의 적어도 일부를 제어할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 보조 프로세서(123)(예: 이미지 시그널 프로세서 또는 커뮤니케이션 프로세서)는 기능적으로 관련 있는 다른 구성요소(예: 카메라 모듈(180) 또는 통신 모듈(190))의 일부로서 구현될 수 있다.
메모리(130)는, 전자 장치(101)의 적어도 하나의 구성요소(예: 프로세서(120) 또는 센서 모듈(176))에 의해 사용되는 다양한 데이터를 저장할 수 있다. 데이터는, 예를 들어, 소프트웨어(예: 프로그램(140)) 및, 이와 관련된 명령에 대한 입력 데이터 또는 출력 데이터를 포함할 수 있다. 메모리(130)는, 휘발성 메모리(132) 또는 비휘발성 메모리(134)를 포함할 수 있다.
프로그램(140)은 메모리(130)에 소프트웨어로서 저장될 수 있으며, 예를 들면, 운영 체제(142), 미들웨어(144) 또는 어플리케이션(146)을 포함할 수 있다.
입력 장치(150)는, 전자 장치(101)의 구성요소(예: 프로세서(120))에 사용될 명령 또는 데이터를 전자 장치(101)의 외부(예: 사용자)로부터 수신할 수 있다. 입력 장치(150)는, 예를 들면, 마이크, 마우스, 키보드 또는 디지털 펜(예: 스타일러스 펜)을 포함할 수 있다.
음향 출력 장치(155)는 음향 신호를 전자 장치(101)의 외부로 출력할 수 있다. 음향 출력 장치(155)는, 예를 들면, 스피커 또는 리시버를 포함할 수 있다. 스피커는 멀티미디어 재생 또는 녹음 재생과 같이 일반적인 용도로 사용될 수 있고, 리시버는 착신 전화를 수신하기 위해 사용될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 리시버는 스피커와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.
표시 장치(160)는 전자 장치(101)의 외부(예: 사용자)로 정보를 시각적으로 제공할 수 있다. 표시 장치(160)는, 예를 들면, 디스플레이, 홀로그램 장치, 또는 프로젝터 및 해당 장치를 제어하기 위한 제어 회로를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 표시 장치(160)는 터치를 감지하도록 설정된 터치 회로(touch circuitry), 또는 터치에 의해 발생되는 힘의 세기를 측정하도록 설정된 센서 회로(예: 압력 센서)를 포함할 수 있다.
오디오 모듈(170)은 소리를 전기 신호로 변환시키거나, 반대로 전기 신호를 소리로 변환시킬 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 오디오 모듈(170)은, 입력 장치(150)를 통해 소리를 획득하거나, 음향 출력 장치(155), 또는 전자 장치(101)와 직접 또는 무선으로 연결된 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))(예: 스피커 또는 헤드폰))를 통해 소리를 출력할 수 있다.
센서 모듈(176)은 전자 장치(101)의 작동 상태(예: 전력 또는 온도), 또는 외부의 환경 상태(예: 사용자 상태)를 감지하고, 감지된 상태에 대응하는 전기 신호 또는 데이터 값을 생성할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 센서 모듈(176)은, 예를 들면, 제스처 센서, 자이로 센서, 기압 센서, 마그네틱 센서, 가속도 센서, 그립 센서, 근접 센서, 컬러 센서, IR(infrared) 센서, 생체 센서, 온도 센서, 습도 센서, 또는 조도 센서를 포함할 수 있다.
인터페이스(177)는 전자 장치(101)가 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))와 직접 또는 무선으로 연결되기 위해 사용될 수 있는 적어도 하나의 지정된 프로토콜들을 지원할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 인터페이스(177)는, 예를 들면, HDMI(high definition multimedia interface), USB(universal serial bus) 인터페이스, SD 카드 인터페이스, 또는 오디오 인터페이스를 포함할 수 있다.
연결 단자(178)는, 그를 통해서 전자 장치(101)가 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))와 물리적으로 연결될 수 있는 커넥터를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 연결 단자(178)는, 예를 들면, HDMI 커넥터, USB 커넥터, SD 카드 커넥터, 또는 오디오 커넥터(예: 헤드폰 커넥터)를 포함할 수 있다.
햅틱 모듈(179)은 전기적 신호를 사용자가 촉각 또는 운동 감각을 통해서 인지할 수 있는 기계적인 자극(예: 진동 또는 움직임) 또는 전기적인 자극으로 변환할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 햅틱 모듈(179)은, 예를 들면, 모터, 압전 소자, 또는 전기 자극 장치를 포함할 수 있다.
카메라 모듈(180)은 정지 영상 및 동영상을 촬영할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 카메라 모듈(180)은 적어도 하나의 렌즈들, 이미지 센서들, 이미지 시그널 프로세서들, 또는 플래시들을 포함할 수 있다.
전력 관리 모듈(188)은 전자 장치(101)에 공급되는 전력을 관리할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 전력 관리 모듈(188)은, 예를 들면, PMIC(power management integrated circuit)의 적어도 일부로서 구현될 수 있다.
배터리(189)는 전자 장치(101)의 적어도 하나의 구성요소에 전력을 공급할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 배터리(189)는, 예를 들면, 재충전 불가능한 1차 전지, 재충전 가능한 2차 전지 또는 연료 전지를 포함할 수 있다.
통신 모듈(190)은 전자 장치(101)와 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102), 전자 장치(104), 또는 서버(108))간의 직접(예: 유선) 통신 채널 또는 무선 통신 채널의 수립, 및 수립된 통신 채널을 통한 통신 수행을 지원할 수 있다. 통신 모듈(190)은 프로세서(120)(예: 어플리케이션 프로세서)와 독립적으로 운영되고, 직접(예: 유선) 통신 또는 무선 통신을 지원하는 적어도 하나의 커뮤니케이션 프로세서를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 통신 모듈(190)은 무선 통신 모듈(192)(예: 셀룰러 통신 모듈, 근거리 무선 통신 모듈, 또는 GNSS(global navigation satellite system) 통신 모듈) 또는 유선 통신 모듈(194)(예: LAN(local area network) 통신 모듈, 또는 전력선 통신 모듈)을 포함할 수 있다. 이들 통신 모듈 중 해당하는 통신 모듈은 제1 네트워크(198)(예: 블루투스, WiFi direct 또는 IrDA(infrared data association) 같은 근거리 통신 네트워크) 또는 제2 네트워크(199)(예: 셀룰러 네트워크, 인터넷, 또는 컴퓨터 네트워크(예: LAN 또는 WAN)와 같은 원거리 통신 네트워크)를 통하여 외부 전자 장치(104)와 통신할 수 있다. 이런 여러 종류의 통신 모듈들은 하나의 구성요소(예: 단일 칩)으로 통합되거나, 또는 서로 별도의 복수의 구성요소들(예: 복수 칩들)로 구현될 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은 가입자 식별 모듈(196)에 저장된 가입자 정보(예: 국제 모바일 가입자 식별자(IMSI))를 이용하여 제1 네트워크(198) 또는 제2 네트워크(199)와 같은 통신 네트워크 내에서 전자 장치(101)를 확인 및 인증할 수 있다.
안테나 모듈(197)은 신호 또는 전력을 외부(예: 외부 전자 장치)로 송신하거나 외부로부터 수신할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 안테나 모듈은 서브스트레이트(예: PCB) 위에 형성된 도전체 또는 도전성 패턴으로 이루어진 방사체를 포함하는 하나의 안테나를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 복수의 안테나들을 포함할 수 있다. 이런 경우, 제1 네트워크(198) 또는 제2 네트워크(199)와 같은 통신 네트워크에서 사용되는 통신 방식에 적합한 적어도 하나의 안테나가, 예를 들면, 통신 모듈(190)에 의하여 상기 복수의 안테나들로부터 선택될 수 있다. 신호 또는 전력은 상기 선택된 적어도 하나의 안테나를 통하여 통신 모듈(190)과 외부 전자 장치 간에 송신되거나 수신될 수 있다. 어떤 실시 예에 따르면, 방사체 이외에 다른 부품(예: RFIC)이 추가로 안테나 모듈(197)의 일부로 형성될 수 있다.
상기 구성요소들 중 적어도 일부는 주변 기기들간 통신 방식(예: 버스, GPIO(general purpose input and output), SPI(serial peripheral interface), 또는 MIPI(mobile industry processor interface))을 통해 서로 연결되고 신호(예: 명령 또는 데이터)를 상호간에 교환할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 명령 또는 데이터는 제2 네트워크(199)에 연결된 서버(108)를 통해서 전자 장치(101)와 외부의 전자 장치(104)간에 송신 또는 수신될 수 있다. 외부 전자 장치(102, 104) 각각은 전자 장치(101)와 동일한 또는 다른 종류의 장치일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 전자 장치(101)에서 실행되는 동작들의 전부 또는 일부는 외부 전자 장치들(102, 104, 또는 108) 중 적어도 하나의 외부 전자 장치들에서 실행될 수 있다. 예를 들면, 전자 장치(101)가 어떤 기능이나 서비스를 자동으로, 또는 사용자 또는 다른 장치로부터의 요청에 반응하여 수행해야 할 경우에, 전자 장치(101)는 기능 또는 서비스를 자체적으로 실행시키는 대신에 또는 추가적으로, 적어도 하나의 외부 전자 장치들에게 그 기능 또는 그 서비스의 적어도 일부를 수행하라고 요청할 수 있다. 요청을 수신한 적어도 하나의 외부 전자 장치들은 요청된 기능 또는 서비스의 적어도 일부, 또는 요청과 관련된 추가 기능 또는 서비스를 실행하고, 그 실행의 결과를 전자 장치(101)로 전달할 수 있다. 전자 장치(101)는 결과를, 그대로 또는 추가적으로 처리하여, 요청에 대한 응답의 적어도 일부로서 제공할 수 있다. 이를 위하여, 예를 들면, 클라우드 컴퓨팅, 분산 컴퓨팅, 또는 클라이언트-서버 컴퓨팅 기술이 이용될 수 있다.
도 2는 본 발명에서 제안한 방식을 적용한 다양한 실시 예(200)를 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 전자 장치(101)는 무선 통신 시스템(예: 도 1의 통신 모듈(190))을 통해 신호(210)를 송신하고, 물체(220)로부터 반사된 신호(230)를 수신하고, 반사된 신호(230)의 수신 시간과 송신된 신호(210)의 송신 시간의 차이를 이용하여 물체(220)까지의 거리를 측정할 수 있다. 하지만 전자 장치(101)에서 제공할 수 있는 측정 해상도에 한계가 있어 이를 보완할 필요가 있다.
도 2에 도시된 실시 예에서 사용될 수 있는 무선 통신 시스템은 802.11n 또는 802.11ac 시스템일 수 있고, 더 높은 무선 데이터 전송량을 지원할 수 있는 802.11ad 또는 802.11ay 시스템일 수 있다.
802.11n 또는 802.11ac 시스템은 기존 2.4GHz 또는 5GHz 주파수 대역에서 20, 40, 80 또는 160MHz 대역폭을 사용하여 신호를 전송할 수 있어, 거리 측정의 해상도가 낮을 수는 있지만 본 발명에서 제안하는 방법이 적용 가능할 수 있다.
802.11ad 또는 이를 확장한 802.11ay 시스템은 60GHz 주파수 대역을 사용하여 수 GHz의 넓은 대역폭을 사용할 수 있다. 802.11ad 시스템은 2.16GHz까지의 단일 대역폭을 지원할 수 있으며, 802.11ay 시스템은 최대 8.64GHz까지의 훨씬 더 넓은 대역폭을 사용할 수 있다. 802.11ay 시스템은 수 GHz대의 넓은 대역폭을 사용함으로써, 대역폭에 비례하여 측정 시에 더 높은 해상도 및 정밀도를 얻을 수 있으나 이도 거리 측정을 위한 해상도가 사용 대역폭에 따라 4.28cm로 한정될 수 있다.
이하 다양한 실시 예들은 주로 802.ad 또는 802.ay 시스템을 기초로 설명하겠으나 본 발명에서 사용하는 무선 통신 시스템이 이에 한정하는 것은 아니고 다른 무선 통신 시스템을 사용할 수 있으며, 제안하는 방법이 유사하게 적용될 수 있다.
도 3a는 802.11ad 시스템에서 사용하는 물리계층 패킷(physical layer protocol data unit, PPDU)(310) 구조를 도시한 도면이다.
도 3b는 802.11ay 시스템에서 사용하는 물리계층 패킷(physical layer protocol data unit, PPDU)(350) 구조를 도시한 도면이다.
도 3a를 참조하면, 802.11ad 시스템의 PPDU(310)는 STF(short training field)(311), CEF(channel estimation field)(313), 헤더 필드(315), 데이터 필드(317), AGC(automatic gain control) 필드(319) 및 TRN(receive/transmit training) 필드(321)의 6개의 필드를 포함할 수 있다. STF(311)는 동기화를 위해 사용될 수 있고, CEF(313)는 채널 추정을 위하여 사용될 수 있으며, 데이터 필드(317)는 전송되는 데이터를 포함하고, AGC 필드(319) 및 TRN 필드(321)는 빔 개선 및 빔 추적을 위하여 사용될 수 있다. 헤더 필드(315)는 전송되는 PPDU(310)에 대해 설명하는 다수 개의 필드를 포함할 수 있는데, PPDU(310)가 전송되는 양식에 따라 변경될 수 있다. PPDU(310)가 전송되는 양식의 예는 제어 물리계층, OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 물리계층, SC(single carrier) 물리계층을 포함할 수 있다.
도 3b을 참조하면 802.11ay 시스템에서 사용되는 PPDU(350)는 802.11ad 시스템과의 후방 호환성을 위하여 802.11ad 시스템에서 사용되는 PPDU(310)의 필드들(311, 313, 또는 315)을 그대로 포함하고 있다. 종래 802.11ad 시스템 PPDU(310)의 필드들(311, 313, 또는 315)을 새롭게 추가된 필드(363, 365, 367, 또는 369)와 구별하기 위하여 필드의 이름 앞에 레거시(legacy)를 나타내는‘L’을 부가하여 L-STF(351), L-CEF(353), L-Header 필드(355)로 칭할 수 있다. 또한, 802.11ay 시스템에서 사용되는 PPDU(350)는 802.11ad 시스템의 PPDU(310)의 필드에 부가하여 채널 본딩(channel bonding)이나 MIMO(multi input multi output)와 같은 802.11ay 시스템에 부가된 특징들을 지원하기 위해 요구되는 시그널링 필드를 포함할 수 있다. 이를 위하여 802.11ay 시스템의 PPDU(350)는 도 3b에 도시된 것처럼 레거시 헤더 필드들(351, 353, 또는 355)과 데이터 필드(357) 사이에 EDMG-Header-A 필드(363), EDMG-STF(365), EDMG-CEF(367), EDMG-Header-B 필드(369)를 추가적으로 포함할 수 있다. 여기서 EDMG(enhanced directional multi-gigabit)는 802.11ay의 주요 특징을 나타내기 위하여 부가된 용어이다. EDMG-STF(365) 및 EDMG-CEF(367)는 L-STF(351) 및 L-CEF(353)와 유사한 기능을 수행하기 위한 것이며, EDMG-Header-A 필드(363) 및 EDMG-Header-B 필드(369)는 전송되는 PPDU(350)에 대해 설명하는 다수 개의 필드를 포함할 수 있다.
전자 장치(101)는 도 3a 및 도 3b에 도시된 PPDU(310, 또는 350)의 CEF(313), L-CEF(353), EDMG-CEF(367)에서 골레이 시퀀스(golay sequence)를 전송할 수 있으며, PPDU(310, 또는 350)를 수신하는 전자 장치는 골레이 시퀀스를 활용하여 데이터 필드(317, 또는 357)에서 전송되는 데이터 심볼을 정상적으로 수신하기 위해 필요한 채널 추정을 수행할 수 있다.
도 4는 일 실시 예에 따른 자기상관(autocorrelation)을 계산하는 예를 도시한 도면(400)이다.
길이가 N(예: 8)인 시퀀스 X가 주어지고, 전자 장치(101)가 전송시점(410)에 시퀀스 X를 포함하는 신호를 전송하고, 전송된 신호는 인지될 사물에서 반사되고, 전자 장치(101)는 시퀀스 Y를 포함하는 반사된 신호를 수신할 수 있다. 전자 장치(101)가 수신한 신호는 전송시점(410)에서 특정 시간(예: 4*칩시간)(420)만큼 지연된 후에 수신될 수 있다. 여기서 칩시간(chip duration)(430)은 하나의 칩 또는 하나의 심볼을 전송하는 데 걸리는 시간을 의미할 수 있으며 신호가 전송되는 대역폭에 반비례하는 값일 수 있다. 전자 장치(101)는 수신 시퀀스 Y가 경험한 시간 지연(420)을 결정하기 위해 수신 시퀀스 Y와 시퀀스 X를 k칩시간만큼 지연시킨 지연 시퀀스 X(k)간의 자기상관(Rx(k))을 계산할 수 있다. 자기상관은 두 시퀀스의 동일한 성분들의 곱의 합으로 계산될 수 있으며
Figure pat00001
의 식으로 표시될 수 있다. 여기서 Y는 반사된 신호에 포함되어 있는 수신 시퀀스로 X가 특정 시간만큼 지연된 신호이고, X(k)는 시퀀스 X를 전송 시점(410)에서 k 칩시간만큼 지연한 신호이다.
도 4를 참조하여 k=1일 경우의 시퀀스 X(k=1)과 수신 시퀀스 Y간의 자기상관을 계산하면 처음 3개의 칩 동안(j=1,2,3)에는 수신 시퀀스 Y가 아직 도착하지 아니하여 Y의 값이 0이고
Figure pat00002
의 값 또한 0이 된다. 이 이후 칩시간 동안(j=4,5,6,7,9)에는 수신 시퀀스 Y가 도착하여 Xj(k)와 Yj가 -1 또는 1의 값을 가지고 이들 계산된 값들을 합한 최종 자기상관(Rx(1))은 3의 값을 가지게 된다.
유사하게 전자 장치(101)는 다른 k값에 대하여도 수신 시퀀스 Y와 자기상관을 계산할 수 있으며, 도 4의 일 예를 참조하면, Rx(3)=-1, Rx(4)=8, Rx(6)=0의 값을 가진다. 도 4에 도시되어 있지 않지만 다른 k에 대하여도 자기상관을 계산할 수 있다. 그리고 전자 장치(101)는 각 k값에 대하여 계산된 자기상관 값이 피크(peak)일 때의 k값을 이용하여 인지된 사물까지의 지연시간을 추정할 수 있다. 도 4의 예를 참조하면, k가 4일 때 자기상관이 8의 값을 가져 피크(peak)가 되므로 전자 장치(101)는 전송시점(410)에 전송된 신호가 인지된 사물에서 반사되어 돌아와 수신될 때까지의 지연시간을 4*칩시간으로 추정할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 시퀀스 X로 골레이 시퀀스를 사용하면 자기상관이 지연시간이 0, 즉 상관을 계산할 두 개의 신호가 동일한 시퀀스인 경우에 피크가 되어 최대값을 가지고 지연시간이 0이 아닌 경우, 즉 상관을 계산할 두 개의 신호가 지연에 의해 서로 틀어진 경우에는 0 또는 작은 값을 가지게 되어, 전자 장치(101)는 자기상관을 이용하여 쉽게 지연시간을 획득할 수 있다. 또 다른 실시 예에 따르면, 시퀀스 X로 골레이 상호보안 시퀀스(golay complementary sequence) 또는 골레이 쌍(golay pair)으로 칭해지는 시퀀스를 사용하면 지연시간이 0인 경우에는 자기상관이 큰 값을 가지고, 지연시간이 0이 아닌 경우에는 자기상관이 0이 되는 특성을 가져 전자 장치(101)는 더욱 쉽게 지연시간을 획득할 수 있다.
도 5a는 일 실시 예에 따른 골레이 시퀀스를 활용한 채널 추정의 예를 도시한 도면(500)이다.
도 5a를 참조하여, 송신 장치(510)와 수신 장치(520) 사이에 3개의 서로 다른 지연 시간을 가지는 경로의 채널이 설정될 수 있다고 가정한다. 송신 장치(510)에서 골레이 시퀀스를 전송하면 3개의 채널 경로(531, 533, 또는 535)를 거쳐 수신 장치(520)에 송신된 골레이 시퀀스가 도착하고, 수신 장치(520)는 다수 개의 지연 시간, 신호 크기 및 위상을 갖는 다중 경로 성분을 포함하는 신호를 수신한다. 수신 장치(520)는 도 4에 도시된 바와 같이 여러 지연 시간에 대하여 상관(correlation)을 수행하고, 다중 경로 성분이 가지는 지연시간들과 동일한 시점들(540)에서 피크를 획득하게 된다. 수신 장치(520)는 상관 값이 피크가 되는 시점에서 해당 채널이 가지는 신호 감쇄 및 위상 값을 함께 획득할 수 있고, 수신 장치(520)는 이러한 정보를 기초로 데이터 수신에 필요한 채널 정보, 또는 CIR(channel impulse response)를 획득할 수 있다.
802.11ad 및 802.11ay 시스템은 수신 장치가 채널 추정을 할 수 있도록 CEF(예: CEF(313), L-CEF(353), 또는 EDMG-CEF(367))에 골레이 시퀀스를 포함하도록 하고 있다. 이에 따라, 802.11ad 및 802.11ay 시스템을 지원하는 무선 통신 모듈(192)를 포함하는 전자 장치(101)는 골레이 시퀀스를 포함하는 PPDU(310, 또는 350)를 전송하여 거리 측정을 수행할 수 있다. PPDU(310, 또는 350)가 거리 측정을 위해 전송되는 경우, 전자 장치(101)는 오버헤드를 줄이기 위하여 데이터 필드(317, 또는 357)는 사용하지 않거나 또는 어떤 특정한 목적을 위하여 짧은 정보만을 실을 수 있다. 다른 일 실시 예로, PPDU(310, 또는 350)가 일반적인 데이터 전송을 위한 경우에도, CEF에 골레이 시퀀스를 포함하여 채널 추정이 가능하다. 이 경우에 데이터 필드(317, 또는 357)는 전송하고자 하는 데이터를 포함하고 있을 수 있다. 802.11ad 및 802.11ay 시스템의 신호를 이용하여 레이더 기능을 실현하고자 하는 전자 장치(101)는 골레이 시퀀스를 포함하는 PPDU(310, 또는 350)를 전송하고, 주변 물체로부터 반사되어 되돌아오는 신호를 수신할 수 있다. 전자 장치(101)는 상술한 바와 같이 골레이 시퀀스 또는 골레이 쌍의 상관 특성을 사용하여 CIR를 추정할 수 있다. 전자 장치(101)는 골레이 시퀀스를 포함하는 PPDU(310, 또는 350)를 송신한 후, 송신된 골레이 시퀀스의 여러 지연 시간에 대하여 수신된 신호와 상관 계산을 수행하면, 수신되는 각 채널 성분이 가지는 시간 지연에서 피크가 되는 상관 값을 가지게 되고, 해당 시간 지연에서 해당 신호 성분이 가지는 신호 크기 및 위상의 정보를 획득하여 CIR를 추정할 수 있다.
특정 물체로부터 반사되어 수신된 신호와 송신 신호의 상관이 피크에 해당하는 지연시간이 τ이고, 전자기파의 속도가 Vl이라 할 때, 전자 장치(101)에서 송신한 신호가 물체에 반사되어 수신이 되기까지 전자기파가 진행한 거리는 Vlτ가 된다. 이 거리는 해당 물체까지 왕복한 거리에 해당하므로, 전자 장치(101)는 물체가 (Vlτ)/2의 거리에 있다고 추정할 수 있다. 여기서 τ의 해상도는 칩시간에 의해 결정될 수 있다.
802.11ay의 무선 신호를 이용하여 레이더로 활용하는 경우 도 4의 일 예에서 설명한 골레이 시퀀스의 상관 특성을 이용하여 거리 추정을 수행할 수 있다. 도 4에 도시된 것처럼 송신 골레이 시퀀스를 칩시간 단위로 지연시켜 수신 골레이 시퀀스와의 상관 값을 계산하여 피크가 되는 지연시간(τ)을 찾기 때문에 지연시간의 해상도는 칩시간에 의해 결정될 수 있다. 지연시간의 해상도를 거리의 해상도로 환산하기 위하여 칩시간을 Tc라 하고, 전자기파의 속도를 Vl이라 하면, 칩시간동안 전자기파가 진행한 거리는 TcVl이 된다. 무선 통신 장치에서 전송된 신호는 물체(200)에 이르는 거리를 왕복한 뒤 수신하게 되므로, 거리의 해상도는 (VlTc)/2가 될 수 있다.
일 실시 예로, 802.11ay에서 규정한 무선 통신 방식은 채널 본딩(channel bonding)을 지원하여, 대역폭을 2.16GHz에서 최대 8.64GHz까지 사용할 수 있으며, 칩시간은 대역폭에 반비례하여 0.57ns부터 0.14ns까지의 값을 가질 수 있다. 이를 위의 수식에 대입하면 802.11ay의 무선 신호를 이용한 레이더는 대역폭에 따라 다음 [표 1]과 같은 해상도를 가질 수 있다.
대역폭 2.16GHz 4.32GHz 6.48GHz 8.64GHz
해상도 8.55cm 4.28cm 2.85cm 2.14cm
802.11ay 규격에서는 위와 같이 8.64GHz의 대역폭을 정의하고 있으나, 4.32GHz까지는 의무적으로 지원하여야 하는 기능으로, 그 보다 큰 대역폭은 선택적인 기능으로 정의되어 있다. 대부분의 판매되는 칩셋(chipset)은 일반적으로 의무적으로 지원하여야 하는 기능에 대해서만 지원을 하기 때문에, 802.11ay 무선 신호를 기초로 한 레이더 기능은 기본적으로 거리 해상도가 4.28cm정도로 생각할 수 있다. 하지만 특정 어플리케이션의 경우 1cm의 정밀한 단위로 위치를 추정하고, 위치 별로 특정 동작을 수행하도록 하여, 상당히 높은 해상도 또는 정밀도를 요구할 수 있다.
상술한 바와 같이, 넓은 대역폭을 사용하는 802.11ay 무선 통신 방식은 일반적으로 4.28cm 정도의 해상도를 제공할 수 있기 때문에, 더 높은 정밀도 또는 해상도를 요구하는 어플리케이션에 필요한 성능을 제공하지 못할 수 있다. 거리 추정의 정밀도를 조금 더 높이기 위하여 보간법(interpolation)이 사용될 수 있다.
도 5b는 일 실시 예에 따른 보간법을 설명하기 위한 도면(560)이다.
도 5b는 도 4에 도시된 것처럼 골레이 시퀀스 상관을 통하여 추정한 CIR의 일 부분을 도시한다. 상술한 바와 같이 상관 계산은 칩 시간 단위의 지연 골레이 시퀀스와 수신 골레이 시퀀스에서 수행되기 때문에, 도 5b에 도시된 것과 같이 칩시간(Tc) 단위로 상관이 계산될 수 있다. 도 5b의 일 실시 예에서와 같이 k번째 탭(지연)에서 최대 피크 값이 얻어졌다면(561), 이 물체의 거리는 기본적으로 (VlkTc)/2으로 추정될 수 있다. 하지만, 도 5b에 도시된 것과 같이 거리 추정 정확도를 높이기 위하여 인접한 탭에서의 값들을 사용하여 보간법을 수행할 수 있다. 도 5b의 일 실시 예에서와 같이 보간법을 수행한 후에 수정된 최대 피크 값 위치가 보정 피크 시간(T’)(563)으로 변하게 된다면 추정되는 물체의 거리는 (VlT’)/2로 결정될 수 있다. 도 5b에 도시된 바와 같이 보간법의 사용은 거리 추정 정확도를 조금이나마 향상시킬 수 있지만 보간법도 결국은 근사이기 때문에, 거리 추정 정확도를 높이는 데 한계가 있다. 더욱 높은 거리 추정 정확도를 요구하는 다양한 어플리케이션의 요구사항을 만족하기 위하여, 거리 추정 정확도를 추가적으로 향상시킬 수 있는 기법이 필요하다.
도 6은 본 발명에 따른 다양한 실시 예들에 따른 전자 장치의 기능적 구성의 예를 도시하는 블록도(600)이다. 도 6은 본 발명에서 제시하는 방법을 실현하기 위하여 필요한 기능적 구성을 간략하게 도시하고 있다.
도 6를 참조하면, 전자 장치(601)(예: 도 1의 전자 장치(101))는, 프로세서(610)(예: 도 1의 프로세서(120)), 무선 통신 모듈(620)(예: 도 1의 무선 통신 모듈(192)), 보간 모듈(630), 위상 매칭 모듈(650) 및/또는 메모리(640)(예: 도 1의 메모리(130)를 포함할 수 있다. 다만 이에 한정되지 않으며, 전자 장치(601)에는 이 구성요소들 중 적어도 하나가 생략되거나, 하나 이상의 다른 구성 요소가 추가될 수 있다.
이하 설명에서 무선 통신 모듈(620), 보간 모듈(630), 또는 위상 매칭 모듈(650)의 기능을 각각의 모듈에서 수행하는 것으로 설명하고 있지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 무선 통신 모듈(620), 보간 모듈(630), 또는 위상 매칭 모듈(650)의 전체 또는 일부 기능들은 적어도 하나의 프로세서(610)에 의해서 실현될 수도 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 메모리(640)는 이하 설명할 본 발명의 방법이 제시하는 동작을 실현하기 위하여 프로세서(610)가 실행할 인스트럭션들을 저장할 수 있다. 또한, 메모리(640)는 본 발명에서 제시하는 거리 측정 정확도 향상 방법을 적용하여 거리 추정의 정확도를 요구하는 어플리케이션을 수행 시에 사용할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 무선 통신 모듈(620)은 802.11n, 802.11ac, 802.11ad, 또는 802.11ay와 같은 무선 통신 방식에 따라 신호를 송, 수신할 수 있다. 일 실시 예로 무선 통신 모듈(620)은 주변에 있는 물체까지의 거리를 추정하기 위하여 도 3a 또는 도 3b에 도시된 PPDU(310, 또는 350)에 대응하는 신호를 생성하여 적어도 하나의 안테나를 통하여 방사할 수 있다. 무선 통신 모듈(620)은 빔포밍(beamforming)을 사용하여 특정 방향으로 신호를 방사할 수도 있고, 또는 전방향으로 신호를 방사할 수도 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 무선 통신 모듈(620)은 레이더 기능을 실현하기 위하여 생성하는 PPDU(310, 또는 350)의 CEF(예: CEF(313), L-CEF(353), 또는 EDMG-CEF(367))에 골레이 시퀀스 또는 골레이 상호보완 시퀀스가 포함되도록 할 수 있다. 또는 무선 통신 모듈(620)은 PPDU(310, 또는 350)의 데이터 필드(317, 또는 357)에 레이더 기능을 실현하기 위하여 특별히 설계된 시퀀스를 삽입할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 무선 통신 모듈(620)는 PPDU(310, 또는 350)에 포함된 골레이 시퀀스 또는 골레이 상호보완 시퀀스에 대해 도 4에 도시된 것과 같은 상관 계산을 통하여 상관 값이 피크가 되는 지연 시간을 획득할 수 있다. 또는 무선 통신 모듈(620)은 각 지연 시간(kTc, k=양의 정수)에서의 상관 값을 계산하여 저장할 수 있고, 무선 통신 모듈(620)는 각 지연 시간(kTc)에서의 상관 값이 일정 값 이상을 가지는 것이 적어도 2개 존재하는 경우 보간 모듈(630)에 보간법을 사용하도록 제어할 수 있다. 이러한 보간법을 실행하도록 제어하는 것은 프로세서(610)일수도 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 보간 모듈(630)은 무선 통신 모듈(620)에서 획득한 각 지연 시간에서의 상관 값을 기초로 보간법을 적용하여 좀 더 향상된 정밀도를 가지는 지연 시간 또는 거리를 추정할 수 있다. 보간 모듈(630)는 도 5b에 도시된 방법을 이용하여 상관 값이 일정 값 이상을 가지는 것이 연속적으로 적어도 2개 존재하는 경우 프로세서(610) 또는 무선 통신 모듈(620)의 제어에 따라 도 5b에 따른 보간법을 수행하여 추정된 지연시간 또는 추정된 거리의 정확도를 향상시킬 수 있다.
도 7은 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 모듈(620)에서 수신 신호의 위상을 획득하는 동작을 설명하기 위한 도면(700)이다.
일 실시 예에 따라, 매질에서 전자기파의 파장 길이가 λ이면, 전자기파가 매질을 통해 거리 L만큼을 전파할 때, 전자기파가 가지는 위상 값은
Figure pat00003
라디안(radian)만큼 변하게 된다. 도 7의 일 실시 예를 참조하면, 전자 장치(601)(예: 도 1의 전자 장치(101))에서 송신 신호(720)의 송신되는 시점의 송신 위상(710)을
Figure pat00004
, 물체(220)에서 반사된 반사 신호(730)의 수신되는 시점의 수신 위성(740)을
Figure pat00005
이라 하고, 전자 장치(601)와 물체(220) 사이에 떨어진 거리(750)를 L이라 하면 전자기파가 매질에서 전파된 총 거리는 2L이 되어 매질을 전파하는 동안 총
Figure pat00006
라디안의 위상 변화가 생기게 된다. 또한, 전자기파가 물체에서 반사가 될 때에도 위상의 변화가 일어나는데, 위상 변화는 매질과 물체(220)의 굴절계수(refraction coefficient)의 차이에 따라 π 또는 0의 값을 가지게 된다. 전자 장치(601)에서 무선 신호를 방사하는 경우에는, 매질이 공기가 되고, 공기는 대부분의 물체(220)의 굴절계수보다 작은 값을 가진다. 따라서, 일반적인 사용의 경우, 송신 신호(720)는 물체(220)에서 반사가 될 때 π의 위상 변화를 경험하면서 반사된다.
따라서 도 7의 일 실시 예에서
Figure pat00007
의 관계가 성립한다. 여기서, 매질에서 전파되는 송신 신호(720) 및 반사 신호(730)의 파장(μ)은 이론적으로 주어지는 값이므로, 송신 신호(720)를 송신하는 시점의 위상(710) 및 반사 신호(730)를 수신하는 시점의 위상(740)을 알고 있으면, 이 둘 사이의 관계는 오직 전자 장치(601)와 물체(220) 사이의 거리(L)에 의해서만 영향을 받는다. 또한, 송신하는 시점의 위상(710)은 전자 장치(601)의 설정에 따라 고정하여 사용(예: 0 라디안)할 수 있으므로, 반사 신호(730)를 수신하는 시점의 위상을 획득한다면 전자 장치(601)와 물체(220) 사이의 거리(L)을 알 수 있다.
그리고 일 실시 예에 따라, 무선 통신 모듈(620)은 수신한 신호를 I(in-phase) 신호 및 Q(quadrature-phase) 신호로 분리하여 모듈레이션(modulation)을 수행함으로써 이 신호의 위상을 획득할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 위상 매칭 모듈(650)은 송신 신호 및 수신 신호의 위상을 기초로 물체(220)까지의 추정된 거리의 정확도를 더욱 향상시킬 수 있다. 이를 위하여 위상 매칭 모듈(650)은 무선 통신 모듈(620)에서 획득한 송신 신호 및 수신 신호의 위상을 사용할 수 있다. 다른 일 실시 예에 따르면 송신 신호의 위상은 무선 통신 모듈(620)에서 획득할 필요없이 미리 설정되어 있을 수 있다.
도 8은 다양한 실시 예들에 따른 위상 매칭 모듈(650)에서 송신 신호 및 수신 신호의 위상에 기초하여 추정된 거리를 반영하여 추정 거리를 결정하는 예를 도시한 도면(800)이다.
도 8을 참조하면, 무선 통신 모듈(620)에서의 상관 계산 및 추가적으로 보간 모듈(630)에서의 보간 수행에 의해 보정 피크 시간(563) T’을 획득하였다면, 이에 따른 물체가 위치하는 거리의 최초 추정치(810) L1= (VlT’)/2에 의해 결정될 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 위상 매칭 모듈(650)은 무선 통신 모듈(620)에서 획득한 송신 신호의 위상(
Figure pat00008
), 수신 신호의 위상(
Figure pat00009
) 및 신호의 파장(
Figure pat00010
)을 기초로 위상에 기초한 추정 거리들(820)
Figure pat00011
을 획득할 수 있다. 여기서,
Figure pat00012
(n=정수)가 추가된 이유는 위상은
Figure pat00013
마다 반복되어 원래의 값으로 돌아오기 때문이다. 또 다른 실시 예에 따르면 송신 신호의 위상은 고정된 값(예: 0)으로 설정될 수 있고, 이에 의하면 위상에 기초한 추정 거리들(820)을 더욱 간단하게 계산할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 상술한, 위상 매칭 모듈(650), 보간 모듈(630), 또는 무선 통신 모듈(620)에서 수행되는 기능들의 전부 또는 일부는 프로세서(610)에 의해 실행될 수 있다. 또는 프로세서(610)의 제어에 의하여 각 모듈에서 실행될 수 있다.
전자 장치(601)는 전송되는 신호와 반사된 신호의 시간 지연과 추가적인 보간법을 사용하여 획득한 물체까지의 거리와 송신 신호 및 수신 신호의 위상에 기초하여 획득한 물체까지의 거리를 비교하여 물체까지의 최종 추정 거리(830)를 더욱 정확하게 획득할 수 있다. 이를 기초로 전자 장치(601)는 상당히 높은 거리 정밀도를 요청하는 어플리케이션에 상기 방법을 적용하여 획득한 거리를 적용할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 전자 장치(예: 도 1의 전자 장치(101) 또는 도 6의 전자 장치(601))는 외부 물체로 무선 통신 신호를 전송하고, 상기 외부 물체로부터 반사된 신호를 수신하는 무선 통신 모듈(예: 도 1의 무선 통신 모듈(192) 또는 도 6의 무선 통신 모듈(620)), 상기 전송 신호 및 상기 수신 신호의 위상을 기초로 상기 외부 물체까지의 거리를 추정하는 위상 매칭 모듈(예: 도 6의 위상 매칭 모듈(650)), 상기 위상 매칭 모듈 및 상기 무선 통신 모듈과 작동적으로 연결되는 적어도 하나의 프로세서(예: 도 1의 프로세서(120) 또는 도 6의 프로세서(610)) 및 상기 적어도 하나의 프로세서와 작동적으로 연결되는 적어도 하나의 메모리(예: 도 1의 메모리(130) 또는 도 6의 메모리(640))를 포함하고, 상기 적어도 하나의 메모리는, 실행 시에, 상기 적어도 하나의 프로세서가, 상기 무선 통신 모듈을 제어하여, 외부 물체로 무선 통신 신호를 전송하고, 상기 무선 통신 모듈을 제어하여, 상기 전송된 무선 신호가 상기 외부 물체에서 반사되어 돌아온 신호를 수신하고, 상기 전송한 신호의 전송 시점과 상기 수신한 신호의 수신 시점을 기초로 상기 외부 물체까지의 제1 거리를 획득하고, 상기 위상 매칭 모듈을 제어하여, 상기 전송한 신호 및 상기 수신한 신호의 위상을 기초로 상기 외부 물체까지의 제2 거리를 획득하고, 상기 제1 거리 및 상기 제2 거리에 기반하여 상기 외부 물체까지의 거리를 추정하도록 하는 인스트럭션들을 저장하도록 할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 상기 인스트럭션들은 상기 적어도 하나의 프로세서가, 상기 전송한 신호의 전송 시점부터 칩시간 단위로 지연한 신호와 상기 수신한 신호의 상관값들을 계산하고, 상기 상관값들 중 피크(peak) 값을 가지는 시점을 기초로 지연 시간을 획득하고, 상기 지연시간을 기초로 상기 제1 거리를 획득하도록 할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 상기 인스트럭션들은 상기 적어도 하나의 프로세서가, 상기 상관값의 크기가 미리 설정된 임계값 이상인 경우가 적어도 두 개의 시점인 경우, 보간법을 적용하여 상기 지연 시간을 획득하도록 할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 상기 인스트럭션들은 상기 적어도 하나의 프로세서가 상기 무선 통신 모듈을 제어하여, 상기 수신한 신호로부터 I(in-phase) 신호와 Q(quadrature-phase) 신호를 분리하고, 상기 I 신호와 상기 Q 신호를 기초로 상기 수신한 신호의 위상 정보를 획득하도록 할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 상기 인스트럭션들은 상기 적어도 하나의 프로세서가 상기 전송한 신호의 위상(
Figure pat00014
), 상기 수신한 신호의 위상(
Figure pat00015
) 및 상기 전송한 신호 및 수신한 신호의 파장(
Figure pat00016
)을 기초로 상기 외부 물체까지의 거리를 식
Figure pat00017
, n=정수를 사용하여 복수 개의 상기 제2 거리를 획득하도록 할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 상기 인스트럭션들은 상기 적어도 하나의 프로세서가 상기 획득한 복수 개의 제2 거리 중에서 상기 제1 거리와 가장 가까운 제2 거리를 상기 외부 물체까지의 거리로 추정하도록 할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 상기 인스트럭션들은 상기 적어도 하나의 프로세서가 상기 전송한 신호의 위상(
Figure pat00018
)을 미리 설정하고, 상기 무선 통신 모듈을 제어하여, 상기 미리 설정된 위상 값을 가진 무선 통신 신호를 전송하고, 상기 전송한 신호의 위상(
Figure pat00019
)으로 미리 설정한 값을 사용하여 상기 복수 개의 제2 거리를 획득하도록 할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 상기 무선 통신 모듈은 802.11ad 또는 802.11ay 무선 통신 방식에 따라 운용되고, 상기 신호는 상기 802.11ad 또는 802.11ay의 PPDU(physical lay protocol data unit)을 포함하고, 상기 PPDU는 상기 채널 임펄스 응답의 획득을 보조하기 위하여 골레이 시퀀스(golay sequence) 또는 골레이 상호보완 시퀀스(golay complementary sequence)를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 전자 장치(예: 도 1의 전자 장치(101) 또는 도 6의 전자 장치(601))는 무선 통신 신호를 전송하고, 상기 전송한 무선 통신 신호가 외부 물체에서 반사되어 돌아온 신호를 수신하는 무선 통신 모듈, 상기 전송한 무선 통신 신호 및 상기 수신한 신호의 위상을 기초로 상기 외부 물체까지의 제2 거리를 추정하는 위상 매칭 모듈, 상기 위상 매칭 모듈 및 상기 무선 통신 모듈과 작동적으로 연결되는 적어도 하나의 프로세서 및 상기 적어도 하나의 프로세서와 작동적으로 연결되는 적어도 하나의 메모리를 포함하고, 상기 적어도 하나의 메모리는, 실행 시에, 상기 적어도 하나의 프로세서가, 상기 전송한 신호의 전송 시점과 상기 수신한 신호의 수신 시점을 기초로 상기 외부 물체까지의 제1 거리를 획득하고, 상기 제1 거리 및 상기 제2 거리에 기반하여 상기 외부 물체까지의 거리를 추정하도록 하는 인스트럭션들을 저장할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 상기 위상 매칭 모듈은 상기 수신한 신호로부터 I(in-phase) 신호와 Q(quadrature-phase) 신호를 분리하고, 상기 I 신호와 상기 Q 신호를 기초로 상기 수신한 신호의 위상 정보를 획득할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 상기 위상 매칭 모듈은 상기 전송한 신호의 위상(
Figure pat00020
), 상기 수신한 신호의 위상(
Figure pat00021
) 및 상기 전송한 신호 및 수신한 신호의 파장(
Figure pat00022
)을 기초로 상기 외부 물체까지의 거리를 식
Figure pat00023
, n=정수를 사용하여 복수 개의 상기 제2 거리를 획득할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 상기 인스트럭션들은 상기 적어도 하나의 프로세서가 상기 전송한 신호의 위상(
Figure pat00024
)을 미리 설정하고, 상기 무선 통신 모듈을 제어하여, 상기 미리 설정된 위상 값을 가진 무선 통신 신호를 전송하도록 하고, 상기 위상 매칭 모듈은 상기 전송한 신호의 위상(
Figure pat00025
)으로 미리 설정한 값을 사용하여 상기 복수 개의 제2 거리를 획득하도록 할 수 있다.
이하 상술한 전자 장치(예: 도 1의 전자 장치(101) 또는 도 6의 전자 장치(601))를 이용하여 전자 장치(101 또는 601)에서 물체까지의 거리를 정밀하게 측정하는 방법에 대하여 설명한다.
도 9는 다양한 실시 예들에 따른 전자 장치에서 물체까지의 거리를 측정하는 동작을 도시한 흐름도(900)이다. 도 9에 예시된 흐름도(900)의 동작 주체는 전자 장치(예: 도 1의 전자 장치(101) 또는 도 6의 전자 장치(601)) 또는 전자 장치의 프로세서(예: 도 1의 프로세서(120) 또는 도 6의 프로세서(610))로 이해될 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 동작 901에서, 전자 장치(101 또는 601)는 물체까지의 거리를 검출하기 위하여 무선 통신 모듈(예: 도 6의 무선 통신 모듈(620))을 통하여 무선 통신 신호(예: 도 4의 전송시점(410)에서 전송된 신호 X)를 전송할 수 있다. 전자 장치(101 또는 601)에서 전송하는 신호는 도 3a에 도시된 802.11ad 무선 통신 방식에 따른 PPDU(310)를 포함하거나, 도 3b에 도시된 802.11ay 무선 통신 방식에 따른 PPDU(350)를 포함하거나 또는 다른 무선 통신 방식에 따른 물리계층 패킷을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 도 3a에 도시된 802.11ad 무선 통신 방식에 따른 PPDU(310)에 포함된 CEF(313) 또는 도 3b에 도시된 802.11ay 무선 통신 방식에 따른 PPDU(350)에 포함된 L-CEF(353) 또는 EDMG-CEF(367)에는 채널 추정을 위한 골레이 시퀀스 또는 골레이 상호보완 시퀀스가 실려서 전송될 수 있다. 또한 다른 무선 통신 방식을 사용하는 경우에, 전자 장치(101 또는 601)는 물리계층 패킷의 데이터 필드에 골레이 시퀀스 또는 다른 채널 추정을 위해 사용될 수 있는 시퀀스를 실어서 채널 추정이 가능하도록 할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 동작 903에서, 전자 장치(101 또는 601)는 무선 통신 모듈(620)을 통하여 동작 901에서 송신 신호가 거리를 측정하고자 하는 물체(예: 도 2의 물체(220))에서 반사된 신호를 수신할 수 있다. 물체(220)에서 반사된 신호는 송신 신호가 전자 장치(101 또는 601)와 물체(220) 사이의 거리의 2배에 따른 지연을 경험한 뒤에 전자 장치(101 또는 601)에서 수신될 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 동작 905에서, 전자 장치(101 또는 601)는 수신 신호(예: 도 4의 Y)와 송신 신호를 칩시간(예: 도 4의 칩시간(430))의 k배만큼 지연시킨 신호(예: X(k))와의 상관값을 계산하여 상관값이 피크가 되는 k(예: 도 4에서는 k=4)를 찾아 지연시간을 k 칩시간(Tc)으로 결정할 수 있다. 다른 일 실시 예에 따르면, 전자 장치(101 또는 601)는 각 지연 시간(kTc, k=양의 정수)에서의 상관 값을 계산하여 저장할 수 있고, 각 지연 시간(kTc)에서의 상관 값이 일정 값 이상을 가지는 것이 적어도 2개 존재하는 경우 보간법을 적용하여 지연시간을 좀 더 정밀하게 추정할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 동작 907에서, 전자 장치(101 또는 601)는 송신 신호와 수신 신호의 위상 정보를 획득할 수 있다. 일 실시 예로, 전자 장치(101, 601)는 송신 신호와 수신 신호 각각의 I(in-phase) 신호와 Q(quadrature-phase) 신호를 분리하여 처리함으로써 각 신호의 위상 정보를 획득할 수 있다. 또 다른 실시 예에 의하면, 송신 신호는 전자 장치(101 또는 601)에서 생성하는 것이기에 송신 신호의 위상을 미리 설정(예: 0 라디안)하여 놓을 수 있다.
상술한 동작 905 및 동작 907은 동시에 수행될 수도 있으며, 순차적으로 수행되는 경우 어느 것이라도 먼저 수행될 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 동작 909에서 전자 장치(101 또는 601)는 동작 907에서 구한 송신 신호와 수신 신호의 위상 정보들(
Figure pat00026
,
Figure pat00027
), 송신 신호 또는 수신 신호의 파장(
Figure pat00028
)을 기초로 상기 물체까지의 제2 거리 정보를 식
Figure pat00029
를 이용하여 획득할 수 있다. 여기서,
Figure pat00030
(n=정수)가 추가된 이유는 위상은
Figure pat00031
마다 반복되어 원래의 값으로 돌아오기 때문이다. 또 다른 실시 예에 따르면 송신 신호의 위상은 고정된 값(예:
Figure pat00032
=0 또는 -
Figure pat00033
)으로 설정될 수 있고, 이에 의하면 위상에 기초한 추정 거리들(예: 도 8의 추정 거리들(820))을 더욱 간단하게 계산할 수 있다. 이에 따르면 제2 거리 정보는 n에 따라 복수 개의 값을 가질 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 동작 911에서, 전자 장치(101, 601)는 동작 905에서 획득한 제1 거리 정보와 동작 909에서 획득한 제2 거리 정보를 비교하여, 상기 물체까지의 거리를 추정할 수 있다. 이 경우, 복수의 제2 거리 정보 중에서 제1 거리 정보와 가장 가까운 거리 정보를 상기 물체까지의 거리로 추정할 수 있다.
도 10은 다양한 실시 예들에 따른 제1 거리 정보를 획득하는 동작을 도시한 흐름도(1000)이다. 도 10에 예시된 흐름도(1000)의 동작 주체는 전자 장치(예: 도 1의 전자 장치(101), 도 6의 전자 장치(601)) 또는 전자 장치의 프로세서(예: 도 1의 프로세서(120), 도 6의 프로세서(610))로 이해될 수 있다. 도 10의 동작은 도 9의 동작 905의 제1 거리 정보를 획득하는 동작의 일 실시 예일 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 동작 1001에서, 전자 장치(101 또는 601)는 수신 신호(예: 도 4의 Y)와 송신 신호를 칩시간(예: 도 4의 칩시간(430))의 k배만큼 지연시킨 신호(예: X(k))와의 상관값을 계산할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 동작 1003에서, 전자 장치(101 또는 601)는 상관값이 피크가 되는 k(예: 도 4에서는 k=4)를 찾고, 그때의 지연시간을 k 칩시간(Tc)으로 결정할 수 있다. 이 실시 예에 따르면, 지연시간은 k*Tc가 될 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 동작 1005에서, 전자 장치(101 또는 601)는 획득한 지연시간을 기초로 제1 거리 정보를 획득할 수 있다. 동작 1003에서 구한 지연시간이 k*Tc라고 하면, 제1 거리 정보는 V1*k*Tc/2가 될 수 있다. 여기서 V1은 전자기파의 전달 속도이다.
상술한 도 9의 흐름도(900)에 따라 전자 장치(101 또는 601)는 종래의 방식에 비하여 훨씬 정확한 거리 측정이 가능할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 전자 장치(예: 도 1의 전자 장치(101), 도 6의 전자 장치(601))의 동작 방법은 무선 통신 모듈(예: 도 1의 무선 통신 모듈(192) 또는 도 6의 무선 통신 모듈(620))을 제어하여 외부 물체로 무선 통신 신호를 전송하는 동작, 상기 무선 통신 모듈을 제어하여 상기 전송된 무선 통신 신호가 상기 외부 물체에서 반사되어 돌아온 신호를 수신하는 동작, 상기 전송한 신호의 전송 시점과 상기 수신한 신호의 수신 시점을 기초로 상기 외부 물체까지의 제1 거리를 획득하는 동작, 위상 매칭 모듈(예: 도 6의 위상 매칭 모듈(650)을 제어하여, 상기 전송한 신호 및 상기 수신한 신호의 위상을 기초로 상기 외부 물체까지의 제2 거리를 획득하는 동작 및 상기 제1 거리 및 상기 제2 거리에 기반하여 상기 외부 물체까지의 거리를 추정하는 동작을 포함할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 상기 제1 거리를 획득하는 동작은 상기 전송한 신호의 전송 시점부터 칩시간 단위로 지연한 신호와 상기 수신한 신호의 상관값들을 계산하는 동작, 상기 계산된 상관값들 중 피크(peak) 값을 가지는 시점을 기초로 지연 시간을 획득하는 동작, 상기 획득한 지연시간을 기초로 상기 제1 거리를 획득하는 동작을 포함할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 상기 지연 시간을 획득하는 동작은 상기 계산된 상관값의 크기가 미리 설정된 임계값 이상인 경우가 적어도 두 개의 시점인 경우, 보간법을 적용하여 상기 지연 시간을 획득하는 동작을 포함할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 상기 전송한 신호 및 상기 수신한 신호의 위상을 기초로 상기 외부 물체까지의 제2 거리를 획득하는 동작은 상기 수신한 신호로부터 I(in-phase) 신호와 Q(quadrature-phase) 신호를 분리하는 동작 및 상기 I 신호와 상기 Q 신호를 기초로 상기 수신한 신호의 위상 정보를 획득하는 동작을 포함할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 상기 제2 거리를 획득하는 동작은 상기 전송한 신호의 위상(
Figure pat00034
), 상기 수신한 신호의 위상(
Figure pat00035
) 및 상기 전송한 신호 및 수신한 신호의 파장(
Figure pat00036
)을 기초로 상기 외부 물체까지의 거리를 식
Figure pat00037
, n=정수를 사용하여 복수 개의 상기 제2 거리를 획득하는 동작을 포함할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 상기 제1 거리 및 상기 제2 거리를 비교하여 상기 외부 물체까지의 거리를 추정하는 동작은 상기 획득한 복수 개의 제2 거리 중에서 상기 제1 거리와 가장 가까운 제2 거리를 상기 외부 물체까지의 거리로 추정하는 동작을 포함할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 상기 방법은 상기 전송한 신호의 위상(
Figure pat00038
)을 미리 설정하는 동작을 더 포함하고, 상기 외부 물체로 무선 통신 신호를 전송하는 동작은, 상기 미리 설정된 위상 값을 가진 무선 통신 신호를 전송하는 동작을 포함하고, 상기 복수 개의 제2 거리를 획득하는 동작은, 상기 전송한 신호의 위상(
Figure pat00039
)으로 미리 설정한 값을 사용하여 상기 복수 개의 제2 거리를 획득하는 동작을 포함할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 상기 외부 물체로 무선 통신 신호를 전송하는 동작은 802.11ad 또는 802.11ay 무선 통신 방식에 따라 무선 통신 신호를 전송하는 동작을 포함하고, 상기 신호는 상기 802.11ad 또는 802.11ay의 PPDU(physical lay protocol data unit)을 포함하고, 상기 PPDU는 상기 채널 임펄스 응답의 획득을 보조하기 위하여 골레이 시퀀스(golay sequence) 또는 골레이 상호보완 시퀀스(golay complementary sequence)를 포함할 수 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시 예들에 따른 전자 장치는 다양한 형태의 장치가 될 수 있다. 전자 장치는, 예를 들면, 휴대용 통신 장치(예: 스마트폰), 컴퓨터 장치, 노트북, PDA, 휴대용 멀티미디어 장치, 또는 휴대용 의료 기기를 포함할 수 있다. 본 문서의 실시 예에 따른 전자 장치는 전술한 기기들에 한정되지 않는다.
본 문서의 다양한 실시 예들 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술적 특징들을 특정한 실시 예들로 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시 예의 다양한 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 또는 관련된 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 아이템에 대응하는 명사의 단수 형은 관련된 문맥상 명백하게 다르게 지시하지 않는 한, 아이템 한 개 또는 복수 개를 포함할 수 있다. 본 문서에서, "A 또는 B", "A 및 B 중 적어도 하나",“A 또는 B 중 적어도 하나”, "A, B 또는 C", "A, B 및 C 중 적어도 하나” 및 “A, B, 또는 C 중 적어도 하나"와 같은 문구들 각각은 그 문구들 중 해당하는 문구에 함께 나열된 항목들 중 어느 하나, 또는 그들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제1", "제2", 또는 "첫째" 또는 "둘째"와 같은 용어들은 단순히 해당 구성요소를 다른 해당 구성요소와 구분하기 위해 사용될 수 있으며, 해당 구성요소들을 다른 측면(예: 중요성 또는 순서)에서 한정하지 않는다. 어떤(예: 제1) 구성요소가 다른(예: 제2) 구성요소에, “기능적으로” 또는 “통신적으로 ”라는 용어와 함께 또는 이런 용어 없이, “커플드” 또는 “커넥티드”라고 언급된 경우, 그것은 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 직접적으로(예: 유선으로), 무선으로, 또는 제3 구성요소를 통하여 연결될 수 있다는 것을 의미한다.
본 문서에서 사용된 용어 "모듈"은 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어로 구현된 유닛을 포함할 수 있으며, 예를 들면, 로직, 논리 블록, 부품, 또는 회로와 같은 용어와 상호 호환적으로 사용될 수 있다. 모듈은, 일체로 구성된 부품 또는 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는, 부품의 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. 예를 들면, 일 실시 예에 따르면, 모듈은 ASIC(application-specific integrated circuit)의 형태로 구현될 수 있다.
본 문서의 다양한 실시 예들은 기기(machine)(예: 전자 장치(101)) 의해 읽을 수 있는 저장 매체(storage medium)(예: 내장 메모리(136) 또는 외장 메모리(138))에 저장된 적어도 하나의 명령어들을 포함하는 소프트웨어(예: 프로그램(140))로서 구현될 수 있다. 예를 들면, 기기(예: 전자 장치(101))의 프로세서(예: 프로세서(120))는, 저장 매체로부터 저장된 하나 이상의 명령어들 중 적어도 하나의 명령을 호출하고, 그것을 실행할 수 있다. 이것은 기기가 상기 호출된 적어도 하나의 명령어에 따라 적어도 하나의 기능을 수행하도록 운영되는 것을 가능하게 한다. 상기 하나 이상의 명령어들은 컴파일러에 의해 생성된 코드 또는 인터프리터에 의해 실행될 수 있는 코드를 포함할 수 있다. 기기로 읽을 수 있는 저장 매체는, 비일시적(non-transitory) 저장 매체의 형태로 제공될 수 있다. 여기서, ‘비일시적’은 저장 매체가 실재(tangible)하는 장치이고, 신호(signal)(예: 전자기파)를 포함하지 않는다는 것을 의미할 뿐이며, 이 용어는 데이터가 저장 매체에 반영구적으로 저장되는 경우와 임시적으로 저장되는 경우를 구분하지 않는다.
일 실시 예에 따르면, 본 문서에 개시된 다양한 실시 예들에 따른 방법은 컴퓨터 프로그램 제품(computer program product)에 포함되어 제공될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 상품으로서 판매자 및 구매자 간에 거래될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체(예: CD-ROM(compact disc read only memory))의 형태로 배포되거나, 또는 어플리케이션 스토어(예: 플레이 스토어TM)를 통해 또는 두개의 사용자 장치들(예: 스마트폰들) 간에 직접, 온라인으로 배포(예: 다운로드 또는 업로드)될 수 있다. 온라인 배포의 경우에, 컴퓨터 프로그램 제품의 적어도 일부는 제조사의 서버, 어플리케이션 스토어의 서버, 또는 중계 서버의 메모리와 같은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체에 적어도 일시 저장되거나, 임시적으로 생성될 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 상기 기술한 구성요소들의 각각의 구성요소(예: 모듈 또는 프로그램)는 단수 또는 복수의 개체를 포함할 수 있다. 다양한 실시 예들에 따르면, 전술한 해당 구성요소들 중 하나 이상의 구성요소들 또는 동작들이 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 구성요소들 또는 동작들이 추가될 수 있다. 대체적으로 또는 추가적으로, 복수의 구성요소들(예: 모듈 또는 프로그램)은 하나의 구성요소로 통합될 수 있다. 이런 경우, 통합된 구성요소는 상기 복수의 구성요소들 각각의 구성요소의 하나 이상의 기능들을 통합 이전에 상기 복수의 구성요소들 중 해당 구성요소에 의해 수행되는 것과 동일 또는 유사하게 수행할 수 있다. 다양한 실시 예들에 따르면, 모듈, 프로그램 또는 다른 구성요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적으로, 병렬적으로, 반복적으로, 또는 휴리스틱(heuristic)하게 실행되거나, 상기 동작들 중 하나 이상이 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 동작들이 추가될 수 있다.

Claims (20)

  1. 전자 장치에 있어서,
    무선 통신 모듈;
    위상 매칭 모듈;
    상기 위상 매칭 모듈 및 상기 무선 통신 모듈과 작동적으로 연결되는 적어도 하나의 프로세서; 및
    상기 적어도 하나의 프로세서와 작동적으로 연결되는 적어도 하나의 메모리를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 메모리는, 실행 시에, 상기 적어도 하나의 프로세서가,
    상기 무선 통신 모듈을 제어하여, 외부 물체로 무선 통신 신호를 전송하고,
    상기 무선 통신 모듈을 제어하여, 상기 전송된 무선 신호가 상기 외부 물체에서 반사되어 돌아온 신호를 수신하고,
    상기 전송한 신호의 전송 시점과 상기 수신한 신호의 수신 시점을 기초로 상기 외부 물체까지의 제1 거리를 획득하고,
    상기 위상 매칭 모듈을 제어하여, 상기 전송한 신호 및 상기 수신한 신호의 위상을 기초로 상기 외부 물체까지의 제2 거리를 획득하고,
    상기 제1 거리 및 상기 제2 거리에 기반하여 상기 외부 물체까지의 거리를 추정하도록 하는 인스트럭션들을 저장하는, 전자 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 인스트럭션들은 상기 적어도 하나의 프로세서가,
    상기 전송한 신호의 전송 시점부터 칩시간 단위로 지연한 신호와 상기 수신한 신호의 상관값들을 계산하고,
    상기 상관값들 중 피크(peak) 값을 가지는 시점을 기초로 지연 시간을 획득하고,
    상기 지연시간을 기초로 상기 제1 거리를 획득하도록 하는, 전자 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 인스트럭션들은 상기 적어도 하나의 프로세서가,
    상기 상관값의 크기가 미리 설정된 임계값 이상인 경우가 적어도 두 개의 시점인 경우, 보간법(interpolation)을 적용하여 상기 지연 시간을 획득하도록 하는, 전자 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 인스트럭션들은 상기 적어도 하나의 프로세서가,
    상기 수신한 신호로부터 I(in-phase) 신호와 Q(quadrature-phase) 신호를 분리하고, 상기 I 신호와 상기 Q 신호를 기초로 상기 수신한 신호의 위상 정보를 획득하도록 하는, 전자 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 인스트럭션들은 상기 적어도 하나의 프로세서가,
    상기 전송한 신호의 위상(
    Figure pat00040
    ), 상기 수신한 신호의 위상(
    Figure pat00041
    ) 및 상기 전송한 신호 및 수신한 신호의 파장(
    Figure pat00042
    )을 기초로 상기 외부 물체까지의 거리를 식
    Figure pat00043
    , n=정수를 사용하여 복수 개의 상기 제2 거리를 획득하도록 하는, 전자 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 인스트럭션들은 상기 적어도 하나의 프로세서가,
    상기 획득한 복수 개의 제2 거리 중에서 상기 제1 거리와 가장 가까운 제2 거리를 상기 외부 물체까지의 거리로 추정하도록 하는, 전자 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 인스트럭션들은 상기 적어도 하나의 프로세서가,
    상기 전송한 신호의 위상(
    Figure pat00044
    )을 미리 설정하고,
    상기 무선 통신 모듈을 제어하여, 상기 미리 설정된 위상 값을 가진 무선 통신 신호를 전송하고,
    상기 전송한 신호의 위상(
    Figure pat00045
    )으로 미리 설정한 값을 사용하여 상기 복수 개의 제2 거리를 획득하도록 하는, 전자 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 무선 통신 모듈은 802.11ad 또는 802.11ay 무선 통신 방식에 따라 운용되고,
    상기 신호는 상기 802.11ad 또는 상기 802.11ay의 PPDU(physical lay protocol data unit)을 포함하고,
    상기 PPDU는 상기 채널 임펄스 응답의 획득을 보조하기 위하여 골레이 시퀀스(golay sequence) 또는 골레이 상호보완 시퀀스(golay complementary sequence)를 포함하는, 전자 장치.
  9. 전자 장치의 동작 방법에 있어서,
    무선 통신 모듈을 제어하여, 외부 물체로 무선 통신 신호를 전송하는 동작;
    상기 무선 통신 모듈을 제어하여, 상기 전송된 무선 통신 신호가 상기 외부 물체에서 반사되어 돌아온 신호를 수신하는 동작;
    상기 전송한 신호의 전송 시점과 상기 수신한 신호의 수신 시점을 기초로 상기 외부 물체까지의 제1 거리를 획득하는 동작;
    위상 매칭 모듈을 제어하여, 상기 전송한 신호 및 상기 수신한 신호의 위상을 기초로 상기 외부 물체까지의 제2 거리를 획득하는 동작; 및
    상기 제1 거리 및 상기 제2 거리에 기반하여 상기 외부 물체까지의 거리를 추정하는 동작을 포함하는, 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제1 거리를 획득하는 동작은,
    상기 전송한 신호의 전송 시점부터 칩시간 단위로 지연한 신호와 상기 수신한 신호의 상관값들을 계산하는 동작;
    상기 계산된 상관값들 중 피크(peak) 값을 가지는 시점을 기초로 지연 시간을 획득하는 동작;
    상기 획득된 지연시간을 기초로 상기 제1 거리를 획득하는 동작을 포함하는, 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 지연 시간을 획득하는 동작은,
    상기 계산된 상관값의 크기가 미리 설정된 임계값 이상인 경우가 적어도 두 개의 시점인 경우, 보간법(interpolation)을 적용하여 상기 지연 시간을 획득하는 동작을 포함하는, 방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 전송한 신호 및 상기 수신한 신호의 위상을 기초로 상기 외부 물체까지의 제2 거리를 획득하는 동작은,
    상기 수신한 신호로부터 I(in-phase) 신호와 Q(quadrature-phase) 신호를 분리하는 동작; 및
    상기 I 신호와 상기 Q 신호를 기초로 상기 수신한 신호의 위상 정보를 획득하는 동작을 포함하는, 방법.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 제2 거리를 획득하는 동작은,
    상기 전송한 신호의 위상(
    Figure pat00046
    ), 상기 수신한 신호의 위상(
    Figure pat00047
    ) 및 상기 전송한 신호 및 수신한 신호의 파장(
    Figure pat00048
    )을 기초로 상기 외부 물체까지의 거리를 식
    Figure pat00049
    , n=정수를 사용하여 복수 개의 상기 제2 거리를 획득하는 동작을 포함하는, 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 거리 및 상기 제2 거리를 비교하여 상기 외부 물체까지의 거리를 추정하는 동작은,
    상기 획득한 복수 개의 제2 거리 중에서 상기 제1 거리와 가장 가까운 제2 거리를 상기 외부 물체까지의 거리로 추정하는 동작을 포함하는, 방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 방법은, 상기 전송한 신호의 위상(
    Figure pat00050
    )을 미리 설정하는 동작을 더 포함하고,
    상기 외부 물체로 무선 통신 신호를 전송하는 동작은, 상기 미리 설정된 위상 값을 가진 무선 통신 신호를 전송하는 동작을 포함하고,
    상기 복수 개의 제2 거리를 획득하는 동작은, 상기 전송한 신호의 위상(
    Figure pat00051
    )으로 미리 설정한 값을 사용하여 상기 복수 개의 제2 거리를 획득하는 동작을 포함하는, 방법.
  16. 제9항에 있어서,
    상기 외부 물체로 무선 통신 신호를 전송하는 동작은,
    802.11ad 또는 802.11ay 무선 통신 방식에 따라 무선 통신 신호를 전송하는 동작을 포함하고,
    상기 신호는 상기 802.11ad 또는 상기 802.11ay의 PPDU(physical lay protocol data unit)을 포함하고,
    상기 PPDU는 상기 채널 임펄스 응답의 획득을 보조하기 위하여 골레이 시퀀스(golay sequence) 또는 골레이 상호보완 시퀀스(golay complementary sequence)를 포함하는, 방법.
  17. 전자 장치에 있어서,
    무선 통신 신호를 전송하고, 상기 전송한 무선 통신 신호가 외부 물체에서 반사되어 돌아온 신호를 수신하는 무선 통신 모듈;
    상기 전송한 무선 통신 신호 및 상기 수신한 신호의 위상을 기초로 상기 외부 물체까지의 제2 거리를 추정하는 위상 매칭 모듈;
    상기 위상 매칭 모듈 및 상기 무선 통신 모듈과 작동적으로 연결되는 적어도 하나의 프로세서; 및
    상기 적어도 하나의 프로세서와 작동적으로 연결되는 적어도 하나의 메모리를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 메모리는, 실행 시에, 상기 적어도 하나의 프로세서가,
    상기 전송한 신호의 전송 시점과 상기 수신한 신호의 수신 시점을 기초로 상기 외부 물체까지의 제1 거리를 획득하고,
    상기 제1 거리 및 상기 제2 거리에 기반하여 상기 외부 물체까지의 거리를 추정하도록 하는 인스트럭션들을 저장하는, 전자 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 위상 매칭 모듈은,
    상기 수신한 신호로부터 I(in-phase) 신호와 Q(quadrature-phase) 신호를 분리하고, 상기 I 신호와 상기 Q 신호를 기초로 상기 수신한 신호의 위상 정보를 획득하는, 전자 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 위상 매칭 모듈은,
    상기 전송한 신호의 위상(
    Figure pat00052
    ), 상기 수신한 신호의 위상(
    Figure pat00053
    ) 및 상기 전송한 신호 및 수신한 신호의 파장(
    Figure pat00054
    )을 기초로 상기 외부 물체까지의 거리를 식
    Figure pat00055
    , n=정수를 사용하여 복수 개의 상기 제2 거리를 획득하는, 전자 장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 인스트럭션들은 상기 적어도 하나의 프로세서가,
    상기 전송한 신호의 위상(
    Figure pat00056
    )을 미리 설정하고,
    상기 무선 통신 모듈을 제어하여, 상기 미리 설정된 위상 값을 가진 무선 통신 신호를 전송하도록 하고,
    상기 위상 매칭 모듈은,
    상기 전송한 신호의 위상(
    Figure pat00057
    )으로 미리 설정한 값을 사용하여 상기 복수 개의 제2 거리를 획득하는, 전자 장치.
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