KR20210054016A

KR20210054016A - 통신 시스템에서 각도기반 포지셔닝 및 측정과 관련된 개선안

Info

Publication number: KR20210054016A
Application number: KR1020217012931A
Authority: KR
Inventors: 이난 퀴
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2018-09-28
Filing date: 2019-09-30
Publication date: 2021-05-12
Also published as: EP3857254A4; EP3857254A1; US20220007325A1; GB2583791A; CN112789510A; GB201914038D0; WO2020067840A1

Abstract

본 개시(disclosure)는 LTE(Long Term Evolution)와 같은 4G(4^th generation) 통신 시스템 이후 보다 높은 데이터 전송률을 지원하기 위한 5G(5^th generation) 또는 pre-5G 통신 시스템에 관련된 것이다. 단말(user equipment)의 위치를 결정하는 방법에 있어서, 상기 단말은 통신 네트워크의 적어도 2개의 기지국(gNB)들과 통신하고, a), b), c) 및 d) 중 적어도 하나를 결정하는 과정과 a)상기 적어도 2개의 기지국들 각각에서 상기 단말로부터의 신호의 AoA(angle of arrival); b)상기 적어도 2개의 기지국들 각각으로부터의 신호의 AoD(angle of departure); c)상기 단말에서 상기 적어도 2개의 기지국들 각각으로부터의 신호의 AoA; 및 d)상기 적어도 2개의 기지국들 각각에서 상기 단말로부터의 신호의 AoD; 상기 결정하는 과정에 기반하여 상기 단말의 위치를 결정하는 과정을 포함하는 방법이 개시된다.

Description

통신 시스템에서 각도기반 포지셔닝 및 측정과 관련된 개선안

본 개시(disclosure)는 통신 네트워크에서, 각도기반(angle-based) 시스템 포지셔닝(positioning) 및 측정(measurement)과 관련이 있다.

4G(4^th generation) 통신 시스템 상용화 이후 증가 추세에 있는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해, 개선된 5G(5^th 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 multi-input multi-output, massive MIMO), 전차원 다중입출력(full dimensional MIMO, FD-MIMO), 어레이 안테나(array antenna), 아날로그 빔포밍(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.

모바일 서비스에 대한 수요는 빠르게 증가하고 있으며 가장 빠르게 성장하는 부문(segment)들 중 하나는 주로 두 가지 주요 요구 사항들인 응급 서비스들와 상용 애플리케이션들에 의해 주도되는 위치 기반 서비스(location based services, LBS)이다. 이러한 요구에 부응하여, 2세대 및 3세대 네트워크(WCDMA, GSM, CDMA)들은 정확도와 TTFF(time to first fix) 성능이 다양한 여러 포지셔닝(positioning) 기술들에 대한 지원을 추가해왔다. LTE에 대한 3GPP Release 9는 포지셔닝(positioning) 기술들에 대한 지원을 정의한다: ECID(extended cell ID), assisted global navigation satellite system(A-GNSS) WO 2020/067840 PCT/KR2019/012750, observed time different of arrival(OTDOA) 및 LTE positioning protocol(LPP), 새로운 포지셔닝(positioning) 프로토콜. 새로운 참조 신호, 즉 PRS(position reference signal)는 LTE에서 정의되어왔다. 또한 Release 11에서는 SRS 측정을 사용하는 UTDOA(uplink observed time different of arrival)가 채택되었다. 3GPP Release l5는 LTE 포지셔닝의 정확도를 향상시키기 위해, RTK(real time kinematic) GNSS와 같은, 일부 RAT-독립 포지셔닝 기술에 대한 지원을 정의한다.

본 개시의 실시 예들은 여기에 언급되거나 언급되지 않은 종래 기술의 문제를 해결하는 것을 목표로 한다.

본 개시에 따르면, 본 개시에 설명된 바와 같은 장치 및 방법이 제공된다. 본 발명의 다른 특징은 다음의 설명으로부터 명백해질 것이다.

본 개시에 따르면, 각도, 및/또는 신호 강도, 및/또는 도착 시간, 및/또는 도착 시간 차이에 기초한 포지셔닝(positioning) 방법이 제공된다. 실시 예들은 대응하는 UE(user equipment) 능력 보고(capability reporting), 측정 절차 및 메트릭(metric)들을 사용한다.

본 개시의 제1 측면에 따르면, 단말(user equipment)의 위치를 결정하는 방법에 있어서, 상기 단말은 통신 네트워크의 적어도 2개의 기지국(gNB)들과 통신하고, a), b), c) 및 d) 중 적어도 하나를 결정하는 과정과 a)상기 적어도 2개의 기지국들 각각에서 상기 단말로부터의 신호의 AoA(angle of arrival); b)상기 적어도 2개의 기지국들 각각으로부터의 신호의 AoD(angle of departure); c)상기 단말에서 상기 적어도 2개의 기지국들 각각으로부터의 신호의 AoA; 및 d)상기 적어도 2개의 기지국들 각각에서 상기 단말로부터의 신호의 AoD; 상기 결정하는 과정에 기반하여 상기 단말의 위치를 결정하는 과정을 포함하는 방법이 제공될 수 있다.

일 실시 예에서, 상기 a) 또는 d)에서, 상기 신호는 SRS, DMRS, PTRS 및 PRACH와 같은 참조 신호; 또는 데이터 전송 중 하나일 수 있다.

일 실시 예에서, 상기 b) 또는 c)에서, 상기 신호는 CSI-RS/TRS, DMRS, PTRS 및 SS 중 하나일 수 있다.

일 실시 예에서, 상기 a)에서, 상기 적어도 2개의 기지국들 중 제1 기지국은 상기 적어도 2개의 기지국들 중 제2 기지국에게 상기 제1 기지국의 AoA 신호를 송신하고, 상기 적어도 2개의 기지국들 중 상기 제2 기지국은 상기 적어도 2개의 기지국들 중 상기 제1 기지국으로부터의 상기 AoA 및 상기 제2 기지국의 AoA에 기반하여 상기 단말 위치를 결정할 수 있다.

일 실시 예에서, 상기 b)에서, 상기 적어도 2개의 기지국들 각각에 대한 AoD는 프리코딩 행렬로부터 결정되고, 각각의 기지국은 상기 각각의 기지국의 AoD 신호를 상기 단말에게 상기 각각의 기지국의 위치 정보와 함께 전송하고, 상기 단말은 위치를 결정할 수 있다.

일 실시 예에서, 상기 c)에서, 상기 적어도 2개의 기지국들이 2개의 기지국들인 경우, 상기 단말은 추가적으로 상기 단말의 방향을 요청할 수 있다.

일 실시 예에서, 상기 단말은 상기 단말에 설치된 자이로스코프와 같은 센서를 통해 상기 단말의 방향을 획득할 수 있다.

일 실시 예에서, 상기 c)에서, 상기 적어도 2개의 기지국들이 적어도 3개의 기지국들인 경우, 상기 단말은 상기 단말의 위치를 결정하기 위한 상기 단말의 방향을 요구하지 않을 수 있다.

일 실시 예에서, 상기 d)에서, 상기 적어도 2개의 기지국들 각각과 관련된 AoD 정보는 상기 단말로부터 상기 적어도 2개의 기지국들 중 적어도 하나에게 전송되고, 전송받은 기지국은 상기 단말의 기지국을 결정할 수 있다.

일 실시 예에서, 적어도 하나의 기지국과 단말 사이의 경로에 반사기(reflector)가 존재하는 경우, 하나 이상의 추가 파라미터는 단말 위치를 결정하기 위하여 이용될 수 있다.

일 실시 예에서, 상기 하나 이상의 추가 파라미터들은 신호 세기와 관련될 수 있고, 경로 손실(path loss)은 상기 단말과 상기 적어도 하나의 기지국(gNB) 사이의 신호 전달(signal passing)과 관련하여 결정될 수 있다.

일 실시 예에서, 상기 하나 이상의 추가 파라미터들은 타이밍 어드밴스(timing advance) 또는 RTT(round trip time)과 관련될 수 있다.

일 실시 예에서, 상기 a) 내지 d) 들 중 하나 이상은 단말 위치를 결정하기 위하여 사용될 수 있다.

일 실시 예에서, 단말 위치를 결정하기 위해 사용되는 상기 특정 파라미터들은 사용중인 특정 RAT에 특정적(specific)이고, 특정 다른 파라미터는 사용중인 상기 특정 RAT와 독립적일 수 있다.

일 실시 예에서, 상기 단말은 상기 네트워크에게 각도 기반 포지셔닝을 수행할 수 있는 상기 단말의 능력(ability)와 관련된 정보를 포함하는 기능 보고(capability report)를 전송(signal)할 수 있다.

본 개시의 제2 측면에 따르면, 적어도 2개의 기지국(gNB)들과 통신하는 단말(user equipment)에 있어서, 상기 단말에서 상기 적어도 2개의 기지국들 각각으로부터 신호의 AoD(angle of departure) 또는 상기 적어도 2개의 기지국들 각각으로부터의 신호의 AoA(angle of arrival) 중 하나 이상에 기반하여 동작적으로(operable) 상기 단말의 위치를 결정하는 단말이 제공될 수 있다.

본 개시의 제3 측면에 따르면, 단말(UE)과 통신하는 기지국(gNB)에 있어서, 상기 기지국 및 적어도 하나의 다른 기지국(gNB)에서 상기 단말로부터 신호의 AoA(angle of arrival) 또는 상기 단말로부터 신호의 AoD(angle of departure)에 기반하여 상기 단말의 위치를 동작적으로(operable) 결정하는 기지국이 제공될 수 있다.

본 개시의 실시 예들은, 네트워크 기반 각도 기반 포지셔닝에서, NR 프레임워크(framework) 내에서 사용하기 위해 AoA 및 AoD 기반 포지셔닝 기법들을 모두 이용한다.

본 개시의 실시 예들은 포지셔닝을 위해 단말(UE) 방향(orientation)이 사용되는 단말(UE) 기반 각도 기반 포지셔닝을 이용한다.

본 개시의 실시 예들에서, 포지셔닝은 단말(UE) 기능(capability)(예: 단말 측에서의 안테나 엘리먼트들의 수)에 기반할 수 있다.

본 개시의 실시 예들에서, NR 각도 기반 포지셔닝에 대한 측정 메트릭(measurement metric)이 정의된다.

본 개시의 몇몇의 바람직한 실시 예들이 도시되고 설명되었지만, 본 개시는 당업자에 의해 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 다양한 변경들 및 수정들이 이루어질 수 있는 것으로 이해될 수 있다.
본 발명의 더 나은 이해를 위함 및 동일한 실시 예들이 어떻게 실행될 수 있는지 보이기 위하여, 첨부된 도식적인 도면들은 단순한 예로서 참조될 수 있다.
도 1은 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템을 도시한다.
도 2는 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국을 도시한다.
도 3은 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 단말을 도시한다.
도 4는 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 통신부를 도시한다.
도 5는 본 개시의 일 실시 예에 따른 AoA/AoD 기반 포지셔닝(positioning)을 나타낸다.
도 6은 본 개시의 일 실시 예에 따른 단말 측에서의 AoA/AoD 기반 포지셔닝을 나타낸다.
도 7은 포지셔닝에 대한 단말 방향(orientation)의 효과를 나타낸다.
도 8은 본 개시의 일 실시 예에 따른 흐름도를 나타낸다.
도 9는 본 개시의 일 실시 예에 따른 AoA/AoD 기반 포지셔닝을 나타낸다.
도 10은 본 개시의 일 실시 예에 따른, 포지셔닝을 위한 2개의 반사기들을 포함하는 배치를 나타낸다.

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.

다양한 실시 예들은 무선 통신 시스템에서 빔을 선택하기 위한 장치 및 방법응 제공할 수 있다. 보다 구체적으로, 본 개시는 무선 통신 시스템에서 복수의 캐리어들에 사용되는 공통 빔을 선택하기 위한 기술을 설명한다.

신호를 나타내는 용어들, 신호 전파 특성들을 나타내는 용어들(예를 들어, 지향성), 제어 정보를 나타내는 용어들, 네트워크 개체를 나타내는 용어들, 이하의 설명에서 사용되는 장치의 구성 요소들은 나타내는 용어들은 설명을 위해 사용된다. 따라서, 본 개시는 설명되는 용어에 한정되지 않고 기술적으로 동일하거나 유사한 의미를 갖는 다른 용어를 사용할 수 있다.

본 개시에서, 특정 조건이 충족되었는지 또는 충족되었는지를 판단한기 위해, "~보다 큰"또는 "~보다 작은"과 같은 표현들은 예로서 사용될 수 있고, "~보다 크거나 같은" 또는 "~보다 작거나 같은"과 같은 표현에 적용될 수 있고, 제외되지 않을 수 있다. 예를 들어, "~보다 크거나 같은"으로 정의된 조건은 "~보다 큰"(또는, 그 반대의 경우)로 대체될 수 있고, "~보다 작거나 같은"으로 정의된 조건은 "~보다 작은"(또는, 그 반대의 경우) 등으로 대체될 수 있다.

본 개시는 예로서 일부 통신 표준에서 사용되는 용어를 사용하는 다양한 실시 예들을 제공한다. 다양한 실시 예들은 다른 통신 시스템에서 쉽게 사용되거나 적용 가능할 수 있다.

도 1은 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템을 도시한다. 도 1은 무선 통신 시스템에서 무선 채널을 이용하는 노드(node)들의 일부로서, 기지국(110), 단말(120), 및 단말(130)을 예시한다. 도 1은 하나의 기지국만을 도시하나, 기지국(110)과 동일 또는 유사한 다른 기지국(예: 도 18의 제1 기지국(110-1), 제2 기지국(110-2))이 더 포함될 수 있다.

기지국(110)은 단말들(120, 130)에게 무선 접속을 제공하는 네트워크 인프라스트럭쳐(infrastructure)이다. 기지국(110)은 신호를 송신할 수 있는 거리에 기초하여 일정한 지리적 영역으로 정의되는 커버리지(coverage)를 가진다. 기지국(110)은 기지국(base station) 외에 '액세스 포인트(access point, AP)', '이노드비(eNodeB, eNB)', '5G 노드(5th generation node)', '무선 포인트(wireless point)', '송수신 포인트(transmission/reception point, TRP)' 또는 이와 동등한 기술적 의미를 가지는 다른 용어로 지칭될 수 있다.

단말(120) 및 단말(130) 각각은 사용자에 의해 사용되는 장치로서, 기지국(110)과 무선 채널을 통해 통신을 수행한다. 경우에 따라, 단말(120) 및 단말(130) 중 적어도 하나는 사용자의 관여 없이 운영될 수 있다. 즉, 단말(120) 및 단말(130) 중 적어도 하나는 기계 타입 통신(machine type communication, MTC)을 수행하는 장치로서, 사용자에 의해 휴대되지 아니할 수 있다. 단말(120) 및 단말(130) 각각은 단말(terminal) 외 '사용자 장비(user equipment, UE)', '이동국(mobile station)', '가입자국(subscriber station)', '고객 댁내 장치'(customer premises equipment, CPE), '원격 단말(remote terminal)', '무선 단말(wireless terminal)', '전자 장치(electronic device)', 또는 '사용자 장치(user device)' 또는 이와 동등한 기술적 의미를 가지는 다른 용어로 지칭될 수 있다.

기지국(110), 단말(120), 단말(130)은 밀리미터 파(mmWave) 대역(예: 28GHz, 30GHz, 38GHz, 60GHz)에서 무선 신호를 송신 및 수신할 수 있다. 이때, 채널 이득의 향상을 위해, 기지국(110), 단말(120), 단말(130)은 빔포밍(beamforming)을 수행할 수 있다. 여기서, 빔포밍은 송신 빔포밍 및 수신 빔포밍을 포함할 수 있다. 즉, 기지국(110), 단말(120), 단말(130)은 송신 신호 또는 수신 신호에 방향성(directivity)을 부여할 수 있다. 이를 위해, 기지국(110) 및 단말들(120, 130)은 빔 탐색(beam search) 또는 빔 관리(beam management) 절차를 통해 서빙(serving) 빔들(112, 113, 121, 131)을 선택할 수 있다. 서빙빔들(112, 113, 121, 131)이 선택된 후, 이후 통신은 서빙 빔들(112, 113, 121, 131)을 송신한 자원과 QCL(quasi co-located) 관계에 있는 자원을 통해 수행될 수 있다.

제1 안테나 포트에 심볼을 전달하는 채널의 대규모 속성이 제2 안테나 포트에 심볼을 전달하는 채널에서 유추될 수 있다면, 제1 안테나 포트와 제2 안테나 포트를 QCL이라고 할 수 있다. 예를 들어, 대규모 속성은 지연 확산, 도플러 확산, 도플러 시프트, 평균 이득, 평균 지연 및 공간 수신 파라미터 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

도 2는 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국(110)을 도시한다. 도 2에 예시된 구성은 기지국(110)의 구성으로서 이해될 수 있다. 이하 사용되는 "모듈(module)", "부(unit)", "부분(portion)", "-부(-or)", "-기(-er)" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어, 또는, 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

도 2을 참고하면, 기지국(110)은 무선통신부(210)(예: 무선 통신기(wireless communicator) 또는 무선 통신 인터페이스(wireless communication interface)), 백홀통신부(220)(예: 백홀 통신기(backhaul communicator) 또는 백혹 통신 인터페이스(backhaul communication interface)), 저장부(230)(예: 저장장치(storage)), 제어부(240)(예: 적어도 하나의 처리 장치)를 포함한다.

무선통신부(210)는 무선 채널을 통해 신호들을 송신 또는 수신할 수 있다. 예를 들어, 무선통신부(210)는 시스템의 물리 계층 규격에 따라 기저대역 신호 및 비트열 간 변환 기능을 수행한다. 예를 들어, 데이터 송신 시, 무선통신부(210)는 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성한다. 또한, 데이터 수신 시, 무선통신부(210)는 기저대역 신호를 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다.

또한, 무선통신부(210)는 기저대역 신호를 RF(radio frequency) 대역 신호로 상향변환한 후 안테나를 통해 송신하고, 안테나를 통해 수신되는 RF 대역 신호를 기저대역 신호로 하향변환한다. 이를 위해, 무선통신부(210)는 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(210)는 다수의 송수신 경로(path)들을 포함할 수 있다. 나아가, 무선통신부(210)는 다수의 안테나 요소들(antenna elements)로 구성된 적어도 하나의 안테나 어레이(antenna array)를 포함할 수 있다.

하드웨어의 측면에서, 무선통신부(210)는 디지털 유닛(digital unit) 및 아날로그 유닛(analog unit)으로 구성될 수 있으며, 아날로그 유닛은 동작 전력, 동작 주파수 등에 따라 다수의 서브 유닛(sub-unit)들로 구성될 수 있다. 디지털 유닛은 적어도 하나의 프로세서(예: 디지털 신호 프로세서(digital signal processor, DSP))를 포함할 수 있다.

무선통신부(210)는 상술한 바와 같이 신호를 송신 및 수신한다. 이에 따라, 무선통신부(210)의 전부 또는 일부는 '송신부', '수신부' 또는 '송수신부'로 지칭될 수 있다. 또한, 이하 설명에서, 무선 채널을 통해 수행되는 송신 및 수신은 무선통신부(210)에 의해 상술한 바와 같은 처리가 수행되는 것을 포함하는 의미로 사용된다.

백홀통신부(220)는 네트워크 내 다른 노드들과 통신을 수행하기 위한 인터페이스를 제공한다. 즉, 백홀통신부(220)는 기지국(110)에서 다른 노드, 예를 들어, 다른 접속 노드, 다른 기지국, 상위 노드, 코어망 등으로 송신되는 비트열을 물리적 신호로 변환하고, 다른 노드로부터 수신되는 물리적 신호를 비트열로 변환한다.

저장부(230)는 기지국(110)의 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 설정 정보 등의 데이터를 저장한다. 저장부(230)는 휘발성 메모리, 비휘발성 메모리 또는 휘발성 메모리와 비휘발성 메모리의 조합으로 구성될 수 있다. 그리고, 저장부(230)는 제어부(240)의 요청에 따라 저장된 데이터를 제공한다.

제어부(240)는 기지국(110)의 전반적인 동작들을 제어한다. 예를 들어, 제어부(240)는 무선통신부(210)를 통해 또는 백홀통신부(220)를 통해 신호를 송신 및 수신한다. 또한, 제어부(240)는 저장부(230)에 데이터를 기록하고, 읽는다. 그리고, 제어부(240)는 통신 규격에서 요구하는 프로코톨 스택(protocol stack)의 기능들을 수행할 수 있다. 이를 위해, 제어부(240)는 적어도 하나의 프로세서(processor)를 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따라, 제어부(240)는 단말(예: 단말(120))와 통신하기 위한 적어도 하나의 빔을 결정할 수 있다. 예를 들어, 제어부(240)는 단말로부터의 피드백에 기반하여 기지국(110)의 송신 빔을 결정할 수 있다. 또한, 제어부(240)는 기지국(110)의 적어도 하나의 수신 빔을 결정할 수 있고, 단말로부터 송신되는 신호를 사용하기 위한 단말의 송신 빔을 결정할 수 있다. 추가적으로, 제어부(240)는 결정된 단말의 송신 빔을 지시하는 정보를 단말에게 송신할 수 있다. 예를 들어, 제어부(240)는 이하의 하나 이상의 실시 예들에 따라 설명되는 동작을 수행하도록 기지국(110)을 제어할 수 있다.

도 3는 본 개시의 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 단말(user equipment)(120)의 구성을 도시한다. 이하 사용되는 "모듈(module)", "부(unit)", "부분(portion)", "-부(-or)", "-기(-er)" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어, 또는, 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

도 3를 참고하면, 단말(120)은 통신부(310), 저장부(320), 제어부(330)을 포함한다. 예를 들어, 단말(120)은 셀룰러 폰 또는 셀룰러 네트워크(5G 또는 pre-5G 네트워크와 같은)를 통해 통신하는 다른 장치일 수 있다.

통신부(310)는 무선 채널을 통해 신호를 송수신하기 위한 기능들을 수행한다. 예를 들어, 통신부(310)는 시스템의 물리 계층 규격에 따라 기저대역 신호 및 비트열 간 변환 기능을 수행한다. 예를 들어, 데이터 송신 시, 통신부(310)는 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성한다. 또한, 데이터 수신 시, 통신부(310)는 기저대역 신호를 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다. 또한, 통신부(310)는 기저대역 신호를 RF 대역 신호로 상향변환한 후 안테나를 통해 송신하고, 안테나를 통해 수신되는 RF 대역 신호를 기저대역 신호로 하향변환한다. 예를 들어, 통신부(310)는 송신 필터, 수신 필터, 증폭기, 믹서, 오실레이터, DAC, ADC 등을 포함할 수 있다.

또한, 통신부(310)는 다수의 송수신 경로(path)들을 포함할 수 있다. 나아가, 통신부(310)는 다수의 안테나 요소들로 구성된 적어도 하나의 안테나 어레이를 포함할 수 있다. 하드웨어의 측면에서, 통신부(310)는 디지털 회로 및 아날로그 회로(예: RFIC(radio frequency integrated circuit))로 구성될 수 있다. 여기서, 디지털 회로 및 아날로그 회로는 하나의 패키지로 구현될 수 있다. 또한, 통신부(310)는 다수의 RF 체인들을 포함할 수 있다. 나아가, 통신부(310)는 빔포밍을 수행할 수 있다.

통신부(310)는 상술한 바와 같이 신호를 송신 및 수신한다. 이에 따라, 통신부(310)의 전부 또는 일부는 '송신부', '수신부' 또는 '송수신부'로 지칭될 수 있다. 또한, 이하 설명에서 무선 채널을 통해 수행되는 송신 및 수신은 통신부(310)에 의해 상술한 바와 같은 처리가 수행되는 것을 포함하는 의미로 사용된다.

저장부(320)는 단말의 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 설정 정보 등의 데이터를 저장한다. 저장부(320)는 휘발성 메모리, 비휘발성 메모리 또는 휘발성 메모리와 비휘발성 메모리의 조합으로 구성될 수 있다. 그리고, 저장부(320)는 제어부(330)의 요청에 따라 저장된 데이터를 제공한다.

제어부(330)는 단말의 전반적인 동작들을 제어한다. 예를 들어, 제어부(330)는 통신부(310)를 통해 신호를 송신 및 수신한다. 또한, 제어부(330)는 저장부(320)에 데이터를 기록하고, 읽는다. 그리고, 제어부(330)는 통신 규격에서 요구하는 프로토콜 스택의 기능들을 수행할 수 있다. 이를 위해, 제어부(330)는 적어도 하나의 프로세서 또는 마이크로(micro) 프로세서를 포함하거나, 또는, 프로세서의 일부일 수 있다. 또한, 통신부(310)의 일부 및 제어부(330)은 CP라 지칭될 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 제어부(330)는 기지국(예: 기지국(110))과 통신하기 위한 적어도 하나의 빔을 결정할 수 있다. 예를 들어, 제어부(330)는 적어도 하나의 단말(120)의 수신 빔을 결정할 수 있고, 기지국으로부터 송신되는 신호를 위한 기지국의 송신 빔을 결정할 수 있다. 또한, 제어부(330)는 결정된 기지국의 송신 빔을 지시하는 정보를 기지국에게 전송할 수 있다. 예를 들어, 제어부(330)는 기지국으로부터의 요청에 기반하여 기지국의 송신 빔을 결정할 수 있다. 또한, 제어부(330)는 이하의 하나 이상의 실시 예들에 따라 설명되는 동작들을 실행하도록 단말을 제어할 수 있다.

도 4는 본 개시의 일 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 통신부(210 또는 310)의 구성을 도시한다. 도 4는 도 2의 무선통신부(210) 또는 도 3의 통신부(310)의 상세한 구성에 대한 예를 도시한다. 구체적으로, 도 4는 도 2의 무선통신부(210) 또는 도 3의 통신부(310)의 일부로서, 빔포밍을 수행하기 위한 구성요소들을 예시한다.

도 4를 참고하면, 무선통신부(210) 또는 통신부(310)은 부호화 및 변조부(402), 디지털 빔포밍부(404), 다수의 송신 경로들(406-1 내지 406-N), 및 아날로그 빔포밍부(408)를 포함한다.

부호화 및 변조부(402)는 채널 인코딩을 수행한다. 채널 인코딩을 위해, LDPC(low density parity check) 코드, 컨볼루션(convoluation) 코드, 폴라(polar) 코드 중 적어도 하나가 사용될 수 있다. 부호화 및 변조부(402)는 성상도 맵핑(contellation mapping)을 수행함으로써 변조 심벌들을 생성한다.

디지털 빔포밍부(404)는 디지털 신호(예: 변조 심벌들)에 대한 빔포밍을 수행한다. 이를 위해, 디지털 빔포밍부(404)는 변조 심벌들에 빔포밍 가중치들을 곱한다. 여기서, 빔포밍 가중치들은 신호의 크기 및 위상을 변경하기 위해 사용되며, '프리코딩 행렬(precoding matrix)', '프리코더(precoder)' 등으로 지칭될 수 있다. 디지털 빔포밍부(404)는 다수의 송신 경로들(406-1 내지 406-N)로 디지털 빔포밍된 변조 심벌들을 출력한다. 이때, MIMO(multiple input multiple output) 전송 기법에 따라, 변조 심벌들은 다중화되거나, 다수의 송신 경로들(406-1 내지 406-N)로 동일한 변조 심벌들이 제공될 수 있다.

다수의 송신 경로들(406-1 내지 406-N)은 디지털 빔포밍된 디지털 신호들을 아날로그 신호로 변환한다. 이를 위해, 다수의 송신 경로들(406-1 내지 406-N) 각각은 IFFT(inverse fast fourier transform) 연산부, CP(cyclic prefix) 삽입부, DAC, 상향 변환부를 포함할 수 있다. CP 삽입부는 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 방식을 위한 것으로, 다른 물리 계층 방식(예: FBMC(filter bank multi-carrier))이 적용되는 경우 제외될 수 있다. 즉, 다수의 송신 경로들(406-1 내지 406-N)은 디지털 빔포밍을 통해 생성된 다수의 스트림(stream)들에 대하여 독립된 신호처리 프로세스를 제공한다. 단, 구현 방식에 따라, 다수의 송신 경로들(406-1 내지 406-N)의 구성요소들 중 일부는 공용으로 사용될 수 있다.

아날로그 빔포밍부(408)는 아날로그 신호에 대한 빔포밍을 수행한다. 이를 위해, 디지털 빔포밍부(404)는 아날로그 신호들에 빔포밍 가중치들을 곱한다. 여기서, 빔포밍 가중치들은 신호의 크기 및 위상을 변경하기 위해 사용된다. 구체적으로, 다수의 송신 경로들(406-1 내지 406-N) 및 안테나들 간 연결 구조에 따라 아날로그 빔포밍부(408)는 다양하게 설정될 수 있다. 예를 들어, 다수의 송신 경로들(406-1 내지 406-N) 각각은 하나의 안테나 어레에 연결될 수 있고, 또는 다수의 송신 경로들(406-1 내지 406-N)은 하나의 안테나 어레이에 연결될 수 있다. 또한, 다수의 송신 경로들(406-1 내지 406-N)은 적응적으로 하나의 안테나 어레이에 연결될 수 있고, 또는 2개 이상의 안테나 어레이들과 연결될 수 있다.

종래 기술의 포지셔닝 기술에 더하여, 훨씬 더 넓은 대역폭 및 많은 수의 안테나 엘리먼트와 같은 NR의 특징들을 이용하는 새로운 포지셔닝 기술은 높은 포지셔닝 정확도를 달성하기 위해 활용될 수 있다. AoA(angle of arrival) 측정 정확도는 수신기 측의 안테나 엘리먼트들의 수에 따라 확장될 수 있다. 이러한 의미에서 더 많은 안테나 엘리먼트들을 갖는 NR 기지국(gNB)은 훨씬 더 높은 정확도를 제공할 것으로 예상될 수 있다. 또한, 강화된 하드웨어를 갖는 보다 복잡한 UE들은 5G (5 세대)에서 지원될 수 있고, 이러한 복잡한 UE들은 AoA 측정을 UE 측에서도 가능하게 할 수 있고, 이는 주로 제한된 계산 능력 및 사용 가능한 시설로 인해 일반적인 선행 기술이 아니었다. 본질적으로, 본 개시의 실시 예들에서, AoA 측정은 UE 능력, 채널 상호성 등에 따라 통신 링크의 양측(즉, UE 또는 gNB에서)에서 발생할 수 있고, UE 위치는 잠재적으로 양측에서 계산될 수 있다. 또한 이러한 측정은 도착 시간 차이와 같은 다른 RAT-종속(radio access technology-dependent) 측정 또는 포지셔닝 정확도를 더욱 향상시키거나 포지셔닝 지연 시간을 줄이기 위한 자이로 스코프(gyroscope)와 같은 RAT-독립(radio access technology-independent) 측정 기술과 결합될 수 있다.

여기서, 기지국(base station, BS) 위치와 기지국의 안테나 어레이 방향(orientation)은 시그널링을 통해 기지국과 UE에게 알려져있다고 가정한다.

[케이스1]

AoA는 도 5에 도시된 바와 같이 UE를 찾기 위해 하나 이상의 gNB에서 측정될 수 있다. 양쪽 gNB들에서 수평 안테나 어레이 방향(orientation)을 가정하면, θ1 및 θ2(각각의 AoA)는 UE로부터 전송된 신호에 기초하여 각각의 gNB에서 측정될 수 있다. 이러한 신호는 SRS, DMRS, PTRS 및 PRACH와 같은 참조 신호 또는 데이터 전송일 수 있다. UE의 위치를 계산될 수 있도록 두 gNB들은 AoA 정보를 교환할 필요가 있다. 대안적으로, 하나 이상의 gNB(들)는 하나의 gNB가 UE 위치를 계산할 책임이 있음을 다른 gNB(들)에게 알릴 수 있다. 하나의 gNB가 계산을 담당하도록 설계하는 방법이 제공될 수 있다.

이 경우 최소 두 개의 gNB들이 필요하나 더 많은 gNB들은 위치 정확도를 향상시킬 수 있다. 또한 gNB에서 AoA를 측정할 필요는 없으나 LTE의 LMU(location measurement unit)와 유사하게 AoA 측정을 위해 논리적 또는 물리적 노드를 정의할 수 있고, 이러한 노드들은 gNB와 함께 배치될 수 있다. 이 접근 방식은 네트워크 기반일 수 있다.

[케이스2]

또 다른 접근 방식은 gNB로부터의 AoD(angle of departure)를 기반으로 하는 UE 기반 포지셔닝 접근 방식이다. AoD는 gNB에 알려진 프리코딩 행렬(matrix)에 의해 빔 패턴과 방향이 결정되기 때문에 gNB에 알려져 있으며, AoD는 이러한 정보들로부터 파생될 수 있다. gNB는 기준 신호 또는 데이터 전송과 함께 상위 계층 프로토콜을, 예를 들어 LPP, 통해 AoD, gNB의 위치 및 gNB의 안테나 어레이 방향 정보를 UE로 전송할 수 있다. UE는 이러한 정보를 수신하면, UE는 자신의 위치를 계산하고 네트워크로 다시 보낼 수 있다. gNB에서 이러한 목적으로 사용되는 참조 신호는 CSI-RS/TRS, DMRS, PTRS 또는 SS 일 수 있다. UE는 참조 신호가 수신되는 gNB를 식별할 필요가 있다는 점에 유의해야할 수 있다.

[케이스3]

AoA는 또한 5G 사용자 단말(user terminal)을 위해 구현된 더 많은 안테나 엘리먼트들을 사용하여 UE에서 측정될 수 있다. 그러나, UE는 이동하고 회전할 수 있기 때문에, UE는 도 6에 도시된 바와 같이 자신의 안테나 어레이의 방향을 알지 못할 수 있다. 여기서 UE 방향 φ

는 UE에게 알려지지 않을 수 있고, UE 위치가 (x, y)라고 가정하면 총 세 개의 알려지지 않은 값 φ

, x 및 y가 있을 수 있다.

모든 gNB 전송에 대해, 다음과 같이 하나의 방정식을 얻을 수 있다. 세 가지 알려지지 않은 값을 모두 알기(solve) 위해선, 최소 세 개의 gNB들이 요구되는 세 개의 방정식들이 요구될 수 있다. 이러한 AoA 측정을 위한 기준 신호는 CSI-RS/TRS, DMRS, SS 또는 PTRS 일 수 있다.

tan(

)=

gNB로부터 AoD를 결정하기 위해 UE는 기준 방향(예: 북(north))이 필요할 수 있다. 기본적으로, UE 방향을 알 수 없는 경우, UE는 기준 방향이 어느 방향인지 알지 못하므로 AoD 정보는 쓸모 없을 수 있다.

도 7에 도시 된 바와 같이, UE(700) 방향으로 좌표계는 φ

만큼 회전된다는 점에 유의해야 할 수 있다. 따라서, 제1 gNB(10)에 대한 방정식이 형성될 수 있다.

tan(

)=

또한, 제2 gNB(20)에 대한 다른 방정식이 형성될 수 있다.

tan(02+

)=

만약 제3 기지국이 있는 경우, 제3 방정식이 형성 수 있다. 세 개의 방정식을 사용하면 세 개의 미지 변수 x, y 및 φ

를 풀 수 있다. 여기서 φ

은 측정되지 않고 알려지지 않은 변수로 취급될 수 있다. 따라서 φ

를 측정할 필요가 없을 수 있다.

다른 예에서, φ

는 일반적으로 많은 모바일 장치에 설치되고 φ

측정에 사용될 수 있는 자이로스코프(gyroscope)에 의해 측정될 수 있다. 이는 두 개의 gNB들(30, 40) 및 UE(710)을 나타내는 도 7의 우측 부분에 도시된다.

이 경우에는 3개의 기지국들이 필요하지 않을 수 있고, 2개의 기지국들(30, 40)로부터 AoD 측정하는 것으로 충분할 수 있다.

UE 방향은 후술하는 바와 같이 UE의 자이로스코프에 의해 감지될 수 있다.

도 8은 상술한 기술과 관련된 흐름도를 도시한다. 흐름도는 단계(S10)에서 시작될 수 있다. 단계(S20)에서, UE가 UE 방향을 결정하기 위하여 사용될 수 있는 설치된(installed) 자이로스코프를 포함하는지 여부를 결정할 수 있다. UE에 자이로스코프가 설치된 경우, 단계(S30)에서 자이로스코프를 이용하여 UE 방향을 측정할 수 있다. 그 다음, 단계(S40)에서, AoD는 적어도 2개의 gNB들로부터 측정될 수 있고, 단계(S60)에서, 이러한 측정에 따라 UE를 찾을 수 있다.

단계(S20)에서, UE에 자이로스코프가 설치되어 있지 않은 경우, 단계(S50)에서 AoD가 적어도 3개의 gNB들로부터 측정될 수 있고, 단계(S60)에서, 이러한 측정에 따라 UE를 찾을 수 있다.

[케이스4]

또 다른 접근 방식은 UE로부터의 AoD를 기반으로 네트워크 기반 포지셔닝 접근 방식이다. UE는 상위 계층 프로토콜(예: LPP)을 통해 AoD 정보를 참조 신호 또는 데이터 전송과 함께 gNB들로 전송할 수 있고, gNB가 이러한 정보를 얻으면, 기지국들은 UE 위치를 계산할 수 있다. 대안적으로, 하나 이상의 gNB(들)는 하나의 gNB가 UE 위치를 계산할 책임이 있음을 다른 gNB(들)에 알릴 수 있다. 하나의 gNB를 계산을 담당하는 것으로 설계하는 방법이 제공될 수 있다.

이러한 목적으로 사용되는 기준 신호는 SRS, DMRS, PTRS 또는 PRACH 일 수 있습니다. 다중 전송들이 필요하며 다중 빔들을 통해 또는 TDM 모드에서 동시에 발생할 수 있다. 후자의 경우, UE의 위치를 계산할 수 있도록 gNB들이 AoD 정보를 교환할 필요가 있을 수 있다.

각도 기반 포지셔닝에는 빔포밍이 필요할 수 있다. 그러나, UE가 커버되도록 RRC가 연결되어 있을 때, 포지셔닝이 발생하더라도, UE가 커버리지를 벗어나고 RRC 연결이 끊어질 수 있도록 UE는 이동할 수 있다. 이런 긴급 상황에서 UE가 커버리지 내에 있도록 하기 위해 더 넓은 빔을 갖는 것이 바람직할 수 있다. 포지셔닝을 위한 상위 계층 시그널링에 의해 구성된 빔 폭 적응(beam width adaptation)이 지원될 수 있고, 적응 기준은 UE 속도, 포지셔닝 요청의 긴급 수준, 포지셔닝 요청의 우선 순위 등이 될 수 있다.

일반적으로 각도 기반 포지셔닝을 위한 좁은 빔만 사용되는 것으로 가정할 수 있다. 따라서 포지셔닝 측정들은 빔 중심 가정에 기반할 수 있다. 약간의 오차가(ambiguity) 있을 수 있지만 여러 gNB들을 사용하는 경우, 포지셔닝이 충분히 정확할 수 있다.

위에서 언급한 각도 기반 포지셔닝 실시 예들에서는, LOS(line of sight) 링크가 가정될 수 있다. 그러나, gNB와 UE 사이에 LOS 링크가 항상 가능하지 않을 수 있다. 이러한 경우 포지셔닝을 위해 다른 측정들이 필요할 수 있다.

[케이스1: 각도+신호 세기(RSRP/RSRQ/SINR)]

gNB1(200)과 UE(220) 간의 non-LOS(NLOS)링크가 도 9에 도시된 바와 같이 고려될 때, UE(920) 위치 및 반사기(910)(예를 들어, 건물 또는 다른 구조물) 위치는 알 수 없다. 전체적으로, UE 위치인 (x, y), 반사기 위치인 (x1, y1) 및 UE 방향을 포함한 5개의 알려지지 않은 값이 있을 수 있다. 한쪽에서(즉, gNB(900) 또는 UE(920)에서) AoA 또는 AoD만 측정되는 경우, UE(220)를 찾기 위해 풀 수 있는 충분한 방정식을 형성하는 것은 분명히 불가능할 수 있다.

여기서 RSRP, RSRQ 또는 SINR의 신호 강도 및 경로 손실 정보를 포함하는 이러한 정보는 gNB로부터 UE에게 또는 그 반대 방향으로 이동하는 신호의 경로 길이를 추정하기 위하여 사용될 수 있다. 채널 상호성(channel reciprocity)이 없으면, 각각의 NLOS 경로에 대한 세 가지 방정식을 형성하기 위하여 네트워크 측의 AoD, UE 측의 AoA 및 UE 측의 신호 강도를 알아야 하는 것은 필수적일 수 있다. 하나의 추가 NLOS 경로를 사용하면, 새로운 반사기(new reflector)에 대해 알려지지 않은 2개 이상의 변수들이 있어야 세 개 이상의 방정식이 형성될 수 있다. NLOS 경로가 L임을 가정하면, L은 다음 조건을 충족할 필요가 있다.

5+2*(L-1) <= 3*L

그리고 L의 최소값은 3이며, 이는 적어도 3개의 NLOS 경로들이 UE의 위치를 찾기 위해 요구됨을 의미할 수 있다.

채널 상호성이 유지되는 경우, 한쪽에서 AoA를 다른 쪽에서 AoD를 측정하는 대신에, 양쪽에서 AoA/AoD를 측정할 수 있고, 상위 계층 시그널링(예: LPP)을 통해 UE의 위치를 찾기 위하여 이러한 정보를 다른 쪽과 공유할 수 있다. 적어도 3개 이상의 NLOS 경로를 갖기 위하여, 두 가지 옵션들은 고려될 수 있다.

●동시 다중 NLOS 경로의 동시 다중 빔들 또는 넓은 빔들

●TDM 빔들

첫 번째 옵션의 경우, DL에 사용할 수 있는 참조 신호는 CSI-RS/TRS, DMRS, SS, PTRS가 될 수 있고, UL의 경우, SRS, DMRS, PTRS 및 PRACH가 될 수 있다. 첫 번째 옵션의 SDM 모드 또는 두 번째 옵션의 TDM 모드에서 다중 빔들을 사용하는 경우, 빔 인덱스들은 이러한 빔과 개별적인 AoA/AoD 쌍의 값들 사이에 일대일 매핑이 되도록 하기 위하여 표시될 수 있다. 동시 다중 NLOS 경로에서 넓은 빔이 사용되는 경우, AoA/AoD 값들은 정렬할 수 있고, 서로 쌍을 형성할 수 있다.

NLOS의 경우, 반사기의 위치를 알아야할 필요가 있다. 각각의 반사기의 위치는 2개의 알려지지 않은 변수들을 형성할 수 있다. 이와 동시에 상술한 바와 같이, 측정 결과들에 기반하여 방정식들을 형성할 수 있다. 방정식의 수들이 알려지지 않은 변수들의 수보다 많은 경우, 알려지지 않은 변수들은 해결될 수 있고, 이러한 상황은 충분한 정보를 제공할 수 있다.

장애물을 포함하는 경우 LOS 경우(case)로부터 경로의 길이와 AoA가 변경될 수 있기 때문에, 신호가 이동하는 경로의 길이 및 AoA를 계산하기 위하여 장애물의 위치는 알아야 필요가 있다. 이러한 정보는 UE의 위치를 찾기 위해 사용될 수 있다.

신호 강도는 표면 재질에 따라 다를 수 있으나, 반사율을 가정하고 신호 강도를 측정할 때 이를 고려할 수 있다. 이것은 이상적인 해결책은 아니나, 실제로는 적절한 작업 기술을 제공할 수 있다.

여러 가지 장애물이 있을 수 있다. 그러나 가장 일반적인 경우는 신호가 주어진 경로에서 한 번만 반사되는 것일 수 있고 여기에서 고려되는 경우일 수 있다. 신호가 주어진 경로에서 하나 이상의 장애물에 의해 반사되는 경우, UE는 본 발명의 실시 예를 사용하여 위치를 찾지 못할 수 있다.

다음의 경우, 단순화를 위하여 φ

는 0으로 가정한다. 만약 φ

이 0이 아닌 경우, 앞서 언급된 방법들이 사용될 수 있다.

도 10은 2개의 분리된 반사기들을 갖는 상황을 도시하며, gNB1(1000)으로부터의 신호는 제1 반사기(1010)로부터 반사될 수 있고, 제2 반사기(1015)로부터 분리되어 반사되어 UE(1020)에 도달할 수 있다. 다음 정의들은 이하에서 사용될 수 있다:

gNB1의 위치(x0, y0) = (0.0)

반사기1의 위치 (x1, y1)

반사기2의 위치 (x2, y2)

UE의 위치 (x,y)

상술한 것으로부터, 이하의 방정식들은 형성될 수 있다:

tan(01-re)=

신호가 이동하는 경로의 길이 = (x1^2+y1^2)^0.5+((x1-x)^2+(y1-y)^2)^0.5 이고, 신호 세기와 경로손실 모델에서는 다른 방정식이 정의될 수 있다.

신호 세기 = 경로손실(신호가 이동하는 경로의 길이)

종합하면, 3개의 방정식들이 있을 수 있다. 제2 반사기를 사용하면, 비슷한 방식으로 3개의 방정식들을 형성할 수 있으나, 2개의 알려지지 않은 변수 x2 및 y2를 사용해야할 수 있다. 종합하면, 6개의 변수들 및 6개의 방정식들이 있을 수 있다. 그러므로 알려지지 않은 변수들은 해결될 수 있다.

[케이스2: 각도+ 타이밍 어드밴스(timing advance)/round trip time(TRR)]

여기서 원리(principle)는 케이스1과 동일하지만, 신호 세기는 gNB와 UE 사이의 거리 뿐만 아니라 RTT를 유도하기 위해 사용되는 타이밍 어드밴스(timing advance)로 대체될 수 있다. 이러한 정보를 사용하면, 케이스1과 동일한 접근 방식이 사용될 수 있다.

[케이스3: 각도+ 도착 시간 차이(arrival time difference)]

이 경우, 도착 시간 차이는 각도 기반 포지셔닝과 결합될 수 있다. 각각의 추가적인 NLOS 링크에서, 도착 시간 차이는 AoA/AoD에 추가로 하나 이상의 방정식을 제공할 수 있다. NLOS 경로를 L로 가정하면, L은 다음 조건을 충족할 필요가 있다.

5+2*(L-1) <= 2+3*(L-1)

여기서 L은 적어도 4일 수 있고, 이는 포지셔닝을 위해 요구되는 경로들이 4개임을 의미할 수 있다. 도착 시간 차이 측정에서, DL에서는 CSI-RS/TRS, SS 및 PRS가 고려될 수 있고, UL에서는 SRS, PRACH 및 DMRS가 고려될 수 있다.

요구되는 L 경로는 동일한 gNB 또는 다른 gNB들에서 올 수 있다. AoA/AoD 정보는 상위 계층 시그널링(예: LPP/LPPa)을 통해 공유될 수 있다. LOS는 NLOS의 특별한 경우인 바, L 경로 내에 LOS 경로가 있을 수 있다.

RAT-종속(RAT-dependent) 포지셔닝은 복잡성 및 지연 시간을 줄이기 위함이나 정확도를 높이기 위하여 RAT-독립(RAT-independent) 포지셔닝 접근 방식들과 결합될 수 있다. 이전 케이스들에서는, UE 방향(orientation)은 알려지지 않을 수 있다. 그러나, RAT-독립 포지셔닝 기술에서, 예를 들어 이전에 언급된 자이로스코프(gyroscope)의 도움으로 UE 방향은 알려질 수 있다. 이 경우 알려지지 않은 변수들의 수는 감소될 수 있다. 케이스1, 각도 + 신호 세기(RSRP/RSRQ/SINR)의 경우, 요구되는 NLOS 링크들 수는 2로 감소될 수 있고, 케이스2, 각도 + 도착 시간 차이의 경우, 요구되는 NLOS 링크들 수는 3으로 감소될 수 있다. UE 방향 정보는 상위 계층 시그널링(예: LPP/LPPa)을 통해 공유될 수 있다.

각도 측정의 정확도 및 도착 시간 차이는 각각 안테나 엘리먼트들의 수와 대역폭에 따라 결정될 수 있다. UE는 특정 대역폭에 대한 특정 개수의 활성 안테나 엘리먼트들을 지원하기 위한 다른 기능을 포함할 수 있다. 이와 관련하여, UE는 gNB가 UE 측에서 각도 기반 포지셔닝이 가능한지 알 수 있도록 자신의 능력(capability)을 gNB에 보고할 필요가 있다. gNB는 또한 UE가 자신의 최대 지원 대역폭을 보고하면 UE에서 시간이 다른 측정에 대한 정확도를 알 수 있다. 기본적으로, UE는 gNB와 위치 서버(location server)에게 자신의 안테나 및 지원되는 대역폭과 관련되는 정보를 보고할 수 있고, 그에 따라 위치 서버는 가장 적절한 포지셔닝 기법이 무엇인지 결정할 수 있다.

포지셔닝 기준 신호가 구성되는 경우, 여러 전송 지점(TP)들의 TDM 및/또는 FDM이 될 수 있다. 그러나 CDM(Code Division Multiplexing) 또한 시그널링 오버 헤드를 줄이기 위해 지원될 수 있다. 이 경우, 시간 차이 정확성 요구 사항들은 TDM 및 FDM과 다를 수 있고, UE는 포지셔닝 참조 신호들의 CDM을 지원할 수 있는지 여부를 보고할 수 있다.

또 다른 문제는 UE 또는 gNB에 의해 위치 서버에 보고되어야 하는 포지셔닝의 신뢰도일 수 있다. 신뢰도는 포지셔닝 측정이 얼마나 정확할 것으로 예상되는지를 반영할 수 있고, 이는 포지셔닝 신호들의 신호 세기(예: 포지셔닝 참조 신호의 RSRP/RSRQ/SINR) 또는 신호 세기의 변화, 안테나 엘리먼트들의 수(예: 각도 기반 측정의 경우) 및 포지셔닝 측정들과 관련된 노드(node)들의 수와 같은 여러 요인에 따라 달라질 수 있다. 이러한 메트릭(metric)들은 포지셔닝 측정 결과들과 함께 네트워크와 UE 간에 공유될 수도 있다. 이러한 메트릭들을 보고하기 위해 다음과 같은 옵션들이 사용될 수 있다.

●모든 메트릭들은 측정을 수행하는 주체(entity)가 보고할 필요가 있을 수 있다. 네트워크 기반 접근 방식의 경우, UE는 보고할 수 있고, UE 기반 접근 방식의 경우, 네트워크는 이러한 메트릭들을 보고 할 수 있다.

●이러한 메트릭의 하위 집합들은 상위 계층 구성에 기반하여 보고될 수 있고, 이러한 하위 집합들은 상위 계층 구성에서 수정될 수 있다.

메트릭들 그 자체는 요구 사항들에 따라 서로 다른 타이밍(timing) 세분화(granularity)로 보고될 수 있다. 예를 들어, 신호 세기 보고는 정기적이고 비교적 빈번한 보고가 요구될 수 있으나, 포지셔닝 측정들과 관련된 노드들의 수는 훨씬 적은 빈도로 보고될 수 있다.

앞서 언급한 바와 같이, NR에서는 포지셔닝을 지원하기 위해 다음 측정들이 수행될 수 있다.

● AoA

● AoD

● 도착 시간(Arrival time)

● 도착 시간 차이(Arrival time difference)

● 신호 세기(Signal strength)

신호 세기 측정은 CSI-RS 또는 SS를 사용하는 NR에서 정의되었으며, 포지셔닝에 사용되는 다른 참조 신호들로 쉽게 확장될 수 있다. AoD는 프리코딩(precoding) 행렬(matrix)을 분석하거나 채널 상호성이 유지될 때 AoD를 측정하는 것으로 획득될 수 있다.

AoA의 경우, 이하의 측정들이 정의될 수 있다.

도착 시간 차이(기준 신호 시간 차이(reference signal time difference, RSTD))의 경우, 이하의 측정이 정의될 필요가 있다.

도착 시간의 경우, 이하의 측정이 정의될 필요가 있다.

일부 기술에는 각도 및 RSRP, 각도 및 타이밍 어드밴스(timing advance), 각도 및 도착 시간 차이의 공동 측정이 필요할 수 있다. 일부의 공동 측정은 상기 정의들을 결합함으로써 정의될 수 있다.

본 명세서에 설명된 예시적인 실시 예들 중 적어도 일부는 부분적으로 또는 전체적으로 특수 목적 전용의 하드웨어를 사용하여 구성될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 '컴포넌트(component)', '모듈(module)' 또는 '유닛(unit)'과 같은 용어는 별개 또는 통합 컴포넌트들 형태의 회로와 같은 하드웨어 장치, FPGA(field programmable gate array) 또는 특정 작업들을 수행하거나 관련 기능을 제공하는 ASIC (Application Specific Integrated Circuit)을 포함할 수 있다. 다만, 이러한 용어들은 이에 제한되는 것은 아니다. 일부 실시 예들에서, 설명된 요소(element)들은 만질 수 있고(tangible), 지속적(persistent)이고, 주소 지정 가능한 저장 매체에 상주하도록 구성될 수 있고, 하나 이상의 프로세서에서 실행되도록 구성될 수 있다. 이러한 기능적 요소들은 일부 실시 예들에서, 예를 들어, 구성 요소들(예: 소프트웨어 구성 요소들, 객체 지향 소프트웨어 구성 요소들, 클래스 구성 요소들 및 작업 구성 요소들), 프로세스들, 기능들, 속성들, 절차들, 서브 루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로 코드, 회로, 데이터, 데이터베이스들, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들 및 변수들을 포함할 수 있다. 예시적인 실시 예들이 본 명세서에서 논의된 구성 요소들, 모듈들 및 유닛들을 참조하여 설명되었지만, 이러한 기능적 요소들은 더 적은 요소들로 결합되거나 추가 요소로 분리될 수 있다. 선택적 특징들의 다양한 조합들은 본 명세서에서 설명되었으며, 설명된 특징은 임의의 적절한 조합으로 조합될 수 있음을 이해할 것이다. 특히, 임의의 예시적인 실시 예의 특징은 그러한 조합이 상호 배타적인 경우를 제외하고는 임의의 다른 실시 예의 특징과 적절하게 조합될 수 있다. 본 명세서 전반에 걸쳐서, "포함하는(comprising)"또는 "포함하는(comprises)"이라는 용어는 지정된 구성 요소 (들)를 포함하지만 다른 구성 요소의 존재를 배제하지 않는 것을 의미할 수 있다.

본 출원과 관련하여 본 명세서와 동시에 또는 이전에 제출되고 본 명세서와 함께 공개 검사를 받을 수 있는 모든 문서 및 문서에 주의를 기울여야 하며, 이러한 모든 문서 및 문서의 내용은 여기에 참조로 통합(incorporate)될 수 있다.

본 명세서에 개시된 모든 특징(첨부된 청구항들, 요약 및 도면들 포함) 및/또는 개시된 임의의 방법 또는 프로세스의 모든 단계들은 이러한 특징의 적어도 일부의 특징들 및/또는 단계들이 상호 배타적인 조합들을 제외하고, 임의의 조합으로 결합될 수 있다.

본 명세서에 개시된 각 특징(첨부된 청구항들, 요약 및 도면들 포함)은 달리 명시적으로 언급되지 않는 한 동일하거나 동등하거나 유사한 목적을 제공하는 대안적인 특징들로 대체될 수 있다. 따라서, 달리 명시적으로 언급하지 않는 한, 개시된 각 특징은 일반적인 일련의 동등하거나 유사한 특징들의 하나의 예일수 있다.

본 발명은 전술한 실시 예(들)의 세부 사항으로 제한되지 않는다. 본 발명은 본 명세서에 개시된 특징(첨부된 청구항들, 요약 및 도면들 포함)들의 임의의 신규(novel) 또는 임의의 신규 조합, 또는 개시된 임의의 방법 또는 프로세스 단계의 임의의 신규 또는 임의의 신규 조합으로 확장될 수 있다.

Claims

단말(user equipment)의 위치를 결정하는 방법에 있어서,
상기 단말은 통신 네트워크의 적어도 2개의 기지국(gNB)들과 통신하고,
a), b), c) 및 d) 중 적어도 하나를 결정하는 과정과
a) 상기 적어도 2개의 기지국들 각각에서 상기 단말로부터의 신호의 AoA(angle of arrival);
b) 상기 적어도 2개의 기지국들 각각으로부터의 신호의 AoD(angle of departure);
c) 상기 단말에서 상기 적어도 2개의 기지국들 각각으로부터의 신호의 AoA; 및
d) 상기 적어도 2개의 기지국들 각각에서 상기 단말로부터의 신호의 AoD;
상기 결정하는 과정에 기반하여 상기 단말의 위치를 결정하는 과정을 포함하는, 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 a) 또는 d)에서, 상기 신호는 SRS, DMRS, PTRS 및 PRACH와 같은 참조 신호; 또는 데이터 전송 중 하나인, 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 b) 또는 c)에서, 상기 신호는 CSI-RS/TRS, DMRS, PTRS 및 SS 중 하나인, 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 a)에서, 상기 적어도 2개의 기지국들 중 제1 기지국은 상기 적어도 2개의 기지국들 중 제2 기지국에게 상기 제1 기지국의 AoA 신호를 송신하고,
상기 적어도 2개의 기지국들 중 상기 제2 기지국은 상기 적어도 2개의 기지국들 중 상기 제1 기지국으로부터의 상기 AoA 및 상기 제2 기지국의 AoA에 기반하여 상기 단말 위치를 결정하는, 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 b)에서, 상기 적어도 2개의 기지국들 각각에 대한 AoD는 프리코딩 행렬로부터 결정되고, 각각의 기지국은 상기 각각의 기지국의 AoD 신호를 상기 단말에게 상기 각각의 기지국의 위치 정보와 함께 전송하고, 상기 단말은 위치를 결정하는, 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 c)에서, 상기 적어도 2개의 기지국들이 2개의 기지국들인 경우, 상기 단말은 추가적으로 상기 단말의 방향을 요청하는, 방법.
청구항 6에 있어서,
상기 단말은 상기 단말에 설치된 자이로스코프와 같은 센서를 통해 상기 단말의 방향을 획득하는, 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 c)에서, 상기 적어도 2개의 기지국들이 적어도 3개의 기지국들인 경우, 상기 단말은 상기 단말의 위치를 결정하기 위한 상기 단말의 방향을 요구하지 않는, 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 d)에서, 상기 적어도 2개의 기지국들 각각과 관련된 AoD 정보는 상기 단말로부터 상기 적어도 2개의 기지국들 중 적어도 하나에게 전송되고,
전송받은 기지국은 상기 단말의 기지국을 결정할 수 있는, 방법.
전술한 임의의 청구항에 있어서,
적어도 하나의 기지국과 단말 사이의 경로에 반사기(reflector)가 존재하는 경우, 하나 이상의 추가 파라미터는 단말 위치를 결정하기 위하여 이용되는, 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 a) 내지 d) 들 중 하나 이상은 단말 위치를 결정하기 위하여 사용되는, 방법.
전술한 임의의 청구항에 있어서,
단말 위치를 결정하기 위해 사용되는 상기 특정 파라미터들은 사용중인 특정 RAT에 특정적(specific)이고, 특정 다른 파라미터는 사용중인 상기 특정 RAT와 독립적인, 방법.
전술한 임의의 청구항에 있어서,
상기 단말은 상기 네트워크에게 각도 기반 포지셔닝을 수행할 수 있는 상기 단말의 능력(ability)와 관련된 정보를 포함하는 기능 보고(capability report)를 전송(signal)하는, 방법.
적어도 2개의 기지국(gNB)들과 통신하는 단말(user equipment)에 있어서,
상기 단말에서 상기 적어도 2개의 기지국들 각각으로부터 신호의 AoD(angle of departure) 또는 상기 적어도 2개의 기지국들 각각으로부터의 신호의 AoA(angle of arrival) 중 하나 이상에 기반하여 동작적으로(operable) 상기 단말의 위치를 결정하는, 단말.
단말(UE)과 통신하는 기지국(gNB)에 있어서,
상기 기지국 및 적어도 하나의 다른 기지국(gNB)에서 상기 단말로부터 신호의 AoA(angle of arrival) 또는 상기 단말로부터 신호의 AoD(angle of departure)에 기반하여 상기 단말의 위치를 동작적으로(operable) 결정하는, 기지국.