KR20210138841A - Method and apparatus for communication for operating data transmission of unmanned aircraft system - Google Patents

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Abstract

Provided are a communication method for transmission of data for a mission of an uncrewed aerial vehicle and a device thereof. The communication method comprises the steps of setting a channel in a set frequency band for mission communication assigned to the uncrewed aerial vehicle, configuring a radio frame for the set channel, and transmitting and receiving data for the mission through the channel set based on the radio frame. The radio frame includes two or more subframes of which use is selectively determined. Each subframe includes two preamble durations and a plurality of slot durations, and each slot includes a single carrier-frequency domain equalization (SC-FDE) data block and an SC-FDE pilot block. The device operates in an adjacent band of the uncrewed aerial vehicle control communication and can communicate without interfering with the uncrewed aerial vehicle control communication.

Description

무인기의 임무용 데이터 전송을 위한 통신 방법 및 장치{Method and apparatus for communication for operating data transmission of unmanned aircraft system}Communication method and apparatus for transmission of data for mission of an unmanned aerial vehicle

본 발명은 무인기 통신에 관한 것으로, 더욱 상세하게 말하자면, 무인기의 임무용 데이터 전송을 위한 통신 방법 및 장치에 관한 것이다. The present invention relates to unmanned aerial vehicle communication, and more particularly, to a communication method and apparatus for transmitting mission data of an unmanned aerial vehicle.

무인기 시스템의 데이터 링크는 제어용 통신 링크와 임무용 통신 링크로 구분될 수 있다. 임무용 데이터 링크는 임무 수행과 관련된 데이터 링크로써 일반적으로 제어용 통신 링크에 비해 광대역이다. 반면 제어용 통신 링크는 무인기 비행 제어, 상태 모니터링, 시스템 관리 등과 관련된 데이터를 전달하기 위한 링크이다. 무인기를 활용한 재난 치안 예방 및 대응 방안으로 국민 안전을 제고하기 위한 재난 치안 무인기가 고려되고 있으며, 이러한 무인기를 안정적으로 운용하고 무인기가 안정적으로 임무를 수행하기 위해서, 무인기를 제어하고 임무용 데이터 전달하기 위한 주 통신 링크로써 현재 LTE 이동통신 기술이 고려되고 있다. LTE 이동통신 기술은 기존 무인기에서 많이 사용 중인 WiFi 등 기존 비면허 대역 소출력 통신 기술에 비해, 보다 큰 커버리지 및 QoS(quality of service) 관리가 가능한 장점이 있다. 그러나 LTE 이동통신 기술은 또한 산악, 해상 등 기존 이동 통신망의 커버리지 밖에서는 통신이 두절되는 문제점이 있다. The data link of the UAV system may be divided into a control communication link and a mission communication link. A mission data link is a mission-related data link that is generally wider than a control communication link. On the other hand, the control communication link is a link for transmitting data related to UAV flight control, status monitoring, and system management. Disaster security drones are being considered to improve public safety as a disaster security prevention and response plan using unmanned aerial vehicles. LTE mobile communication technology is currently being considered as the main communication link for LTE mobile communication technology has the advantage of enabling greater coverage and quality of service (QoS) management compared to existing unlicensed band low-power communication technologies such as WiFi, which is widely used in existing UAVs. However, LTE mobile communication technology also has a problem in that communication is interrupted outside the coverage of existing mobile communication networks such as mountains and sea.

국내 언제 어디서나 재난 치안 상황에서 무인기 운용이 가능해야 하다는 점을 고려할 때, 주 통신링크인 LTE 이동 통신을 이용할 수 없는 지역에서도 무인기의 안정적 제어 및 임무 수행을 위한 보조 통신 링크가 필수적으로 요구된다. 이를 위해 기존 무인기에서 많이 사용 중인 WiFi 등 비면허 대역 통신 기술을 고려할 수 있으나, 소출력 제한 및 혼간섭으로 인해 커버리지 제약 및 안정적 통신링크 보장이 어려운 사항이다. 이에 따라 국내에서는 무인기의 안정적 운용 및 무인기 운용 확대를 위해 무인기 제어 및 임무용 면허 주파수 대역인 C 대역 주파수를 분배한 바 있다. Considering that unmanned aerial vehicles should be able to be operated anytime and anywhere in Korea in a disaster and security situation, an auxiliary communication link is essential for stable control and mission performance of unmanned aerial vehicles even in areas where LTE mobile communication, the main communication link, is not available. For this purpose, unlicensed band communication technology such as WiFi, which is widely used in existing UAVs, can be considered, but it is difficult to limit coverage and ensure a stable communication link due to small power limitation and interference. Accordingly, in Korea, for the stable operation of UAVs and expansion of UAV operations, the C-band frequency, which is a licensed frequency band for UAV control and missions, has been distributed.

국내에서 분배된 제어용 통신을 위한 C 대역 주파수는 5030-5091 MHz 대역으로, ITU-R WRC-12에서 국제적으로 무인기의 국가 공역으로의 안정적 진입을 위한 제어용 통신 주파수이며 국제적으로 신규 분배된 조화로운 주파수이다. 반면 임무용 통신을 위한 C 대역 주파수는 국내용으로 5091-5150 MHz 대역이 분배되었다. The C band frequency for control communication distributed in Korea is 5030-5091 MHz band, and it is a control communication frequency for stable entry of UAVs into national airspace internationally in ITU-R WRC-12, and a harmonious frequency newly distributed internationally am. On the other hand, the 5091-5150 MHz band was allocated for domestic use for the C band frequency for mission communication.

이러한 면허 주파수 대역인 C 대역에서의 통신이 소출력 비면허 대역에서의 통신보다 안정적인 통신링크 확보가 가능하다. 국내 무인기 주파수 정책을 고려하여, 이러한 면허 주파수 대역에서의 통신링크를 재난 치안 무인기의 LTE 주 통신링크의 보조 통신링크로써 고려하고 있다. It is possible to secure a more stable communication link than communication in the C band, which is a licensed frequency band, than in the low power unlicensed band. Considering the domestic UAV frequency policy, the communication link in this licensed frequency band is considered as a secondary communication link of the LTE main communication link of the disaster security UAV.

C 대역 제어용 통신 기술과 다르게 임무용 통신을 위한 C 대역 주파수는 현재는 국내에서만 무인기 임무용 통신 주파수로 분배된 대역으로, 현재까지 표준화가 진행된 바 없다. 따라서 임무용 통신의 경우 소형 무인기에 적합하도록 소형 경량화가 가능한 새로운 전송파형(waveform) 기술에 대한 도출이 요구된다.Unlike the C-band control communication technology, the C-band frequency for mission communication is a band that is currently distributed as a communication frequency for UAV missions only in Korea, and has not been standardized until now. Therefore, in the case of mission communication, it is required to derive a new transmission waveform technology capable of reducing the size and weight suitable for small unmanned aerial vehicles.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 무인기의 임무용 데이터 전송을 위한 통신 방법 및 장치를 제공하는 것이다. An object of the present invention is to provide a communication method and apparatus for transmitting data for a mission of an unmanned aerial vehicle.

또한 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 무인기 제어용 통신의 인접 대역에서 동작하면서 무인기 제어용 통신과 간섭 없이 통신할 수 있는 통신 방법 및 장치를 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a communication method and apparatus capable of communicating without interference with communication for controlling an unmanned aerial vehicle while operating in an adjacent band of communication for controlling an unmanned aerial vehicle.

본 발명의 실시 예에 따르면, 무인기가 임무용 데이터를 송수신하는 통신 방법이 제공된다. 상기 통신 방법은, 상기 무인기에 대해 할당된 임무용 통신을 위한 설정 주파수 대역에서 채널을 설정하는 단계; 상기 설정된 채널에 대한 무선 프레임을 구성하는 단계; 및 상기 무선 프레임에 기반하여 상기 설정된 채널을 통해 상기 임무용 데이터를 송수신하는 단계를 포함하며, 상기 무선 프레임은 사용 여부가 선택적으로 결정되는 2개 이상의 서브프레임을 포함하며, 각각의 서브프레임은 2개의 프리앰블 구간과 복수의 슬롯 구간을 포함하고, 각 슬롯은 SC-FDE(Single Carrier - Frequency Domain Equalization) 데이터 블록과 SC-FDE 파일럿 블록을 포함한다. According to an embodiment of the present invention, there is provided a communication method in which an unmanned aerial vehicle transmits and receives data for a mission. The communication method may include: setting a channel in a set frequency band for mission communication allocated to the UAV; constructing a radio frame for the set channel; and transmitting and receiving data for the mission through the set channel based on the radio frame, wherein the radio frame includes two or more subframes whose use is selectively determined, each subframe is 2 It includes a preamble period and a plurality of slot periods, and each slot includes a single carrier-frequency domain equalization (SC-FDE) data block and an SC-FDE pilot block.

일 구현에서, 상기 무선 프레임은, 연속적인 하향링크만으로 구성되는 프레임; 상기 무인기에 대해 할당된 제어용 통신과의 간섭을 고려한 비연속적 하향링크만으로 구성되는 프레임; 비대칭성을 가지는 양방향 상하향링크로 구성되는 프레임; 대칭성을 가지는 양방향 상하향링크로 구성되는 프레임; 운용 반경에 따라 상하향링크 간의 상이한 길이의 보호 구간을 포함하는 프레임 중 적어도 하나일 수 있다. In one implementation, the radio frame includes: a frame consisting of only continuous downlink; a frame composed of only a non-continuous downlink in consideration of interference with control communication allocated to the UAV; a frame composed of a bidirectional uplink and downlink having asymmetry; a frame composed of a bidirectional uplink and downlink having symmetry; It may be at least one of frames including guard sections of different lengths between uplink and downlink according to the operating radius.

일 구현에서, 상기 무선 프레임에서, 상기 SC-FDE 파일럿 블록은 상기 무인기의 속도와 다중경로 지연 확산을 고려하여 5개의 SC-FDE 데이터 블록 이후마다 배치될 수 있다. In one implementation, in the radio frame, the SC-FDE pilot block may be disposed after every 5 SC-FDE data blocks in consideration of the speed of the UAV and multipath delay spread.

일 구현에서, 상기 슬롯에 포함되는 SC-FDE 파일럿 블록 또는 SC-FDE 데이터 블록은, Ncp개의 CP(Cyclic Prefix) 샘플과 Nblock,samples개의 블록 샘플을 포함할 수 있다. In one implementation, the SC-FDE pilot block or SC-FDE data block included in the slot may include N cp cyclic prefix (CP) samples and N block,samples block samples.

일 구현에서, 상기 슬롯에 포함되는 심볼의 수, 상기 SC-FDE 파일럿 블록에 포함되는 파일럿 심볼의 수, 상기 SC-FDE 데이터 블록에 포함되는 데이터 심볼의 수는 서브프레임 구성(configuration)에 기반하여 결정될 수 있다. In one implementation, the number of symbols included in the slot, the number of pilot symbols included in the SC-FDE pilot block, and the number of data symbols included in the SC-FDE data block are determined based on a subframe configuration. can be decided.

일 구현에서, 상기 2개의 프리앰블 구간은 제1 프리앰블 블록과 제2 프리앰블 블록을 포함하고, 상기 제1 프리앰블 블록의 시퀀스는 소수 길이의 제1 설정번째 루트 Zadoff-Chu 시퀀스를 통해 생성되고, 상기 제2 프리앰블 블록의 시퀀스와 상기 SC-FDE 파일럿 블록의 시퀀스는 짝수 길이의 제2 설정번째 루트 Zadoff-Chu 시퀀스를 통해 생성될 수 있다. In one implementation, the two preamble sections include a first preamble block and a second preamble block, and the sequence of the first preamble block is generated through a first set-th root Zadoff-Chu sequence having a fractional length, and the first The sequence of 2 preamble blocks and the sequence of the SC-FDE pilot block may be generated through a second set-th root Zadoff-Chu sequence having an even length.

일 구현에서, 상기 제1 설정번째는 셀 ID를 나타내며, 상기 제1 프리앰블 블록의 시퀀스는 셀 ID와 연계한 루트 시퀀스이며, 상기 제2 프리앰블 블록의 시퀀스와 상기 SC-FDE 파일럿 블록의 시퀀스는 설정 개수의 루트 시퀀스를 가지는 그룹을 통해 셀 ID 및 슬롯 넘버, 파일럿 블록 넘버에 따라 다르게 적용되는 그룹 호핑 패턴을 적용하여 생성되는 루트 시퀀스일 수 있다.In one implementation, the first set number indicates a cell ID, the sequence of the first preamble block is a root sequence associated with the cell ID, and the sequence of the second preamble block and the sequence of the SC-FDE pilot block include a set number It may be a route sequence generated by applying a group hopping pattern that is differently applied according to a cell ID, a slot number, and a pilot block number through a group having a root sequence of .

일 구현에서, 상기 데이터 송수신은 SC-FDE 방식에 기반하여 수행되고, 상기 SC-FDE 방식은 RRC(Root Raised Cosine) 필터를 가지며, 상기 RRC 필터에 사용되는 롤오프(roll-off) 지수는 0.3의 값을 가질 수 있다. In one implementation, the data transmission and reception is performed based on an SC-FDE scheme, the SC-FDE scheme has a root raised cosine (RRC) filter, and a roll-off index used for the RRC filter is 0.3 of can have a value.

일 구현에서, 상기 SC-FDE 데이터 블록의 스크램블링을 위해 골드(gold) 시퀀스의 두 번째 M 시퀀스가 사용되며, 상기 두 번째 M 시퀀스는 셀 ID와 연계하여 215+ns·28+NCell_ID로 초기화될 수 있다. In one implementation, a second M sequence of a gold sequence is used for scrambling of the SC-FDE data block, and the second M sequence is 2 15 +n s 2 8 +N Cell_ID in association with a cell ID. can be initialized to

본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 임무용 데이터를 송수신하는 통신 장치가 제공된다. 상기 통신 장치는, 네트워크 인터페이스 장치; 및 상기 네트워크 인터페이스 장치를 통하여 상기 임무용 데이터를 송수신하도록 구성된 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는 상기 무인기에 대해 할당된 임무용 통신을 위한 설정 주파수 대역에서 채널을 설정하는 동작; 상기 설정된 채널에 대한 무선 프레임을 설정하는 동작; 및 상기 무선 프레임에 기반하여 상기 설정된 채널을 통해 상기 임무용 데이터를 송수신하는 동작을 수행하도록 구성되며, 상기 무선 프레임은 사용 여부가 선택적으로 결정되는 2개 이상의 서브프레임을 포함하며, 각각의 서브프레임은 2개의 프리앰블 구간과 복수의 슬롯 구간을 포함하고, 각 슬롯은 SC-FDE(Single Carrier-Frequency Domain Equalization) 데이터 블록과 SC-FDE 파일럿 블록을 포함한다. According to another embodiment of the present invention, a communication device for transmitting and receiving data for a mission is provided. The communication device may include a network interface device; and a processor configured to transmit and receive data for the mission through the network interface device, wherein the processor sets a channel in a set frequency band for communication for a mission assigned to the UAV; setting a radio frame for the set channel; and transmitting and receiving data for the mission through the set channel based on the radio frame, wherein the radio frame includes two or more subframes whose use is selectively determined, each subframe includes two preamble durations and a plurality of slot durations, and each slot includes a single carrier-frequency domain equalization (SC-FDE) data block and an SC-FDE pilot block.

일 구현에서, 상기 무선 프레임은 연속적인 하향링크만으로 구성되는 프레임; 상기 무인기에 대해 할당된 제어용 통신과의 간섭을 고려한 비연속적 하향링크만으로 구성되는 프레임; 비대칭성을 가지는 양방향 상하향링크로 구성되는 프레임; 대칭성을 가지는 양방향 상하향링크로 구성되는 프레임; 운용 반경에 따라 상하향링크 간의 상이한 길이의 보호 구간을 포함하는 프레임 중 적어도 하나일 수 있다. In one implementation, the radio frame includes a frame consisting of only continuous downlink; a frame composed of only a non-continuous downlink in consideration of interference with control communication allocated to the UAV; a frame composed of a bidirectional uplink and downlink having asymmetry; a frame composed of a bidirectional uplink and downlink having symmetry; It may be at least one of frames including guard sections of different lengths between uplink and downlink according to the operating radius.

일 구현에서, 상기 무선 프레임에서, 상기 SC-FDE 파일럿 블록은 상기 무인기의 속도와 다중경로 지연 확산을 고려하여 5개의 SC-FDE 데이터 블록 이후마다 배치될 수 있다. In one implementation, in the radio frame, the SC-FDE pilot block may be disposed after every 5 SC-FDE data blocks in consideration of the speed of the UAV and multipath delay spread.

일 구현에서, 상기 슬롯에 포함되는 심볼의 수, 상기 SC-FDE 파일럿 블록에 포함되는 파일럿 심볼의 수, 상기 SC-FDE 데이터 블록에 포함되는 데이터 심볼의 수는 서브프레임 구성(configuration)에 기반하여 결정될 수 있다. In one implementation, the number of symbols included in the slot, the number of pilot symbols included in the SC-FDE pilot block, and the number of data symbols included in the SC-FDE data block are determined based on a subframe configuration. can be decided.

일 구현에서, 상기 2개의 프리앰블 구간은 제1 프리앰블 블록과 제2 프리앰블 블록을 포함하고, 상기 제1 프리앰블 블록의 시퀀스는 소수 길이의 제1 설정번째 루트 Zadoff-Chu 시퀀스를 통해 생성되고, 상기 제2 프리앰블 블록의 시퀀스와 상기 SC-FDE 파일럿 블록의 시퀀스는 짝수 길이의 제2 설정번째 루트 Zadoff-Chu 시퀀스를 통해 생성될 수 있다. In one implementation, the two preamble sections include a first preamble block and a second preamble block, and the sequence of the first preamble block is generated through a first set-th root Zadoff-Chu sequence having a fractional length, and the first The sequence of 2 preamble blocks and the sequence of the SC-FDE pilot block may be generated through a second set-th root Zadoff-Chu sequence having an even length.

일 구현에서, 상기 제1 설정번째는 셀 ID를 나타내며, 상기 제1 프리앰블 블록의 시퀀스는 셀 ID와 연계한 루트 시퀀스이며, 상기 제2 프리앰블 블록의 시퀀스와 상기 SC-FDE 파일럿 블록의 시퀀스는 설정 개수의 루트 시퀀스를 가지는 그룹을 통해 셀 ID 및 슬롯 넘버, 파일럿 블록 넘버에 따라 다르게 적용되는 그룹 호핑 패턴을 적용하여 생성되는 루트 시퀀스일 수 있다. In one implementation, the first set number indicates a cell ID, the sequence of the first preamble block is a root sequence associated with the cell ID, and the sequence of the second preamble block and the sequence of the SC-FDE pilot block include a set number It may be a route sequence generated by applying a group hopping pattern that is differently applied according to a cell ID, a slot number, and a pilot block number through a group having a root sequence of .

C 대역 제어용 통신 기술과는 달리, 임무용 통신의 대역은 현재는 국내에서만 무인기 임무용 통신 주파수로 분배된 대역으로, 현재까지 표준화가 진행된 바 없다. 그러나 본 발명의 실시 예에 따르면, 무인기 제어용 통신의 인접 대역에서 동작하면서 NLOS(Non-line-of-sight) 환경에서 무인기에서 무선국으로의 임무용 통신이 원활하게 수행될 수 있다. 또한, 무인기 제어용 통신과 간섭 없이 동작하면서 소형 경량의 무인기에 탑재가 가능한 통신 방법 및 장치를 제공할 수 있다. Unlike the C-band control communication technology, the mission communication band is currently distributed as the communication frequency for the UAV mission only in Korea, and standardization has not been carried out so far. However, according to an embodiment of the present invention, mission communication from the UAV to the wireless station can be smoothly performed in a non-line-of-sight (NLOS) environment while operating in an adjacent band of communication for controlling the UAV. In addition, it is possible to provide a communication method and apparatus capable of being mounted on a small and light UAV while operating without interference with communication for controlling the UAV.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 프레임의 구조를 나타낸 도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 프레임의 서브프레임의 구조를 나타낸 도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 서브프레임의 슬롯의 구조를 나타낸 도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 슬롯의 블록의 구조를 나타낸 도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 각 구성별 신호 전송을 나타낸 예시도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 통신 방법의 흐름도이다.
도 7는 본 발명의 실시 예에 따른 통신 장치의 구조를 나타낸 도이다.
1 is a diagram showing the structure of a radio frame according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram illustrating the structure of a subframe of a radio frame according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating the structure of a slot of a subframe according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram showing the structure of a block of a slot according to an embodiment of the present invention.
5 is an exemplary diagram illustrating signal transmission for each configuration according to an embodiment of the present invention.
6 is a flowchart of a communication method according to an embodiment of the present invention.
7 is a diagram showing the structure of a communication device according to an embodiment of the present invention.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can easily implement them. However, the present invention may be embodied in various different forms and is not limited to the embodiments described herein. And in order to clearly explain the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and similar reference numerals are attached to similar parts throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 나타낸다. Throughout the specification, when a part "includes" a certain component, this indicates that other components may be further included, rather than excluding other components, unless otherwise stated.

본 명세서에서 단수로 기재된 표현은 "하나" 또는 "단일" 등의 명시적인 표현을 사용하지 않은 이상, 단수 또는 복수로 해석될 수 있다.In the present specification, expressions described in the singular may be construed in the singular or plural unless an explicit expression such as “a” or “single” is used.

또한, 본 발명의 실시 예에서 사용되는 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성 요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.In addition, terms including ordinal numbers such as first, second, etc. used in an embodiment of the present invention may be used to describe the constituent elements, but the constituent elements should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, a first component may be referred to as a second component, and similarly, a second component may also be referred to as a first component.

또한, 본 발명의 실시 예에서, 무인기(Unmanned Aerial System, UAS)는 조종사가 탑승하지 않고, 무선 링크를 이용한 제어를 통해 자율적으로 비행 및 조종이 가능한 비행체일 수 있다. 일 예로, 무인기는 드론과 같이 저고도를 비행하는 소형 무인기일 수 있다. 또한, 일 예로, 무인기는 일정한 무게 이상으로 중대형 무인기일 수 있다. 이때, 중대형 무인기는 중고도, 고고도를 비행하는 무인기일 수 있다. 그러나 본 발명에서 무인기는 위에 기술된 것에 한정되지는 않는다. In addition, in an embodiment of the present invention, an unmanned aerial system (UAS) may be an aircraft capable of autonomously flying and manipulating through control using a wireless link without a pilot on board. For example, the unmanned aerial vehicle may be a small unmanned aerial vehicle flying at a low altitude, such as a drone. Also, as an example, the unmanned aerial vehicle may be a medium or large-sized unmanned aerial vehicle having a certain weight or more. In this case, the mid-to-large UAV may be a UAV flying at a medium or high altitude. However, in the present invention, the unmanned aerial vehicle is not limited to those described above.

이하, 본 발명의 실시 예에 따른 무인기의 임무용 데이터 전송을 위한 통신 방법 및 장치에 대하여 설명한다. Hereinafter, a communication method and apparatus for transmitting mission data of an unmanned aerial vehicle according to an embodiment of the present invention will be described.

본 발명의 실시 예에서는 소형 경량의 무인기 임무 시나리오를 고려했을 때, 무인기 임무용 통신의 새로운 전송파형(Waveform) 기술은 다음의 요구사항을 만족한다. In an embodiment of the present invention, when considering a small and lightweight UAV mission scenario, a new waveform technology for communication for an UAV mission satisfies the following requirements.

◆ 최대 전송 속도: 7 Mbps 이상◆ Maximum transfer rate: 7 Mbps or higher

◆ 최대 통신 반경: 30 km◆ Maximum communication radius: 30 km

◆ 최대 지원 무인기 수: 4대◆ Maximum number of UAVs supported: 4

◆ 저고도 무인기 운용 환경에서 동작 필요◆ Operation required in low-altitude UAV operation environment

▶ 다중경로 페이딩 고려 ▶ Consider multipath fading

◆저고도 무인기 운용 환경에서 동작 필요Required to operate in a low-altitude UAV operation environment

▶ 다중경로 페이딩 고려 ▶ Consider multipath fading

◆제어용 C 대역 통신링크와 상호 양립 필요◆Mutual compatibility with C-band communication link for control

▶ 인접 제어용 주파수와의 간섭 이슈 ▶ Interference with adjacent control frequencies

◆ 다양한 전송률 지원◆ Supports various transmission rates

◆ 소형 경량 저전력화 설계 필요◆ Small, lightweight and low-power design required

▶ 낮은 PAPR(Peak To Amplitude Power Ratio) 및 저복잡도 수신기 설계 ▶ Low Peak To Amplitude Power Ratio (PAPR) and low complexity receiver design

◆ 단방향 통신링크◆ One-way communication link

본 발명의 실시 예에서는 위에 기술된 바와 같은 요구 사항을 고려하여 다음과 같은 주요 특징을 갖는 전송파형(waveform) 기술을 제공한다. An embodiment of the present invention provides a transmission waveform technology having the following main characteristics in consideration of the requirements as described above.

◆ 프레임 구조◆ Frame structure

▶ LTE 기반 상위계층 적용을 위해 LTE 프레임 구조와 동일한 10ms 프레임 구조 ▶ 10ms frame structure identical to LTE frame structure for LTE-based upper layer application

▶ 제어용 C 대역 통신 표준 기술의 프레임 구조와 동일한 GPS(Global Positioning System) 기반의 50ms 수퍼 프레임 구조 ▶ 50ms super frame structure based on GPS (Global Positioning System) that is the same as the frame structure of C-band communication standard technology for control

◆ 전송파형(Waveform)◆ Waveform

▶ 소형 무인기의 SWaP(Size, Weight and Power) 관점에서 증폭기 비선형성 특성을 고려하여 단일 전송파 방식 선택(기존 WiFi 등 다중반송파 시스템에 비해 PAPR 특성 우수) ▶ From the SWaP (Size, Weight and Power) point of view of the small UAV, a single transmission wave method is selected in consideration of the amplifier non-linearity characteristics (excellent PAPR characteristics compared to existing multi-carrier systems such as WiFi)

▶ 다중 페이딩 채널 환경에서도 저복잡도 동작을 위해 SC-FDE (Single Carrier - Frequency Domain Equalization) 방식 적용 ▶ SC-FDE (Single Carrier - Frequency Domain Equalization) method applied for low-complexity operation even in a multi-fading channel environment

◆ 파일럿 배치◆ Pilot deployment

▶ 150km/h 이상의 무인기 속도를 고려한 파일럿 배치 ▶ Pilot deployment considering the speed of the UAV over 150km/h

▶ 1~2us 지연 확산(delay spread)을 고려한 파일럿 배치 ▶ Pilot arrangement considering 1~2us delay spread

◆ 프리앰블◆ Preamble

▶ PAPR 특성이 우수한 Zadoff-Zu 시퀀스 적용 ▶ Application of Zadoff-Zu sequence with excellent PAPR characteristics

◆ 변조 방식◆ Modulation method

▶ QPSK, 16QAM (또는 8PSK) ▶ QPSK, 16QAM (or 8PSK)

◆ 부호화 방식◆ Encoding method

▶ 펑처링된 터보 코딩(Punctured Turbo Coding) ▶ Punctured Turbo Coding

◆ MCS(Modulation and Coding Scheme) 모드◆ MCS (Modulation and Coding Scheme) mode

▶ 다양한 변부호화 모드 지원 (최소 0.4 Mbps, 최대 7 Mbps 이상 지원) ▶ Supports various encoding modes (minimum 0.4 Mbps, maximum 7 Mbps or more)

◆ 스펙트럼 효율◆ Spectral Efficiency

▶ 송신 스펙트럼 특성을 좋게 하기 위해 송신 필터링(Filtering) 적용 ▶ Applying transmission filtering to improve the transmission spectrum characteristics

위에 기술된 바와 같은 특징을 가지는 본 발명의 실시 예에 따른 통신 방법에 대해 보다 구체적으로 설명한다. A communication method according to an embodiment of the present invention having the characteristics as described above will be described in more detail.

상향링크 임무용 물리 채널(Physical Uplink Payload Channel, 이하 PUPCH)에 대한 다중 접속 방식은 CP(Cyclic Prefix)를 갖는 단일 반송파 주파수 도메인 등화(Single Carrier-Frequency Domain Equalization, SC-FDE) 방식을 기반으로 한다. 이중화 방식으로는 시간 분할 이중화 (Time Division Duplex, 이하 TDD)를 적용한다.The multiple access scheme for a Physical Uplink Payload Channel (hereinafter PUPCH) for an uplink mission is based on a Single Carrier-Frequency Domain Equalization (SC-FDE) scheme with a cyclic prefix (CP). . As a duplexing method, time division duplex (hereinafter referred to as TDD) is applied.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 프레임의 구조를 나타낸 도이다. 1 is a diagram showing the structure of a radio frame according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 실시 예에서, 달리 언급하지 않는 한, 시간 영역에서 다양한 필드의 크기는 Ts=1/(15000x2048)초 단위의 시간 단위로 표시된다. In an embodiment of the present invention, unless otherwise specified, the sizes of various fields in the time domain are expressed in time units of Ts=1/(15000x2048) seconds.

본 발명의 실시 예에 따른 무선 프레임은 도 1에서와 같이, Tf=50ms의 길이를 가지며, Tsf=10ms 길이를 가지는 복수의 서브프레임(예를 들어, 1번~5번 서브프레임들)으로 구성된다. 각각의 서브프레임은 상위 계층의 지시(indication)에 의해 사용 여부가 결정된다. 서브프레임이 사용되지 않을 때, 해당 서브프레임은 전송되지 않는다. 매 20의 정수배에 해당하는 무선 프레임 번호가 UTC(Coordinated Universal Time) 시간으로 1초의 정수배에 시작한다. A radio frame according to an embodiment of the present invention has a length of T f =50 ms, and a plurality of subframes (eg, subframes 1 to 5) having a length of T sf =10 ms, as shown in FIG. 1 , a radio frame according to an embodiment of the present invention. is composed of Whether to use each subframe is determined by an indication of a higher layer. When a subframe is not used, the subframe is not transmitted. A radio frame number corresponding to every integer multiple of 20 starts at an integer multiple of 1 second in Coordinated Universal Time (UTC) time.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 프레임의 서브프레임의 구조를 나타낸 도이다. 2 is a diagram illustrating the structure of a subframe of a radio frame according to an embodiment of the present invention.

각각의 서브프레임은 각각 Tsfi=10ms (i=1~5) 길이를 가지며, 연속적인 데이터 세그먼트(Data Segment) 부분으로 구성된다. 데이터 세그먼트는 도 2에서와 같이, 2개의 프리앰블 구간과, Nsf,slot개의 슬롯 구간으로 구성되며, 서브프레임 번호와 상관없이 동일한 구조 및 길이를 갖는다. 본 발명의 실시 예에서, 전송 파형으로는 SC-FDE 방식을 사용하므로, 2개의 프리앰블 구간은 제1 프리앰블 SC-FDE 심볼 및 제2 프리앰블 SC-FDE 심볼로 이루어진다. Each subframe has a length of T sfi =10ms (i=1 to 5), respectively, and is composed of a continuous data segment portion. As shown in FIG. 2 , the data segment is composed of two preamble sections and N sf,slot slot sections, and has the same structure and length regardless of the subframe number. In an embodiment of the present invention, since the SC-FDE scheme is used as the transmission waveform, two preamble sections include a first preamble SC-FDE symbol and a second preamble SC-FDE symbol.

서브프레임은 Nsf,slot개의 슬롯을 포함하며, 지원되는 구성(configuration)은 아래 표1과 같다. 표 1은 서브프레임에서 전송되는 슬롯의 수를 여러 서브프레임 구성 옵션에 따라 나타낸 것이다. 서브프레임의 구성은 운용 환경에 따라 상위 계층에 의해 결정될 수 있다. A subframe includes N sf,slot slots, and a supported configuration is shown in Table 1 below. Table 1 shows the number of slots transmitted in a subframe according to various subframe configuration options. The configuration of the subframe may be determined by a higher layer according to the operating environment.

서브프레임
구성
subframe
Configuration
서브프레임내 슬롯 수,

Figure pat00001
the number of slots in the subframe,
Figure pat00001
00 1111

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 서브프레임의 슬롯의 구조를 나타낸 도이다. 3 is a diagram illustrating the structure of a slot of a subframe according to an embodiment of the present invention.

슬롯은 Tslot=Nslot,blocks×(Ncp,samples+Ndata_block,samples)+Nslot,pilot_block× Ncp,samples+Npilot_block,samples)의 길이를 가지며, Nslot,SC-FDE_blocks 개의 SC-FDE 블록들을 포함한다. SC-FDE 블록들은 Nslot,data_blocks개의 SC-FDE 데이터 블록과 Nslot,pilot_block개의 SC-FDE 파일럿 블록으로 구성된다. 지원되는 구성은 다음 표 2와 같다. A slot has a length of Tslot=N slot,blocks ×(N cp,samples +N data_block,samples )+N slot,pilot_block × N cp,samples +N pilot_block,samples ), N slot,SC-FDE_blocks SC- Includes FDE blocks. The SC-FDE blocks are composed of N slot, data_blocks SC-FDE data blocks and N slot, pilot_block SC-FDE pilot blocks. Supported configurations are shown in Table 2 below.

서브프레임
구성
subframe
Configuration
슬롯 내 SC-FDE 블록 수
Nslot,SC-FDE_blocks
Number of SC-FDE blocks in a slot
N slot, SC-FDE_blocks
슬롯 내 파일럿 SC-FDE 블록 수
Nslot,pilot_blocks
Number of pilot SC-FDE blocks in a slot
N slots, pilot_blocks
슬롯 내 데이터 SC-FDE 블록 수
Nslot,data_blocks
Number of data SC-FDE blocks in a slot
N slots, data_blocks
00 2424 44 2020

슬롯 내에서 SC-FDE 파일럿 블록은 도 3에서와 같이, 매 5개의 SC-FDE 데이터 블록 이후에 삽입된다. 구성에 따른 SC-FDE 파일럿 블록의 위치는 다음 표 3와 같다.In the slot, the SC-FDE pilot block is inserted after every 5 SC-FDE data blocks, as shown in FIG. 3 . The positions of the SC-FDE pilot blocks according to the configuration are shown in Table 3 below.

구성Configuration SC-FDE 파일럿 블록 사이 간격Spacing between SC-FDE pilot blocks 슬롯 내 첫 번째 SC-FDE 파일럿 블록 위치First SC-FDE pilot block position in slot 슬롯 내 두 번째 SC-FDE 파일럿 블록 위치Second SC-FDE pilot block location in slot 슬롯 내 세 번째 SC-FDE 파일럿 블록 위치3rd SC-FDE pilot block position in slot 슬롯 내 네 번째 SC-FDE 파일럿 블록 위치4th SC-FDE pilot block position in slot 00 66 55 1111 1717 2323

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 슬롯의 블록의 구조를 나타낸 도이다. 4 is a diagram showing the structure of a block of a slot according to an embodiment of the present invention.

형태에 따라 SC-FDE 파일럿 블록과 SC-FDE 데이터 블록으로 나누어지는 SC-FDE 데이터/파일럿 블록은 TBlock = (Ncp,samples+Nblock,samples)Ts의 길이를 가지고, 도 4에서와 같이, Ncp개의 CP 샘플(Ts 길이단위 샘플)과 Nblock,samples개의 블록 샘플로 구성되며, Mblock,symbols 개의 변조 심볼을 전달한다. SC-FDE 파일럿 블록과 SC-FDE 데이터 블록은 동일한 구조를 가진다. The SC-FDE data/pilot block, which is divided into an SC-FDE pilot block and an SC-FDE data block according to the shape, has a length of T Block = (N cp,samples +N block,samples )T s , as shown in FIG. Similarly, it consists of N cp CP samples (T s length unit samples) and N block,samples block samples, and M block,symbols modulation symbols are transmitted. The SC-FDE pilot block and the SC-FDE data block have the same structure.

따라서, TBlock=TData_Block=TPilot_Block, Nblock,samples=NData_block,samples=NPilot_block,samples이며, 그리고 Mblock,symbols=MData_block,symbols=MPilot_block,symbols이다. 여기서 TData_Block은 SC-FDE 데이터 블록 길이를 나타내고, TPilot_Block은 SC-FDE 파일럿 블록 길이를 나타내며, NData_block,samples은 SC-FDE 데이터 블록 샘플 수를 나타내고, NPilot_block,samples은 SC-FDE 파일럿 블록 샘플 수를 나타내며, MData_block,symbols은 SC-FDE 데이터 블록 변조 심볼 수를 나타내고, MPilot_block,symbols은 SC-FDE 파일럿 블록 변조 심볼 수를 나타낸다. 구성에 따라 SC-FDE 데이터/파일럿 블록 구성은 다음 표 4와 같다.Thus, T Block =T Data_Block =T Pilot_Block , N block,samples =N Data_block,samples =N Pilot_block,samples , and M block,symbols =M Data_block,symbols =M Pilot_block,symbols . Where T Data_ Block denotes an SC-FDE data block length, TPilot _Block the SC-FDE represents the pilot block length, N Data_block, samples are SC-FDE data block represents the number of samples, N Pilot_block, samples are SC-FDE pilot represents the number of block samples, M Data_block,symbols represents the number of SC-FDE data block modulation symbols, and M Pilot_block,symbols represents the number of SC-FDE pilot block modulation symbols. According to the configuration, the SC-FDE data/pilot block configuration is shown in Table 4 below.

구성Configuration SC-FDE 데이터/파일럿 블록 내 변조 심볼 수 Mblock,symbols Number of modulation symbols in SC-FDE data/pilot block M block,symbols SC-FDE 데이터/파일럿 블록 내 변조 샘플 수 Nblock,samples Number of modulated samples in SC-FDE data/pilot block N block,samples SC-FDE 데이터/파일럿 블록 내 CP 샘플의 변조 심볼 수
Mcp,symbols
Number of modulation symbols in CP samples in SC-FDE data/pilot block
M cp,symbols
SC-FDE 데이터/파일럿 블록 내 CP 샘플의 변조 샘플 수
Ncp,samples
Number of modulated samples of CP samples in SC-FDE data/pilot block
N cp, samples
00 256256 10241024 3232 128128

SC-FDE 파일럿 블록은 Tpilot_Block=(Ncp,samples+Npilot_block,samples)Ts 길이를 가지고, Ncp,samples개의 CP 샘플 및 Npilot_block,samples개의 파일럿 샘플로 구성되며, MPilot_block,symbols개의 파일럿 심볼 시퀀스를 전달한다.The SC-FDE pilot block has a length of T pilot_Block = (N cp,samples +N pilot_block,samples )T s and consists of N cp,samples CP samples and N pilot_block,samples pilot samples, and M Pilot_block,symbols Conveys a pilot symbol sequence.

SC-FDE 데이터 블록은 Tdata_Block=(Ncp,samples+Ndata_block,samples)Ts 길이를 가지고, Ncp,samples개의 CP 샘플 및 Nata_block,samples개의 데이터 샘플로 구성되며, Mdata_block,symbols개의 데이터 심볼 시퀀스를 전달한다.An SC-FDE data block has a length of T data_Block =(N cp,samples +N data_block,samples )T s and consists of N cp,samples CP samples and N ata_block,samples data samples, and M data_block,symbols Carries a sequence of data symbols.

첫 번째(또는 제1) SC-FDE 프리앰블 블록은 T1st_preamble_block=(NCP,samples+N1st_preamble_block,samples)Ts 길이를 가지고, NCP,samples개의 CP 샘플과 N1st_preamble_block,samples개의 프리앰블 블록 샘플들로 구성되며, M1st_preamble_block,symbols개의 심볼 시퀀스를 전달한다. 첫 번째 SC-FDE 프리앰블 블록 구성은 표 5와 같다.The first (or first) SC-FDE preamble block has a length of T 1st_preamble_block = (N CP,samples +N 1st_preamble_block,samples )T s , N CP,samples CP samples and N 1st_preamble_block,samples preamble block samples It consists of M 1st_preamble_block,symbols, and delivers a symbol sequence. The first SC-FDE preamble block configuration is shown in Table 5.

구성Configuration 첫번째 SC-FDE 프리앰블 블록 내 변조 심볼 수 M1st_preamble_block,symbols Number of modulation symbols in the first SC-FDE preamble block M 1st_preamble_block,symbols 첫번째 SC-FDE 프리앰블 블록 샘플 수 N1st_preamble_block,symbols Number of samples of the first SC-FDE preamble block N 1st_preamble_block,symbols 첫번째 SC-FDE 프리앰블 블록 내 CP 샘플의 변조 심볼 수
Mcp,symbols
Number of modulation symbols of CP samples in the first SC-FDE preamble block
M cp,symbols
첫번째 SC-FDE 프리앰블 블록 내 CP 샘플의 변조 샘플 수
Ncp,samples
Number of modulation samples of CP samples in the first SC-FDE preamble block
N cp, samples
00 256256 10241024 128128 512512

두 번째(또는 제2) SC-FDE 프리앰블 블록은 T2nd_preamble_block=(NCP,samples+N2nd_preamble_block,samples)Ts 길이를 가지고, NCP,samples개의 CP 샘플과 N2nd_preamble_block,samples개의 프리앰블 블록 샘플들로 구성되며, M2nd_preamble_block,symbols 개의 심볼 시퀀스를 전달한다. 구성에 따라, 두 번째 SC-FDE 프리앰블 블록 구성은 표 6과 같다.The second (or second) SC-FDE preamble block has a length of T 2nd_preamble_block = (N CP,samples +N 2nd_preamble_block,samples )T s , N CP,samples CP samples and N 2nd_preamble_block,samples preamble block samples It consists of M 2nd_preamble_block,symbols, and delivers a sequence of symbols. According to the configuration, the second SC-FDE preamble block configuration is shown in Table 6.

구성Configuration 두번째 SC-FDE 프리앰블 블록 내 변조 심볼 수 M2nd_preamble_block,symbols Number of modulation symbols in the second SC-FDE preamble block M 2nd_preamble_block,symbols 두번째 SC-FDE 프리앰블 블록 샘플 수 N2nd_preamble_block,symbols Second SC-FDE preamble block sample number N 2nd_preamble_block,symbols 두번째 SC-FDE 프리앰블 블록 내 CP 샘플의 변조 심볼 수
Mcp,symbols
Number of modulation symbols of CP samples in the second SC-FDE preamble block
M cp,symbols
두번째 SC-FDE 프리앰블 블록 내 CP 샘플의 변조 샘플 수
Ncp,samples
Number of modulation samples of CP samples in the second SC-FDE preamble block
N cp, samples
00 256256 10241024 128128 512512

첫 번째 프리앰블 블록 시퀀스는 M1st_preamble_block,symbols 길이를 가지는 소수(Prime Number) 길이의 q1번째 루트(root) Zadoff-Chu 시퀀스를 통해 다음과 같이 생성된다. 여기서 q1은 임의의 고정적인 값을 가질 수도 있으며, 예를 들어, 0 이상의 정수일 수 있다. The first preamble block sequence is generated as follows through the q 1st root Zadoff-Chu sequence of a prime number having a length of M 1st_preamble_block,symbols. Here, q 1 may have an arbitrary fixed value, for example, may be an integer greater than or equal to 0.

Figure pat00002
Figure pat00002

여기서, Ncell_ID는 셀 ID를 나타낸다. Here, N cell_ID represents a cell ID.

두 번째 SC-FDE 프리앰블 블록 및 파일럿 블록 시퀀스는 다음과 같이 정의되는 M2nd_preamble_block,symbols=Mpilot_block,symbols 길이를 가지는 짝수(Even Number) 길이의 q2,i번째 루트 Zadoff-Chu 시퀀스를 통해 생성된다.The second SC-FDE preamble block and pilot block sequence are generated through the q 2, i- th root Zadoff-Chu sequence of an even length having a length of M 2nd_preamble_block,symbols =M pilot_block,symbols defined as follows. .

Figure pat00003
Figure pat00003

여기서 q2,i는 다양한 값을 가질 수도 있으며, 예를 들어, q2,i=127과 같이 고정적인 값을 가질 수도 있다.Here, q 2,i may have various values, for example, may have a fixed value such as q 2,i =127.

생성된 q2,i번째 루트 Zadoff-Chu 시퀀스는 u={u0, u1, ..., u29}의 그룹으로 나뉘고, i번째 그룹, ui=q2,i의 값을 가진다. 생성된 Zadoff-Chu 시퀀스 그룹 u로부터 다음과 같은 그룹 호핑 패턴(hopping pattern)에 따라 두 번째 프리앰블 및 파일럿 블록 시퀀스 그룹 x는 다음과 같이 정의된다.The generated q 2,i- th root Zadoff-Chu sequence is divided into groups of u={u 0 , u 1 , ..., u 29 }, and the i-th group has a value of u i =q 2,i . From the generated Zadoff-Chu sequence group u, the second preamble and pilot block sequence group x are defined as follows according to the following group hopping pattern.

Figure pat00004
Figure pat00004

여기서 fgs(ns)와 fss는 다음과 같이 정의된다.where f gs ( n s ) and f ss are defined as

Figure pat00005
Figure pat00005

여기서, c는 다음과 같은 cinit에 의해 초기화되는 31 길이를 가지는 골드(Gold) 시퀀스 생성기로부터 획득된다.Here, c is obtained from a Gold sequence generator having a length of 31 initialized by c init as follows.

Figure pat00006
Figure pat00006

여기서 두 번째 프리앰블 블록 시퀀스는 ns=0의 값을 가지며, i번째(0≤i≤33) 슬롯의 j(0≤j≤3)번째 파일럿 블록 시퀀스는 ns=4xi+j+1의 값을 가진다.Here, the second preamble block sequence has a value of n s =0, and the j (0≤j≤3)-th pilot block sequence of the i-th (0≤i≤33) slot has a value of n s =4xi+j+1 have

본 발명의 실시 예에 따라, 두 번째 프리앰블 시퀀스 및 파일럿 시퀀스는 30개의 루트 시퀀스를 가지는 그룹을 통해 셀 ID 및 슬롯 넘버, 파일럿 블록 넘버에 따라 다르게 적용되는 그룹 호핑 패턴을 적용하여 30개 루트 시퀀스 중 생성되는 한 개를 기반으로 할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the second preamble sequence and the pilot sequence are among the 30 root sequences by applying a group hopping pattern that is differently applied according to a cell ID, a slot number, and a pilot block number through a group having 30 root sequences. It can be based on one being created.

데이터 심볼 시퀀스는 다음과 같은 과정을 통해 생성된다.A data symbol sequence is generated through the following process.

먼저, 각각의 코드워드(codeword) q에 대해서, 1개 슬롯 내 코드워드 q에서 전송되는 비트 블록 b(q)(0), ..., b(q)(M(q)bit-1) (여기서, M(q)bit는 코드워드 q에서 전송되는 비트 수를 나타낸다)은 변조 전에 셀 특정 스크램블링 시퀀스를 가지고 스크램블되어야 한다. 스크램블된 비트 블록 b’(q)(0), ..., b’(q)(M(q)bit-1)은 다음과 같이 정의된다.First, for each codeword q, a bit block b (q) (0), ..., b (q) (M (q) bit-1) transmitted in codeword q in one slot (where M (q) bit represents the number of bits transmitted in codeword q) must be scrambled with a cell-specific scrambling sequence before modulation. The scrambled bit block b '(q) (0), ..., b '(q) (M (q) bit-1) is defined as follows.

Figure pat00007
Figure pat00007

여기서, 스크램블링 시퀀스 c(q)(i)는 하단에서 정의한다. 하단에서 정의하는 스크램블링 시퀀스 생성기는 각 슬롯의 시작에서 cinit=nRNTI·215+ns·28+NCell_ID로 초기화된다. 여기서 nRNTI는 상위 계층에서 전달되는 PDPCH 전송과 관련된 RNTI(Radio Network Temporary Identifier)에 대응되는 값이며, ns는 슬롯 번호를 나타낸다. Here, the scrambling sequence c (q) (i) is defined at the bottom. The scrambling sequence generator defined below is initialized with c init = n RNTI ·215+n s ·28+N Cell_ID at the beginning of each slot. Here, n RNTI is a value corresponding to a Radio Network Temporary Identifier (RNTI) related to PDPCH transmission transmitted from a higher layer, and n s represents a slot number.

각 슬롯에서는 1개의 코드워드가 전송된다.One codeword is transmitted in each slot.

각 코드워드 q에 대해서, 스크램블된 비트 블록 b’(q)(0), ..., b’(q)(M(q)block,bit-1)이 변조된다. 이때, QPSK(Quadrature Phase Shift Keying), 8PSK(Phase-shift keying)와 같은 PSK 계열 변조나 16QAM(Quadrature Amplitude Modulation), 64QAM 같은 QAM 계열 변조 방식이 사용될 수 있다. 여기서, 탑재 무선국 SWaP(Size, Weight and Power) 등을 고려했을 때 저사양의 고출력 증폭기를 사용하기 위해 선형성이 좋은 변조 방식 QPSK, 8PSK을 선택할 수도 있으며, 데이터 전송 속도 등을 고려했을 때 16QAM, 64QAM 같은 보다 고차원 변조를 적용할 수 있다. 여기서는 탑재 무선국 SWaP과 HD(High Definition)급 영상 전송을 위한 요구 전송률 등을 모두 고려하여 QPSK와 8PSK, 16QAM 변조를 상위계층 시그널링에 따라 적용한다.For each codeword q, the scrambled bit block b '(q) (0), ..., b '(q) (M (q) block,bit-1) is modulated. In this case, a PSK-based modulation such as Quadrature Phase Shift Keying (QPSK) or 8PSK (Phase-shift Keying) or a QAM-based modulation scheme such as 16QAM (Quadrature Amplitude Modulation) or 64QAM may be used. Here, in consideration of the onboard radio station SWaP (Size, Weight and Power), etc., in order to use a low-spec high-power amplifier, it is possible to select modulation methods QPSK and 8PSK with good linearity, and 16QAM, 64QAM, etc. Higher-order modulation can be applied. Here, QPSK, 8PSK, and 16QAM modulation are applied according to higher layer signaling in consideration of the SWaP of the onboard wireless station and the required data rate for HD (High Definition) level image transmission.

변조에 따라 생성된 복수 심볼 블록 d(q)(0), ..., d(q)(M(q) data_block,symbols-1)은 각 슬롯 내의 SC-FDE 데이터 블록으로 매핑된다. 각 코드워드 q에 대해서, 매핑되는 SC-FDE 데이터 블록 시퀀스 adata m,l는 다음과 같이 정의된다.A plurality of symbol blocks d (q) (0), ..., d (q) (M (q) data_block,symbols -1) generated according to modulation are mapped to SC-FDE data blocks in each slot. For each codeword q, the mapped SC-FDE data block sequence a data m,l is defined as follows.

Figure pat00008
Figure pat00008

여기서 m=(n mod Mdata_block,symbols), l=n/Mdata_block,symbols이다. where m=(n mod M data_block,symbols ), l=n/M data_block,symbols .

스크램블링을 위한 의사 잡음 시퀀스는 길이 31을 가지는 골드 시퀀스에 의해 정의된다. n=0, 1, ..., MPN-1에 대해서 MPN의 길이를 가지는 출력 시퀀스 c(n)은 다음과 같이 정의 된다.A pseudo-noise sequence for scrambling is defined by a Gold sequence having a length of 31. An output sequence c(n) having a length of MPN for n=0, 1, ..., M PN -1 is defined as follows.

Figure pat00009
Figure pat00009

여기서 Nc=1600이고, 첫 번째 m 시퀀스 x1은 x1(0)=1, n=1, 2, ..., 30에 대해서 x1(n)=0으로 초기화된다. 두 번째 m 시퀀스 x2는 골드 시퀀스가 사용되는 애플리케이션에 따른 값(Σ30 i=0 x2(i)x2i)을 가지고 cinit에 의해 초기화된다. 예를 들어, 스크램블링을 위해 골드 시퀀스가 사용될 경우, 두 번째 m 시퀀스는 cinit=nRNTI·215+ns·28+NCell_ID로 초기화된다.Here, N c =1600, and the first m sequence x 1 is initialized to x 1 (n) = 0 for x 1 (0) = 1, n = 1, 2, ..., 30. The second m sequence x 2 is initialized by c init with a value depending on the application in which the gold sequence is used (Σ 30 i = 0 x 2 (i)x2 i ). For example, when a gold sequence is used for scrambling, the second m sequence is initialized with c init =n RNTI ·2 15 +n s ·2 8 +N Cell_ID .

각 서브프레임의 첫 번째 SC-FDE 프리앰블 블록에 대해서, -MfiltNsymbol,oversamplesTs/2≤t<(Ncp,samples+N1st_preamble_block,samples)Ts+MfiltNsymbol,oversamplesTs/2 범위에서, 첫 번째 SC-FDE 프리앰블 블록에 대한 시간 연속적인 신호 s1st_preamble(t)는 다음 수학식 9와 같이 정의된다. Nsymbol,oversamples은 변조 심볼당 샘플 수를 의미하며 4의 값을 가진다. Mfilt는 변조 심볼에 대한 전송 필터 펄스 p(t)의 길이를 나타낸다.For the first SC-FDE preamble block of each subframe, -M filt N symbol, oversamples T s /2≤t<(N cp,samples +N 1st_preamble_block,samples )T s +M filt N symbol,oversamples T s In the /2 range, the time-continuous signal s 1st_preamble (t) for the first SC-FDE preamble block is defined as in Equation 9 below. N symbol, oversamples means the number of samples per modulation symbol and has a value of 4. M filt represents the length of the transmit filter pulse p(t) for the modulation symbol.

Figure pat00010
Figure pat00010

여기서 xq1 시퀀스는 첫 번째 SC-FDE 프리앰블 블록 시퀀스를 의미하며, 변조 심볼 주기 T는 T=Nsymbol,oversamplesxTs로 정의된다. 그리고 변조 심볼에 대한 전송 필터 펄스 p(t)는 다음과 같이 RRC(root-raised-cosine) 필터로 정의된다.Here, the x q1 sequence means the first SC-FDE preamble block sequence, and the modulation symbol period T is defined as T=N symbol, oversamples xT s. And, the transmission filter pulse p(t) for the modulation symbol is defined as a root-raised-cosine (RRC) filter as follows.

Figure pat00011
Figure pat00011

여기서 β는 롤오프(roll-off) 지수(factor)로써 0.3의 값을 갖는다.Here, β is a roll-off factor and has a value of 0.3.

다음으로 각 서브프레임의 두 번째 SC-FDE 프리앰블 및 파일럿 블록에 대해서, -MfiltNsymbol,oversamplesTs/2≤t <(Ncp,samples+N2nd_preamble/pilot_block,samples)Ts +MfiltNsymbol,oversamplesTs/2 범위에서, 두 번째 SC-FDE 프리앰블 또는 파일럿 블록에 대한 시간 연속적인 신호 s2nd_preamble/pilot(t)는 다음 수학식 11과 같이 정의된다. Nsymbol,oversamples은 변조 심볼당 샘플 수를 의미하며 4의 값을 가진다. Mfilt는 변조 심볼에 대한 전송 필터 펄스 p(t)의 길이를 나타낸다.Next, for the second SC-FDE preamble and pilot block of each subframe, -M filt N symbol, oversamples T s /2≤t <(N cp,samples +N 2nd_preamble/pilot_block,samples )T s +M filt In the range of N symbol, oversamples T s /2, a time-continuous signal s 2nd_preamble/pilot (t) for the second SC-FDE preamble or pilot block is defined as in Equation 11 below. N symbol, oversamples means the number of samples per modulation symbol and has a value of 4. M filt represents the length of the transmit filter pulse p(t) for the modulation symbol.

Figure pat00012
Figure pat00012

여기서 xq2 시퀀스는 두 번째 SC-FDE 프리앰블 및 파일럿 블록 시퀀스 생성 방법에 따라 생성된 두 번째 SC-FDE 프리앰블 및 파일럿 블록 시퀀스를 나타낸다.Here, the x q2 sequence represents the second SC-FDE preamble and pilot block sequence generated according to the method of generating the second SC-FDE preamble and pilot block sequence.

다음으로 각 서브프레임의 l 번째 SC-FDE 데이터 블록에 대해서, -MfiltNsymbol,oversamplesTs/2≤t<(Ncp,samples+Ndata_block,samples)Ts+MfiltNsymbol,oversamplesTs/2 범위에서, l번째 SC-FDE 데이터 블록에 대한 시간 연속적인 신호 sdata,l(t)는 다음 수학식 12와 같이 정의된다. Nsymbol,oversamples은 변조 심볼당 샘플 수를 의미하며 4의 값을 가진다. Mfilt는 변조 심볼에 대한 전송 필터 펄스 p(t)의 길이를 나타낸다.Next, for the l-th SC-FDE data block of each subframe, -M filt N symbol, oversamples T s /2≤t<(N cp,samples +N data_block,samples )T s +M filt N symbol,oversamples In the range T s /2, the time-sequential signal s data,l (t) for the l-th SC-FDE data block is defined as in Equation 12 below. N symbol, oversamples means the number of samples per modulation symbol and has a value of 4. M filt represents the length of the transmit filter pulse p(t) for the modulation symbol.

Figure pat00013
Figure pat00013

여기서 am,l 시퀀스는 다음과 같이 슬롯 내의 l 번째 SC-FDE 데이터 블록의 m 번째 변조 심볼 시퀀스를 나타낸다.Here, a m,l sequence represents the m-th modulation symbol sequence of the l-th SC-FDE data block in the slot as follows.

Figure pat00014
Figure pat00014

심볼 전송률 Rmod는 7,680,000sps(symbols per second)을 가지며, RRC 심볼 전송 필터의 롤 오프 지수 0.3을 고려하였을 때, 전송 대역폭은 9,984,000Hz를 갖는다.The symbol rate R mod has 7,680,000sps (symbols per second), and when the roll-off index 0.3 of the RRC symbol transmission filter is considered, the transmission bandwidth has 9,984,000 Hz.

상위 계층에서 내려오는 정보 비트에 대한 부호화는, 매 슬롯 마다 1개의 전송 블록 형태의 데이터가 부호화 유닛으로 전달되며, 다음과 같은 단계를 통해 부호화된다.Data in the form of one transport block is transmitted to the encoding unit for each slot and encoded through the following steps.

먼저, 전송 블록에 CRC(cyclic redundancy check)를 삽입한다. 전송 블록을 코드 블록으로 분할하고, 분할된 코드 블록에 각각 CRC를 삽입한다.First, a cyclic redundancy check (CRC) is inserted into a transport block. A transport block is divided into code blocks, and a CRC is inserted into each of the divided code blocks.

다음에 코드 블록에 대해 터보 부호화를 수행한다. 터보 부호화된 코드 블록에 대해 레이트(rate) 매칭을 수행한다.Next, turbo encoding is performed on the code block. Rate matching is performed on turbo-coded code blocks.

레이트 매칭 과정 이후에 코드 블록 연접(Concatenation) 과정이 수행된다. 레이트 매칭된 코드 블록이 연접되어 부호화된 데이터 비트의 시퀀스를 형성한다. After the rate matching process, a code block concatenation process is performed. The rate-matched code blocks are concatenated to form a sequence of coded data bits.

한편, 제어 정보에 대하여 채널 코딩을 수행하여 부호화된 제어 비트의 시퀀스를 형성하며, 이후, 부호화된 데이터 비트의 시퀀스와 부호화된 제어 비트의 시퀀스를 다중화하여 다중화된 비트의 시퀀스를 출력한다.Meanwhile, channel coding is performed on the control information to form a sequence of coded control bits, and then, the sequence of coded data bits and the sequence of coded control bits are multiplexed to output a multiplexed sequence of bits.

위에 기술된 바와 같은 단계들을 거쳐 부호화된 비트들은 추가적으로 다음과 같은 과정의 채널 인터리버를 적용한다. Bits encoded through the steps described above are additionally applied with a channel interleaver in the following process.

채널 인터리버로의 입력 벡터 시퀀스들을 g0, g1, g2, g3, ..., gH’-1으로 정의한다. 여기서 H'는 슬롯 내 전체 변조 심볼 수를 나타낸다. 채널 인터리버로부터의 출력 비트 시퀀스는 다음과 같이 유도된다.Define the input vector sequences to the channel interleaver as g 0 , g 1 , g 2 , g 3 , ..., g H'-1 . Here, H' represents the total number of modulation symbols in a slot. The output bit sequence from the channel interleaver is derived as follows.

(1) 행렬의 행 수, Cmux는 Cmux=Nslot,data_blocks의 값을 가진다. 행렬의 행은 왼쪽 행부터 0, 1, ..., Cmux-1으로 번호화된다. Nslot,data_blocks는 슬롯 내의 SC-FDE 데이터 블록의 수를 나타낸다.(1) The number of rows in the matrix, C mux has a value of C mux =N slot,data_blocks. The rows of the matrix are numbered 0, 1, ..., C mux -1 from the left row. N slot,data_blocks represents the number of SC-FDE data blocks in the slot.

(2) 행렬의 열의 수, Rmux는 Rmux=(H'·Qm)/Cmux의 값을 가지며, R'mux를 R'mux=Rmux/Qm으로 정의한다. 사각 행렬의 열은 위로부터 0, 1, ..., Rmux-1로 번호화된다.(2) The number of columns in the matrix, R mux, has a value of R mux =(H'·Q m )/C mux , and R' mux is defined as R' mux =R mux /Q m . The columns of the rectangular matrix are numbered 0, 1, ..., R mux -1 from the top.

(3) 입력 벡터 시퀀스 gk (k=0, 1, ..., H’-1)를 Qm개의 열들의 집합 단위로 (CmuxxRmux) 행렬 내에 쓴다. 이때 0번 행렬의 0번부터 (Qm-1)번 열까지의 벡터 yo을 시작으로 하고, 이미 입력된 행렬 항목은 건너뛴다.(3) The input vector sequence g k (k=0, 1, ..., H'-1) is written in a (C mux xR mux ) matrix as a set unit of Q m columns. At this time, starting with the vector y o from the 0 to the (Q m -1) column of the 0 matrix, the already entered matrix items are skipped.

Figure pat00015
Figure pat00015

관련 의사코드(Pseudocode)는 다음과 같다.The related pseudocodes are as follows.

Figure pat00016
Figure pat00016

(4) 블록 인터리버의 출력은 (CmuxxRmux) 행렬의 열별로 읽는 비트 시퀀스이다. 채널 인터리빙 후의 벡터 시퀀스들은 h0, h1, h2, h3, ..., hH’-1으로 정의한다.(4) The output of the block interleaver is a bit sequence read for each column of the (C mux xR mux ) matrix. Vector sequences after channel interleaving are defined as h 0 , h 1 , h 2 , h 3 , ..., h H'-1 .

변조 차수와 전송 블록 크기(Transport Block Size, 이하 TBS)는 변조 및 부호화 방식에 따라 다음 표 7과 같이 결정된다. 변조 및 부호화 방식에 대한 인덱스 IMCS는 상위계층에서 주어진다.The modulation order and transport block size (hereinafter referred to as TBS) are determined as shown in Table 7 according to the modulation and coding method. The index I MCS for the modulation and coding scheme is given by a higher layer.

구성 0configuration 0 구성 1configuration 1 MCS
인덱스
IMCS
MCS
index
I MCS
변조 차수
Qm
modulation order
Q m
구성 0에 대한 전송 블록 크기
A
Transport block size for configuration 0
A
MCS
인덱스
IMCS
MCS
index
I MCS
변조
차수
Qm
tampering
degree
Q m
구성 `1에 대한 전송 블록 크기
A
Transport block size for configuration `1
A
00 22 10321032 00 22 10321032 1One 22 20882088 1One 22 20882088 22 22 37523752 22 22 37523752 33 33 51605160 33 44 51605160 44 33 64566456 44 44 64566456 55 33 1029610296 55 44 1029610296

전력 제어는 탑재 무선국(ARS, aircraft radio station)에서 하향링크 임무용 물리 채널(PDPCH)의 전송 전력을 제어한다. 전력 제어 방식은 선택적으로 적용한다.Power control controls the transmission power of a physical channel (PDPCH) for a downlink mission in an aircraft radio station (ARS). The power control method is selectively applied.

ARS에서 서브프레임 i에서 하향링크 제어용 물리 채널(PDCCH, Physical Downlink Control Channel)과 동시에 PDPCH 채널을 송신하지 않을 경우, PDPCH 전송을 위한 ARS 송신 전력은 다음과 같이 정의된다.In the case of not transmitting a PDPCH channel simultaneously with a physical downlink control channel (PDCCH) for downlink control in subframe i in ARS, ARS transmission power for PDPCH transmission is defined as follows.

Figure pat00017
Figure pat00017

ARS에서 서브프레임 i에서 하향링크 제어용 물리 채널 (PDCCH)과 동시에 PDPCH 채널을 송신할 경우, PDPCH 전송을 위한 ARS 송신 전력은 다음과 같이 정의된다.When a PDPCH channel is transmitted simultaneously with a physical channel for downlink control (PDCCH) in subframe i in ARS, ARS transmission power for PDPCH transmission is defined as follows.

Figure pat00018
Figure pat00018

여기서 PCMAX, linear 값으로 상위 계층에서 주어지는 ARS 송신 전력을 타내고,

Figure pat00019
는 PDCCH 채널 송신 전력을 나타내며, PO_PDPCH은 상위 계층에서 주어지는 서빙 지상 무선국(GRS, Ground Radio Station)에서 수신되는 목표 PDPCH 수신 전력에 대한 파라미터를 나타내고, PL은 ARS에서 계산되는 서빙 GRS에 대한 dB 스케일 하향링크 경로 손실 추정값을 나타낸다. 경로 손실값 PL은 PL=PUCCH_RSTP-PUCCH_RSRP로 계산되며, 여기서 PUCCH_RSTP는 상위계층에서 제공되는 PUCCH 참조 신호 송신 전력 값을 나타내고, PUCCH_RSRP는 상위계층에서 제공되는 PUCCH 참조 신호 수신 전력 값을 나타낸다.Here, P CMAX , a linear value, represents the ARS transmit power given by the upper layer,
Figure pat00019
represents the PDCCH channel transmission power, P O_PDPCH represents a parameter for the target PDPCH reception power received from the serving ground radio station (GRS) given in the upper layer, and PL is the dB scale for the serving GRS calculated in the ARS Indicates the downlink path loss estimate. The path loss value PL is calculated as PL=PUCCH_RSTP-PUCCH_RSRP, where PUCCH_RSTP represents a PUCCH reference signal transmission power value provided from an upper layer, and PUCCH_RSRP represents a PUCCH reference signal reception power value provided from an upper layer.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 각 구성별 신호 전송을 나타낸 예시도이다. 5 is an exemplary diagram illustrating signal transmission for each configuration according to an embodiment of the present invention.

도 5에서, 구성 1(Configuration 1)은 하향 링크만으로 구성되며 연속적으로 신호를 전송할 경우의 구성을 보여준다. 이에 반해 구성 2(Configuration 2)는 하향링크만으로 구성되지만, 일부 서브프레임의 슬롯에서 신호를 전송하지 않는 구성을 보여준다. 이는 C 대역 임무용 데이터 링크가 인접하여 사용 가능한 C 대역 제어용 통신과의 간섭을 피하기 위한 구성이다. C 대역 제어용 통신의 경우 50ms 길이의 프레임 구조는, 23ms 길이의 첫 번째 서브프레임에서의 신호 송신, 그리고 그 이후에 1.3ms 길이의 보호 구간, 그 이후에 23ms 길이의 서브프레임에서의 신호 송신, 마지막으로 2.7ms의 보호 구간을 포함한다. 구성 2는 제어용 통신의 보호 구간 동안 임무용 데이터 신호를 전송하지 않음으로써 제어용 통신과의 간섭을 회피할 수 있다. In FIG. 5 , Configuration 1 is configured only in downlink and shows a configuration in which signals are continuously transmitted. In contrast, configuration 2 (Configuration 2) shows a configuration that consists of only downlink, but does not transmit a signal in slots of some subframes. This is a configuration to avoid interference with the C-band control communication that is available adjacent to the data link for the C-band mission. In the case of C-band control communication, the 50ms-long frame structure is a signal transmission in the first subframe of 23ms length, followed by a guard period of 1.3ms in length, and then signal transmission in a subframe of 23ms in length, and the last includes a guard interval of 2.7 ms. Configuration 2 can avoid interference with the control communication by not transmitting the mission data signal during the guard period of the control communication.

다음으로 구성 3(Configuration 3)은 C 대역 제어용 상향링크 전송 구간 동안에 임무용 통신 신호 전송을 하지 않는 구성이다. 이는 탑재 무선국에서 임무용 송신 신호가 제어용 수신 신호의 간섭을 주지 않기 위한 구성이다. Next, configuration 3 (Configuration 3) is a configuration that does not transmit a communication signal for a mission during the uplink transmission period for control of the C band. This is a configuration so that the transmission signal for mission does not interfere with the reception signal for control in the onboard radio station.

다음으로 구성 4(Configuration 4) 내지 구성 7(Configuration 7)은 단방향 링크가 아닌 양방향 임무용 통신링크를 지원할 경우의 구성들을 보여준다. 양방향 링크의 상하향링크 변화는 10ms 서브프레임 내에서 이루어지며, 서브프레임마다 동일하게 동작하는 구성을 보여준다. Next, Configuration 4 to Configuration 7 show configurations in the case of supporting a communication link for a two-way mission rather than a unidirectional link. The uplink/downlink change of the bidirectional link is made within a 10ms subframe, and shows a configuration that operates the same for each subframe.

구성 4는 비대칭 상하향링크 구성을 보여주는 구성이다. 시작은 하향링크로 시작하며 통상 임무용 데이터링크는 무인기에서 수행한 임무데이터 트래픽 양이 무선국에서 무인기로 송신하는 데이터 트래픽 양보다 많기 때문에 하향링크 전송 구간이 길게 구성된다. 이를 반영한 구조이며 하향링크와 상향링크 사이에는 보호구간이 존재한다. 보호 구간의 길이는 셀 운용 반경에 따라 1개 이상의 슬롯으로 구성될 수 있다. 하향링크 전송을 위한 프리앰블 및 슬롯 구조는 위에서 설명한 프리앰블 및 슬롯 구조를 동일하게 적용하며, 상향링크 또한 하향링크에서 사용하는 프리앰블 및 슬롯 구조를 그대로 적용하여 구현의 용이성을 증대시킨다. Configuration 4 is a configuration showing an asymmetric DL configuration. The start starts with a downlink, and the downlink transmission section is configured to be long because the amount of mission data traffic performed by the UAV is larger than the amount of data traffic transmitted from the wireless station to the UAV in the normal mission data link. The structure reflects this, and a guard interval exists between the downlink and the uplink. The length of the guard interval may consist of one or more slots according to the cell operating radius. The preamble and slot structures for downlink transmission apply the same preamble and slot structures as described above, and the preamble and slot structures used in the uplink and downlink are applied as they are to increase the ease of implementation.

구성 5(Configuration 5)는 상하향링크 대칭 트래픽을 고려한 프레임 구성이다. 예를 들어, 무인기를 통한 음성 마이크 방송 임무 수행의 경우 지상 무선국에서 탑재 무선국으로 전송되는 음성 트래픽과 탑재 무선국에서 지상 무선국으로 전송하는 음성 트래픽의 양이 비슷할 수 있다. 구성 5는 구성 4와 상하향링크에 사용되는 슬롯 구간의 길이만 상이하며, 프리앰블 및 슬롯 구조는 동일하게 적용된다. Configuration 5 is a frame configuration in consideration of uplink and downlink symmetric traffic. For example, in the case of performing a voice microphone broadcasting mission through an unmanned aerial vehicle, the amount of voice traffic transmitted from the terrestrial radio station to the on-board radio station and the amount of voice traffic transmitted from the on-board radio station to the terrestrial radio station may be similar. Configuration 5 is different from configuration 4 only in the length of the slot section used for uplink and downlink, and the preamble and slot structure are applied the same.

구성 6(Configuration 6)은 구성 4 대비 상대적으로 작은 비대칭성을 가지는 상하향링크를 위한 구성을 보여주며, 구성 7(Configuration 7)은 지상 무선국과 탑재 무선국간 통신 반경 증대에 따라 구성 4 대비 보다 많은 보호 구간이 필요할 경우의 구성을 보여준다. 이외에도, 상향링크 트래픽이 하향링크보다 많을 경우 등 다른 상하향링크 비대칭 트래픽의 경우 및 운용 반경에 따라 다른 크기의 보호 구간이 필요한 경우에도 같은 방식으로 그대로 적용이 가능하다.Configuration 6 shows the configuration for uplink and downlink with relatively small asymmetry compared to configuration 4, and configuration 7 protects more than configuration 4 due to the increase in the communication radius between the terrestrial radio station and the mounted radio station. It shows the configuration when a section is needed. In addition, the same method can be applied in the case of other uplink asymmetric traffic, such as when uplink traffic is more than downlink, and when guard sections of different sizes are required according to the operating radius.

이러한 구성들을 기반으로, 본 발명의 실시 예에 따른 무선 프레임은 연속적인 하향링크만으로 구성되는 프레임, 무인기에 대해 할당된 제어용 통신과의 간섭을 고려한 비연속적 하향링크만으로 구성되는 프레임, 비대칭성을 가지는 양방향 상하향링크로 구성되는 프레임, 대칭성을 가지는 양방향 상하향링크로 구성되는 프레임, 운용 반경에 따라 상하향링크 간의 상이한 길이의 보호 구간을 포함하는 프레임 등 중 하나의 프레임으로 구성될 수 있다. Based on these configurations, the radio frame according to an embodiment of the present invention has a frame composed of only continuous downlink, a frame composed only of non-contiguous downlink in consideration of interference with control communication allocated to the UAV, and asymmetry. It may be composed of one of a frame composed of a bidirectional uplink and downlink, a frame composed of a bidirectional uplink with symmetry, a frame including guard sections of different lengths between uplinks and downlinks according to an operating radius, and the like.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 통신 방법의 흐름도이다. 6 is a flowchart of a communication method according to an embodiment of the present invention.

무인기는 데이터 송수신을 위한 채널을 설정할 수 있다(S100) 다음으로, 무인기는 설정된 채널에 대한 프레임을 구성할 수 있다(S110). 여기서 위에 도 1 내지 도 5를 기반으로 설명한 바와 같이, 설정 채널은 무인기에 대해 할당된 임무용 통신을 위한 설정 주파수 대역 내의 채널로, 무인기의 제어용 통신을 위한 채널의 인접한 채널일 수 있다. 이러한 채널에서의 데이터 송수신은 SC-FDE 방식에 기반하여 수행될 수 있다. 또한, 일 구현 예로, 프레임은 복수의 서브프레임을 포함하며, 각각의 서브프레임의 상위 계층에 의해 사용 여부가 선택적으로 결정될 수 있다. 그리고 서브프레임은 2개의 프리앰블 구간과, Nsf,slot개의 슬롯 구간으로 구성될 수 있다. 또한, 일 구현 예로, 각 슬롯은 Nslot,data_blocks개의 SC-FDE 데이터 블록과 Nslot,pilot_block개의 SC-FDE 파일럿 블록으로 구성되며, SC-FDE 파일럿 블록은 설정 개수 예를 들어, 5개의 SC-FDE 데이터 블록 이후에 삽입될 수 있으며, 각 슬롯의 블록은 Ncp개의 CP 샘플과 Nblock,samples개의 블록 샘플로 구성될 수 있다. 또한, 일 구현 예로, PAPR이 우수하며 셀 간 간섭을 줄이기 위해 자동 상관(auto correlation) 및 교차 상관(cross correlation) 성질이 좋은 프리앰블 시퀀스를 사용할 수 있다. 예를 들어, 서브프레임은 2개의 프리앰블 구간을 구성하는 제1 프리앰블 블록의 시퀀스는 소수 길이의 q1번째 루트 Zadoff-Chu 시퀀스를 통해 생성되고, 제2 프리앰블 블록은 짝수 길이의 q2번째 루트 Zadoff-Chu 시퀀스를 통해 생성된다. The UAV may set a channel for data transmission/reception (S100). Next, the UAV may configure a frame for the set channel (S110). Here, as described above based on FIGS. 1 to 5, the setting channel is a channel within the set frequency band for mission communication allocated to the UAV, and may be an adjacent channel of the channel for control communication of the UAV. Data transmission and reception in such a channel may be performed based on the SC-FDE scheme. Also, as an implementation example, a frame includes a plurality of subframes, and whether to use the frame may be selectively determined by a higher layer of each subframe. In addition, the subframe may consist of two preamble periods and N sf,slot slot periods. In addition, as an implementation example, each slot is composed of N slot, data_blocks SC-FDE data blocks and N slot, pilot_block SC-FDE pilot blocks, and the SC-FDE pilot block includes a set number of, for example, 5 SC- It may be inserted after the FDE data block, and a block of each slot may consist of N cp CP samples and N block,samples block samples. In addition, as an embodiment, a preamble sequence having excellent PAPR and good auto correlation and cross correlation properties to reduce inter-cell interference may be used. For example, in the subframe, the sequence of the first preamble block constituting the two preamble sections is generated through the q1 th root Zadoff-Chu sequence of decimal length, and the second preamble block is the q2 th root Zadoff-Chu of the even length. generated by sequence.

이후, 무인기는 설정된 채널을 통해 데이터 송수신을 수행할 수 있으며, SC-FDE 방식으로 데이터 송수신을 수행한다(S120).Thereafter, the unmanned aerial vehicle may perform data transmission/reception through a set channel, and performs data transmission/reception in the SC-FDE method (S120).

도 7는 본 발명의 실시 예에 따른 통신 장치의 구조를 나타낸 도이다. 7 is a diagram showing the structure of a communication device according to an embodiment of the present invention.

첨부한 도 7에 도시되어 있듯이, 본 발명의 실시 예에 따른 통신 장치(100)는, 프로세서(110), 메모리(120), 입력 인터페이스 장치(130), 출력 인터페이스 장치(140), 네트워크 인터페이스 장치(150) 및 저장 장치(160)를 포함하며, 이들은 버스(170)를 통해 통신할 수 있다. 7 , the communication device 100 according to an embodiment of the present invention includes a processor 110 , a memory 120 , an input interface device 130 , an output interface device 140 , and a network interface device. 150 and a storage device 160 , which may communicate over a bus 170 .

프로세서(110)는 위의 도 1 내지 도 6을 토대로 설명한 방법들을 구현하도록 구성될 수 있다. The processor 110 may be configured to implement the methods described with reference to FIGS. 1 to 6 above.

프로세서(110)는 중앙 처리 장치(CPU)이거나, 또는 메모리(120) 또는 저장 장치(160)에 저장된 명령을 실행하는 반도체 장치일 수 있다. The processor 110 may be a central processing unit (CPU) or a semiconductor device that executes instructions stored in the memory 120 or the storage device 160 .

메모리(120)는 프로세서(110)와 연결되고 프로세서(110)의 동작과 관련한 다양한 정보를 저장한다. 메모리(120)는 프로세서(110)에서 수행하기 위한 명령어를 저장하고 있거나 저장 장치(160)로부터 명령어를 로드하여 일시 저장할 수 있다. 프로세서(110)는 메모리(120)에 저장되어 있거나 로드된 명령어를 실행할 수 있다. 메모리는 ROM(121) 및 RAM(122)를 포함할 수 있다. The memory 120 is connected to the processor 110 and stores various information related to the operation of the processor 110 . The memory 120 may store instructions to be executed by the processor 110 or may temporarily store instructions by loading the instructions from the storage device 160 . The processor 110 may execute instructions stored in or loaded from the memory 120 . The memory may include a ROM 121 and a RAM 122 .

본 발명의 실시 예에서 메모리(120)/저장 장치(160)는 프로세서(110)의 내부 또는 외부에 위치할 수 있고, 이미 알려진 다양한 수단을 통해 프로세서(110)와 연결될 수 있다. In an embodiment of the present invention, the memory 120/storage device 160 may be located inside or outside the processor 110 , and may be connected to the processor 110 through various known means.

입력 인터페이스 장치(130)는 입력되는 데이터를 제공받아 프로세서(110)로 전달하도록 구성될 수 있다. 출력 인터페이스 장치(140)는 프로세서(110)의 처리 결과를 출력하도록 구성될 수 있다. The input interface device 130 may be configured to receive input data and transmit it to the processor 110 . The output interface device 140 may be configured to output the processing result of the processor 110 .

네트워크 인터페이스 장치(150)는 네트워크를 통해 입력되는 데이터를 제공받아 프로세서(110)로 전달하거나, 프로세서(110)의 처리 결과를 네트워크를 통해 다른 장치로 전송하도록 구성될 수 있다. The network interface device 150 may be configured to receive data input through a network and transmit it to the processor 110 , or to transmit a processing result of the processor 110 to another device through the network.

이러한 구조로 이루어지는 본 발명의 실시 예에 따른 통신 장치(100)는 무인기일 수 있다. The communication device 100 according to an embodiment of the present invention having such a structure may be an unmanned aerial vehicle.

본 발명의 실시 예는 이상에서 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하기 위한 프로그램, 그 프로그램이 기록된 기록 매체 등을 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.The embodiment of the present invention is not implemented only through the apparatus and/or method described above, but a program for realizing a function corresponding to the configuration of the embodiment of the present invention, a recording medium in which the program is recorded, etc. Also, such an implementation can be easily implemented by those skilled in the art to which the present invention pertains from the description of the above-described embodiments.

이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improved forms of the present invention are also provided by those skilled in the art using the basic concept of the present invention as defined in the following claims. is within the scope of the right.

Claims (15)

무인기가 임무용 데이터를 송수신하는 통신 방법으로서,
상기 무인기에 대해 할당된 임무용 통신을 위한 설정 주파수 대역에서 채널을 설정하는 단계;
상기 설정된 채널에 대한 무선 프레임을 구성하는 단계; 및
상기 무선 프레임에 기반하여 상기 설정된 채널을 통해 상기 임무용 데이터를 송수신하는 단계
를 포함하며,
상기 무선 프레임은 사용 여부가 선택적으로 결정되는 2개 이상의 서브프레임을 포함하며, 각각의 서브프레임은 2개의 프리앰블 구간과 복수의 슬롯 구간을 포함하고, 각 슬롯은 SC-FDE(Single Carrier - Frequency Domain Equalization) 데이터 블록과 SC-FDE 파일럿 블록을 포함하는, 통신 방법.
A communication method for transmitting and receiving data for a mission by an unmanned aerial vehicle, comprising:
setting a channel in a set frequency band for mission communication assigned to the UAV;
constructing a radio frame for the set channel; and
Transmitting and receiving the mission data through the set channel based on the radio frame
includes,
The radio frame includes two or more subframes whose use is selectively determined, each subframe includes two preamble durations and a plurality of slot durations, and each slot includes a single carrier-frequency domain (SC-FDE). Equalization) data block and an SC-FDE pilot block.
제1항에 있어서,
상기 무선 프레임은
연속적인 하향링크만으로 구성되는 프레임;
상기 무인기에 대해 할당된 제어용 통신과의 간섭을 고려한 비연속적 하향링크만으로 구성되는 프레임;
비대칭성을 가지는 양방향 상하향링크로 구성되는 프레임;
대칭성을 가지는 양방향 상하향링크로 구성되는 프레임;
운용 반경에 따라 상하향링크 간의 상이한 길이의 보호 구간을 포함하는 프레임
중 적어도 하나인, 통신 방법.
According to claim 1,
The radio frame
a frame composed of only continuous downlink;
a frame composed of only a non-continuous downlink in consideration of interference with control communication allocated to the UAV;
a frame composed of a bidirectional uplink and downlink having asymmetry;
a frame composed of a bidirectional uplink and downlink having symmetry;
Frame including guard sections of different lengths between uplink and downlink according to operating radius
At least one of, a communication method.
제1항에 있어서,
상기 무선 프레임에서, 상기 SC-FDE 파일럿 블록은 상기 무인기의 속도와 다중경로 지연 확산을 고려하여 5개의 SC-FDE 데이터 블록 이후마다 배치되는, 통신 방법.
According to claim 1,
In the radio frame, the SC-FDE pilot block is disposed after every 5 SC-FDE data blocks in consideration of the speed of the UAV and multipath delay spread.
제1항에 있어서,
상기 슬롯에 포함되는 SC-FDE 파일럿 블록 또는 SC-FDE 데이터 블록은, Ncp개의 CP(Cyclic Prefix) 샘플과 Nblock,samples개의 블록 샘플을 포함하는, 통신 방법.
According to claim 1,
The SC-FDE pilot block or SC-FDE data block included in the slot includes N cp cyclic prefix (CP) samples and N block,samples block samples.
제1항에 있어서,
상기 슬롯에 포함되는 심볼의 수, 상기 SC-FDE 파일럿 블록에 포함되는 파일럿 심볼의 수, 상기 SC-FDE 데이터 블록에 포함되는 데이터 심볼의 수는 서브프레임 구성(configuration)에 기반하여 결정되는, 통신 방법.
According to claim 1,
The number of symbols included in the slot, the number of pilot symbols included in the SC-FDE pilot block, and the number of data symbols included in the SC-FDE data block are determined based on a subframe configuration. Way.
제1항에 있어서,
상기 2개의 프리앰블 구간은 제1 프리앰블 블록과 제2 프리앰블 블록을 포함하고, 상기 제1 프리앰블 블록의 시퀀스는 소수 길이의 제1 설정번째 루트 Zadoff-Chu 시퀀스를 통해 생성되고, 상기 제2 프리앰블 블록의 시퀀스와 상기 SC-FDE 파일럿 블록의 시퀀스는 짝수 길이의 제2 설정번째 루트 Zadoff-Chu 시퀀스를 통해 생성되는, 통신 방법.
According to claim 1,
The two preamble sections include a first preamble block and a second preamble block, and the sequence of the first preamble block is generated through a first set-th root Zadoff-Chu sequence having a fractional length, and of the second preamble block A sequence and a sequence of the SC-FDE pilot block are generated through a second set-th root Zadoff-Chu sequence of an even length.
제6항에 있어서,
상기 제1 설정번째는 셀 ID를 나타내며, 상기 제1 프리앰블 블록의 시퀀스는 셀 ID와 연계한 루트 시퀀스이며,
상기 제2 프리앰블 블록의 시퀀스와 상기 SC-FDE 파일럿 블록의 시퀀스는 설정 개수의 루트 시퀀스를 가지는 그룹을 통해 셀 ID 및 슬롯 넘버, 파일럿 블록 넘버에 따라 다르게 적용되는 그룹 호핑 패턴을 적용하여 생성되는 루트 시퀀스인, 통신 방법.
7. The method of claim 6,
The first setting number indicates a cell ID, and the sequence of the first preamble block is a root sequence associated with the cell ID,
The sequence of the second preamble block and the sequence of the SC-FDE pilot block is a route generated by applying a group hopping pattern that is applied differently according to a cell ID, a slot number, and a pilot block number through a group having a set number of route sequences. A method of communication, which is a sequence.
제1항에 있어서,
상기 데이터 송수신은 SC-FDE 방식에 기반하여 수행되고, 상기 SC-FDE 방식은 RRC(Root Raised Cosine) 필터를 가지며, 상기 RRC 필터에 사용되는 롤오프(roll-off) 지수는 0.3의 값을 가지는, 통신 방법.
According to claim 1,
The data transmission and reception is performed based on the SC-FDE scheme, the SC-FDE scheme has a root raised cosine (RRC) filter, and the roll-off index used in the RRC filter has a value of 0.3, communication method.
제1항에 있어서,
상기 SC-FDE 데이터 블록의 스크램블링을 위해 골드(gold) 시퀀스의 두 번째 M 시퀀스가 사용되며, 상기 두 번째 M 시퀀스는 셀 ID와 연계하여 215+ns·28+NCell_ID로 초기화되는, 통신 방법.
According to claim 1,
A second M sequence of a gold sequence is used for scrambling of the SC-FDE data block, and the second M sequence is initialized to 2 15 +n s 2 8 +N Cell_ID in association with a cell ID, communication method.
임무용 데이터를 송수신하는 통신 장치로서,
네트워크 인터페이스 장치; 및
상기 네트워크 인터페이스 장치를 통하여 상기 임무용 데이터를 송수신하도록 구성된 프로세서
를 포함하고,
상기 프로세서는 상기 무인기에 대해 할당된 임무용 통신을 위한 설정 주파수 대역에서 채널을 설정하는 동작;
상기 설정된 채널에 대한 무선 프레임을 설정하는 동작; 및
상기 무선 프레임에 기반하여 상기 설정된 채널을 통해 상기 임무용 데이터를 송수신하는 동작
을 수행하도록 구성되며,
상기 무선 프레임은 사용 여부가 선택적으로 결정되는 2개 이상의 서브프레임을 포함하며, 각각의 서브프레임은 2개의 프리앰블 구간과 복수의 슬롯 구간을 포함하고, 각 슬롯은 SC-FDE(Single Carrier - Frequency Domain Equalization) 데이터 블록과 SC-FDE 파일럿 블록을 포함하는, 통신 장치.
A communication device for transmitting and receiving data for a mission, comprising:
network interface device; and
a processor configured to transmit and receive data for the mission through the network interface device
including,
The processor may perform an operation of setting a channel in a set frequency band for mission communication assigned to the unmanned aerial vehicle;
setting a radio frame for the set channel; and
Transmitting and receiving data for the mission through the set channel based on the radio frame
is configured to perform
The radio frame includes two or more subframes whose use is selectively determined, each subframe includes two preamble durations and a plurality of slot durations, and each slot includes a single carrier-frequency domain (SC-FDE). Equalization) data block and an SC-FDE pilot block.
제10항에 있어서,
상기 무선 프레임은
연속적인 하향링크만으로 구성되는 프레임;
상기 무인기에 대해 할당된 제어용 통신과의 간섭을 고려한 비연속적 하향링크만으로 구성되는 프레임;
비대칭성을 가지는 양방향 상하향링크로 구성되는 프레임;
대칭성을 가지는 양방향 상하향링크로 구성되는 프레임;
운용 반경에 따라 상하향링크 간의 상이한 길이의 보호 구간을 포함하는 프레임
중 적어도 하나인, 통신 장치.
11. The method of claim 10,
The radio frame
a frame composed of only continuous downlink;
a frame composed of only a non-continuous downlink in consideration of interference with control communication allocated to the UAV;
a frame composed of a bidirectional uplink and downlink having asymmetry;
a frame composed of a bidirectional uplink and downlink having symmetry;
Frame including guard sections of different lengths between uplink and downlink according to operating radius
At least one of, a communication device.
제10항에 있어서,
상기 무선 프레임에서, 상기 SC-FDE 파일럿 블록은 상기 무인기의 속도와 다중경로 지연 확산을 고려하여 5개의 SC-FDE 데이터 블록 이후마다 배치되는, 통신 장치.
11. The method of claim 10,
In the radio frame, the SC-FDE pilot block is disposed after every 5 SC-FDE data blocks in consideration of the speed and multipath delay spread of the UAV.
제10항에 있어서,
상기 슬롯에 포함되는 심볼의 수, 상기 SC-FDE 파일럿 블록에 포함되는 파일럿 심볼의 수, 상기 SC-FDE 데이터 블록에 포함되는 데이터 심볼의 수는 서브프레임 구성(configuration)에 기반하여 결정되는, 통신 장치.
11. The method of claim 10,
The number of symbols included in the slot, the number of pilot symbols included in the SC-FDE pilot block, and the number of data symbols included in the SC-FDE data block are determined based on a subframe configuration. Device.
제10항에 있어서,
상기 2개의 프리앰블 구간은 제1 프리앰블 블록과 제2 프리앰블 블록을 포함하고, 상기 제1 프리앰블 블록의 시퀀스는 소수 길이의 제1 설정번째 루트 Zadoff-Chu 시퀀스를 통해 생성되고, 상기 제2 프리앰블 블록의 시퀀스와 상기 SC-FDE 파일럿 블록의 시퀀스는 짝수 길이의 제2 설정번째 루트 Zadoff-Chu 시퀀스를 통해 생성되는, 통신 장치.
11. The method of claim 10,
The two preamble sections include a first preamble block and a second preamble block, and the sequence of the first preamble block is generated through a first set-th root Zadoff-Chu sequence having a fractional length, and of the second preamble block A sequence and a sequence of the SC-FDE pilot block are generated through a second set-th root Zadoff-Chu sequence of an even length.
제14항에 있어서,
상기 제1 설정번째는 셀 ID를 나타내며, 상기 제1 프리앰블 블록의 시퀀스는 셀 ID와 연계한 루트 시퀀스이며,
상기 제2 프리앰블 블록의 시퀀스와 상기 SC-FDE 파일럿 블록의 시퀀스는 설정 개수의 루트 시퀀스를 가지는 그룹을 통해 셀 ID 및 슬롯 넘버, 파일럿 블록 넘버에 따라 다르게 적용되는 그룹 호핑 패턴을 적용하여 생성되는 루트 시퀀스인, 통신 장치.




15. The method of claim 14,
The first setting number indicates a cell ID, and the sequence of the first preamble block is a root sequence associated with the cell ID,
The sequence of the second preamble block and the sequence of the SC-FDE pilot block is a route generated by applying a group hopping pattern that is applied differently according to a cell ID, a slot number, and a pilot block number through a group having a set number of route sequences. A sequence, a communication device.




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