KR20220071136A

KR20220071136A - 무선 통신 시스템에서의 방향 탐지 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20220071136A
Application number: KR1020210162564A
Authority: KR
Inventors: 김강희; 김병찬; 노행숙; 박광문; 손수호; 태기철
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2020-11-23
Filing date: 2021-11-23
Publication date: 2022-05-31

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 통신 시스템의 방향 탐지 장치에 의하여 방향 탐지 방법은, 상기 통신 시스템에 포함되는 복수의 사용자 단말들로부터, 상기 통신 시스템의 기지국과의 통신을 위해 전송된 상향링크 신호들을 수신하는 단계, 상기 상향링크 신호들에 대하여, 제1 자원 분석 동작을 수행하는 단계, 상기 제1 자원 분석 동작에 기초하여, 상기 상향링크 신호들 중 제1 사용자 단말로부터 전송된 제1 상향링크 신호를, 상기 상향링크 신호들 중 다른 상향링크 신호와의 간섭의 영향 없이 수신할 수 있는 유효 방향 탐지 구간의 정보를 확인하는 단계 및 상기 유효 방향 탐지 구간에서, 상기 제1 사용자 단말로부터 전송된 상기 제1 상향링크 신호에 대한 방향 탐지를 수행하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

무선 통신 시스템에서의 방향 탐지 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR DIRECTION FINDING IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 무선 통신 시스템에서의 방향 탐지 기술에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 하나 이상의 사용자 단말들로부터 무선 전송되는 상향링크 신호에 대한 방향 탐지를 효과적으로 수행하기 위한 방향 탐지 기술에 관한 것이다.

정보통신 기술의 발전과 더불어 다양한 무선 통신 기술이 개발되고 있다. 대표적인 무선 통신 기술로 3GPP(3rd generation partnership project) 표준에서 규정된 LTE(long term evolution), NR(new radio) 등이 있다. LTE는 4G(4th Generation) 무선 통신 기술들 중에서 하나의 무선 통신 기술일 수 있고, NR은 5G(5th Generation) 무선 통신 기술들 중에서 하나의 무선 통신 기술일 수 있다.

통신 시스템의 일 실시예에서는, 통신 시스템이 다중의 사용자 단말들에 대한 서비스를 지원할 수 있고, 다수의 사용자 단말들이 상향링크 자원을 공유할 수 있다. 다수의 사용자 단말들이 송신한 상향링크 신호들 각각은, 기지국(또는 중심국 등)에서 할당된 시간 및/또는 주파수 자원을 사용하여 허용된 오차 범위 이내에 전송될 수 있고, 이로써 기지국은 다수의 상향링크 신호들을 간섭 없이 복호화할 수 있다.

한편 통신 시스템의 다른 실시예에서는, 재난 상황 또는 기타 공공안전을 위한 필요로 인해, 기지국 외의 소정의 방향 탐지 장치가 넓은 통신 반경 내에서 복수의 사용자 단말들로부터 전송되는 상향링크 신호의 방향(즉, 도래각)을 탐지하고자 할 수 있다. 여기서, 기지국이 아닌 방향 탐지 장치는 각 사용자 단말의 시간/주파수 등 자원 할당 정보를 정확히 알지 못할 수 있다. 또한, 기지국 위치에서의 수신 타이밍에 맞추어서 송신 타이밍이 정해진 복수의 사용자 단말들에서 전송된 복수의 상향링크 신호들이 기지국이 아닌 방향 탐지 장치에서 수신될 때에는, 허용 범위를 넘는 수신 타이밍 오차가 발생할 수 있다. 이 경우, 복수의 사용자 단말들에서 전송된 복수의 상향링크 신호들은, 시간 및/또는 주파수 영역에서 서로에 대한 간섭원으로 작용할 수 있다. 즉, 방향 탐지 장치는 방향 탐지 대상인 신호가 무엇인지를 파악하기도 용이하지 않을 수 있고, 방향 탐지 대상인 신호를 파악하더라도 수신 결과가 간섭의 영향에서 자유로울 수 없어서, 방향 탐지 유효 시간을 파악하기 용이하지 않을 수 있고, 유효한 방향 탐지 결과를 획득하기에 용이하지 않다는 문제가 있을 수 있다.

이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래 기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.

상기와 같은 문제를 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 무선 통신 시스템에서 방향 탐지 장치가 다수의 사용자 단말들에서 전송된 상향링크 신호를 수신하여 다수의 사용자 단말들 각각에 대한 방향 탐지를 용이하게 수행하기 위한 방향 탐지 방법 및 장치를 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 시스템의 방향 탐지 장치에 의하여 방향 탐지 방법은, 상기 통신 시스템에 포함되는 복수의 사용자 단말들로부터, 상기 통신 시스템의 기지국과의 통신을 위해 전송된 상향링크 신호들을 수신하는 단계, 상기 상향링크 신호들에 대하여, 제1 자원 분석 동작을 수행하는 단계, 상기 제1 자원 분석 동작에 기초하여, 상기 상향링크 신호들 중 제1 사용자 단말로부터 전송된 제1 상향링크 신호를, 상기 상향링크 신호들 중 다른 상향링크 신호와의 간섭의 영향 없이 수신할 수 있는 유효 방향 탐지 구간의 정보를 확인하는 단계 및 상기 유효 방향 탐지 구간에서, 상기 제1 사용자 단말로부터 전송된 상기 제1 상향링크 신호에 대한 방향 탐지를 수행하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 다수의 사용자 단말들이 존재하는 통신 환경에서 방향 탐지 장치(또는 방향 탐지 시스템 등)가 용이하게 사용자 단말들의 방향을 탐지할 수 있도록 하는 방향 탐지 방법 및 장치가 제공될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 방향 탐지 장치는 제1, 제2 및/또는 제3 자원 분석 동작에 기초하여, 방향을 탐지하고자 하는 사용자 단말의 상향링크 신호를 간섭의 영향 없이 수신할 수 있는 유효 방향 탐지 구간(effective DF window)의 정보를 확인할 수 있다. 방향 탐지 장치는 확인된 유효 방향 탐지 구간에서 사용자 단말에 대한 방향 탐지를 수행할 수 있다. 이로써, 재난 현장 및/또는 공공안전 확보를 위한 대응 상황에서 각 사용자 단말들에 대한 방향 탐지가 신속하고 정확하게 수행될 수 있다.

도 1은 통신 시스템의 일 실시예를 도시한 개념도이다.
도 2는 통신 시스템을 구성하는 통신 노드의 일 실시예를 도시한 블록도이다.
도 3은 무선 신호를 수신하는 통신 노드의 일 실시예를 설명하기 위한 블록도이다.
도 4a 및 4b는 주파수 분할 방식 또는 시분할 방식에 따른 상/하향링크 자원 사용 방법의 일 실시예를 설명하기 위한 개념도이다.
도 5a 내지 5d는 통신 노드들의 위치에 따른 상향링크 신호 송수신 타이밍의 실시예들을 설명하기 위한 개념도이다.
도 6은 무선 신호를 수신하여 방향 탐지를 수행하는 방향 탐지 장치의 일 실시예를 설명하기 위한 블록도이다.
도 7a 내지 7c는 통신 시스템에서의 방향 탐지 방법의 제1 실시예를 설명하기 위한 순서도이다.
도 8은 통신 시스템에서의 방향 탐지 방법의 제2 실시예를 설명하기 위한 순서도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

본 출원의 실시예들에서, "A 및 B 중에서 적어도 하나"는 "A 또는 B 중에서 적어도 하나" 또는 "A 및 B 중 하나 이상의 조합들 중에서 적어도 하나"를 의미할 수 있다. 또한, 본 출원의 실시예들에서, "A 및 B 중에서 하나 이상"은 "A 또는 B 중에서 하나 이상" 또는 "A 및 B 중 하나 이상의 조합들 중에서 하나 이상"을 의미할 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

본 발명에 따른 실시예들이 적용되는 통신 시스템(communication system)이 설명될 것이다. 본 발명에 따른 실시예들이 적용되는 통신 시스템은 아래 설명된 내용에 한정되지 않으며, 본 발명에 따른 실시예들은 다양한 통신 시스템에 적용될 수 있다. 여기서, 통신 시스템은 통신 네트워크(network)와 동일한 의미로 사용될 수 있다.

명세서 전체에서 망(network)은, 예를 들어, WiFi(wireless fidelity)와 같은 무선인터넷, WiBro(wireless broadband internet) 또는 WiMax(world interoperability for microwave access)와 같은 휴대인터넷, GSM(global system for mobile communication) 또는 CDMA(code division multiple access)와 같은 2G 이동통신망, WCDMA(wideband code division multiple access) 또는 CDMA2000과 같은 3G 이동통신망, HSDPA(high speed downlink packet access) 또는 HSUPA(high speed uplink packet access)와 같은 3.5G 이동통신망, LTE(long term evolution)망 또는 LTE-Advanced망과 같은 4G 이동통신망, 및 5G 이동통신망 등을 포함할 수 있다.

명세서 전체에서 단말(terminal)은 이동국(mobile station), 이동 단말(mobile terminal), 가입자국(subscriber station), 휴대 가입자국(portable subscriber station), 사용자 장치(user equipment), 접근 단말(access terminal) 등을 지칭할 수도 있고, 단말, 이동국, 이동 단말, 가입자국, 휴대 가입자 국, 사용자 장치, 접근 단말 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.

여기서, 단말로 통신이 가능한 데스크탑 컴퓨터(desktop computer), 랩탑 컴퓨터(laptop computer), 태블릿(tablet) PC, 무선전화기(wireless phone), 모바일폰(mobile phone), 스마트 폰(smart phone), 스마트 워치(smart watch), 스마트 글래스(smart glass), e-book 리더기, PMP(portable multimedia player), 휴대용 게임기, 네비게이션(navigation) 장치, 디지털 카메라(digital camera), DMB(digital multimedia broadcasting) 재생기, 디지털 음성 녹음기(digital audio recorder), 디지털 음성 재생기(digital audio player), 디지털 영상 녹화기(digital picture recorder), 디지털 영상 재생기(digital picture player), 디지털 동영상 녹화기(digital video recorder), 디지털 동영상 재생기(digital video player) 등을 사용할 수 있다.

명세서 전체에서 기지국(base station)은 접근점(access point), 무선 접근국(radio access station), 노드B(node B), 고도화 노드B(evolved nodeB), 송수신 기지국(base transceiver station), MMR(mobile multihop relay)-BS 등을 지칭할 수도 있고, 기지국, 접근점, 무선 접근국, 노드B, eNodeB, 송수신 기지국, MMR-BS 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.

도 1은 통신 시스템의 일 실시예를 도시한 개념도이다.

도 1을 참조하면, 통신 시스템(100)은 복수의 통신 노드들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2, 130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)을 포함할 수 있다. 복수의 통신 노드들은 3GPP(3rd generation partnership project) 표준에서 규정된 4G 통신(예를 들어, LTE(long term evolution), LTE-A(advanced)), 5G 통신(예를 들어, NR(new radio)) 등을 지원할 수 있다. 4G 통신은 6GHz 이하의 주파수 대역에서 수행될 수 있고, 5G 통신은 6GHz 이하의 주파수 대역뿐만 아니라 6GHz 이상의 주파수 대역에서 수행될 수 있다.

예를 들어, 4G 통신 및 5G 통신을 위해 복수의 통신 노드들은 CDMA(code division multiple access) 기반의 통신 프로토콜, WCDMA(wideband CDMA) 기반의 통신 프로토콜, TDMA(time division multiple access) 기반의 통신 프로토콜, FDMA(frequency division multiple access) 기반의 통신 프로토콜, OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 기반의 통신 프로토콜, Filtered OFDM 기반의 통신 프로토콜, CP(cyclic prefix)-OFDM 기반의 통신 프로토콜, DFT-s-OFDM(discrete Fourier transform-spread-OFDM) 기반의 통신 프로토콜, OFDMA(orthogonal frequency division multiple access) 기반의 통신 프로토콜, SC(single carrier)-FDMA 기반의 통신 프로토콜, NOMA(Non-orthogonal Multiple Access), GFDM(generalized frequency division multiplexing) 기반의 통신 프로토콜, FBMC(filter bank multi-carrier) 기반의 통신 프로토콜, UFMC(universal filtered multi-carrier) 기반의 통신 프로토콜, SDMA(Space Division Multiple Access) 기반의 통신 프로토콜 등을 지원할 수 있다.

또한, 통신 시스템(100)은 코어 네트워크(core network)를 더 포함할 수 있다. 통신 시스템(100)이 4G 통신을 지원하는 경우, 코어 네트워크는 S-GW(serving-gateway), P-GW(PDN(packet data network)-gateway), MME(mobility management entity) 등을 포함할 수 있다. 통신 시스템(100)이 5G 통신을 지원하는 경우, 코어 네트워크는 UPF(user plane function), SMF(session management function), AMF(access and mobility management function) 등을 포함할 수 있다.

한편, 통신 시스템(100)을 구성하는 복수의 통신 노드들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2, 130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6) 각각은 다음과 같은 구조를 가질 수 있다.

도 2는 통신 시스템을 구성하는 통신 노드의 일 실시예를 도시한 블록도이다.

도 2를 참조하면, 통신 노드(200)는 적어도 하나의 프로세서(210), 메모리(220) 및 네트워크와 연결되어 통신을 수행하는 송수신 장치(230)를 포함할 수 있다. 또한, 통신 노드(200)는 입력 인터페이스 장치(240), 출력 인터페이스 장치(250), 저장 장치(260) 등을 더 포함할 수 있다. 통신 노드(200)에 포함된 각각의 구성 요소들은 버스(bus)(270)에 의해 연결되어 서로 통신을 수행할 수 있다.

다만, 통신 노드(200)에 포함된 각각의 구성요소들은 공통 버스(270)가 아니라, 프로세서(210)를 중심으로 개별 인터페이스 또는 개별 버스를 통하여 연결될 수도 있다. 예를 들어, 프로세서(210)는 메모리(220), 송수신 장치(230), 입력 인터페이스 장치(240), 출력 인터페이스 장치(250) 및 저장 장치(260) 중에서 적어도 하나와 전용 인터페이스를 통하여 연결될 수도 있다.

프로세서(210)는 메모리(220) 및 저장 장치(260) 중에서 적어도 하나에 저장된 프로그램 명령(program command)을 실행할 수 있다. 프로세서(210)는 중앙 처리 장치(central processing unit, CPU), 그래픽 처리 장치(graphics processing unit, GPU), 또는 본 발명의 실시예들에 따른 방법들이 수행되는 전용의 프로세서를 의미할 수 있다. 메모리(220) 및 저장 장치(260) 각각은 휘발성 저장 매체 및 비휘발성 저장 매체 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다. 예를 들어, 메모리(220)는 읽기 전용 메모리(read only memory, ROM) 및 랜덤 액세스 메모리(random access memory, RAM) 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다.

다시 도 1을 참조하면, 통신 시스템(100)은 복수의 기지국들(base stations)(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2), 복수의 단말들(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)을 포함할 수 있다. 기지국(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 및 단말(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)을 포함하는 통신 시스템(100)은 "액세스 네트워크"로 지칭될 수 있다. 제1 기지국(110-1), 제2 기지국(110-2) 및 제3 기지국(110-3) 각각은 매크로 셀(macro cell)을 형성할 수 있다. 제4 기지국(120-1) 및 제5 기지국(120-2) 각각은 스몰 셀(small cell)을 형성할 수 있다. 제1 기지국(110-1)의 셀 커버리지(cell coverage) 내에 제4 기지국(120-1), 제3 단말(130-3) 및 제4 단말(130-4)이 속할 수 있다. 제2 기지국(110-2)의 셀 커버리지 내에 제2 단말(130-2), 제4 단말(130-4) 및 제5 단말(130-5)이 속할 수 있다. 제3 기지국(110-3)의 셀 커버리지 내에 제5 기지국(120-2), 제4 단말(130-4), 제5 단말(130-5) 및 제6 단말(130-6)이 속할 수 있다. 제4 기지국(120-1)의 셀 커버리지 내에 제1 단말(130-1)이 속할 수 있다. 제5 기지국(120-2)의 셀 커버리지 내에 제6 단말(130-6)이 속할 수 있다.

여기서, 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 노드B(NodeB), 고도화 노드B(evolved NodeB), BTS(base transceiver station), 무선 기지국(radio base station), 무선 트랜시버(radio transceiver), 액세스 포인트(access point), 액세스 노드(node), RSU(road side unit), RRH(radio remote head), TP(transmission point), TRP(transmission and reception point), eNB, gNB 등으로 지칭될 수 있다.

복수의 단말들(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6) 각각은 UE(user equipment), 터미널(terminal), 액세스 터미널(access terminal), 모바일 터미널(mobile terminal), 스테이션(station), 가입자 스테이션(subscriber station), 모바일 스테이션(mobile station), 휴대 가입자 스테이션(portable subscriber station), 노드(node), 다바이스(device), IoT(Internet of Thing) 장치, 탑재 장치(mounted module/device/terminal 또는 on board device/terminal 등) 등으로 지칭될 수 있다.

한편, 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 서로 다른 주파수 대역에서 동작할 수 있고, 또는 동일한 주파수 대역에서 동작할 수 있다. 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 아이디얼 백홀 링크(ideal backhaul link) 또는 논(non)-아이디얼 백홀 링크를 통해 서로 연결될 수 있고, 아이디얼 백홀 링크 또는 논-아이디얼 백홀 링크를 통해 서로 정보를 교환할 수 있다. 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 아이디얼 백홀 링크 또는 논-아이디얼 백홀 링크를 통해 코어 네트워크와 연결될 수 있다. 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 코어 네트워크로부터 수신한 신호를 해당 단말(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)에 전송할 수 있고, 해당 단말(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)로부터 수신한 신호를 코어 네트워크에 전송할 수 있다.

또한, 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 MIMO 전송(예를 들어, SU(single user)-MIMO, MU(multi user)-MIMO, 대규모(massive) MIMO 등), CoMP(coordinated multipoint) 전송, CA(carrier aggregation) 전송, 비면허 대역(unlicensed band)에서 전송, 단말 간 직접 통신(device to device communication, D2D)(또는, ProSe(proximity services)) 등을 지원할 수 있다. 여기서, 복수의 단말들(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6) 각각은 기지국(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2)과 대응하는 동작, 기지국(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2)에 의해 지원되는 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, 제2 기지국(110-2)은 SU-MIMO 방식을 기반으로 신호를 제4 단말(130-4)에 전송할 수 있고, 제4 단말(130-4)은 SU-MIMO 방식에 의해 제2 기지국(110-2)으로부터 신호를 수신할 수 있다. 또는, 제2 기지국(110-2)은 MU-MIMO 방식을 기반으로 신호를 제4 단말(130-4) 및 제5 단말(130-5)에 전송할 수 있고, 제4 단말(130-4) 및 제5 단말(130-5) 각각은 MU-MIMO 방식에 의해 제2 기지국(110-2)으로부터 신호를 수신할 수 있다.

제1 기지국(110-1), 제2 기지국(110-2) 및 제3 기지국(110-3) 각각은 CoMP 방식을 기반으로 신호를 제4 단말(130-4)에 전송할 수 있고, 제4 단말(130-4)은 CoMP 방식에 의해 제1 기지국(110-1), 제2 기지국(110-2) 및 제3 기지국(110-3)으로부터 신호를 수신할 수 있다. 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 자신의 셀 커버리지 내에 속한 단말(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)과 CA 방식을 기반으로 신호를 송수신할 수 있다. 제1 기지국(110-1), 제2 기지국(110-2) 및 제3 기지국(110-3) 각각은 제4 단말(130-4)과 제5 단말(130-5) 간의 D2D를 제어할 수 있고, 제4 단말(130-4) 및 제5 단말(130-5) 각각은 제2 기지국(110-2) 및 제3 기지국(110-3) 각각의 제어에 의해 D2D를 수행할 수 있다.

다음으로, 무선 통신 시스템에서의 방향 탐지 방법들이 설명될 것이다. 여기서, 통신 노드들 중에서 제1 통신 노드에서 수행되는 방법(예를 들어, 신호의 전송 또는 수신)이 설명되는 경우에도 이에 대응하는 제2 통신 노드는 제1 통신 노드에서 수행되는 방법과 상응하는 방법(예를 들어, 신호의 수신 또는 전송)을 수행할 수 있다. 이를테면, 수신 노드의 동작이 설명된 경우에 이에 대응하는 송신 노드는 수신 노드의 동작과 상응하는 동작을 수행할 수 있다. 반대로, 송신 노드의 동작이 설명된 경우에 이에 대응하는 수신 노드는 송신 노드의 동작과 상응하는 동작을 수행할 수 있다.

도 3은 무선 신호를 수신하는 통신 노드의 일 실시예를 설명하기 위한 블록도이다.

도 3을 참조하면, 통신 시스템의 통신 노드(300)는, 다른 통신 노드에서 무선 통신 방식으로 전송된 신호를 수신할 수 있다. 여기서, 통신 노드는 도 1을 참조하여 설명한 통신 통신 노드들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2, 130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6) 또는 도 2를 참조하여 설명한 통신 노드(200)와 동일 또는 유사하게 구성될 수 있다. 통신 노드(300)는 안테나부(310), RF(radio frequency)/IF(intermediate frequency) 수신부(320), 디지털 수신부(330), 인터페이스부(340) 등을 포함할 수 있다.

통신 노드(300)는 안테나부(310)를 통하여 무선 신호를 수신할 수 있다. 여기서, 안테나부(310)는 하나 이상의 안테나를 포함할 수 있다. 통신 시스템의 일 실시예에서, 안테나부(310)는 하나 이상의 안테나 어레이(antenna array)를 포함할 수 있다. 통신 시스템의 일 실시예에서, 안테나부(310)는 하나 이상의 지향성 안테나(directional antenna)를 포함할 수 있다. 안테나부(310)는 안테나 어레이나 지향성 안테나 이외에도, 통상의 기술자가 수신 신호에 대한 방향 탐지를 수행하는 데 적절한다고 판단하는 종류의 안테나를 더 포함할 수도 있다.

안테나부(310)에서 수신된 무선 신호는, RF/IF 수신부(320)에서 처리될 수 있다. 이를테면, 무선 신호는 무선 통신을 위한 주파수인 RF(radio frequency) 대역의 고주파 반송파를 통하여 송수신될 수 있다. RF/IF 수신부(320)는, 안테나부(310)를 통하여 수신된 RF 대역의 무선 신호를, IF(intermediate frequency) 대역의 신호로 변환하는 처리를 수행할 수 있다. RF/IF 수신부(320)는, IF 대역으로 변환된 신호를, 기저대역(baseband)의 신호로 변환하는 처리를 수행할 수 있다.

RF/IF 수신부(320)에서 처리된 신호는, 디지털 수신부(330)에서 디지털 신호로서 처리될 수 있다. 통신 시스템의 일 실시예에서, 디지털 수신부(330)는 디지타이저(331) 및 디지털 신호 처리부(332)를 포함할 수 있다. RF/IF 수신부(320)에서 처리된 신호는, 디지타이저(331)에서 디지털 신호로 변환될 수 있다. 디지타이저(331)에서 변환된 디지털 신호는, 디지털 신호 처리부(332)에서 처리될 수 있다. 이를테면, 디지털 신호 처리부(332)에서는 수신된 무선 신호에 대한 복원을 통하여, 무선 신호에 포함된 정보 또는 데이터가 획득될 수 있다. 디지털 신호 처리부(332)에서는 무선 신호 수신 결과에 기초하여, 무선 신호가 전송된 방향 또는 무선 신호가 수신된 도래각(Angle of Arrival, AoA) 등의 정보가 획득될 수도 있다. 디지털 신호 처리부(332)에서 획득된 정보는, 인터페이스부(340)를 통하여 통신 노드(300)의 다른 구성요소, 또는 통신 시스템의 다른 구성요소들로 전송될 수 있다.

도 4a 및 4b는 상/하향링크 자원 사용 방법의 일 실시예를 설명하기 위한 개념도이다.

도 4a 및 4b를 참조하면 통신 시스템에서 하나의 기지국과 복수의 사용자 단말들이 통신을 수행하기 위하여는, 무선 자원의 할당이 필요할 수 있다. 통신 시스템의 일 실시예에서는 주파수 분할 방식, 시분할 방식, 또는 공간 분할 방식 등에 기초하여 무선 자원이 할당될 수 있다.

도 4a를 참조하면, 무선 자원은 주파수 분할 이중화(frequency division duplexing, FDD) 방식 또는 주파수 분할 다중화(frequency division multiplexing, FDM) 방식에 기초하여 할당될 수 있다. 기지국은 무선 자원에 대한 주파수 분할을 통하여, 각 사용자 단말들에 대한 무선 자원 할당을 수행할 수 있다. 이를테면, 기지국은 주파수 분할 방식에 기초하여, 상향링크를 위한 주파수 대역과 하향링크를 위한 주파수 대역을 구분할 수 있다. 기지국은 상향링크를 위한 주파수 대역(f_U)과 하향링크를 위한 주파수 대역(f_D)을 구분할 수 있다. 이로써, 기지국이 사용자 단말들 각각에 전송하는 하향링크 신호와, 사용자 단말들 각각이 기지국에 전송하는 상향링크 신호는 서로 다른 주파수 대역에서 전송될 수 있다.

도 4b를 참조하면, 무선 자원은 시분할 이중화(time division duplexing, TDD) 방식 또는 시분할 다중화(time division multiplexing, TDM) 방식에 기초하여 할당될 수 있다. 기지국은 무선 자원에 대한 시간 분할을 통하여, 각 사용자 단말들에 대한 무선 자원 할당을 수행할 수 있다. 이를테면, 기지국은 시간 분할 방식에 기초하여, 상향링크를 위한 시간 구간과 하향링크를 위한 시간 구간을 구분할 수 있다. 상향링크를 위한 시간 구간과 하향링크를 위한 시간 구간 사이에는, 제어/보호 구간 등의 시간 구간이 배치될 수도 있다.

도 5a 내지 5d는 통신 노드들의 위치에 따른 상향링크 신호 송수신 타이밍의 실시예들을 설명하기 위한 개념도이다.

도 5a 및 5b를 참조하면, 통신 시스템(500)은 하나 이상의 기지국(base station, BS) 및 하나 이상의 사용자 단말(user terminal, UT)을 포함할 수 있다. 도 5에는 하나의 기지국과 복수의 사용자 단말들을 포함하는 통신 시스템(500)이 예시로서 도시된 것으로 볼 수 있다. 그러나 이는 설명의 편의를 위한 하나의 예시일 뿐이며, 본 발명의 실시예는 이에 국한되지 않는다.

도 5a를 참조하면, 통신 시스템(500)에 포함되는 기지국(510)은 제1 사용자 단말(U1), 제2 사용자 단말(U2) 및 제3 사용자 단말(U3)과 통신을 수행할 수 있다. 제1 내지 제3 사용자 단말(U1, U2, U3) 중에서 기지국(510)과의 거리가 가장 가까운 것은 제1 사용자 단말(U1)일 수 있다. 제1 내지 제3 사용자 단말(U1, U2, U3) 중에서 기지국(510)과의 거리가 가장 가까운 것은 제3 사용자 단말(U3)일 수 있다. 기지국(510)과 제1 내지 제3 사용자 단말(U1, U2, U3) 간의 통신 타이밍은, 기지국(510)과 제1 내지 제3 사용자 단말(U1, U2, U3) 간의 거리에 따라 달라질 수 있다.

도 5b를 참조하면, 기지국(510)은 사용자 단말들(520)과 상/하향신호 전송을 수행할 수 있다. 기지국(510)은 기 설정된 소정의 송수신 타이밍에 기초하여 하향링크 신호(DL-0, DL-1, DL-2, DL-3, DL-4, ...) 전송 및 상향링크 신호(U-U1, U-U2, U-U3, ...) 수신을 수행할 수 있다. 기지국의 하향링크 신호(DL-0, DL-1, DL-2, DL-3, DL-4, ...) 전송 타이밍 및 상향링크 신호(U-U1, U-U2, U-U3, ...) 수신 타이밍은 동일 또는 근사할 수 있다.

한편, 사용자 단말들(520)이 기지국(510)으로부터 전송된 하향링크 신호(DL-0, DL-1, DL-2, DL-3, DL-4, ...)를 수신하는 수신 타이밍과, 사용자 단말들(520)이 기지국(510)으로 상향링크 신호(U-U1, U-U2, U-U3, ...)의 송신 타이밍은 서로 상이할 수 있다. 제1 사용자 단말(U1)에서의 상/하향링크 송/수신 타이밍 간의 차이(즉, 오프셋)를 't1'과 같이 칭할 수 있다. 제2 사용자 단말(U2)에서의 상/하향링크 송/수신 타이밍 간의 오프셋을 't2'와 같이 칭할 수 있다. 제3 사용자 단말(U3)에서의 상/하향링크 송/수신 타이밍 간의 오프셋을 't3'과 같이 칭할 수 있다. 제1 사용자 단말(U1)이 다른 단말들에 비해 상대적으로 기지국(510)과의 거리가 가깝고, 제3 사용자 단말(U1)이 다른 단말들에 비해 상대적으로 기지국(510)과의 거리가 멀 경우, t1<t2<t3일 수 있다.

사용자 단말들(520) 각각이 t1, t2 및 t3 등과 같이 결정된 오프셋에 기초하여 기지국(510)으로 상향링크 신호(U-U1, U-U2, U-U3, ...)를 전송하면, 기지국(510)에서는 통일된 수신 타이밍에서 상향링크 신호(U-U1, U-U2, U-U3, ...)가 수신될 수 있다. 다르게 표현하면, 기지국(510)에 수신된 상향링크 신호(U-U1, U-U2, U-U3, ...) 각각의 프레임 시작 시점은 동일한 타이밍을 가질 수 있다. 이에 따라, 기지국(510)이 복수의 사용자 단말들(520)로부터 전송된 상향링크 신호(U-U1, U-U2, U-U3, ...)를 상호간 간섭 없이 수신할 수 있다.

도 5c 및 5d를 참조하면, 통신 시스템(500)은 하나 이상의 방향 탐지 시스템(530) 또는 또는 방향 탐지 장치(S1)를 더 포함할 수 있다. 방향 탐지 장치(S1)는 방향 탐지 시스템(530)에 포함될 수 있다.

도 5c를 참조하면, 통신 시스템(500)에 포함되는 기지국(510)은 제1 사용자 단말(U1), 제2 사용자 단말(U2) 및 제3 사용자 단말(U3)과 통신을 수행할 수 있다. 제1 내지 제3 사용자 단말(U1, U2, U3)은 기지국(510)과의 통신을 위한 상향링크 신호를 전송할 수 있다.

통신 시스템(500)에 포함되는 방향 탐지 장치(S1)는 기지국(510)에 포함될 수도 있고, 기지국(510)과 별개로 존재할 수도 있다. 방향 탐지 장치(S1)는 제1 내지 제3 사용자 단말(U1, U2, U3)로부터 전송되는 상향링크 신호를 수신하여, 제1 내지 제3 사용자 단말(U1, U2, U3) 각각의 방향에 대한 탐지를 수행할 수 있다. 여기서, 제1 사용자 단말(U1)과 방향 탐지 장치(S1) 간의 전파 지연(t_d1), 제2 사용자 단말(U2)과 방향 탐지 장치(S1) 간의 전파 지연(t_d2), 제3 사용자 단말(U3)과 방향 탐지 장치(S1) 간의 전파 지연(t_d3)은 서로 동일 또는 상이할 수 있다.

도 5d를 참조하면, 기지국(510)은 사용자 단말들(520)과 상/하향신호 전송을 수행할 수 있다. 기지국(510)은 기 설정된 소정의 송수신 타이밍에 기초하여 하향링크 신호(DL-0, DL-1, DL-2, DL-3, DL-4, ...) 전송 및 상향링크 신호(U-U1, U-U2, U-U3, ...) 수신을 수행할 수 있다. 사용자 단말들(520)이 기지국(510)으로부터 전송된 하향링크 신호(DL-0, DL-1, DL-2, DL-3, DL-4, ...)를 수신하는 수신 타이밍과, 사용자 단말들(520)이 기지국(510)으로 상향링크 신호(U-U1, U-U2, U-U3, ...)의 송신 타이밍은 서로 상이할 수 있다. 제1 사용자 단말(U1)에서의 상/하향링크 송/수신 타이밍 간의 차이(즉, 오프셋)를 't1'과 같이 칭할 수 있다. 제2 사용자 단말(U2)에서의 상/하향링크 송/수신 타이밍 간의 오프셋을 't2'와 같이 칭할 수 있다. 제3 사용자 단말(U3)에서의 상/하향링크 송/수신 타이밍 간의 오프셋을 't3'과 같이 칭할 수 있다. 사용자 단말들(520) 각각은 t1, t2 및 t3 등과 같이 결정된 오프셋에 기초하여 기지국(510)으로 상향링크 신호(U-U1, U-U2, U-U3, ...)를 전송할 수 있다.

통신 시스템(500)에는 방향 탐지 시스템(530) 및/또는 방향 탐지 장치(S1)가 포함될 수 있다. 방향 탐지 장치(S1)는 사용자 단말들(520) 각각이 t1, t2 및 t3 등과 같이 결정된 오프셋에 기초하여 전송한 상향링크 신호(U-U1, U-U2, U-U3, ...)를 수신함으로써, 사용자 단말들(520) 각각의 방향을 탐지하고자 할 수 있다. 여기서, 방향 탐지 장치(S1)에 상향링크 신호(U-U1, U-U2, U-U3, ...)들이 수신되는 타이밍은, t1, t2 및 t3과 같은 오프셋 값에 기초하여 결정된 제1 내지 제3 사용자 단말(U1, U2, U3) 각각의 송신 타이밍, 및 제1 내지 제3 사용자 단말(U1, U2, U3)과 방향 탐지 장치(S1) 간의 전파 지연(t_d1, t_d2, t_d3) 등에 기초하여 결정될 수 있다. 제1 내지 제3 사용자 단말(U1, U2, U3) 각각의 송신 타이밍은 방향 탐지 장치(S1)가 아닌 기지국(510)을 기준으로 결정되었기 때문에, 만약 방향 탐지 장치(S1)가 기지국(510)과 별개로 존재할 경우, 방향 탐지 장치(S1)에서 상향링크 신호(U-U1, U-U2, U-U3, ...) 각각을 수신하는 수신 타이밍은 서로 통일되지 않을 수 있다. 다르게 표현하면, 방향 탐지 장치(S1)에 수신된 상향링크 신호(U-U1, U-U2, U-U3, ...) 각각의 프레임 시작 시점은 서로 동일 또는 상이한 타이밍을 가질 수 있다. 이에 따라, 방향 탐지 장치(S1)에서 수신되는 상향링크 신호(U-U1, U-U2, U-U3, ...) 상호간에 간섭이 발생할 수 있다. 다르게 표현하면, 방향 탐지 장치(S1)에서 상향링크 신호(U-U1, U-U2, U-U3, ...)들 각각을 수신하는 시간에 중첩이 발생할 수 있다.

방향 탐지 장치(S1)에서 수신되는 상향링크 신호(U-U1, U-U2, U-U3, ...) 상호간에 간섭이 발생하는 구간(다르게 표현하면, 방향 탐지 장치(S1)에서 상향링크 신호들(U-U1, U-U2, U-U3, ...) 각각을 수신하는 시간에 중첩이 발생하는 구간)이 '간섭 구간' 또는 '간섭 윈도우'로 표현될 수 있다. 이를테면, 도 5d에서는 제1 및 제2 사용자 단말(U1, U2)로부터 전송된 상향링크 신호들(U-U1, U-U2) 상호간에 간섭이 발생하는 간섭 구간이 '1/2'와 같이 표현된 것으로 볼 수 있다. 도 5d에서는 제2 및 제3 사용자 단말(U2, U3)로부터 전송된 상향링크 신호들(U-U2, U-U3) 상호간에 간섭이 발생하는 간섭 구간이 '2/3'과 같이 표현된 것으로 볼 수 있다. 도 5d에서는 제1 및 제3 사용자 단말(U1, U3)로부터 전송된 상향링크 신호들(U-U1, U-U3) 상호간에 간섭이 발생하는 간섭 구간이 '1/3'과 같이 표현된 것으로 볼 수 있다.

한편, 방향 탐지 장치(S1)에서 수신되는 상향링크 신호(U-U1, U-U2, U-U3, ...) 각각이, 상호간의 간섭 없이 수신되는 구간(다르게 표현하면, 방향 탐지 장치(S1)에서 상향링크 신호들(U-U1, U-U2, U-U3, ...)들 각각을 수신하는 시간에 중첩이 발생하지 않는 구간)이 '유효 방향 탐지(direction finding, DF) 구간' 또는 '유효 DF 윈도우'로 표현될 수 있다. 이를테면, 도 5d에서는 제1 사용자 단말(U1)로부터 전송된 상향링크 신호(U-U1)가, 제2 및 제3 사용자 단말(U2, U3)로부터 전송된 상향링크 신호들(U-U2, U-U3)과의 간섭의 영향 없이 수신되는 유효 DF 윈도우 구간이 '1'과 같이 표현된 것으로 볼 수 있다. 도 5d에서는 제2 사용자 단말(U2)로부터 전송된 상향링크 신호(U-U2)가, 제1 및 제3 사용자 단말(U1, U3)로부터 전송된 상향링크 신호들(U-U1, U-U3)과의 간섭의 영향 없이 수신되는 유효 DF 윈도우 구간이 '2'와 같이 표현된 것으로 볼 수 있다. 도 5d에서는 제3 사용자 단말(U3)로부터 전송된 상향링크 신호(U-U1)가, 제1 및 제2 사용자 단말(U1, U2)로부터 전송된 상향링크 신호들(U-U1, U-U1)과의 간섭의 영향 없이 수신되는 유효 DF 윈도우 구간이 '3'과 같이 표현된 것으로 볼 수 있다.

방향 탐지 장치(S1)는 제1 내지 제3 사용자 단말(U1, U2, U3) 각각으로부터 수신되는 상향링크 신호들(U-U1, U-U2, U-U3) 각각에 대한 방향 탐지 동작을, 상향링크 신호들(U-U1, U-U2, U-U3) 각각에 대한 유효 DF 구간 또는 유효 DF 윈도우에서 수행할 수 있다. 방향 탐지 장치(S1)는 이를 위하여 제1 내지 제3 사용자 단말(U1, U2, U3) 또는 상향링크 신호들(U-U1, U-U2, U-U3) 각각에 대응되는 무선 자원의 정보를 분석할 수 있고, 각각의 무선 자원이 중첩되지 않는 자원(시간/주파수 등)을 확인할 수 있다.

도 6는 무선 신호를 수신하여 방향 탐지를 수행하는 방향 탐지 장치의 일 실시예를 설명하기 위한 블록도이다.

도 6을 참조하면, 통신 시스템의 방향 탐지 장치(600)는 안테나부(610), RF/IF/디지털 수신부(620), 메모리부(630), 방향 탐지부(640)를 포함할 수 있다. 방향 탐지 장치(600)는 도 5c 및 5d를 참조하여 설명한 방향 탐지 시스템(530) 또는 방향 탐지 장치(S1)와 동일 또는 유사할 수 있다. 방향 탐지 장치(600)는 기지국에 포함될 수도 있고, 기지국과 별개로 존재할 수도 있다. 이하 도 6을 참조하여 방향 탐지 장치의 일 실시예에 대해 설명함에 있어서, 도 1 내지 5d를 참조하여 설명한 것과 중복되는 내용은 생략될 수 있다.

방향 탐지 장치(600)는 안테나부(610)를 통하여 무선 신호를 수신할 수 있다. 여기서, 방향 탐지 장치(600)에 포함되는 안테나부(610)는 도 3을 참조하여 설명한 안테나부(310)와 동일 또는 유사할 수 있다. 안테나부(610)는 하나 이상의 안테나 어레이(antenna array) 또는 하나 이상의 지향성 안테나(directional antenna)를 포함할 수 있다.

안테나부(610)에서 수신된 무선 신호는, RF/IF/디지털 수신부(620)에서 처리될 수 있다. 여기서, RF/IF/디지털 수신부(620)에서 수행되는 동작은 도 3을 참조하여 설명한 RF/IF 수신부(320) 및 디지털 수신부(330)에서 수행되는 동작과 동일 또는 유사할 수 있다. 이를테면, RF 대역의 고주파 반송파를 통하여 전송 및 수신된 무선 신호는, RF/IF/디지털 수신부(620)를 거치면서 디지털 신호로 변환될 수 있다. 변환된 디지털 신호의 정보는, 메모리부(630)에서 저장될 수 있다.

메모리부(630)에 저장된 디지털 신호의 정보는, 방향 탐지부(640)에 전달될 수 있다. 방향 탐지부(640)는 메모리부(630)로부터 전달된 정보에 기초하여 방향 탐지 동작을 수행하기 위한 구성요소들을 포함할 수 있다. 이를테면, 통신 시스템의 일 실시예에서 방향 탐지부(640)는 자원 분석부(650), 방향 탐지 분석부(660), 식별 정보부(670), 협력 인터페이스부(680), 제어/명령 인터페이스부(690) 등을 포함할 수 있다.

자원 분석부(650)는 제1 자원 분석부(651) 및 제2 자원 분석부(652)를 포함할 수 있다. 제1 자원 분석부(651)는 제1 자원 할당 정보 분석 동작을 수행할 수 있다. 제1 자원 할당 정보 분석 동작은 '제1 자원 분석' 동작, 또는 '기본(basic) 자원 분석' 동작, '상향링크 자원 할당 기본 정보 분석 동작' 등과 같이 칭할 수 있다. 제1 자원 분석부(651)에서는, 방향 탐지가 필요한 특정 사용자 단말의 식별자(identifier, ID), 하향링크를 통해서 전송되는 하향링크 동기신호, 네트워크 정보 및 설정값, 자원 할당 정보 등에 기초한 분석이 수행될 수 있다. 제1 자원 분석부(651)의 제1 자원 할당 정보 분석 동작은 이하 도 7a 내지 7c를 참조하여 설명되는 제1 자원 할당 정보 분석 동작(S720)과 동일 또는 유사할 수 있다.

한편, 제2 자원 분석부(652)는 제2 자원 할당 정보 분석 동작 및/또는 제3 자원 할당 정보 분석 동작을 수행할 수 있다. 제2 자원 할당 정보 분석 동작은 '제2 자원 분석' 동작, 또는 '고급(advanced) 자원 분석' 동작, '세부(detailed) 자원 분석' 동작, 또는 '상향링크 자원 할당 추가 정보 분석 동작' 등과 같이 칭할 수 있다. 제3 자원 할당 정보 분석 동작은 '제3 자원 분석' 동작, 또는 '협력 자원 분석' 동작 등과 같이 칭할 수 있다.

제2 자원 분석부(652)에서는, 비-공유(non-sharing) 무선 자원에서의 사용자 특정 전송(user specific transmission)에 기초한 미세(precise) 상향링크 동기, 해당 사용자에 대해 알려진 전송 패턴(또는 알려진 패턴의 후보군), 선행하여 수행된 방향 탐지(DF)의 결과의 특성, 간섭 제거, 지향성 안테나, 다중 공간 빔포밍, 근거리에서의 블라인드 방향 탐지(즉, 식별자 없는 방향 탐지) 프로파일링, 자원 할당에 대한 블라인드 탐지 등에 기초한 자원 분석이 수행될 수 있다. 또는, 제2 자원 분석부(652)에서는, 기지국, 협력 시스템, 방향 탐지 장치 등에 대한 지리적 위치 정보에 기초한 지향성 제어 및 타겟 추적, 방향 탐지 장치와 관련된 무선 네트워크 파라미터들(이웃 기지국과의 RSSI, 송-수신 시간 오프셋), 다른 수신 노드 또는 다른 방향 탐지 장치와의 협력, 다른 권한 기관이나 서비스 제공자 등과의 협력에 기초한 자원 분석이 수행될 수 있다. 또는, 제2 자원 분석부(652)에서는, MIMO 등의 공간적 안테나 수신기, AOA(Angle of Arrival) 방식, TOA(Time of Arrival) 방식, TDOA(Time Difference of Arrival) 방식, 하이브리드 방식 등에 기초한 자원 분석이 수행될 수 있다.

방향 탐지 분석부(660)는 아날로그/디지털 필터부, 방향 탐지 알고리즘부 등을 포함할 수 있다. 방향 탐지 분석부(660)에서는, 자원 분석부(650)에서 분석된 자원의 정보에 기초하여, 방향 탐지 알고리즘에 따른 방향 탐지 동작이 수행될 수 있다. 방향 탐지 분석부(660)에서는 AOA 방식, TOA 방식, TDOA 방식, 하이브리드 방식 등에 기초한 방향 탐지 동작이 수행될 수 있다.

방향 탐지부(640)에 포함되는 식별 정보부(670), 협력 인터페이스부(680), 제어/명령 인터페이스부(690) 등의 구성요소들은, 자원 분석부(650) 또는 방향 탐지 분석부(660)에서의 동작에 필요한 추가 정보들을 획득 및 제공할 수 있다. 이를테면, 식별 정보부(670)는 방향을 탐지하고자 하는 사용자 단말, 또는 그 밖의 통신 환경 상의 통신 노드들(사용자 단말, 기지국, 다른 수신 노드, 권한 기관, 서비스 제공자, 다른 방향 탐지 장치 등)에 대한 식별 정보(identifier, identification information) 등을 획득할 수 있다. 식별 정보부(670)는 획득된 식별 정보를 자원 분석부(650) 또는 방향 탐지 분석부(660) 등에 제공할 수 있다. 협력 인터페이스부(680)는 서비스 제공자(681), 권한 기관(682) 등과의 협력을 통하여 방향 탐지 또는 자원 분석에 필요한 정보들을 획득할 수 있다. 이를테면, 협력 인터페이스부(680)는 권한(authorization) 정보, 인증(authentication) 정보, 보안 정보 등을 획득할 수 있다. 협력 인터페이스부(680)는 쿼리-내 핸들링(In-Query Handling) 정보(즉, 요청에 따라 획득된 정보), 쿼리-외 프로세싱(Out-Query Processing) 정보(즉, 요청 없이 획득된 정보), 협력/매핑 등에 의해서 획득된 정보, 보고 제어 또는 원격 제어 등에 기초하여 획득되는 정보 등을 획득할 수 있다. 제어/명령 인터페이스부(690)는 로컬 운영자(Local Operator)(691)와 데이터 운반(transport), 통신(communication), 운영 제어 등의 동작들을 수행할 수 있다.

방향 탐지부(640)에서는 자원 분석부(650), 방향 탐지 분석부(660), 식별 정보부(670), 협력 인터페이스부(680), 제어/명령 인터페이스부(690) 등의 구성요소들에 기초하여, 다음과 같은 방식의 자원 분석 또는 방향 탐지 동작들이 수행될 수 있다.

[상향링크 전송 채널 방식]

일반적으로 기지국을 이용한 통신 시스템에서 상향링크 전송 가능한 채널은 초기 접속 채널(Random Access), 초기 접속 절차 처리용 채널, 상향링크 채널 추정 채널, 하향링크 데이터 전송의 피드백 채널, 상향링크 데이터 채널, 상향링크 데이터채널용 복조 참조 신호채널 등이 있을 수 있다. 이중에서 통신 중인 장치는 자원 할당용 상향링크 채널 추정 신호, 하향링크에 대한 피드백, 상향링크 데이터, 복조 참조 신호 등을 전송할 가능성이 있을 수 있다. 채널 추정 시퀀스는 미리 알 수 있는 것이 일반적이고, 사용자만 해당 전송 자원을 사용하게 되므로 이를 이용한 정밀한 시간/주파수 등을 포함하는 전송 자원을 파악할 수도 있다. 채널 추정을 위한 신호는 상대적으로 광대역 주파수 범위를 점유하고 있어서, 복수의 탐지 시스템이 협업을 하는 경우에는 안테나 어레이를 이용한 AOA 방향탐지 장비 없이도 TOA/TDOA 방식이나, AOA장비와 협업하여 하이브리드 방식으로 추정을 수행할 수 있다.

상향링크 데이터 채널은 통화 등에서 주기적 또는 연속적으로 나타날 수 있으며 이 특징을 이용한 방향탐지도 가능할 수 있다. 상향링크 데이터 채널은 상대적으로 빈도가 높고, 전송 자원이 시간적으로 길어 절대적인 시간 동기를 확보한 후에 방향탐지에 사용 가능할 수 있다. 또한, 다른 추가적인 정보가 부족한 경우에는 해당 주파수 자원 영역의 신호세기를 이용한 ON-OFF 단순 추정도 가능할 수 있다. 이런 경우에, 방향 탐지부에서 둘 이상의 신호원을 동시에 파악할 수 있는 탐지 기능과의 연동을 통하여 정확도를 높일 수 있다.

방향 탐지 장치가 상향링크 신호를 기지국 외 위치에서 수신하게 되는 경우에는, 특정 시각에 둘 이상의 사용자의 신호가 겹쳐서 존재하여 간섭 등의 문제가 발생할 수 있다. 안전한 방향탐지 구간의 추출을 위해서는 이와 같은 간섭 구간을 배제해야 하는데, 사용자 별로 할당된 상향링크 데이터 복조 참고 신호 채널이나, 채널 추정용 알려진 패턴 신호 등이 존재하면 이를 함께 이용할 수도 있다. 상향링크 사용자 참고 신호 신호 외에도 사용자 전용 할당 코드나 알려진 패턴이 전송되는 사용자 전용 자원을 이용할 수 있다. 이와 같은 알고 있거나 예측 가능하거나 경우의 수가 한정적인 사용자가 전송하는 신호를 이용하여 시간 및 주파수 영역의 추정/보정과 정밀한 탐색도 가능할 수 있다. 이를 위해서는 인접 자원의 사용자 정보를 같이 확보하는 동작이 수행될 수도 있다. 또한 이와 같은 특정 패턴을 분석하는 과정에서는 수신 안테나의 형상이나 방향성이 중요할 수 있는데, 다중 안테나를 통해서 수신해야 하는 경우이거나, 지향성 안테나를 통해서 인접 간섭원을 배제해야 할 경우 등이 이에 해당 할 수 있다.

[신호 분석과 방향탐지 확인 동작]

탐지 대상 신호의 분석으로 유효 방향 탐지(DF) 자원의 시간/주파수 등 구간을 추정할 때, 방향탐지를 실시하여 결과나 신뢰도를 활용하여 구간 판단에 활용하는 방식이 사용될 수 있다. 동시에 2개의 이상의 방향탐지가 가능한 시스템을 활용하면 정확도 측면에서도 유리할 수 있다.

[메모리 기반 동작]

하향링크 신호와 사용자의 상향링크 신호를 동시에 수신하여 해당 탐지 신호의 유효구간을 파악하여 방향탐지에 이용하기 위해서는, 특정 시간 동안 수신된 정보를 전후로 분석하여, 실시간 수신에 반영할 필요가 있을 수 있다. 이런 분석을 위해서는, 수신된 신호를 먼저 저장공간에 저장하고 이를 분석하는 것이 용이할 수 있다. 따라서, 방향 탐지 장치에서는 수신된 신호가 메모리부(630) 등의 저장 공간/저장 기능을 통해서 분석할 수 있도록 메모리(저장) 기반 동작이 수행될 수 있다. 여기서, 분석이 완료되어 유효 방향탐지 자원을 정확히 산출이 가능해지면 실시간에 근접한 방향탐지도 사용 가능할 수 있다.

[기지국/주변기지국 정보]

방향 탐지 장치(600)(또는 방향 탐지 시스템 등)이 이동하면서 탐색할 때, 지리적 탐색 영역, 탐색 방향, RX-TX 오프셋의 유효값 범위 등 측정결과나 추정 파라미터의 유효성 검증을 위하여 방향 탐지 장치(600)의 현재 위치, 기지국의 지리적 위치, 셀/섹터의 분할 방향 정보 등이 활용될 수 있다. 주변 기지국에 대하여도, 현재 위치, 다른 기지국의 지리적 위치, 셀/섹터의 분할 방향 정보 등이 확보되어 방향 탐지 동작에 활용될 수 있다 또한, 탐색의 시작 지점과 관련하여, 기지국에서 추정한 위치 정보를 제공받아서 방향 탐지 동작에 사용할 수도 있다. 이 경우, 탐색 시작 지점과 관련된 초기 탐색 오차 범위가 줄어들 수 있다.

[송-수신(RX-TX) 오프셋]

사용자 단말은 기지국과의 송수신 타이밍 동기를 맞추기 위하여, 기지국과 통신을 하기 위해서 수신된 하향신호를 기준으로 상향 신호를 시간-이동(time-shift)하여 전송할 수 있다. (이는 도 5a 및 5b를 참조하여 설명한 것과 동일 또는 유사할 수 있다. 이와 같은 시간-이동에 해당하는 송-수신 오프셋 값은 기지국이 계속 조정을 할 수 있으며, 정지된 사용자 단말의 경우 크게 변함없는 일정 값이 유지될 수 있다. 특정 사용자 단말에 대한 이와 같은 송-수신 오프셋 값의 정보를 기지국 또는 사용자 단말로부터 사용하는 것도 가능할 수 있다. 한편, 방향 탐지 장치(600)도 기지국과 하나의 단말로 통신하여 송-수신 오프셋을 확인할 수 있으며, 이 역시 근접 환경을 확인하는 하나의 파라미터로 활용될 수 있다.

[지향성 안테나]

다중 사용자 환경에서 정확한 방향탐지 구간을 확보하고 불필요한 정보의 제외 등의 목적으로 지향성 안테나가 사용될 수 있다.. 수신기 채널을 최소화 하기 위하여 로테이터 등과 함께 사용되는 지향성 안테나를 통한 탐색이 수행될 수 있고, 지향성 안테나를 통하여 수신시 간섭 신호의 영향을 최소화하는 방식이 사용될 수도 있다.

[공간 빔포밍]

지향성을 이용하는 방법의 하나로, 방향 탐지 안테나 어레이와 수신 안테나를 결합하여 다중 공간 수신빔을 형성하여 신호의 지향성 수신과 방향탐지 어레이를 동일한 안테나 어레이로 처리하는 방식이 사용될 수도 있다. 이때 효율적인 신호처리와 신호 수신 효율 향상을 위하여 몇 개의 안테나 단위로 묶어 서브어레이를 구성하거나, 'Full digital array' 방식으로 모든 안테나 채널에 대응되는 ADC 등을 사용함으로써 안테나 채널들의 신호를 처리하는 방식이 사용될 수도 있다. 디지털 복잡도와 계산량을 줄이기 위하여, 방향 탐지 장치에 포함되는 아날로그 위상 제어부를 이용하여 지향성 수신을 구현하는 방식이 사용될 수도 있다. 또한, 절충안으로 서브어레이 단위의 아날로그 처리와 각각의 서브어레이의 출력부는 디지털 처리를 하여 방향탐지부와 수신데이터를 공유하고 수신채널 수를 줄일 수도 있다. 계산량을 고려 하지 않고 방향탐지와 지향성 신호 수신을 동시에 모두 얻기 위해서는, 안테나가 충분히 많은 어레이를 구성하고, 독립적인 안테나별 수신기가 확보될수록 유리한 측면이 있을 수 있다.

[MIMO]

무선 신호가 MIMO 등의 다중 안테나와 관련된 사전 코딩(Precoding)을 통해서 전송되고, 수신용 다중 안테나를 통하여 수신될 경우, 신호 분석 과정에서 전송시의 사전 코딩에 기반한 신호 분석이 수행될 수 있다. 또는, 방향 탐지 안테나를 통해서 수신된 신호를 분석에 이용하는 것도 가능할 수 있다. 한편, MIMO등 멀티안테나 기술이 적용된 신호의 수신 및 분석을 위해서는 수신용 안테나 어레이 또는 수신용 다중 안테나가 필요할 수 있는데, 방향 탐지 장치에 수신용 안테나 어레이 또는 수신용 다중 안테나가 없을 경우, 기지국의 수신 안테나 구조를 활용하여 수신된 정보를 방향 탐지 장치가 제공받아서 사용하는 방식이 적용될 수도 있다.

[협대역 필터링/디지털 필터 뱅크]

방향탐지 시스템이 분석부에 의해서 확인된 특정 주파수 대역의 특성 시간 신호를 방향탐지 하기 위해서는 여러가지 형태의 필터부를 사용할 필요가 있을 수 있다. 아날로그 형태의 필터도 가능하지만 중심 주파수 대비 너무 좁은 협대역 필터는 사용하기에는 어려움이 있을 수 있다. 필터가 디지털 필터로 구현될 경우에는, 자원 할당 방법에 따라서 협대역 디지털 필터나 필터뱅크 등을 구성해서 활용하는 방식이 적용될 수 있다. 또한, 지향성 신호가 수신되었을 경우, FFT나 DFT등을 이용한 필터 뱅크도 방향 탐지 성능을 향상시킬 수 있다.

[권한 기관 또는 서비스 제공자에 의한 식별 정보(ID) 등의 정보 제공]

방향 탐지 장치(600)의 일 실시예에서는 특정 사용자의 자원 할당 정보 없이 전체 테이블을 분석하여 선 방향탐지 후 결과를 활용하는 방식도 사용될 수 있다. 한편, 방향 탐지 장치(600)의 다른 실시예에서는 현재 대상 신호의 자원할당 정보를 얻기 위해서 재난 및 공공안전 보장을 위한 목적으로 권한을 가진 기관의 요청을 통해 서비스 제공자(즉, 통신사업자)가 제공하는 사용자 식별 정보(영구 또는 임시)나 RX-TX 오프셋(하향링크 동기 대비 상향링크 전송 시간 차이), 지속 자원할당의 경우 관련 정보 등의 일부 또는 전체를 제공 받아서 자원 분석 또는 방향 탐지 등에 사용할 수 있다. 또한, 방향 탐지 장치(600)는 탐색을 위한 초기 추정 위치를 함께 받을 수도 있다. 통신 시스템의 일 실시예에서는, 이와 같은 주요 정보가 변경 되었을 경우에는 자동적으로 재통보가 수행되도록 설정될 수도 있다. 이를 위하여, 현재 탐지중인 단말의 변경되지 않는 ID를 기준으로 변동 가능한 정보가 매핑되어, 권한기관/협력기관(서비스제공자)/방향 탐지 장치 등이 상호 공유할 수 있다. 또한 가상의 탐지 시스템상의 ID를 부여하고, 이에 영구적인 ID 정보와 변동 가능한 정보를 매핑하여 참여자가 인지 및 관리하도록 할 수도 있다, 추가로 탐색 결과나 현재 시스템 위치 등을 이 매핑에 추가하여 쿼리(요청)에 따른 정보 제공 또는 보고(report) 방식의 정보 제공도 가능할 수 있다.

실시간에 근접한 협력을 위해서는 권한 기관과 사업자가 방향탐지 시스템과 접속 할 수 있는 인터페이스(이를테면, 도 6의 협력 인터페이스부(680)와 같은 인터페이스)가 필요할 수 있다. 협력 인터페이스부(680)는 필요한 수준의 보안 기능과 인증/인가를 위한 기능을 제공할 수 있다. 또한 방향 탐지 장치(600)는 추가적인 협업을 위해서, 서비스 제공자(681) 등에게 인터페이스부(680)를 통하여 사용자 페이징, 사용자 정보 요청 메시징(예, RX-TX 오프셋, 로케이션 정보 등), 핸드오버 요청 등의 요청을 할 수 있으며, 결과 통보가 필요한 경우 수신 받을 수 있다.

한편, 재난 상황 등에서 사용자 단말은 사용중이 아닌 대기중 상태(네트워크 관점에서의 아이들(IDLE)상태)일 수 있다. 통신 규격에 따라서 아이들 상태에서도 추적이 가능할수도 있고, 또는 넓은 영역(복수의 Cell sites)내 또는 최후 기록만 남아 있을수도 있다. 이런 경우에는 트래킹(Tracking) 영역 단위의 페이징을 수행하거나, 또는 사용자 단말이 액티브/사용중 상태로 천이되도록 유도해야 할 수 있다. 이와 같은 동작은 서비스 제공자(681)와의 협업을 통하여 수행될 수 있다. 또한, 방향 탐지 장치(600) 자체의 단말로서의 기능이나, 협업중인 사용자 단말 또는 관제 센터 등을 이용한 직접 호출도 가능할 수 있으나, 다만 서비스 제공자에 의하여 수행되는 것이 더 효과적일 수 있다. 한편, 소방 등 권한이 있는 기관에 의한 위치 정보 등 사용자의 단말에서 상향링크 자원할당 후 전송으로 이어질 수 있는 메시징 과정이 효과가 있을 수 있다.

[방향 탐지 장치 간 협업]

복수의 방향 탐지 장치들 간의 협업을 통하여, 탐색 시간을 좁히는 방식이 수행될 수도 있다. 여기서, 복수의 방향 탐지 장치들 간의 능력은 다르게 구성될 수도 있다. 예를 들면, 1대는 상향링크 분석 기능과 배열기반의 방향탐지 기능을 가지고 있고, 나머지 1대는 지향성 안테나 기반 상향링크 분석 기능만 가지도록 구성될 수 있다. 협업 장치에 수신되는 상향링크 절대 시각 등을 바탕으로 추정 범위를 좁히는 방식이 사용될 수 있다.

도 7a 내지 7c는 통신 시스템에서의 방향 탐지 방법의 제1 실시예를 설명하기 위한 순서도이다.

도 7a 내지 7c를 참조하면, 통신 시스템은 하나 이상의 기지국(base station, BS) 및 하나 이상의 사용자 단말(user terminal, UT)을 포함할 수 있다. 통신 시스템은 하나 이상의 방향 탐지 시스템 또는 방향 탐지 장치를 더 포함할 수 있다. 도 7a 내지 7c에는 통신 시스템에 포함되는 방향 탐지 장치가 하나 이상의 사용자 단말로부터 전송되는 상향링크 신호를 수신함으로써 하나 이상의 사용자 단말에 대한 방향 탐지를 수행하기 위한 방향 탐지 방법의 제1 실시예가 도시된 것으로 볼 수 있다. 그러나 이는 설명의 편의를 위한 예시일 뿐이며, 본 발명의 실시예는 이에 국한되지 않는다.

도 7a를 참조하면, 통신 시스템의 하나 이상의 사용자 단말은 하나 이상의 기지국과의 통신을 위한 상향링크 신호를 전송할 수 있다. 방향 탐지 장치는 하나 이상의 사용자 단말로부터 전송된 상향링크 신호를 수신할 수 있다(S710). 방향 탐지 장치는 수신된 상향링크 신호에 대하여, 제1 자원 할당 정보 분석 동작을 수행할 수 있다(S720). 방향 탐지 장치는 제1 자원 할당 정보 분석 동작(S720)을 통하여, 방향 탐지가 필요한 특정 사용자 단말에 할당된 상향링크 자원의 할당에 관련된 기본 정보를 확인할 수 있다. 여기서 제1 자원 할당 정보 분석 동작은, '제1 자원 분석' 동작, 또는 '기본(basic) 자원 분석' 동작, '상향링크 자원 할당 기본 정보 분석 동작' 등과 같이 칭할 수 있다.

제1 자원 분석 동작(S720)에서는 방향 탐지가 필요한 특정 사용자 단말의 식별자(identifier, ID), 하향링크를 통해서 전송되는 하향링크 동기신호, 네트워크 정보 및 설정값, 자원 할당 정보 등에 기초한 분석이 수행될 수 있다. 방향 탐지 장치는 제1 자원 분석 동작(S720)을 위하여 필요한 정보를 S710 단계 이전, 또는 S720 단계 이전에 획득할 수 있다. 방향 탐지 장치는 제1 자원 분석 동작(S720)을 위하여 필요한 정보를, 기지국 또는 방향 탐지가 필요한 특정 사용자 단말로부터 획득할 수 있다.

방향 탐지 장치는 제1 자원 분석 동작(S720)을 통하여, 방향 탐지가 필요한 특정 사용자 단말에 할당된 상향링크 자원 할당 기본 정보를 확인할 수 있다. 여기서 확인되는 상향링크 자원 할당 기본 정보는, 시간(전송 슬롯 또는 서브프레임 번호 등) 자원 할당 정보 및 주파수 자원 할당 정보 등을 포함할 수 있다.

방향 탐지 장치는 S720 단계를 통하여 확인된 상향링크 자원 할당 기본 정보에 기초하여, S710 단계에서 수신된 무선 신호에 대한 방향 탐지 동작을 수행할 수 있다(S750). 이를테면, 방향 탐지 장치는 S720 단계를 통하여 확인된 상향링크 자원 할당 기본 정보에 기초하여, S710 단계에서 수신된 무선 신호를 복호 또는 복원할 수 있다. 방향 탐지 장치는 S720 단계를 통하여 확인된 상향링크 자원 할당 기본 정보에 기초하여, 상향링크 신호들 간의 간섭의 영향 없이 상향링크 신호에 대한 방향 탐지(direction finding, DF)를 수행할 수 있는 유효 방향 탐지 구간(effective DF window)을 확인할 수 있다. 즉, 방향 탐지 장치는 방향 탐지를 수행하고자 하는 제1 사용자 단말로부터 전송된 제1 상향링크 신호가, 하나 이상의 다른 사용자 단말에서 전송된 다른 상향링크 신호와의 간섭의 영향 없이 수신되는 유효 DF 구간을 확인할 수 있다. 다르게 표현하면, 방향 탐지 장치는 방향 탐지를 수행하고자 하는 제1 사용자 단말로부터 전송된 제1 상향링크 신호가 수신된 시간 구간 중에서, 다른 사용자 단말에서 전송된 다른 상향링크 신호가 수신된 시간 구간과 중첩되지 않는 유효 방향(DF) 구간을 확인할 수 있다.

방향 탐지 장치는 확인된 유효 방향 탐지 구간에서, 상향링크 신호에 대한 방향 탐지 동작을 수행할 수 있다. 이를테면, 방향 탐지 장치는 확인된 유효 방향 탐지 구간에서 상향링크 신호의 도래각(AoA)을 확인함으로써, 상향링크 신호를 전송한 사용자 단말의 방향을 탐지할 수 있다. 그러나 이는 설명의 편의를 위한 예시일 뿐이며, 본 발명의 실시예는 이에 국한되지 않는다. 이를테며면, S750 단계에서의 방향 탐지 동작은 AoA 방식 이외에도 ToA 방식, TDoA 방식, 하이브리드 방식 등에 기초하여 수행될 수도 있다.

방향 탐지 장치는 S750 단계에서 획득된 방향 탐지 결과를 출력할 수 있다. 여기서, 방향 탐지 장치는 S750 단계에서 획득된 방향 탐지 결과에 대한 분석을 수행할 수 있다(S760). 이를테면, 방향 탐지 장치는 방향 탐지를 수행하고자 하는 제1 사용자 단말로부터 전송된 제1 상향링크 신호를 수신할 수 있고(S710), 수신된 제1 상향링크 신호에 대한 제1 자원 할당 정보 분석 동작(S720)을 통하여, 제1 사용자 단말에 할당된 제1 상향링크 자원의 할당 정보를 확인할 수 있다. 방향 탐지 장치는 확인된 제1 상향링크 자원의 할당 정보에 기초하여, 상향링크 신호들 간의 간섭의 영향 없이 제1 상향링크 신호에 대한 방향 탐지를 수행할 수 있는 제1 유효 방향 탐지 구간을 확인할 수 있다. 방향 탐지 장치는 확인된 제1 유효 방향 탐지 구간에서, 제1 상향링크 신호에 대한 방향 탐지를 수행할 수 있다(S750). 방향 탐지 장치는 S750 단계를 통하여 획득된 제1 상향링크 신호(또는 제1 사용자 단말)의 방향 정보에 기초하여, 제1 사용자 단말로부터 전송되는 신호를 계속 수신할 수 있다. 방향 탐지 장치는 제1 사용자 단말로부터 전송되는 신호의 수신 결과에 기초하여, S750 단계를 통하여 획득된 제1 상향링크 신호(또는 제1 사용자 단말)의 방향 정보가 유효한지 아닌지 여부를 확인할 수 있다. 만약 S750 단계를 통하여 획득된 방향 정보가 유효하지 않은 것으로 판단될 경우, 방향 탐지 장치는 이후 제1 사용자 단말로부터 수신되는 상향링크 신호에 기초하여 제1 사용자 단말에 대한 방향 탐지를 다시 수행할 수 있다. 또는, 방향 탐지 장치는 방향 탐지 결과 분석 동작(S760)에 있어서, S750 단계를 통하여 획득된 제1 사용자 단말의 방향 정보에 기초하여 제1 사용자 단말의 방향을 지속적으로 모니터링하는 동작을 수행할 수도 있다.

도 7b를 참조하면, 방향 탐지 장치는 도 7a를 참조하여 설명한 S720 단계에 따른 제1 자원 분석 동작 이후에, 제2 자원 할당 정보 분석 동작을 수행할 수도 있다(S730). 여기서, 제2 자원 할당 정보 분석 동작은, 특정 사용자 단말에 할당된 상향링크 자원의 할당에 관련된 추가 정보(additional information)에 기초하여, 상향링크 자원에 대한 보다 구체적인 분석을 수행할 수 있다. 여기서 제2 자원 할당 정보 분석 동작(S730)은, '제2 자원 분석' 동작, 또는 '고급(advanced) 자원 분석' 동작, '세부(detailed) 자원 분석' 동작, 또는 '상향링크 자원 할당 추가 정보 분석 동작' 등과 같이 칭할 수 있다. 방향 탐지 장치는 제2 자원 분석 동작(S730)을 위하여 필요한 정보를 S730 단계 이전에 획득할 수 있다.

제2 자원 분석 동작(S730)에서 사용되는 추가 정보는, 방향 탐지가 필요한 특정 사용자 단말로부터 전송된 참조 신호(reference signal, RS), 방향 탐지가 필요한 특정 사용자 단말이 무선 신호 변조에 사용하는 변조 방식, 방향 탐지가 필요한 특정 사용자 단말이 무선 신호 송신에 사용하는 송신 안테나의 공간적 특성 등의 정보를 포함할 수 있다. 제2 자원 분석 동작(S730)에서 사용되는 추가 정보는, 방향 탐지가 필요한 특정 사용자 단말의 자원과 인접한 자원을 할당받은 단말에 대한 식별자 및 할당받은 자원의 정보 등을 포함할 수 있다.

제2 자원 분석 동작(S730)에서 사용되는 추가 정보는, 기본적인 자원할당 정보에 포함되지 않는 셀/섹터 네트워크 정보나 무선 자원 설정 정보 등에 포함될 수 있다. 또는, 제2 자원 분석 동작(S730)에서 사용되는 추가 정보는, 통신 시스템에서 미리 약속된 방식으로 계산 및 획득될 수 있다. 이를테면 제2 자원 분석 동작(S730)에서 사용되는 추가 정보는, 사용자 단말의 식별자 등에 기초하여 특정 무선 자원으로부터 이어서 부여된 소정의 인덱스 정보에 해당될 수 있다. 이와 같이 특정한 인덱스가 설정되어 사용될 경우, 이와 관련된 식별자 또는 관련 정보를 사전에 획득할 필요가 있을 수 있다.

방향 탐지 장치는 제2 자원 분석 동작(S730)을 통하여, 방향 탐지가 필요한 특정 사용자 단말에 할당된 상향링크 자원의 정보를 상대적으로 더욱 정확하게 또는 상세하게 확인할 수 있다. 이와 같이 확인된 상향링크 자원의 정보를, '상향링크 자원 할당 상세 정보'와 같이 칭할 수 있다. 방향 탐지 장치는 S730 단계를 통하여 확인된 상향링크 자원 할당 상세 정보에 기초하여, S710 단계에서 수신된 무선 신호에 대한 방향 탐지 동작을 수행할 수 있다(S750). 이를테면, 방향 탐지 장치는 S730 단계를 통하여 확인된 상향링크 자원 할당 상세 정보에 기초하여, 상향링크 신호들 간의 간섭의 영향 없이 상향링크 신호에 대한 방향 탐지를 수행할 수 있는 유효 방향 탐지 구간(effective DF window)의 정보를 더욱 정확하게 확인할 수 있다. 방향 탐지 장치는 확인된 유효 방향 탐지 구간에서, 상향링크 신호에 대한 방향 탐지 동작을 수행할 수 있다. 이를테면, 방향 탐지 장치는 확인된 유효 방향 탐지 구간에서 상향링크 신호의 도래각(AoA)을 확인함으로써, 상향링크 신호를 전송한 사용자 단말의 방향을 탐지할 수 있다. 방향 탐지 장치는 S750 단계에서 획득된 방향 탐지 결과를 출력할 수 있다. 방향 탐지 장치는 S750 단계에서 획득된 방향 탐지 결과에 대한 분석을 수행할 수 있다(S760).

도 7c를 참조하면, 방향 탐지 장치는 도 7b를 참조하여 설명한 S730 단계에 따른 제2 자원 분석 동작 이후에, 제3 자원 할당 정보 분석 동작을 수행할 수도 있다(S740). 제3 자원 할당 정보 분석 동작에서는, 방향 탐지 장치 외의 다른 통신 주체들과의 협력을 통해서 획득되는 협력 정보에 기초하여 상향링크 자원에 대한 보다 구체적인 분석이 수행될 수 있다. 여기서 제3 자원 할당 정보 분석 동작(S740)은, '제3 자원 분석' 동작, '협력 자원 분석' 동작 등과 같이 칭할 수 있다. 방향 탐지 장치는 제3 자원 분석 동작(S740)을 위하여 필요한 정보를 S740 단계 이전에, 또는 S740 단계 중에 획득할 수 있다.

제3 자원 분석 동작(S740)에서는 통신 서비스 공급자(또는 통신 사업자) 등으로부터 제공되는 협력 정보에 기초한 자원 분석이 수행될 수 있다. 제3 자원 분석 동작(S740)에서는 소정의 권한 기관으로부터 제공되는 협력 정보에 기초한 자원 분석이 수행될 수 있다. 여기서, 권한 기관은 재난 상황에서의 필요 또는 공공 안전의 보장을 위한 목적으로, 네트워크 정보 조회 및 제공 권한을 가진 기관을 의미할 수 있다. 또는, 제3 자원 분석 동작(S740)에서는 다른 방향 탐지 장치(또는 다른 방향 탐지 시스템)로부터 제공되는 협력 정보에 기초한 자원 분석이 수행될 수 있다.

제3 자원 분석 동작(S740)에서, 방향 탐지 장치는 방향 탐지가 필요한 사용자 단말에 할당된 자원의 정보를, 통신 서비스 공급자, 권한 기관, 및/또는 다른 방향 탐지 장치에 협력 정보로서 요청할 수 있다. 방향 탐지 장치는 요청에 따라 수신되는 협력 정보에 기초하여, 상향링크 신호들 간의 간섭의 영향 없이 상향링크 신호에 대한 방향 탐지를 수행할 수 있는 유효 방향 탐지 구간(effective DF window)의 정보를 더욱 정확하게 확인할 수 있다. 방향 탐지 장치는 확인된 유효 방향 탐지 구간에서, 상향링크 신호에 대한 방향 탐지 동작을 수행할 수 있다(S750). 이를테면, 방향 탐지 장치는 확인된 유효 방향 탐지 구간에서 상향링크 신호의 도래각(AoA)을 확인함으로써, 상향링크 신호를 전송한 사용자 단말의 방향을 탐지할 수 있다. 방향 탐지 장치는 S750 단계에서 획득된 방향 탐지 결과를 출력할 수 있다. 방향 탐지 장치는 S750 단계에서 획득된 방향 탐지 결과에 대한 분석을 수행할 수 있다(S760).

도 8은 통신 시스템에서의 방향 탐지 방법의 제2 실시예를 설명하기 위한 순서도이다.

도 8을 참조하면, 통신 시스템은 하나 이상의 기지국(base station, BS) 및 하나 이상의 사용자 단말(user terminal, UT)을 포함할 수 있다. 통신 시스템은 하나 이상의 방향 탐지 시스템 또는 방향 탐지 장치를 더 포함할 수 있다. 여기서, 통신 시스템은 도 7a 내지 7c를 참조하여 설명한 통신 시스템과 동일 또는 유사할 수 있다. 도 8에는 통신 시스템에 포함되는 방향 탐지 장치가 하나 이상의 사용자 단말로부터 전송되는 상향링크 신호를 수신함으로써 하나 이상의 사용자 단말에 대한 방향 탐지를 수행하기 위한 방향 탐지 방법의 제2 실시예가 도시된 것으로 볼 수 있다. 그러나 이는 설명의 편의를 위한 예시일 뿐이며, 본 발명의 실시예는 이에 국한되지 않는다.

도 8을 참조하면, 통신 시스템의 하나 이상의 사용자 단말은 하나 이상의 기지국과의 통신을 위한 상향링크 신호를 전송할 수 있다. 방향 탐지 장치는 하나 이상의 사용자 단말로부터 전송된 상향링크 신호를 수신할 수 있다(S810). 방향 탐지 장치는 수신된 상향링크 신호에 대하여, 제1 자원 할당 정보 분석 동작을 수행할 수 있다(S820). 여기서, S820 단계에 따른 동작들은 도 7a를 참조하여 설명한 S720 단계에 따른 동작들과 동일 또는 유사할 수 있다. 방향 탐지 장치는 S820 단계를 통하여 상향링크 자원 할당 기본 정보를 확인할 수 있다. 방향 탐지 장치는 S820 단계를 통하여 확인된 상향링크 자원 할당 기본 정보에 기초하여, S810 단계에서 수신된 무선 신호에 대한 방향 탐지 동작을 수행할 수 있다(S830). 여기서, S830 단계에 따른 동작들은 도 7a를 참조하여 설명한 S750 단계에서의 동작들과 동일 또는 유사할 수 있다. 이를테면, 방향 탐지 장치는 S830 단계를 통하여, 제1 상향링크 신호를 전송한 제1 사용자 단말의 방향을 탐지할 수 있다.

방향 탐지 장치는 S830 단계를 통하여 획득된 제1 상향링크 신호(또는 제1 사용자 단말)의 방향의 정보에 기초하여, 제1 사용자 단말로부터 전송되는 신호를 계속 수신할 수 있다. 방향 탐지 장치는 제1 사용자 단말로부터 전송되는 신호의 수신 결과에 기초하여, S830 단계를 통하여 획득된 제1 상향링크 신호(또는 제1 사용자 단말)의 방향 정보가 유효한지 아닌지 여부를 확인할 수 있다(S840). 만약 S830 단계를 통하여 획득된 방향 정보가 유효한 것으로 판단될 경우(S840), 방향 탐지 장치는 S830 단계에서 획득된 방향 탐지 결과를 출력할 수 있다. 방향 탐지 장치는 S830 단계에서 획득된 방향 탐지 결과에 대한 분석을 수행할 수 있다(S860). S860 단계에 따른 동작들은, 도 7a를 참조하여 설명한 S760 단계에 따른 동작들과 동일 또는 유사할 수 있다.

한편, 만약 S830 단계를 통하여 획득된 방향 정보가 유효하지 않은 것으로 판단될 경우(S840), 방향 탐지 장치는 유효한 방향 정보의 획득을 위하여 제2 자원 할당 정보 분석 동작 및/또는 제3 자원 할당 정보 분석 동작을 수행할 수 있다(S850). 여기서, 제2 자원 할당 정보 분석 동작은 도 7b를 참조하여 설명한 S730 단계에서의 동작들과 동일 또는 유사할 수 있다. 제3 자원 할당 정보 분석 동작은 도 7c를 참조하여 설명한 S740 단계에서의 동작들과 동일 또는 유사할 수 있다. S850 단계의 결과로서 사용자 단말에 대한 자원 할당 정보가 획득되면, 방향 탐지 장치는 획득된 자원 할당 정보에 기초하여 방향 탐지 분석 동작을 다시 수행할 수 있다. 방향 탐지 장치는 S850 단계를 거쳐서 획득된 방향 탐지 결과를 출력할 수 있다. 방향 탐지 장치는 S850 단계를 거쳐서 획득된 방향 탐지 결과에 대한 분석을 수행할 수 있다(S860).

다만, 본 발명의 실시예들에 따른 무선 통신 시스템에서의 방향 탐지 방법 및 장치가 달성할 수 있는 효과는 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 본 출원의 명세서 상에 기재된 구성들로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명에 따른 방법들은 다양한 컴퓨터 수단을 통해 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위해 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.

컴퓨터 판독 가능 매체의 예에는 롬(rom), 램(ram), 플래시 메모리(flash memory) 등과 같이 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러(compiler)에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터(interpreter) 등을 사용해서 컴퓨터에 의해 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상술한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 적어도 하나의 소프트웨어 모듈로 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양 하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

통신 시스템의 방향 탐지 장치에 의하여 수행되는 방향 탐지 방법으로서,
상기 통신 시스템에 포함되는 복수의 사용자 단말들로부터, 상기 통신 시스템의 기지국과의 통신을 위해 전송된 상향링크 신호들을 수신하는 단계;
상기 상향링크 신호들에 대하여, 제1 자원 분석 동작을 수행하는 단계;
상기 제1 자원 분석 동작에 기초하여, 상기 복수의 사용자 단말들 중 제1 사용자 단말로부터 전송된 제1 상향링크 신호가, 상기 상향링크 신호들 중 상기 제1 상향링크 신호를 제외한 다른 상향링크 신호와의 간섭의 영향 없이 수신되는 유효 방향 탐지 구간의 정보를 확인하는 단계; 및
상기 유효 방향 탐지 구간에서, 상기 제1 사용자 단말로부터 전송된 상기 제1 상향링크 신호에 대한 방향 탐지를 수행하는 단계를 포함하는, 방향 탐지 방법.