KR20220104187A - Uwb (ultra wideband)를 통해 데이터를 송수신하는 디바이스의 동작 방법 및 장치 - Google Patents

Uwb (ultra wideband)를 통해 데이터를 송수신하는 디바이스의 동작 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 개시의 일 실시예에 따라 무선 통신 시스템에서 UWB(Ultra Wideband)를 통해 데이터를 송수신하는 제1 타겟 디바이스의 동작 방법이 제공된다. 제1 타겟 디바이스는 전자 디바이스로부터 레인징 개시 메시지를 수신하고, 레인징 개시 메시지에 대한 응답 메시지를 전자 디바이스로 전송하며, 전자 디바이스가 제1 타겟 디바이스를 포함한 복수개의 타겟 디바이스들의 응답 메시지들에 기초하여 측정한 시간 정보가 포함된 측정 리포트 메시지를 전자 디바이스로부터 수신할 수 있다. 또한 제1 타겟 디바이스는 측정 리포트 메시지에 기초하여, 전자 디바이스와의 거리를 결정하기 위한 제1 타겟 디바이스에 대한 시간 정보를 결정하고, 제1 타겟 디바이스에 대한 시간 정보를 이용하여 전자 디바이스와의 거리를 결정할 수 있다.

Description

UWB (Ultra Wideband)를 통해 데이터를 송수신하는 디바이스의 동작 방법 및 장치
본 개시는 ToF(Time-of-Flight) 값을 결정하기 위한 측정값를 송수신하는 전자 디바이스 및 전자 디바이스의 동작 방법에 관한 것이다.
인터넷은 인간이 정보를 생성하고 소비하는 인간 중심의 연결 망에서, 사물 등 분산된 구성 요소들 간에 정보를 주고 받아 처리하는 IoT (Internet of Things, 사물 인터넷) 망으로 진화하고 있다. 클라우드 서버 등과의 연결을 통한 빅데이터 (Big data) 처리 기술 등이 IoT 기술에 결합된 IoE(Internet of Everything) 기술도 대두되고 있다. IoT를 구현하기 위해서는, 센싱 기술, 유무선 통신 및 네트워크 인프라, 서비스 인터페이스 기술, 및 보안 기술과 같은 기술 요소 들이 요구된다. 최근에는 사물간의 연결을 위한 센서 네트워크(sensor network), 사물 통신 (Machine to Machine, M2M), MTC(Machine Type Communication) 등의 기술이 연구되고 있다.
IoT 환경에서는 연결된 사물들에서 생성된 데이터를 수집, 분석하여 인간의 삶에 새로운 가치를 창출하는 지능형 IT(Internet Technology) 서비스가 제공될 수 있다. IoT는, 기존의 IT(information technology) 기술과 다양한 산업 간의 융합 및 복합을 통하여, 스마트홈, 스마트 빌딩, 스마트 시티, 스마트 카 혹은 커넥티드 카, 스마트 그리드, 헬스 케어, 스마트 가전, 첨단의료서비스 등의 분야에 응용될 수 있다.
무선 통신 시스템의 발전에 따라 다양한 서비스를 제공할 수 있게 됨으로써, 이러한 서비스들을 효과적으로 제공하기 위한 방안이 요구되고 있다. 예를 들어, 매체 접근 제어(medium access control, MAC)에 있어서, UWB(Ultra Wide Band)를 이용하여 전자 디바이스들 간의 거리를 측정하는 레인징(ranging) 기술이 사용될 수 있다. UWB는, 무선 반송파를 사용하지 않고 기저 대역에서 수 GHz이상의 매우 넓은 주파수 대역을 사용하는 무선 통신 기술이다.
이와 같이 레인징 기술을 사용하여 전자 디바이스들 간의 거리를 결정하기 위한 메시지를 효율적으로 전송하기 위한 방안이 필요한 실정이다.
레인징을 수행할 때 전자 디바이스들 간의 거리를 결정하기 위한 메시지를 효율적으로 전송하기 위한 방법이 요구된다.
본 개시의 일 실시예에 따라 무선 통신 시스템에서 UWB(Ultra Wideband)를 통해 데이터를 송수신하는 제1 타겟 디바이스의 동작 방법이 제공된다. 제1 타겟 디바이스는 전자 디바이스로부터 레인징 개시 메시지를 수신하고, 레인징 개시 메시지에 대한 응답 메시지를 전자 디바이스로 전송하며, 전자 디바이스가 제1 타겟 디바이스를 포함한 복수개의 타겟 디바이스들의 응답 메시지들에 기초하여 측정한 시간 정보가 포함된 측정 리포트 메시지를 전자 디바이스로부터 수신할 수 있다. 또한 제1 타겟 디바이스는 측정 리포트 메시지에 기초하여, 전자 디바이스와의 거리를 결정하기 위한 제1 타겟 디바이스에 대한 시간 정보를 결정하고, 제1 타겟 디바이스에 대한 시간 정보를 이용하여 전자 디바이스와의 거리를 결정할 수 있다.
레인징을 수행할 때 전자 디바이스들 간의 거리를 결정하기 위한 메시지를 효율적으로 전송하기 위한 방법이 요구된다.
도 1은 일반적인 D2D(Device-to-Device) 통신 절차를 설명하는 도면이다.
도 2는 복수의 전자 디바이스들의 통신 과정을 도시한 도면이다.
도 3은 레인징 제어 프레임을 이용한 단면 양방향 레인징(Single-Sided Two-Way Ranging, SS-TWR)의 예를 보여준다.
도 4은 레인징 블록 구조를 도시한다.
도 5는 블록 기반 모드(Block-based mode를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 전자장치들의 양면 양방향(Double-sided two-way, DS-TWR) 레인징 동작을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 7a는 전자 디바이스들의 양면 양방향 레인징(Double-sided two-way ranging, DS-TWR) 동작을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 7b는 측정 리포트 메시지를 도시한 도면이다.
도 8은 본 개시의 일 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 UWB(Ultra Wideband)를 통해 데이터를 송수신하는 타겟 디바이스의 동작 방법에 대한 흐름도이다.
도 9는 본 개시의 일 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 UWB(Ultra Wideband)를 통해 데이터를 송수신하는 전자 디바이스의 동작 방법에 대한 흐름도이다.
도 10a는 본 개시의 일 실시예에 따른 UWB(Ultra Wideband)를 통해 데이터를 송수신하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 10b는 본 개시의 일 실시예에 따른 측정 리포트 메시지의 구조를 도시한 도면이다.
도 11a는 본 개시의 일 실시에에 따른 측정 리포트 메시지에 포함된 파라미터들을 설명하기 위한 도면이다.
도 11b는 본 개시의 일 실시예에 따른 응답 시간 리스트에 포함된 파라미터들을 설명하기 위한 도면이다.
도 12a는 본 개시의 일 실시예에 따른 UWB(Ultra Wideband)를 통해 데이터를 송수신하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 12b는 본 개시의 일 실시예에 따른 측정 리포트 메시지의 구조를 도시한 도면이다.
도 13a는 본 개시의 일 실시에에 따른 측정 리포트 메시지에 포함된 파라미터들을 설명하기 위한 도면이다.
도 13b는 본 개시의 일 실시예에 따른 왕복 시간 리스트(round-trip time list)에 포함된 파라미터들을 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 일 실시예에 따른 전자 디바이스의 블록도를 도시한다.
도 15는 일 실시예에 따른 타겟 디바이스의 블록도를 도시한다.
발명의 실시를 위한 최선의 형태
본 개시의 일 실시예에 따라 무선 통신 시스템에서 UWB(Ultra Wideband)를 통해 데이터를 송수신하는 제1 타겟 디바이스의 동작 방법이 제공될 수 있다. 제1 타겟 디바이스의 동작 방법은 전자 디바이스로부터 레인징 개시 메시지를 수신하는 단계, 상기 레인징 개시 메시지에 대한 응답 메시지를 상기 전자 디바이스로 전송하는 단계, 상기 전자 디바이스가 상기 제1 타겟 디바이스를 포함한 복수개의 타겟 디바이스들의 응답 메시지들에 기초하여 측정한 시간 정보가 포함된 측정 리포트 메시지를 상기 전자 디바이스로부터 수신하는 단계, 상기 측정 리포트 메시지에 기초하여, 상기 전자 디바이스와 거리를 결정하기 위한 상기 제1 타겟 디바이스에 대한 시간 정보를 결정하는 단계 및 상기 제1 타겟 디바이스에 대한 시간 정보를 이용하여 상기 전자 디바이스와 거리를 결정하는 단계; 를 포함할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 상기 측정 리포트 메시지는, 상기 레인징 개시 메시지를 전송한 시간과 첫 번째 레인징 응답 메시지를 전송하는 제2 타겟 디바이스로부터 레인징 응답 메시지를 수신한 시간의 시간 차이인 제1 왕복 시간 및 상기 전자 디바이스가 레인징 종료 메시지를 전송한 시간과 상기 복수개의 타겟 디바이스들 각각으로부터 레인징 응답 메시지를 수신한 시간의 시간 차이가 포함된 응답 시간 리스트를 포함할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 응답 시간 리스트는 상기 제2 타겟 디바이스로부터 레인징 응답 메시지을 수신한 시간과 상기 레인징 종료 메시지를 전송한 시간의 시간 차이인 제1 응답 시간 및 상기 제1 타겟 디바이스로부터 레인징 응답 메시지를 수신한 시간과 상기 레인징 종료 메시지를 전송한 시간의 시간 차이인 제2 응답 시간을 포함할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 상기 측정 리포트 메시지에 기초하여, 상기 제1 타겟 디바이스에 대한 시간 정보를 결정하는 단계는, 상기 측정 리포트에 포함된 상기 제1 왕복 시간, 상기 제1 응답 시간 및 상기 제2 응답 시간에 기초하여, 상기 전자 디바이스가 상기 레인징 개시 메시지를 전송한 시간과 상기 제1 타겟 디바이스로부터 상기 레인징 응답 메시지를 수신한 시간의 시간 차이인 제2 왕복 시간을 결정하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 측정 리포트 메시지는, 상기 복수개의 타겟 디바이스들 각각의 주소를 더 포함할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 측정 리포트 메시지는, 제2 타겟 디바이스로부터 첫번째 레인징 응답 메시지를 수신한 시간과 상기 전자 디바이스가 레인징 종료 메시지를 전송한 시간의 시간 차이인 제1 응답 시간 및 상기 레인징 개시 메시지를 전송한 시간과 상기 복수개의 타겟 디바이스들 각각으로부터 레인징 응답 메시지를 수신한 시간의 시간 차이가 포함된 왕복 시간 리스트를 포함할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 왕복 시간 리스트는, 상기 레인징 개시 메시지를 전송한 시간과 상기 제2 타겟 디바이스로부터 레인징 응답 메시지를 수신한 시간의 시간 차이인 제1 왕복 시간 및 상기 레인징 개시 메시지를 전송한 시간과 상기 제1 타겟 디바이스로부터 레인징 응답 메시지를 수신한 시간의 시간 차이인 제2 왕복 시간을 포함할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 측정 리포트 메시지에 기초하여, 상기 제1 타겟 디바이스에 대한 시간 정보를 결정하는 단계는, 상기 측정 리포트에 포함된 상기 제1 응답 시간, 상기 제1 왕복 시간 및 상기 제2 왕복 시간에 기초하여, 상기 레인징 종료 메시지를 전송한 시간과 상기 제1 타겟 디바이스로부터 상기 레인징 응답 메시지를 수신한 시간의 시간 차이인 제2 응답 시간을 결정하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 측정 리포트 메시지는 상기 전자 디바이스로부터 브로드캐스팅될 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따라 무선 통신 시스템에서 UWB(Ultra Wideband)를 통해 데이터를 송수신하는 전자 디바이스의 동작 방법이 제공될 수 있다. 전자 디바이스의 동작 방법은 레인징 개시 메시지를 제1 타겟 디바이스 및 제2 타겟 디바이스를 포함하는 복수개의 타겟 디바이스들로 전송하는 단계; 상기 복수개의 타겟 디바이스들로부터 상기 레인징 개시 메시지에 대한 응답 메시지들을 수신하는 단계; 레인징 종료 메시지를 상기 복수개의 타겟 디바이스들에게 전송하는 단계; 상기 수신한 응답 메시지들에 기초하여, 복수개의 타겟 디바이스들에 대해 측정한 시간 정보가 포함된 측정 리포트 메시지를 생성하는 단계; 및 상기 측정 리포트 메시지를 상기 복수개의 타겟 디바이스들로 전송하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따라 제1 타겟 디바이스가 제공될 수 있다. 제1 타겟 디바이스는 송수신부; 및 상기 송수신부에 연결되고, 메모리에 저장된 프로그램 명령어들을 실행하는 프로세서를 포함할 수 있다. 상기 프로세서는, 전자 디바이스로부터 레인징 개시 메시지를 수신하도록 상기 송수신부를 제어하고, 상기 레인징 개시 메시지에 대한 응답 메시지를 상기 전자 디바이스로 전송하도록 상기 송수신부를 제어하며, 상기 전자 디바이스가 상기 제1 타겟 디바이스를 포함한 복수개의 타겟 디바이스들의 응답 메시지들에 기초하여 측정한 시간 정보가 포함된 측정 리포트 메시지를 상기 전자 디바이스로부터 수신하도록 상기 송수신부를 제어하고, 상기 측정 리포트 메시지에 기초하여, 상기 전자 디바이스와 거리를 결정하기 위한 상기 제1 타겟 디바이스에 대한 시간 정보를 결정하며, 상기 제1 타겟 디바이스에 대한 시간 정보를 이용하여 상기 전자 디바이스와 거리를 결정할 수 있다.
발명의 실시를 위한 형태
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 개시의 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 본 개시는 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 또한, 도면에서 본 개시를 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본 개시에서 사용되는 용어는, 본 개시에서 언급되는 기능을 고려하여 현재 사용되는 일반적인 용어로 기재되었으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 다양한 다른 용어를 의미할 수 있다. 따라서 본 개시에서 사용되는 용어는 용어의 명칭만으로 해석되어서는 안되며, 용어가 가지는 의미와 본 개시의 전반에 걸친 내용을 토대로 해석되어야 한다.
또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성 요소들은 이 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 이 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로 사용된다.
또한, 본 개시에서 사용된 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것이며, 본 개시를 한정하려는 의도로 사용되는 것이 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 단수를 뜻하지 않는 한, 복수의 의미를 포함한다. 또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 명세서 전반에 걸쳐 사용된 "상기" 및 이와 유사한 지시어는 단수 및 복수 모두를 지시하는 것일 수 있다. 또한, 본 개시에 따른 방법을 설명하는 단계들의 순서를 명백하게 지정하는 기재가 없다면, 기재된 단계들은 적당한 순서로 행해 질 수 있다. 기재된 단계들의 기재 순서에 따라 본 개시가 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에서 다양한 곳에 등장하는 "일 실시 예에서" 등의 어구는 반드시 모두 동일한 실시 예를 가리키는 것은 아니다.
본 개시의 일 실시 예는 기능적인 블록 구성들 및 다양한 처리 단계들로 나타내어 질 수 있다. 이러한 기능 블록들의 일부 또는 전부는, 특정 기능들을 실행하는 다양한 개수의 하드웨어 및/또는 소프트웨어 구성들로 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 개시의 기능 블록들은 하나 이상의 마이크로프로세서들에 의해 구현되거나, 소정의 기능을 위한 회로 구성들에 의해 구현될 수 있다. 또한, 예를 들어, 본 개시의 기능 블록들은 다양한 프로그래밍 또는 스크립팅 언어로 구현될 수 있다. 기능 블록들은 하나 이상의 프로세서들에서 실행되는 알고리즘으로 구현될 수 있다. 또한, 본 개시는 전자적인 환경 설정, 신호 처리, 및/또는 데이터 처리 등을 위하여 종래 기술을 채용할 수 있다.
또한, 도면에 도시된 구성 요소들 간의 연결 선 또는 연결 부재들은 기능적인 연결 및/또는 물리적 또는 회로적 연결들을 예시적으로 나타낸 것일 뿐이다. 실제 장치에서는 대체 가능하거나 추가된 다양한 기능적인 연결, 물리적인 연결, 또는 회로 연결들에 의해 구성 요소들 간의 연결이 나타내어 질 수 있다.
일반적으로 무선 센서 네트워크 기술은 인식 거리에 따라 크게 무선랜(WLAN; Wireless Local Area Network; WLAN) 기술과 무선 사설망(Wireless Personal Area Network; WPAN) 기술로 구분된다. 이 때 무선랜은 IEEE 802.11에 기반한 기술로서, 반경 100m 내외에서 기간망(backbone network)에 접속할 수 있는 기술이다. 그리고 무선 사설망은 IEEE 802.15에 기반한 기술로서, 블루투스(Bluetooth), 지그비(ZigBee), 초광대역 통신(ultra wide band, UWB) 등이 있다. 이러한 무선 네트워크 기술이 구현되는 무선 네트워크는 다수 개의 통신 전자 장치들로 이루어질 수 있다. 이 때 다수 개의 통신 전자 장치들은 단일 채널(channel)을 이용하여 액티브 구간(ACTIVE period)에서 통신을 수행한다. 즉 통신 전자 장치들은 액티브 구간에서, 패킷을 수집할 수 있고, 수집된 패킷을 전송할 수 있다.
UWB는 기저 대역 상태에서 수 GHz 이상의 넓은 주파수 대역, 낮은 스펙트럼 밀도 및 짧은 펄스 폭(1~4 nsec)을 이용하는 단거리 고속 무선 통신 기술을 의미할 수 있다. UWB는 UWB 통신이 적용되는 대역 자체를 의미할 수도 있다. 이하에서는 전자 디바이스들간의 레인징 방법을 UWB 통신 방식에 기초하여 설명하나, 이는 하나의 예시에 불과하고 실제로는 다양한 무선 통신 기술들이 이용될 수 있다.
본 개시의 실시 예들에 따른 디바이스(전자 디바이스 및 타겟 디바이스)는 컴퓨터 장치로 구현되는 고정형 단말이거나 이동형 단말을 포함할 수 있으며, 무선 또는 유선 통신방식을 이용하여 다른 디바이스 및/또는 서버와 통신할 수 있다. 예를 들어, 전자 디바이스 및 타겟 디바이스는, 스마트 폰(smart phone), 이동 단말기, 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털 방송용 단말기, PDA(personal digital assistants), PMP(portable multimedia player), 네비게이션, 슬레이트 PC(slate PC), 태블릿PC(tablet PC), 디지털 TV, 데스크탑 컴퓨터, 냉장고, 프로젝터, 자동차, 스마트 카, 프린터 등을 포함할 수 있으며, 이러한 예에 제한되지 않는다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 개시를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 일반적인 D2D(Device-to-Device) 통신 절차를 설명하는 도면이다.
D2D 통신이란 기지국과 같은 인프라를 거치지 않고 지리적으로 근접한 전자 디바이스들이 직접적으로 통신하는 방식을 말한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 전자 디바이스들은 1:1, 1:다(多), 다(多):다(多)로 통신할 수 있다. D2D 통신은 와이파이 다이렉트(Wi-Fi Direct), 블루투스(bluetooth)와 같이 비면허 주파수 대역을 사용할 수 있다. 또는, D2D 통신은 면허 주파수 대역을 활용하여 셀룰러 시스템의 주파수 이용 효율을 향상시킬 수도 있다. D2D 통신은 사물과 사물 간의 통신이나 사물 지능 통신을 지칭하는 용어로 제한적으로 사용되기도 하지만, 본 개시에서의 D2D 통신은 통신 기능이 장착된 단순한 전자 디바이스는 물론, 스마트 폰이나 개인용 컴퓨터와 같이 통신 기능을 갖춘 다양한 형태의 전자 디바이스들 간의 통신을 모두 포함할 수 있다.
도 2는 복수의 전자 디바이스들의 통신 과정을 도시한 도면이다.
전자 디바이스(100)와 타겟 디바이스(200)는, 장치 탐색 과정(S210), 링크 생성 과정(S220) 및 데이터 통신 과정(S230)을 통해, 통신을 수행할 수 있다.
장치 탐색 과정(S210)에서, 전자 디바이스(100)와 타겟 디바이스(200) 각각은, 자신의 주변에 있는 전자 디바이스들 중 D2D 통신이 가능한 다른 전자 디바이스들을 탐색할 수 있다. 이를 통해, 전자 디바이스(100)와 타겟 디바이스(200) 각각은 D2D 통신을 하기 위한 링크 생성 여부를 결정할 수 있다. 예를 들어, 전자 디바이스(100)는 타겟 디바이스(200)가 전자 디바이스(100)를 탐색할 수 있도록 탐색 신호를 송신할 수 있다. 또한, 전자 디바이스(100)는 타겟 디바이스(200)가 송신하는 탐색 신호를 수신하여 D2D 통신이 가능한 다른 전자 디바이스들이 D2D 통신 범위 내에 있음을 확인할 수 있다.
링크 생성 과정(S220)에서, 전자 디바이스(100)와 타겟 디바이스(200) 각각은 장치 탐색 과정(S210)에서 발견한 전자 디바이스들 중 데이터를 전송하고자 하는 전자 디바이스와 데이터 전송을 위한 링크를 생성할 수 있다. 예를 들어, 전자 디바이스(100)는 장치 탐색 과정(S210)에서 발견된 타겟 디바이스(200)와 데이터 전송을 위한 링크를 생성할 수 있다.
데이터 통신 과정(S230)에서, 전자 디바이스(100)와 타겟 디바이스(200) 각각은 링크 생성 과정(S220)에서 링크를 생성한 장치들과 데이터를 서로 송수신할 수 있다. 예를 들어, 전자 디바이스(100)는 링크 생성 과정(S220)에서 생성된 링크를 통해 타겟 디바이스(200)와 데이터를 서로 송수신할 수 있다.
본 개시의 다양한 실시 예들은 상술한 D2D 통신에 기초한 매체 접근 제어(medium access control, MAC)에 관한 것으로서, 매체 접근 제어를 위해서는 전자 디바이스들 간의 거리가 측정될 필요가 있다. 이때, 전자 디바이스들 간의 거리를 측정하기 위하여 UWB 레인징(ranging) 기술이 사용될 수 있다. 예를 들어, 차량 문의 개폐를 위해 스마트 폰에 저장된 디지털 키를 이용하는 경우, 차량은 다수의 UWB 통신 모듈들(예를 들어, 6개의 UWB 통신 모듈)을 활용해 스마트폰과 차량과의 거리를 각각 측정한 후, 측정 결과에 기초하여 스마트 폰의 위치를 추정할 수 있다. 차량과 스마트 폰은 멀티캐스트 레인징 또는 브로드캐스트 레인징을 이용할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 전자 디바이스 및 타겟 디바이스는, 레인징 제어 프레임을 이용하여 레인징을 수행할 수 있다. 레인징 제어와 관련된 두 가지 디바이스 타입들은 "컨트롤러" 또는 "컨트롤리"라고 지칭될 수 있다.
먼저, 컨트롤러는, 레인징 제어 IE와 함께 레인징 제어 프레임을 전송하여 레인징 파라미터들을 정의하고 제어하는 디바이스로 정의될 수 있다. 레인징 제어 프레임은, 레인징 파라미터들을 설정하기 위해 이용된다.
컨트롤리는, 컨트롤러로부터 수신되는 레인징 파라미터들을 이용하는 디바이스로 정의될 수 있다. 컨트롤러에 의해 적어도 하나 이상의 컨트롤리가 관리될 수 있다. 디바이스의 역할(예를 들어, 컨트롤러의 역할 또는 컨트롤리의 역할)의 결정 및 레인징 파라미터들의 선택 방법은 다양한 방식으로 구현될 수 있다.
또한, 레인징 제어를 위한 두 가지 디바이스 타입들은 "개시자(Initiator)" 또는 "응답자(Responder)"라고 지칭될 수 있다. 개시자는, 폴(poll)을 전송함으로써 레인징을 시작하는 디바이스이다. 응답자는, 개시자로부터 수신되는 폴에 응답하는 디바이스이다.
본 개시의 일 실시예에 따른 컨트롤러는 Ranging Initiator/Responder List(IRL) IE 또는 Ranging Scheduling(RS) IE를 사용하여 레인징에 참여하는 디바이스들, 및 디바이스 타입들을 결정할 수 있다. IRL IE 및 RS IE는 레인징 제어 프레임에 의해 운반될 수 있다. 스케줄링 기반 레인징의 경우, RS IE는 자원 관리 및 디바이스들의 역할들(즉, 개시자 또는 응답자의 역할)을 나타내기 위해 컨트롤러에 의해 구성될 수 있다. IRL IE는, 경합 기반 레인징(contention-based ranging)에 있어서, RS IE를 사용하지 않을 때 디바이스들의 역할들을 결정하기 위해 사용될 수 있다.
레인징 제어 IE의 스케줄 모드 필드는, 레인징 프레임이 경합을 이용하여 전송되는지 또는 스케줄을 이용하여 전송되는지 여부를 나타낸다. 이러한 IE들에 의해 특정되지 않는 디바이스는 레인징에 참여할 수 없다. 만약, 디바이스에 의한 폴 프레임의 전송이 요구되는 경우, 해당 디바이스의 디바이스 타입은 개시자로서 결정되고, 반면에 폴 프레임에 응답하는 디바이스는 응답자로서 결정될 수 있다.
경합-기반 멀티 캐스트/브로드 캐스트 레인징의 경우에, 컨트롤러가 레인징에서의 유일한 개시자이고, 레인징 제어 프레임의 MAC 헤더 내의 대상 주소(destination address) 필드가 응답자를 지정하면, 컨트롤러는 IRL IE를 레인징 제어 프레임에 추가하지 않을 수 있다.
레인징 제어 프레임에는 IRL IE 또는 RS IE가 포함되므로, 컨트롤리는 레인징 제어 프레임을 수신함으로써 폴을 보낼지 여부를 알 수 있다. IRL IE 또는 RS IE 내에서 컨트롤리의 디바이스 타입이 개시자로 지정되는 경우, 컨트롤리는 폴 프레임을 전송할 수 있다. 컨트롤러 및 컨트롤리 모두는 개시자 또는 응답자가 될 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 전자 디바이스(100)는 개시자를 의미할 수 있으며, 타겟 디바이스(200)는 응답자를 의미할 수 있다.
도 3은 레인징 제어 프레임을 이용한 단면 양방향 레인징(Single-Sided Two-Way Ranging, SS-TWR)의 예를 보여준다. SS-TWR은 본 개시에서 소개되는 다양한 레인징 방법들 중 하나이다.
만약, 도 3의 순서도(301)에 도시된 바와 같이, 컨트롤러(300)가 폴 프레임을 전송하도록 컨트롤러(300)가 설정하는 경우, 컨트롤러(300)는 개시자가 되어 폴 프레임을 전송할 수 있다. 반면에, 도 3의 순서도(302)에 도시된 바와 같이, 컨트롤리(320)가 폴 프레임을 전송하도록 컨트롤러(300)가 설정하는 경우, 컨트롤리(320)는 개시자가 되어 폴 프레임을 전송할 수 있다.
또한, 레인징 제어 프레임은, 레인징 응답 타입을 가리키는 레인징 수신 확인(Ranging Acknowledgment) IE를 포함할 수 있다. 멀티 캐스트 / 브로드 캐스트 / M2M 레인징을 위해서 복수의 컨트롤리들이 이용될 수 있다.
레인징 블록은 레인징을 위한 가상 시간 프레임을 나타낸다. 레인징 블록은 여러 레인징 라운드들로 구성된다. 레인징 라운드는, UWB 네트워크의 레인징 디바이스들 간의 전체 레인징 이벤트가 완료되었음을 나타낸다. 레인징 라운드는 여러 레인징 슬롯들로 구성된다. 레인징 슬롯은 레인징 프레임의 전송을 위한 가상 시간 단위를 나타낸다. 레인징 블록, 레인징 라운드, 및 레인징 슬롯은 가상 시간 기반이므로, 시간 기반의 동기화가 필요하지 않다.
도 4은 레인징 블록 구조를 도시한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 레인징 블록(410)은, N 개의 레인징 라운드들(421, 422, 423, 424, 425)로 구성될 수 있다. 레인징 라운드(421)는 M개의 레인징 슬롯들(431, 432, 433, 434)로 구성될 수 있다.
시간 단위(Time Unit, TU)는, PHY 단위의 최소 MAC 시간 단계로 정의될 수 있다. 레인징 슬롯 길이는, TU들의 정수 개수로 정의될 수 있다. 레인징 슬롯의 길이는 TU의 승수(multiplier)에 의해 조정될 수 있다. TU는 499.2MHz의 치핑 속도(chipping rate)의 역수의 정수 배인 250us로 고정된다. 레인징 라운드는 레인징 슬롯들의 정수 개수로 정의된다. 레인징 라운드의 길이는 레인징 슬롯의 승수에 의해 조정될 수 있다. 레인징 블록 길이는, MinimumBlockLength의 정수 배수로서 정의된다. 레인징 블록 길이는 Minimumblocklength의 승수에 의해 조정될 수 있다. MinimumBlockLength는 TU들의 정수 개수로 정의된다.
도 5는 블록 기반 모드(Block-based mode를 설명하기 위한 도면이다.
블록 기반 모드(Block base mode)는 일정 주기로 설정된 타임 라인을 사용한 레인징 블록 구조를 사용한다.
블록 기반 모드(Block base mode)에서 레인징 블록 구조는 레인징 제어에 대한 정보에 포함된 레인징 블록 길이(Ranging Block Duration) 필드, 레인징 라운드 길이(Ranging Round Duration) 필드 및 레인징 슬럿 길이(Ranging Slot Duration) 필드에 기초하여 결정될 수 있다.
수학식 1는 k번째 세션에서 인덱스 0의 레인징 블록부터 인덱스 i의 레인징 블록에 포함된 인덱스 0인 레인징 라운드까지의 시간 길이를 계산하는 식이다.
[수학식 1]
Figure pct00001
하기의 수학식 2은 레인징 블록에 포함된 레인징 라운드 수를 유도하기 위한 식이다.
[수학식 2]
Figure pct00002
수학식 3는 레인징 라운드에 포함된 레인징 슬롯 수를 유도하기 위한 식이다.
[수학식 3]
Figure pct00003
디바이스가 레인징 제어 메시지(RCM, Ranging Control Message)를 수신한 경우, 디바이스는 레인징 제어 정보 요소에 포함된 필드 값을 사용하여, 레인징 블록의 구조 및 레인징을 위한 관련 타임 라인을 설정할 수 있다. 또한, 다른 일 실시예에 따라, 다음 상위 계층에 의해 레인징 블록 구조가 설정될 수도 있다.
또한, 컨트롤러는 모든 레인징 제어 메시지에서 반복적으로 레인징 블록 구조를 전송할 수 있다. 레인징 블록 구조가 변경되거나 업데이트 될 필요가 있는 경우, 컨트롤러는 레인징 블록 업데이트와 관련된 필드가 포함된 레인징 블록 업데이트 정보 요소(RBU IE, Ranging Block Update IE)를 전송할 수 있다.
도 4 및 도 5를 참고하여 레인징 블록의 구성을 확인하면, 각 레인징 블록의 인덱스 값은 첫번째 레인징 블록을 기준으로 순차적으로 값이 커지도록 설정될 수 있다. 일 예로, 첫번째 레인징 블록은 블록 인덱스 값이 0일 수 있으며, 각 레인징 블록은 1씩 커지도록 블록 인덱스 값이 설정될 수 있다.
또한, 레인징 블록 내의 각 레인징 라운드의 인덱스 값은 레인징 블록 내의 첫번째 레인징 라운드를 기준으로 순차적으로 값이 커지도록 설정될 수 있다. 일 예로, 레인징 블록에 M개의 레인징 라운드들이 포함된 경우, 레인징 블록의 첫 번째 레인징 라운드의 레인징 라운드 인덱스가 0이고, 레인징 블록의 마지막 레인징 라운드의 레인징 라운드 인덱스는 M-1일 수 있다.
도 4 및 도 5를 참고하면, 레인징 라운드 내의 각 레인징 슬럿들의 인덱스 값은 레인징 라운드 내의 첫번째 레인징 슬럿을 기준으로 순차적으로 값이 커지도록 설정될 수 있다. 일 예로, 첫번째 레인징 라운드는 레인징 라운드 인덱스 값이 0일 수 있다. 일 예로, 레인징 라운드에 K개의 레인징 슬럿들이 포함된 경우, 레인징 라운드의 첫 번째 레인징 슬럿의 레인징 슬럿 인덱스가 0이고, 레인징 라운드의 마지막 레인징 슬럿의 레인징 슬럿 인덱스는 K-1일 수 있다.
이때 일 예로, 컨트롤러는 첫번째 레인징 블록(레인징 블록 인덱스 0)에 포함된 첫번째 레인징 라운드(레인징 라운드 인덱스 0)의 첫번째 레인징 슬럿(레인징 슬럿 인덱스 0)에서 첫번째 레인징 제어 메시지를 전송할 수 있다.
첫 번째 레인징 라운드에서 레인지 메시지 교환을 수행하기 위해, 컨트롤러는 제 1 레인징 슬롯에서 레인징 제어 메시지 패킷을 전송할 수 있다.
도 6은 전자장치들의 양면 양방향(Double-sided two-way, DS-TWR) 레인징 동작을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 6에 도시된 RMARKER는, 기준 시점을 정의하기 위한 프레임 내의 데이터를 의미할 수 있다. RMARKER을 통해 전자장치는 시간 구간(interval)을 측정할 수 있다.
전자 디바이스(100)는 타겟 디바이스(200)에게 송신(TX)한 프레임에 포함된 제1-1 RMARKER(611)와, 타겟 디바이스(200)로부터 수신(RX)한 프레임에 포함된 제1-2 RMARKER(612) 사이의 시간을 Tround1로 측정할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따라 Tround1은 왕복 시간(round trip time)을 의미할 수 있다. 일 예로 제1-1 RMARKER(611)가 포함된 프레임은 레인징 개시 메시지에 포함된 프레임을 의미할 수 있다. 또한, 제1-2 RMARKER(612)가 포함된 프레임은 레인징 응답 메시지에 포함된 프레임을 의미할 수 있다.
타겟 디바이스(200)는 전자 디바이스(100)로부터 수신(RX)한 프레임에 포함된 제2-1 RMARKER(621)와, 전자 디바이스(100)에게 송신(TX)한 프레임에 포함된 제2-2 RMARKER(622) 사이의 시간을 Treply1로 측정할 수 있다.
전자 디바이스(100)는 타겟 디바이스(200)로부터 수신(RX)한 프레임에 포함된 제1-2 RMARKER(612)와, 타겟 디바이스(200)에게 송신(TX)한 프레임에 포함된 제1-3 RMARKER(613) 사이의 시간을 Treply2로 측정할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따라 Treply2은 응답 시간(reply time)을 의미할 수 있다. 일 예로 제1-3 RMARKER(613)가 포함된 프레임은 레인징 종료 메시지에 포함된 프레임을 의미할 수 있다.
타겟 디바이스(200)는 전자 디바이스(100)에게 송신(TX)한 프레임에 포함된 제2-2 RMARKER(622)와, 타겟 디바이스(200)로부터 수신(RX)한 프레임에 포함된 제2-3 RMARKER(623) 사이의 시간을 Tround2로 측정할 수 있다.
ToF(Time-of-Flight) 시간 ToF는 아래의 [수학식 4]에 의해 계산될 수 있다.
[수학식 4]
Figure pct00004
도 7a는 전자 디바이스들의 양면 양방향 레인징(Double-sided two-way ranging, DS-TWR) 동작을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 7a에서, 전자 디바이스(710)는 적어도 하나 이상의 디바이스들과 양면 양방향 레인징 기법을 이용하여 UWB 레인징을 수행할 수 있다.
본 개시에서 전자 디바이스(710)는 레인징을 개시하는 개시자(initiator)를 의미할 수 있다. 또한, 타겟 디바이스는 전자 디바이스(710)와 레인징을 수행하는 디바이스로 응답자(responder)를 의미할 수 있다. 타겟 디바이스는 복수 개 존재할 수 있으며, 일 예로 N개의 응답자(responder)가 존재할 수 있다. 도 7a에서 제1 응답자는 제2 타겟 디바이스(730)에 대응되고, 제N 응답자는 제1 타겟 디바이스(720)에 대응될 수 있다. 제N 응답자는 첫번째 레인징 응답 메시지를 전자 디바이스(710)로 송신하는 제1 응답자 외의 응답자를 의미할 수 있다.
단계 S740에서, 전자 디바이스(710)는 적어도 하나 이상의 타겟 디바이스들에게 레인징 개시(initiation) 메시지를 전송할 수 있다. 전자 디바이스(710)는 타겟 디바이스들에게 레인징 개시 메시지를 브로드캐스팅(broadcasting)할 수 있다.
단계 S750 내지 S755에서, 각 타겟 디바이스들은 레인징 개시 메시지에 대한 응답으로 레인징 응답(response) 메시지를 전자 디바이스(710)로 전송할 수 있다. 각 타겟 디바이스들은 각 타겟 디바이스들에 대해서 할당된 슬랏에서 레인징 응답 메시지를 전송할 수 있다. 각각의 타겟 디바이스들은 할당된 슬랏에서 레인징 응답 메시지를 전송하므로, 총 N개의 응답 메시지들이 전자 디바이스(710)로 전송될 수 있다. 일 예로, 단계 S750에서 제2 타겟 디바이스(730)는 레인징 응답 메시지를 전자 디바이스(710)로 전송할 수 있으며, 단계 S755에서 제1 타겟 디바이스(720)도 레인징 응답 메시지를 전자 디바이스(710)로 전송할 수 있다.
단계 S760에서 전자 디바이스(710)는 적어도 하나 이상의 디바이스들에게 레인징 종료(Final) 메시지를 전송할 수 있다. 일 예로, 전자 디바이스(710)는 N개의 응답 메시지를 수신한 후, 레인징 종료 메시지를 타겟 디바이스들에게 전송할 수 있다. 일 예로 상술한 레인징 개시 메시지, 레인징 응답 메시지 및 레인징 종료 메시지는 레인징 프레임이며 STS(Scrambled Timestamp Sequence) 코드로 구성될 수 있다.
단계 S770에서 전자 디바이스(710)는 측정(measurement) 리포트 메시지를 적어도 하나 이상의 타겟 디바이스들에게 전송할 수 있다. 전자 디바이스(710)는 타겟 디바이스들에게 측정 리포트 메시지를 브로드캐스팅(broadcasting) 할 수 있다.
두 전자 디바이스 간의 추정된 거리(Ranging)는 [수학식 4]를 이용해 계산된 ToF와 빛의 속도(3*10^8 m/s)를 곱함으로써 계산될 수 있다.
본 개시에서 제1 왕복 시간(T1 Round1)은 제1 응답자에 대한 왕복 시간 정보를 의미할 수 있다. 예로, 제1 왕복 시간(T1 Round1)은 전자 디바이스(710)가 제2 타겟 디바이스(720)로 레인징 개시 메시지를 전송한 시간과 전자 디바이스(710)가 제2 타겟 디바이스(720)로부터 레인징 응답 메시지를 수신한 시간과의 시간 차이를 의미할 수 있다.
본 개시에서 제1 응답 시간(T1 Reply2)은 제1 응답자에 대한 응답 시간 정보를 의미할 수 있다. 예로, 제1 응답 시간(T1 Reply2)은 전자 디바이스(710)가 제2 타겟 디바이스(720)로부터 레인징 응답 메시지를 수신한 시간과 전자 디바이스(710)가 제2 타겟 디바이스(720)로 레인징 종료 메시지를 전송한 시간과의 시간 차이를 의미할 수 있다.
본 개시에서 제2 왕복 시간(TN Round1)은 제N 응답자에 대한 왕복 시간 정보를 의미할 수 있다. 예로, 제2 왕복 시간(TN Round1)은 전자 디바이스(710)가 제1 타겟 디바이스(720)로 레인징 개시 메시지를 전송한 시간과 전자 디바이스(710)가 제1 타겟 디바이스(720)로부터 레인징 응답 메시지를 수신한 시간과의 시간 차이를 의미할 수 있다.
본 개시에서 제2 응답 시간(TN Reply2)은 제N 응답자에 대한 응답 시간 정보를 의미할 수 있다. 예로, 제2 응답 시간(TN Reply2)은 전자 디바이스(710)가 제1 타겟 디바이스(720)로부터 레인징 응답 메시지를 수신한 시간과 전자 디바이스(710)가 제1 타겟 디바이스(720)로 레인징 종료 메시지를 전송한 시간과의 시간 차이를 의미할 수 있다.
[수학식 4]에서 설명한 바와 같이, 양면 양방향 레인징(DS-TWR)에서 ToF 시간 값을 결정하기 위해서는 전송단에서의 2개의 측정 값과 수신단에서의 2개의 측정 값 2개가 필요하다. 왜냐하면 디바이스(예, 제1 타겟 디바이스(720))가 ToF 시간 값을 결정하기 위해서는 상대방(예, 전자 디바이스(710))에서 측정한 2개의 측정 값(예, 제2 왕복 시간 및 제2 응답 시간)을 알아야만 하기 때문이다. 본 개시에서는 타겟 디바이스들에게 전자 디바이스가 측정한 측정 값을 알려주기 위해 측정 리포트 메시지가 전송될 수 있다. 보다 자세한 측정 리포트 메시지의 구조는 도 7b에서 후술된다.
도 7b는 측정 리포트 메시지를 도시한 도면이다.
도 7b를 참고할 때, 측정 리포트 메시지는 레인징 개시 메시지의 전송 시간과 각 타겟 디바이스의 레인징 응답 메시지의 수신 시간 간의 시간 차이 값 및 각 타겟 디바이스의 레인징 응답 메시지의 수신 시간과 레인징 종료 메시지의 전송 시간 간의 시간 차이 값을 포함할 수 있다. 일 예로, 측정 리포트 메시지는 제1 응답자에 대한 제1 왕복 시간(T1 Round1), 제1 응답자에 대한 제1 응답 시간(T1 Reply2), 제2 응답자에 대한 왕복 시간(T2 Round1), 제2 응답자에 대한 응답 시간(T2 Reply2), 제N 응답자에 대한 제2 왕복 시간(TN Round1) 및 제N 응답자에 대한 제2 응답 시간(TN Reply2) 등을 포함할 수 있다. 전술한 바와 같이 제N 응답자는 제1 응답자가 아닌 임의의 응답자를 의미할 수 있다.
양면 양방향 레인징(DS-TWR) 기법을 이용하여 1:N 레인징(ranging)을 수행하는 경우, 제1 응답자 내지 제N 응답자가가 개시자와의 거리를 계산하기 위해서 제1 응답자 내지 제N 응답자가 모두 개시자의 측정값을 알아야만 한다. 따라서 도 7b에 도시된 것과 마찬가지로, 측정 리포트 메시지에는 하나의 타겟 디바이스에 대해 측정된 2개의 측정 값(왕복 시간, 응답 시간)이 타겟 디바이스의 총 개수인 N개 만큼 포함(즉, 총 2*N개의 측정값)되어 전송되어야 한다.
상술한 바와 같이 메시지를 구성하는 경우 메시지 크기가 증가되므로 Peak power regulation 과 관련되어 전송 전력(TX power)의 감소가 발생될 수 있다. 메시지 크기가 증가하는 것은 최대 전력(Peak power)으로 메시지가 전송될 수 없음을 의미할 수 있다. 또한, 2N개의 정보가 메시지에 포함된 경우 메시지의 크기가 크기 때문에, 전송 시간이 늘어날 수 있다. 전송 시간이 늘어나는 것은 다른 메시지들과의 충돌 확률이 늘어난다는 것을 의미할 수 있다.
따라서, 효율적으로 레인징을 수행하기 위해서는 측정 값이 포함된 메시지의 크기가 늘어나는 것을 방지하기 위한 기술이 필요하다.
본 개시의 실시예들에 따르면, 제1 응답자를 위한 2개의 측정값의 합과 제N 응답자를 위한 2개의 측정값의 합이 동일한 점을 이용하여 크기가 감소된 측정 리포트 메시지를 전송하는 방법이 제공될 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따를 때, 측정 리포트 메시지는 전자 디바이스가 소정 응답자(예를 들어, 첫번째 응답자)에 대해 측정한 왕복 시간 및 전체 N개의 응답자들에 대해 측정한 응답 시간 정보를 포함할 수 있다. 각 응답자는 측정 리포트 메시지로부터 자신에 대해 측정된 응답 시간을 검출하고, 전자 디바이스로부터 수신하지 않은 측정값인 왕복 시간을 결정할 수 있다.
본 개시의 다른 일 실시예에 따를 때, 측정 리포트 메시지는 전자 디바이스가 소정 응답자(예를 들어, 첫번째 응답자)에 대해 측정한 응답 시간 및 전체 N개의 응답자들에 대해 측정한 왕복 시간 정보를 포함할 수 있다. 각 응답자는 측정 리포트 메시지로부터 자신에 대해 측정된 왕복 시간을 검출하고, 전자 디바이스로부터 수신하지 않은 측정값인 응답 시간을 결정할 수 있다.
상술한 방법을 통해 측정 리포트 메시지에 포함된 측정 값의 수가 줄어들 수 있으므로, 측정 리포트 메시지의 크기가 감소될 수 있다. 하기에서는 본 개시의 실시예에 따른 레인징을 수행하는 방법을 도 8 내지 도 15를 이용하여 서술한다.
도 8는 본 개시의 일 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 UWB(Ultra Wideband)를 통해 데이터를 송수신하는 타겟 디바이스의 동작 방법에 대한 흐름도이다.
전자 디바이스와 레인징을 수행하는 복수개의 타겟 디바이스들은 제1 타겟 디바이스 및 제2 타겟 디바이스를 포함할 수 있다. 이때, 제2 타겟 디바이스는 제1 응답자로 첫 번째 레인징 응답 메시지를 전송하는 타겟 디바이스를 의미할 수 있다.
단계 S810에서, 제1 타겟 디바이스는 전자 디바이스로부터 레인징 개시 메시지를 수신할 수 있다.
단계 S820에서, 제1 타겟 디바이스는 레인징 개시 메시지에 대한 응답 메시지를 전자 디바이스로 전송할 수 있다.
단계 S830에서, 제1 타겟 디바이스는 전자 디바이스가 제1 타겟 디바이스를 포함한 복수개의 타겟 디바이스들의 응답 메시지들에 기초하여 측정한 시간 정보가 포함된 측정 리포트 메시지를 전자 디바이스로부터 수신할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 측정 리포트 메시지는 전자 디바이스로부터 브로드캐스팅될 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 측정 리포트 메시지는, 복수개의 타겟 디바이스들 각각의 주소를 포함할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 측정 리포트 메시지는, 전자 디바이스가 레인징 개시 메시지를 전송한 시간과 전자 디바이스가 첫 번째 레인징 응답 메시지를 전송하는 제2 타겟 디바이스로부터 레인징 응답 메시지를 수신한 시간의 시간 차이인 제1 왕복 시간(round trip time) 및 전자 디바이스가 복수개의 타겟 디바이스들 각각으로부터 레인징 응답 메시지를 수신한 시간과 전자 디바이스가 레인징 종료 메시지를 전송한 시간의 시간 차이가 포함된 응답 시간리스트(replay time list)를 포함할 수 있다.
도 6을 참고할 때, 제1 왕복 시간은 전자 디바이스가 제2 타겟 디바이스에게 송신한 레인징 개시 메시지의 프레임에 포함된 RMARKER와, 제2 타겟 디바이스로부터 수신한 레인징 응답 메시지의 프레임에 포함된 RMARKER 사이의 시간 차이로 측정된 값을 의미할 수 있다. 마찬가지로 후술되는 제2 왕복 시간 역시 도 6을 참고하여 결정될 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 응답 시간 리스트는 전자 디바이스가 제2 타겟 디바이스로부터 레인징 응답 메시지를 수신한 시간과 전자 디바이스가 레인징 종료 메시지를 전송한 시간의 시간 차이인 제1 응답 시간 및 전자 디바이스가 제1 타겟 디바이스로부터 레인징 응답 메시지를 수신한 시간과 전자 디바이스가 레인징 종료 메시지를 전송한 시간의 시간 차이인 제2 응답 시간을 포함할 수 있다.
또한, 도 6을 참고할 때 제1 응답 시간은 전자 디바이스가 제2 타겟 디바이스로부터 수신한 레인징 응답 메시지의 프레임에 포함된 RMARKER와, 전자 디바이스가 제2 타겟 디바이스로 송신한 레인징 종료 메시지의 프레임에 포함된 RMARKER 사이의 시간 차이로 측정된 값을 의미할 수 있다. 마찬가지로 제2 응답 시간 역시 도 6을 참고하여 결정될 수 있다.
상술한 구조를 가진 측정 리포트 메시지를 이용한 실시예는 도 10 내지 도 11에서 보다 상세히 후술된다.
본 개시의 다른 일 실시예 따른 측정 리포트 메시지는, 전자 디바이스가 제2 타겟 디바이스로부터 첫번째 레인징 응답 메시지를 수신한 시간과 전자 디바이스가 레인징 종료 메시지를 전송한 시간의 시간 차이인 제1 응답 시간 및 전자 디바이스가 레인징 개시 메시지를 전송한 시간과 전자 디바이스가 복수개의 타겟 디바이스들 각각으로부터 레인징 응답 메시지를 수신한 시간의 시간 차이가 포함된 왕복 시간 리스트를 포함할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 왕복 시간 리스트는, 전자 디바이스가 레인징 개시 메시지를 전송한 시간과 전자 디바이스가 제2 타겟 디바이스로부터 레인징 응답 메시지를 수신한 시간의 시간 차이인 제1 왕복 시간 및 전자 디바이스가 레인징 개시 메시지를 전송한 시간과 전자 디바이스가 제1 타겟 디바이스로부터 레인징 응답 메시지를 수신한 시간의 시간 차이인 제2 왕복 시간을 포함할 수 있다.
상술한 구조를 가진 측정 리포트 메시지를 이용한 실시예는 도 12 내지 도 13에서 보다 상세히 후술된다.
단계 S840에서, 제1 타겟 디바이스는 측정 리포트 메시지에 기초하여, 전자 디바이스와의 거리를 결정하기 위한 제1 타겟 디바이스에 대한 시간 정보를 결정할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 제1 타겟 디바이스는 측정 리포트에 포함된 제1 왕복 시간, 제1 응답 시간 및 제2 응답 시간에 기초하여, 전자 디바이스가 레인징 개시 메시지를 전송한 시간과 전자 디바이스가 제1 타겟 디바이스로부터 레인징 응답 메시지를 수신한 시간의 시간 차이인 제2 왕복 시간을 결정할 수 있다.
본 개시의 다른 일 실시예에 따른 제1 타겟 디바이스는 측정 리포트에 포함된 제1 응답 시간, 제1 왕복 시간 및 제2 왕복 시간에 기초하여, 전자 디바이스가 레인징 종료 메시지를 전송한 시간과 전자 디바이스가 제1 타겟 디바이스로부터 레인징 응답 메시지를 수신한 시간의 시간 차이인 제2 응답 시간을 결정할 수 있다.
단계 S850에서, 제1 타겟 디바이스는 제1 타겟 디바이스에 대한 시간 정보를 이용하여 전자 디바이스와의 거리를 결정할 수 있다.
일 예로, 제1 타겟 디바이스는 전술한 [수학식 4]를 이용하여 ToF 값을 계산하고, ToF 값 에 빛의 속도(3*10^8 m/s)를 곱함으로써 전자 디바이스와의 거리를 결정할 수 있다.
도 9은 본 개시의 일 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 UWB(Ultra Wideband)를 통해 데이터를 송수신하는 전자 디바이스의 동작 방법에 대한 흐름도이다. 자세한 내용은 도 8에서 전술한 바 반복되는 내용은 생략한다.
단계 S910에서, 전자 디바이스는 레인징 개시 메시지를 제1 타겟 디바이스 및 제2 타겟 디바이스를 포함하는 복수개의 타겟 디바이스들로 전송할 수 있다. 단계 S920에서, 전자 디바이스는 복수개의 타겟 디바이스들로부터 레인징 개시 메시지에 대한 응답 메시지들을 수신할 수 있다. 단계 S930에서, 전자 디바이스는 레인징 종료 메시지를 복수개의 타겟 디바이스들에게 전송할 수 있다. 단계 S940에서, 전자 디바이스는 수신한 응답 메시지들에 기초하여, 복수개의 타겟 디바이스들에 대해 측정한 시간 정보가 포함된 측정 리포트 메시지를 생성할 수 있다.
단계 S950에서, 전자 디바이스는 측정 리포트 메시지를 상기 복수개의 타겟 디바이스들로 전송할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 측정 리포트 메시지는 전자 디바이스로부터 브로드캐스팅될 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 측정 리포트 메시지는, 전자 디바이스가 레인징 개시 메시지를 전송한 시간과 전자 디바이스가 첫 번째 레인징 응답 메시지를 전송하는 제2 타겟 디바이스로부터 레인징 응답 메시지를 수신한 시간의 시간 차이인 제1 왕복 시간(round trip time) 및 전자 디바이스가 복수개의 타겟 디바이스들 각각으로부터 레인징 응답 메시지를 수신한 시간과 전자 디바이스가 레인징 종료 메시지를 전송한 시간의 시간 차이가 포함된 응답 시간(replay time) 리스트를 포함할 수 있다. 상술한 구조를 가진 측정 리포트 메시지를 이용한 실시예는 도 10 내지 도 11에서 보다 상세히 후술된다.
본 개시의 다른 일 실시예 따른 측정 리포트 메시지는, 전자 디바이스가 제2 타겟 디바이스로부터 첫번째 레인징 응답 메시지를 수신한 시간과 전자 디바이스가 레인징 종료 메시지를 전송한 시간의 시간 차이인 제1 응답 시간 및 전자 디바이스가 레인징 개시 메시지를 전송한 시간과 전자 디바이스가 복수개의 타겟 디바이스들 각각으로부터 레인징 응답 메시지를 수신한 시간의 시간 차이가 포함된 왕복 시간 리스트를 포함할 수 있다.
상술한 구조를 가진 측정 리포트 메시지를 이용한 실시예는 도 12 내지 도 13에서 보다 상세히 후술된다.
도 10a는 본 개시의 일 실시예에 따른 UWB(Ultra Wideband)를 통해 데이터를 송수신하는 동작을 설명하기 위한 도면이다. 또한 도 10b는 본 개시의 일 실시예에 따른 측정 리포트 메시지의 구조를 도시한 도면이다.
전자 디바이스(1010)는 레인징 개시 메시지를 제N 응답자인 제1 타겟 디바이스(1020) 및 제1 응답자인 제2 타겟 디바이스(1030)로 전송할 수 있다. 개시자인 전자 디바이스(1010)가 레인징 개시 메시지를 전송하는 응답자들은 제1 타겟 디바이스(1020) 및 제2 타겟 디바이스(1030)로 한정되지 않는다.
제1 타겟 디바이스(1020) 및 제2 타겟 디바이스(1030) 각각은 레인징 응답 메시지를 전자 디바이스(1010)으로 전송할 수 있다. 전자 디바이스(1010)는 레인징 종료 메시지를 제1 타겟 디바이스(1020) 및 제2 타겟 디바이스(1030)로 전송할 수 있다. 전자 디바이스(1010)는 측정 리포트 메시지를 제1 타겟 디바이스(1020) 및 제2 타겟 디바이스(1030)으로 전송할 수 있다.
도 10b를 참조할 때, 본 개시의 일 실시예에 따른 측정 리포트 메시지는 총 타겟 디바이스의 개수인 N 개보다 1이 큰 N+1개의 측정 값을 포함할 수 있다. 일 예로, 측정 리포트 메시지는 제1 응답자인 제2 타겟 디바이스(1030)에 대한 측정값인 제1 왕복 시간(T1 Round1) 및 제1 응답 시간(T1 Reply2)및 제N 응답자(1020)인 제1 타겟 디바이스(1020)에 대한 제2 응답 시간(TN Reply2)을 포함할 수 있다.
제1 타겟 디바이스(1020)는 수신한 측정 리포트 메시지에서 제1 왕복 시간(T1 Round1), 제1 응답 시간(T1 Reply2) 및 제2 응답 시간(TN Reply2)을 검출할 수 있다. 그리고, 제1 타겟 디바이스(1020)는 검출된 측정값들을 이용하여, 하기의 [수학식 5]와 같이 제1 타겟 디바이스(1020)에 대한 제2 왕복 시간(TN Round1)을 계산할 수 있다.
[수학식 5]
Figure pct00005
즉 [수학식 5]와 같이, 제1 타겟 디바이스(1020)는 제2 타겟 디바이스(1030)에 대한 제1 왕복 시간(T1 Round1) 및 제1 응답 시간(T1 Reply2)의 합에서 제2 응답 시간(TN Reply2) 빼서 제2 왕복 시간(TN Round1)을 결정할 수 있다.
그리고, 제1 타겟 디바이스(1020)는 제1 타겟 디바이스(1020)가 측정한 시간들, 제2 응답 시간(TN Reply2) 및 결정된 제2 왕복 시간(TN Round1)을 이용하여 ToF 값을 계산할 수 있다.
상술한 방법과 같이 측정 리포트 메시지를 구성하는 경우, 메시지는 N+1개의 측정 값만을 포함하여 전송될 수 있다.
도 11a는 본 개시의 일 실시에에 따른 측정 리포트 메시지에 포함된 파라미터들을 설명하기 위한 도면이다.
도 10b에 전술된 측정 리포트 메시지는 제1 왕복 시간(first round-trip time)에 대한 파라미터 및 응답 시간 리스트(replay time list)에 대한 파라미터를 포함할 수 있다.
본 개시에 따른 제1 왕복 시간(first round-trip time)은 레인징 개시 메시지(ranging initiation message)와 제1 레인징 응답 메시지(the first ranging response message)간의 시간 차이 값을 지시할 수 있다. 일 예로, 제1 왕복 시간 파라미터는 4 octets 사이즈일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 개시에 따른 응답 시간 리스트(Replay time list)는 응답자 주소(responder address)와 응답자들에 대해 측정된 응답 시간 (reply time measurements for responders) 리스트를 지시할 수 있다. 일 예로, 응답 시간 리스트는 응답자 역할을 하는 타겟 디바이스들의 개수에 따라 변경될 수 있는(variable) 사이즈일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 타겟 디바이스들의 개수가 N개이고, 응답자 주소(responder address)의 사이즈가 2 octets이고, 응답 시간(reply time)의 사이즈가 4 octets 인 경우, Reply time list는 6*N octets의 사이즈를 가질 수 있다.
도 11b는 본 개시의 일 실시예에 따른 응답 시간 리스트에 포함된 파라미터들을 설명하기 위한 도면이다.
본 개시의 일 실시예에 따른 응답 시간 리스트(Replay time list)는 응답자의 주소(address of responder) 값을 지시하는 주소(address) 파라미터 및 레인징 종료 메시지(ranging final message)와 응답자로부터의 레인징 응답 메시지(ranging response message from responder)과의 시간 차이(time difference) 값을 지시하는 응답 시간(reply time) 파라미터를 포함할 수 있다.
표 1은 Vendor Specific Header IE format의 구조를 나타낸 표이다. 예로, 메시지 내의 Vender specific header field에 측정 리포트 메시지가 포함될 수 있다. 일 예로, Vendor Specific Information field는 UWB message ID 및 UWB message를 포함할 수 있다. 또한, UWB message ID에는 제어 메시지(Control message) 및 측정 리포트 메시지(Measurement report message)가 포함될 수 있다. 다만, 상술한 예에 한정되는 것은 아니다.
[표 1]
Figure pct00006
도 12a는 본 개시의 일 실시예에 따른 UWB(Ultra Wideband)를 통해 데이터를 송수신하는 동작을 설명하기 위한 도면이다. 또한 도 12b는 본 개시의 일 실시예에 따른 측정 리포트 메시지의 구조를 도시한 도면이다.
자세한 내용은 도 10a에서 전술한 바 중복되는 내용은 생략한다.
전자 디바이스(1210)는 레인징 개시 메시지를 제N 응답자인 제1 타겟 디바이스(1220) 및 제1 응답자인 제2 타겟 디바이스(1230)로 전송할 수 있다. 제1 타겟 디바이스(1220) 및 제2 타겟 디바이스(1230) 각각은 레인징 응답 메시지를 전자 디바이스(1210)으로 전송할 수 있다. 전자 디바이스(1210)는 레인징 종료 메시지를 제1 타겟 디바이스(1220) 및 제2 타겟 디바이스(1230)로 전송할 수 있다. 전자 디바이스(1210)는 측정 리포트 메시지를 제1 타겟 디바이스(1220) 및 제2 타겟 디바이스(1230)으로 전송할 수 있다.
도 12b를 참조할 때, 본 개시의 일 실시예에 따른 측정 리포트 메시지는 총 타겟 디바이스의 개수인 N 개보다 1이 큰 N+1개의 측정 값을 포함할 수 있다. 일 예로, 측정 리포트 메시지는 제1 응답자인 제2 타겟 디바이스에 대한 측정값인 제1 왕복 시간(T1 Round1) 및 제1 응답 시간(T1 Reply2)및 제N 응답자인 제1 타겟 디바이스(1220)에 대한 제2 왕복 시간(TN Round2)을 포함할 수 있다.
제1 타겟 디바이스(1220)는 수신한 측정 리포트 메시지에서 제1 왕복 시간(T1 Round1), 제1 응답 시간(T1 Reply2) 및 제2 왕복 시간(TN Reply2)을 검출할 수 있다. 그리고, 제1 타겟 디바이스(1220)는 검출된 측정값들을 이용하여, 하기의 [수학식 6]과 같이 제1 타겟 디바이스의 제2 응답 시간(TN Reply2)을 계산할 수 있다.
[수학식 6]
Figure pct00007
즉 [수학식 6]과 같이, 제1 타겟 디바이스(1220)는 제2 타겟 디바이스에 대한 제1 왕복 시간(T1 Round1) 및 제1 응답 시간(T1 Reply2)의 합에서 제2 왕복 시간(TN Reply2) 빼서 제2 응답 시간(TN Reply2)을 결정할 수 있다.
그리고, 제1 타겟 디바이스(1220)는 제1 타겟 디바이스(1120)가 측정한 시간들, 제2 왕복 시간(TN Round1) 및 결정된 제2 응답 시간(TN Reply2)을 이용하여 ToF 값을 계산할 수 있다.
상술한 방법과 같이 측정 리포트 메시지를 구성하는 경우, 메시지는 N+1개의 측정 값만을 포함하여 전송될 수 있다.
도 13a는 본 개시의 일 실시에에 따른 측정 리포트 메시지에 포함된 파라미터들을 설명하기 위한 도면이다.
도 12b에서 전술된 측정 리포트 메시지는 제1 응답 시간(first reply time)에 대한 파라미터 및 왕복 시간 리스트(round-trip time list)에 대한 파라미터를 포함할 수 있다.
본 개시에 따른 제1 응답 시간(first reply time)은 레인징 종료 메시지(ranging final message)와 제1 레인징 응답 메시지(the first ranging response message)간의 시간 차이 값을 지시할 수 있다. 일 예로, 제1 왕복 시간 파라미터는 4 octets 사이즈일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 개시에 따른 왕복 시간 리스트(round-trip time list)는 응답자 주소(responder address)와 응답자들에 대해 측정된 왕복 시간 (round-trip time measurements for responders) 리스트를 지시할 수 있다. 일 예로, 응답 시간 리스트는 응답자 역할을 하는 타겟 디바이스들의 개수에 따라 변경될 수 있는(variable) 사이즈일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 타겟 디바이스들의 개수가 N개이고, 응답자 주소(responder address)의 사이즈가 2 octets이고, 왕복 시간(round-trip time)의 사이즈가 4 octets 인 경우, Reply time list는 6*N octets의 사이즈를 가질 수 있다.
도 13b는 본 개시의 일 실시예에 따른 왕복 시간 리스트(round-trip time list)에 포함된 파라미터들을 설명하기 위한 도면이다.
본 개시의 일 실시예에 따른 왕복 시간 리스트(round-trip time list)는 응답자의 주소(address of responder) 값을 지시하는 주소(address) 파라미터 및 레인징 개시 메시지(ranging initiation message)와 응답자로부터의 레인징 응답 메시지(ranging response message from responder)과의 시간 차이(time difference) 값을 지시하는 왕복 시간(round-trip time) 파라미터를 포함할 수 있다.
도 14은 일 실시예에 따른 전자 디바이스(100)의 블록도를 도시한다.
일 실시예에 따른 전자 디바이스(100)는 도 10a에 도시된 전자 디바이스(1010) 및 도 12a에 도시된 전자 디바이스(1210)에 대응될 수 있다.
일 실시예에 따른 전자 디바이스(100)는 고정형 단말이거나 이동형 단말일 수 있다. 전자 디바이스(100)는, 예를 들어, 스마트 폰(smart phone), 휴대폰, 내비게이션, 컴퓨터, 노트북, 디지털방송용 단말, 인공 지능 스피커, 스피커, PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player), 및 태블릿 PC 중 적어도 하나일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 전자 디바이스(100)는, 무선 또는 유선 통신 방식을 이용하여 네트워크를 통해 다른 디바이스 및/또는 서버와 통신할 수 있다.
도 14를 참조하면, 일 실시예에 따른 전자 디바이스(100)는, 프로세서(1410), 송수신부(1420), 및 메모리(1430)를 포함할 수 있다. 그러나, 도 14에 도시된 구성 요소 모두보다 많은 구성 요소에 의해 전자 디바이스(100)가 구현될 수 있다.
도 14에서는 전자 디바이스(100)가 하나의 프로세서를 포함하는 것으로 도시되었으나, 실시 예는 이에 제한되지 않으며, 전자 디바이스(100)는 복수의 프로세서들을 포함할 수 있다. 이하, 서술되는 프로세서(1410)의 동작 및 기능들의 적어도 일부는 복수의 프로세서들에 의해 수행될 수 있다. 도 14에 도시된 전자 디바이스(100)는, 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 전자 디바이스(100)의 동작 방법을 수행할 수 있으며, 도 8 내지 도 14에 대한 설명들이 적용될 수 있다. 따라서, 상술한 바와 중복되는 내용은 생략한다.
본 개시의 일 실시 예에 따른 송수신부(1420)는, 다른 디바이스, 타겟 디바이스(200) 또는 네트워크와 유무선 통신을 수행할 수 있다. 이를 위해, 송수신부(1420)는 다양한 유무선 통신 방법 중 적어도 하나를 지원하는 통신 모듈을 포함할 수 있다. 예를 들어, 통신 모듈은 칩셋(chipset)의 형태일 수도 있고, 또는 통신에 필요한 정보를 포함하는 스티커/바코드(e.g. NFC tag를 포함하는 스티커)등일 수도 있다.
무선 통신은, 예를 들어, 셀룰러 통신, Wi-Fi(Wireless Fidelity), Wi-Fi Direct, 블루투스(Bluetooth), UWB(Ultra Wide Band) 또는 NFC(Near Field Communication) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 유선 통신은, 예를 들어, USB 또는 HDMI(High Definition Multimedia Interface) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서 송수신부(1420)는 근거리 통신(short range communication) 을 위한 통신 모듈을 포함할 수 있다. 예를 들어, 송수신부(1420)는 위에서 설명한 UWB, Wi-Fi, Wi-Fi Direct, 블루투스, NFC 외에 적외선 통신, MST(Magnetic Secure Transmission, 마그네틱 보안 통신과 같은 다양한 근거리 통신을 수행하기 위한 통신 모듈을 포함할 수 있다.
본 개시의 일 실시 예에 따른 프로세서(1410)는 전자 디바이스(100)의 전체적인 동작을 제어하며, CPU, GPU 등과 같은 프로세서를 적어도 하나 이상 포함할 수 있다. 프로세서(1410)는 UWB 레인징을 수행하기 위하여 전자 디바이스(100)에 포함된 다른 구성들을 제어할 수 있다. 메모리(1430)는, 프로세서(1410)의 처리 및 제어를 위한 프로그램을 저장할 수 있고, 전자 디바이스(100)로 입력되거나 전자 디바이스(100)로부터 출력되는 데이터를 저장할 수도 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 프로세서(1410)는 레인징 개시 메시지를 제1 타겟 디바이스 및 제2 타겟 디바이스를 포함하는 복수개의 타겟 디바이스들로 전송하도록 송수신부(1420)를 제어할 수 있다. 프로세서(1410)는 복수개의 타겟 디바이스들로부터 레인징 개시 메시지에 대한 응답 메시지를 수신하도록 송수신부(1420)를 제어할 수 있다. 프로세서(1410)는 레인징 종료 메시지를 복수개의 타겟 디바이스들에게 전송하도록 송수신부(1420)를 제어할 수 있다. 또한 프로세서(1410)는 수신한 응답 메시지들에 기초하여, 복수개의 타겟 디바이스들에 대해 측정한 시간 정보가 포함된 측정 리포트 메시지를 생성할 수 있다. 프로세서(1410)는 측정 리포트 메시지를 복수개의 타겟 디바이스들로 전송하도록 송수신부(1420)를 제어할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 프로세서(1410)는 측정 리포트 메시지를 브로드캐스팅하도록 송수신부(1420)를 제어할 수 있다.
프로세서(1410)가 레인징을 수행하는 구체적인 방법에 대해서는 도 8 내지 13에 대한 설명이 적용될 수 있고 중복되는 설명은 생략한다.
도 15은 일 실시예에 따른 타겟 디바이스(200)의 블록도를 도시한다.
일 실시예에 따른 타겟 디바이스(200)는 도 11a에 도시된 제1 타겟 디바이스 (1120) 및 도 13a에 도시된 제1 타겟 디바이스(1320)에 대응될 수 있다.
일 실시예에 따른 타겟 디바이스(200)는 고정형 단말이거나 이동형 단말일 수 있다. 타겟 디바이스(200)는, 예를 들어, 스마트 폰(smart phone), 휴대폰, 내비게이션, 컴퓨터, 노트북, 디지털방송용 단말, 인공 지능 스피커, 스피커, PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player), 및 태블릿 PC 중 적어도 하나일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 타겟 디바이스(200)는, 무선 또는 유선 통신 방식을 이용하여 네트워크를 통해 다른 디바이스(예, 전자 디바이스(100)) 및/또는 서버와 통신할 수 있다.
도 15을 참조하면, 일 실시예에 따른 타겟 디바이스(200)는, 프로세서(1510), 송수신부(1520), 및 메모리(1530)를 포함할 수 있다. 그러나, 도 15에 도시된 구성 요소 모두보다 많은 구성 요소에 의해 타겟 디바이스(200)가 구현될 수 있다.
도 15에서는 타겟 디바이스(200)가 하나의 프로세서를 포함하는 것으로 도시되었으나, 실시 예는 이에 제한되지 않으며, 타겟 디바이스(200)는 복수의 프로세서들을 포함할 수 있다. 이하, 서술되는 프로세서(1510)의 동작 및 기능들의 적어도 일부는 복수의 프로세서들에 의해 수행될 수 있다. 도 15에 도시된 타겟 디바이스(200)는, 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 동작 방법을 수행할 수 있으며, 도 8 내지 도 14에 대한 설명들이 적용될 수 있다. 따라서, 상술한 바와 중복되는 내용은 생략한다.
본 개시의 일 실시 예에 따른 송수신부(1520)는, 다른 디바이스(예, 전자 디바이스(100)) 또는 네트워크와 유무선 통신을 수행할 수 있다. 이를 위해, 송수신부(1520)는 다양한 유무선 통신 방법 중 적어도 하나를 지원하는 통신 모듈을 포함할 수 있다. 예를 들어, 통신 모듈은 칩셋(chipset)의 형태일 수도 있고, 또는 통신에 필요한 정보를 포함하는 스티커/바코드(e.g. NFC tag를 포함하는 스티커)등일 수도 있다.
무선 통신은, 예를 들어, 셀룰러 통신, Wi-Fi(Wireless Fidelity), Wi-Fi Direct, 블루투스(Bluetooth), UWB(Ultra Wide Band) 또는 NFC(Near Field Communication) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 유선 통신은, 예를 들어, USB 또는 HDMI(High Definition Multimedia Interface) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서 송수신부(1520)는 근거리 통신(short range communication)을 위한 통신 모듈을 포함할 수 있다. 예를 들어, 송수신부(1520)는 위에서 설명한 UWB, Wi-Fi, Wi-Fi Direct, 블루투스, NFC 외에 적외선 통신, MST(Magnetic Secure Transmission, 마그네틱 보안 통신과 같은 다양한 근거리 통신을 수행하기 위한 통신 모듈을 포함할 수 있다.
본 개시의 일 실시 예에 따른 프로세서(1510)는 타겟 디바이스(200)의 전체적인 동작을 제어하며, CPU, GPU 등과 같은 프로세서를 적어도 하나 이상 포함할 수 있다. 프로세서(1510)는 UWB 레인징을 수행하기 위하여 타겟 디바이스(200)에 포함된 다른 구성들을 제어할 수 있다. 메모리(1530)는, 프로세서(1510)의 처리 및 제어를 위한 프로그램을 저장할 수 있고, 타겟 디바이스(200)로 입력되거나 타겟 디바이스(200)로부터 출력되는 데이터를 저장할 수도 있다.
한편, 일 실시예에 따른 프로세서(1510)는, 전자 디바이스로부터 레인징 개시 메시지를 수신하도록 송수신부(1520)를 제어할 수 있다. 프로세서(1510)는 레인징 개시 메시지에 대한 응답 메시지를 전자 디바이스(100)로 전송하도록 송수신부(1520)를 제어할 수 있다.
프로세서(1510)는 전자 디바이스(100)가 제1 타겟 디바이스를 포함한 복수개의 타겟 디바이스들의 응답 메시지들에 기초하여 측정한 시간 정보가 포함된 측정 리포트 메시지를 전자 디바이스(100)로부터 수신하도록 송수신부(1520)를 제어할 수 있다.
프로세서(1510)는 측정 리포트 메시지에 기초하여, 전자 디바이스(100)와의 거리를 결정하기 위한 제1 타겟 디바이스에 대한 시간 정보를 결정할 수 있다. 또한 프로세서(1510)는 제1 타겟 디바이스에 대한 시간 정보를 이용하여 상기 전자 디바이스와의 거리를 결정할 수 있다.
일 실시예에 따른 측정 리포트 메시지는, 레인징 개시 메시지를 전송한 시간과 첫 번째 레인징 응답 메시지를 전송하는 제2 타겟 디바이스로부터 레인징 응답 메시지를 수신한 시간의 시간 차이인 제1 왕복 시간(round trip time) 및 전자 디바이스가 레인징 종료 메시지를 전송한 시간과 상기 복수개의 타겟 디바이스들 각각으로부터 레인징 응답 메시지를 수신한 시간의 시간 차이가 포함된 응답 시간(replay time) 리스트를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 응답 시간 리스트는 상기 제2 타겟 디바이스로부터 레인징 응답 메시지을 수신한 시간과 상기 레인징 종료 메시지를 전송한 시간의 시간 차이인 제1 응답 시간 및 상기 제1 타겟 디바이스로부터 레인징 응답 메시지를 수신한 시간과 상기 레인징 종료 메시지를 전송한 시간의 시간 차이인 제2 응답 시간을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 프로세서(1510)는 상기 측정 리포트에 포함된 상기 제1 왕복 시간, 상기 제1 응답 시간 및 상기 제2 응답 시간에 기초하여, 상기 전자 디바이스가 상기 레인징 개시 메시지를 전송한 시간과 상기 제1 타겟 디바이스로부터 상기 레인징 응답 메시지를 수신한 시간의 시간 차이인 제2 왕복 시간을 결정할 수 있다.
일 실시예에 따른 상기 측정 리포트 메시지는, 제2 타겟 디바이스로부터 첫번째 레인징 응답 메시지를 수신한 시간과 상기 전자 디바이스가 레인징 종료 메시지를 전송한 시간의 시간 차이인 제1 응답 시간 및 상기 레인징 개시 메시지를 전송한 시간과 상기 복수개의 타겟 디바이스들 각각으로부터 레인징 응답 메시지를 수신한 시간의 시간 차이가 포함된 왕복 시간 리스트를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 상기 왕복 시간 리스트는, 상기 레인징 개시 메시지를 전송한 시간과 상기 제2 타겟 디바이스로부터 레인징 응답 메시지를 수신한 시간의 시간 차이인 제1 왕복 시간 및 상기 레인징 개시 메시지를 전송한 시간과 상기 제1 타겟 디바이스로부터 레인징 응답 메시지를 수신한 시간의 시간 차이인 제2 왕복 시간을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 프로세서(1510)는 상기 측정 리포트에 포함된 상기 제1 응답 시간, 상기 제1 왕복 시간 및 상기 제2 왕복 시간에 기초하여, 상기 레인징 종료 메시지를 전송한 시간과 상기 제1 타겟 디바이스로부터 상기 레인징 응답 메시지를 수신한 시간의 시간 차이인 제2 응답 시간을 결정할 수 있다.
프로세서(1510)가 레인징을 수행하는 구체적인 방법에 대해서는 도 8 내지 도 13에 대한 설명이 적용될 수 있고 중복되는 설명은 생략한다.
한편, 상술한 실시예는, 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성 가능하고, 컴퓨터에 의해 판독 가능한 매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다. 또한, 상술한 실시예에서 사용된 데이터의 구조는 컴퓨터 판독 가능 매체에 여러 수단을 통하여 기록될 수 있다. 또한, 상술한 실시예는 컴퓨터에 의해 실행되는 프로그램 모듈과 같은 컴퓨터에 의해 실행 가능한 명령어를 포함하는 기록 매체를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품의 형태로 구현될 수 있다. 예를 들어, 소프트웨어 모듈 또는 알고리즘으로 구현되는 방법들은 컴퓨터가 읽고 실행할 수 있는 코드들 또는 프로그램 명령들로서 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체에 저장될 수 있다.
컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 기록 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 마그네틱 저장매체, 예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크 등을 포함하고, 광학적 판독 매체, 예를 들면, 시디롬, DVD 등과 같은 저장 매체를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 또한, 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터 저장 매체 및 통신 매체를 포함할 수 있다.
또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 복수의 기록 매체가 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템들에 분산되어 있을 수 있으며, 분산된 기록 매체들에 저장된 데이터, 예를 들면 프로그램 명령어 및 코드가 적어도 하나의 컴퓨터에 의해 실행될 수 있다.
기기로 읽을 수 있는 저장매체는, 비일시적(non-transitory) 저장매체의 형태로 제공될 수 있다. 여기서, ‘비일시적 저장매체'는 실재(tangible)하는 장치이고, 신호(signal)(예: 전자기파)를 포함하지 않는다는 것을 의미할 뿐이며, 이 용어는 데이터가 저장매체에 반영구적으로 저장되는 경우와 임시적으로 저장되는 경우를 구분하지 않는다. 예로, '비일시적 저장매체'는 데이터가 임시적으로 저장되는 버퍼를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 방법은 컴퓨터 프로그램 제품(computer program product)에 포함되어 제공될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 상품으로서 판매자 및 구매자 간에 거래될 수 있다.
컴퓨터 프로그램 제품은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체(예: compact disc read only memory (CD-ROM))의 형태로 배포되거나, 또는 어플리케이션 스토어(예: 플레이 스토어TM)를 통해 또는 두개의 사용자 장치들(예: 스마트폰들) 간에 직접, 온라인으로 배포(예: 다운로드 또는 업로드)될 수 있다. 온라인 배포의 경우에, 컴퓨터 프로그램 제품(예: 다운로더블 앱(downloadable app))의 적어도 일부는 제조사의 서버, 어플리케이션 스토어의 서버, 또는 중계 서버의 메모리와 같은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체에 적어도 일시 저장되거나, 임시적으로 생성될 수 있다.
이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 개시의 실시예를 설명하였지만, 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 개시가 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (20)

  1. 무선 통신 시스템에서 UWB(Ultra Wideband)를 통해 데이터를 송수신하는 제1 타겟 디바이스의 동작 방법에 있어서,
    전자 디바이스로부터 레인징 개시 메시지를 수신하는 단계;
    상기 레인징 개시 메시지에 대한 응답 메시지를 상기 전자 디바이스로 전송하는 단계;
    상기 전자 디바이스가 상기 제1 타겟 디바이스를 포함한 복수개의 타겟 디바이스들의 응답 메시지들에 기초하여 측정한 시간 정보가 포함된 측정 리포트 메시지를 상기 전자 디바이스로부터 수신하는 단계;
    상기 측정 리포트 메시지에 기초하여, 상기 전자 디바이스와 거리를 결정하기 위한 상기 제1 타겟 디바이스에 대한 시간 정보를 결정하는 단계; 및
    상기 제1 타겟 디바이스에 대한 시간 정보를 이용하여 상기 전자 디바이스와 거리를 결정하는 단계; 를 포함하는, 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 측정 리포트 메시지는,
    상기 전자 디바이스가 상기 레인징 개시 메시지를 전송한 시간과 상기 전자 디바이스가 첫 번째 레인징 응답 메시지를 전송하는 제2 타겟 디바이스로부터 레인징 응답 메시지를 수신한 시간의 시간 차이인 제1 왕복 시간 및
    상기 전자 디바이스가 상기 복수개의 타겟 디바이스들 각각으로부터 레인징 응답 메시지를 수신한 시간과 상기 전자 디바이스가 레인징 종료 메시지를 전송한 시간의 시간 차이가 포함된 응답 시간 리스트를 포함하는, 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 응답 시간 리스트는
    상기 전자 디바이스가 상기 제2 타겟 디바이스로부터 레인징 응답 메시지를 수신한 시간과 상기 레인징 종료 메시지를 전송한 시간의 시간 차이인 제1 응답 시간 및
    상기 전자 디바이스가 상기 제1 타겟 디바이스로부터 레인징 응답 메시지를 수신한 시간과 상기 레인징 종료 메시지를 전송한 시간의 시간 차이인 제2 응답 시간을 포함하는, 방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 측정 리포트 메시지에 기초하여, 상기 제1 타겟 디바이스에 대한 시간 정보를 결정하는 단계는,
    상기 측정 리포트 메시지에 포함된 상기 제1 왕복 시간, 상기 제1 응답 시간 및 상기 제2 응답 시간에 기초하여, 상기 전자 디바이스가 상기 레인징 개시 메시지를 전송한 시간과 상기 제1 타겟 디바이스로부터 상기 레인징 응답 메시지를 수신한 시간의 시간 차이인 제2 왕복 시간을 결정하는 단계;를 포함하는, 방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 측정 리포트 메시지는, 상기 복수개의 타겟 디바이스들 각각의 주소를 더 포함하는, 방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 측정 리포트 메시지는,
    상기 전자 디바이스가 제2 타겟 디바이스로부터 첫번째 레인징 응답 메시지를 수신한 시간과 상기 전자 디바이스가 레인징 종료 메시지를 전송한 시간의 시간 차이인 제1 응답 시간 및
    상기 전자 디바이스가 상기 레인징 개시 메시지를 전송한 시간과 상기 전자 디바이스가 상기 복수개의 타겟 디바이스들 각각으로부터 레인징 응답 메시지를 수신한 시간의 시간 차이가 포함된 왕복 시간 리스트를 포함하는, 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 왕복 시간 리스트는,
    상기 전자 디바이스가 상기 레인징 개시 메시지를 전송한 시간과 상기 제2 타겟 디바이스로부터 레인징 응답 메시지를 수신한 시간의 시간 차이인 제1 왕복 시간 및
    상기 전자 디바이스가 상기 레인징 개시 메시지를 전송한 시간과 상기 제1 타겟 디바이스로부터 레인징 응답 메시지를 수신한 시간의 시간 차이인 제2 왕복 시간을 포함하는, 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 측정 리포트 메시지에 기초하여, 상기 제1 타겟 디바이스에 대한 시간 정보를 결정하는 단계는,
    상기 측정 리포트 메시지에 포함된 상기 제1 응답 시간, 상기 제1 왕복 시간 및 상기 제2 왕복 시간에 기초하여, 상기 전자 디바이스가 상기 제1 타겟 디바이스로부터 상기 레인징 응답 메시지를 수신한 시간과 상기 레인징 종료 메시지를 전송한 시간의 시간 차이인 제2 응답 시간을 결정하는 단계;를 포함하는, 방법.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 측정 리포트 메시지는 상기 전자 디바이스로부터 브로드캐스팅되는, 방법.
  10. 무선 통신 시스템에서 UWB(Ultra Wideband)를 통해 데이터를 송수신하는 전자 디바이스의 동작 방법에 있어서,
    레인징 개시 메시지를 제1 타겟 디바이스 및 제2 타겟 디바이스를 포함하는 복수개의 타겟 디바이스들로 전송하는 단계;
    상기 복수개의 타겟 디바이스들로부터 상기 레인징 개시 메시지에 대한 응답 메시지들을 수신하는 단계;
    레인징 종료 메시지를 상기 복수개의 타겟 디바이스들에게 전송하는 단계;
    상기 수신한 응답 메시지들에 기초하여, 복수개의 타겟 디바이스들에 대해 측정한 시간 정보가 포함된 측정 리포트 메시지를 생성하는 단계; 및
    상기 측정 리포트 메시지를 상기 복수개의 타겟 디바이스들로 전송하는 단계;를 포함하는, 방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 측정 리포트 메시지는,
    상기 전자 디바이스가 상기 레인징 개시 메시지를 전송한 시간과 상기 전자 디바이스가 첫 번째 레인징 응답 메시지를 전송하는 제2 타겟 디바이스로부터 레인징 응답 메시지를 수신한 시간의 시간 차이인 제1 왕복 시간 및
    상기 전자 디바이스가 상기 복수개의 타겟 디바이스들 각각으로부터 레인징 응답 메시지를 수신한 시간과 상기 전자 디바이스가 레인징 종료 메시지를 전송한 시간의 시간 차이가 포함된 응답 시간 리스트를 포함하는, 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 응답 시간 리스트는
    상기 전자 디바이스가 상기 제2 타겟 디바이스로부터 레인징 응답 메시지를 수신한 시간과 상기 레인징 종료 메시지를 전송한 시간의 시간 차이인 제1 응답 시간 및
    상기 전자 디바이스가 상기 제1 타겟 디바이스로부터 레인징 응답 메시지를 수신한 시간과 상기 레인징 종료 메시지를 전송한 시간의 시간 차이인 제2 응답 시간을 포함하는, 방법.
  13. 제 10항에 있어서,
    상기 측정 리포트 메시지는,
    상기 전자 디바이스가 제2 타겟 디바이스로부터 첫번째 레인징 응답 메시지를 수신한 시간과 상기 전자 디바이스가 레인징 종료 메시지를 전송한 시간의 시간 차이인 제1 응답 시간 및
    상기 전자 디바이스가 상기 레인징 개시 메시지를 전송한 시간과 상기 전자 디바이스가 상기 복수개의 타겟 디바이스들 각각으로부터 레인징 응답 메시지를 수신한 시간의 시간 차이가 포함된 왕복 시간 리스트를 포함하는, 방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 왕복 시간 리스트는,
    상기 전자 디바이스가 상기 레인징 개시 메시지를 전송한 시간과 상기 제2 타겟 디바이스로부터 레인징 응답 메시지를 수신한 시간의 시간 차이인 제1 왕복 시간 및
    상기 전자 디바이스가 상기 레인징 개시 메시지를 전송한 시간과 상기 제1 타겟 디바이스로부터 레인징 응답 메시지를 수신한 시간의 시간 차이인 제2 왕복 시간을 포함하는, 방법.
  15. 제 10항에 있어서,
    상기 측정 리포트 메시지는 상기 전자 디바이스로부터 브로드캐스팅되는, 방법.
  16. 제1 타겟 디바이스에 있어서,
    송수신부; 및
    상기 송수신부에 연결되고, 메모리에 저장된 프로그램 명령어들을 실행하는 프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는, 전자 디바이스로부터 레인징 개시 메시지를 수신하도록 상기 송수신부를 제어하고,
    상기 레인징 개시 메시지에 대한 응답 메시지를 상기 전자 디바이스로 전송하도록 상기 송수신부를 제어하며,
    상기 전자 디바이스가 상기 제1 타겟 디바이스를 포함한 복수개의 타겟 디바이스들의 응답 메시지들에 기초하여 측정한 시간 정보가 포함된 측정 리포트 메시지를 상기 전자 디바이스로부터 수신하도록 상기 송수신부를 제어하고,
    상기 측정 리포트 메시지에 기초하여, 상기 전자 디바이스와 거리를 결정하기 위한 상기 제1 타겟 디바이스에 대한 시간 정보를 결정하며,
    상기 제1 타겟 디바이스에 대한 시간 정보를 이용하여 상기 전자 디바이스와 거리를 결정하는, 제1 타겟 디바이스.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 측정 리포트 메시지는,
    상기 전자 디바이스가 상기 레인징 개시 메시지를 전송한 시간과 상기 전자 디바이스가 첫 번째 레인징 응답 메시지를 전송하는 제2 타겟 디바이스로부터 레인징 응답 메시지를 수신한 시간의 시간 차이인 제1 왕복 시간 및
    상기 전자 디바이스가 상기 복수개의 타겟 디바이스들 각각으로부터 레인징 응답 메시지를 수신한 시간과 상기 전자 디바이스가 레인징 종료 메시지를 전송한 시간의 시간 차이가 포함된 응답 시간 리스트를 포함하는, 제1 타겟 디바이스.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 응답 시간 리스트는
    상기 전자 디바이스가 상기 제2 타겟 디바이스로부터 레인징 응답 메시지를 수신한 시간과 상기 레인징 종료 메시지를 전송한 시간의 시간 차이인 제1 응답 시간 및 상기 전자 디바이스가 상기 제1 타겟 디바이스로부터 레인징 응답 메시지를 수신한 시간과 상기 레인징 종료 메시지를 전송한 시간의 시간 차이인 제2 응답 시간을 포함하고,
    상기 프로세서는 상기 측정 리포트 메시지에 포함된 상기 제1 왕복 시간, 상기 제1 응답 시간 및 상기 제2 응답 시간에 기초하여, 상기 전자 디바이스가 상기 레인징 개시 메시지를 전송한 시간과 상기 제1 타겟 디바이스로부터 상기 레인징 응답 메시지를 수신한 시간의 시간 차이인 제2 왕복 시간을 결정하는, 제1 타겟 디바이스.
  19. 제 16항에 있어서,
    상기 측정 리포트 메시지는,
    상기 전자 디바이스가 제2 타겟 디바이스로부터 첫번째 레인징 응답 메시지를 수신한 시간과 상기 전자 디바이스가 레인징 종료 메시지를 전송한 시간의 시간 차이인 제1 응답 시간 및
    상기 전자 디바이스가 상기 레인징 개시 메시지를 전송한 시간과 상기 복수개의 타겟 디바이스들 각각으로부터 레인징 응답 메시지를 수신한 시간의 시간 차이가 포함된 왕복 시간 리스트를 포함하는, 제1 타겟 디바이스.
  20. 제 19항에 있어서,
    상기 왕복 시간 리스트는,
    상기 전자 디바이스가 상기 레인징 개시 메시지를 전송한 시간과 상기 전자 디바이스가 상기 제2 타겟 디바이스로부터 레인징 응답 메시지를 수신한 시간의 시간 차이인 제1 왕복 시간 및 상기 레인징 개시 메시지를 전송한 시간과 상기 제1 타겟 디바이스로부터 레인징 응답 메시지를 수신한 시간의 시간 차이인 제2 왕복 시간을 포함하고,
    상기 프로세서는 상기 측정 리포트 메시지에 포함된 상기 제1 응답 시간, 상기 제1 왕복 시간 및 상기 제2 왕복 시간에 기초하여, 상기 전자 디바이스가 상기 제1 타겟 디바이스로부터 상기 레인징 응답 메시지를 수신한 시간과 상기 레인징 종료 메시지를 전송한 시간의 시간 차이인 제2 응답 시간을 결정하는, 제1 타겟 디바이스.
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