KR20230157201A - 셀룰러 네트워크를 통한 Aerial UE 통신을 지원하는 방법 및 장치 - Google Patents

셀룰러 네트워크를 통한 Aerial UE 통신을 지원하는 방법 및 장치 Download PDF

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KR20230157201A
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류현석
이재원
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 개시는 보다 높은 데이터 전송률을 지원하기 위한 5G 또는 6G 통신 시스템에 관련된 것이다. 구체적으로, 본 발명은 셀룰러 네트워크(cellular network)를 통해 aerial UE 통신을 지원하기 위한 상위 계층 시그널링(high layer signaling) 기법 및 관련 단말과 기지국 동작과 관련된 것이다.

Description

셀룰러 네트워크를 통한 Aerial UE 통신을 지원하는 방법 및 장치{Method and apparatus for supporting aerial UE communication via cellular network}
본 발명은 셀룰러 네트워크(cellular network)를 통해 aerial UE 통신을 지원하기 위한 상위 계층 시그널링(high layer signaling) 기법 및 관련 단말과 기지국 동작에 대한 기술이다.
5G 이동통신 기술은 빠른 전송 속도와 새로운 서비스가 가능하도록 넓은 주파수 대역을 정의하고 있으며, 3.5 기가헤르츠(3.5GHz) 등 6GHz 이하 주파수('Sub 6GHz') 대역은 물론 28GHz와 39GHz 등 밀리미터파(㎜Wave)로 불리는 초고주파 대역('Above 6GHz')에서도 구현이 가능하다. 또한, 5G 통신 이후(Beyond 5G)의 시스템이라 불리어지는 6G 이동통신 기술의 경우, 5G 이동통신 기술 대비 50배 빨라진 전송 속도와 10분의 1로 줄어든 초저(Ultra Low) 지연시간을 달성하기 위해 테라헤르츠(Terahertz) 대역(예를 들어, 95GHz에서 3 테라헤르츠(3THz) 대역과 같은)에서의 구현이 고려되고 있다.
5G 이동통신 기술의 초기에는, 초광대역 서비스(enhanced Mobile BroadBand, eMBB), 고신뢰/초저지연 통신(Ultra-Reliable Low-Latency Communications, URLLC), 대규모 기계식 통신 (massive Machine-Type Communications, mMTC)에 대한 서비스 지원과 성능 요구사항 만족을 목표로, 초고주파 대역에서의 전파의 경로손실 완화 및 전파의 전달 거리를 증가시키기 위한 빔포밍(Beamforming) 및 거대 배열 다중 입출력(Massive MIMO), 초고주파수 자원의 효율적 활용을 위한 다양한 뉴머롤로지 지원(복수 개의 서브캐리어 간격 운용 등)와 슬롯 포맷에 대한 동적 운영, 다중 빔 전송 및 광대역을 지원하기 위한 초기 접속 기술, BWP(Band-Width Part)의 정의 및 운영, 대용량 데이터 전송을 위한 LDPC(Low Density Parity Check) 부호와 제어 정보의 신뢰성 높은 전송을 위한 폴라 코드(Polar Code)와 같은 새로운 채널 코딩 방법, L2 선-처리(L2 pre-processing), 특정 서비스에 특화된 전용 네트워크를 제공하는 네트워크 슬라이싱(Network Slicing) 등에 대한 표준화가 진행되었다.
현재, 5G 이동통신 기술이 지원하고자 했던 서비스들을 고려하여 초기의 5G 이동통신 기술 개선(improvement) 및 성능 향상(enhancement)을 위한 논의가 진행 중에 있으며, 차량이 전송하는 자신의 위치 및 상태 정보에 기반하여 자율주행 차량의 주행 판단을 돕고 사용자의 편의를 증대하기 위한 V2X(Vehicle-to-Everything), 비면허 대역에서 각종 규제 상 요구사항들에 부합하는 시스템 동작을 목적으로 하는 NR-U(New Radio Unlicensed), NR 단말 저전력 소모 기술(UE Power Saving), 지상 망과의 통신이 불가능한 지역에서 커버리지 확보를 위한 단말-위성 직접 통신인 비 지상 네트워크(Non-Terrestrial Network, NTN), 위치 측위(Positioning) 등의 기술에 대한 물리계층 표준화가 진행 중이다.
뿐만 아니라, 타 산업과의 연계 및 융합을 통한 새로운 서비스 지원을 위한 지능형 공장 (Industrial Internet of Things, IIoT), 무선 백홀 링크와 액세스 링크를 통합 지원하여 네트워크 서비스 지역 확장을 위한 노드를 제공하는 IAB(Integrated Access and Backhaul), 조건부 핸드오버(Conditional Handover) 및 DAPS(Dual Active Protocol Stack) 핸드오버를 포함하는 이동성 향상 기술(Mobility Enhancement), 랜덤액세스 절차를 간소화하는 2 단계 랜덤액세스(2-step RACH for NR) 등의 기술에 대한 무선 인터페이스 아키텍쳐/프로토콜 분야의 표준화 역시 진행 중에 있으며, 네트워크 기능 가상화(Network Functions Virtualization, NFV) 및 소프트웨어 정의 네트워킹(Software-Defined Networking, SDN) 기술의 접목을 위한 5G 베이스라인 아키텍쳐(예를 들어, Service based Architecture, Service based Interface), 단말의 위치에 기반하여 서비스를 제공받는 모바일 엣지 컴퓨팅(Mobile Edge Computing, MEC) 등에 대한 시스템 아키텍쳐/서비스 분야의 표준화도 진행 중이다.
이와 같은 5G 이동통신 시스템이 상용화되면, 폭발적인 증가 추세에 있는 커넥티드 기기들이 통신 네트워크에 연결될 것이며, 이에 따라 5G 이동통신 시스템의 기능 및 성능 강화와 커넥티드 기기들의 통합 운용이 필요할 것으로 예상된다. 이를 위해, 증강현실(Augmented Reality, AR), 가상현실(Virtual Reality, VR), 혼합 현실(Mixed Reality, MR) 등을 효율적으로 지원하기 위한 확장 현실(eXtended Reality, XR), 인공지능(Artificial Intelligence, AI) 및 머신러닝(Machine Learning, ML)을 활용한 5G 성능 개선 및 복잡도 감소, AI 서비스 지원, 메타버스 서비스 지원, 드론 통신 등에 대한 새로운 연구가 진행될 예정이다.
또한, 이러한 5G 이동통신 시스템의 발전은 6G 이동통신 기술의 테라헤르츠 대역에서의 커버리지 보장을 위한 신규 파형(Waveform), 전차원 다중입출력(Full Dimensional MIMO, FD-MIMO), 어레이 안테나(Array Antenna), 대규모 안테나(Large Scale Antenna)와 같은 다중 안테나 전송 기술, 테라헤르츠 대역 신호의 커버리지를 개선하기 위해 메타물질(Metamaterial) 기반 렌즈 및 안테나, OAM(Orbital Angular Momentum)을 이용한 고차원 공간 다중화 기술, RIS(Reconfigurable Intelligent Surface) 기술 뿐만 아니라, 6G 이동통신 기술의 주파수 효율 향상 및 시스템 네트워크 개선을 위한 전이중화(Full Duplex) 기술, 위성(Satellite), AI(Artificial Intelligence)를 설계 단계에서부터 활용하고 종단간(End-to-End) AI 지원 기능을 내재화하여 시스템 최적화를 실현하는 AI 기반 통신 기술, 단말 연산 능력의 한계를 넘어서는 복잡도의 서비스를 초고성능 통신과 컴퓨팅 자원을 활용하여 실현하는 차세대 분산 컴퓨팅 기술 등의 개발에 기반이 될 수 있을 것이다.
본 발명은 cellular network을 통해 UAM communication을 지원함에 있어, 보다 실질적인 성능 향상이 가능한 방법을 제안하며, 구체적으로 동일한 지역에서 동작하는 terrestrial UE와 aerial UE 각각에 대하여 cell deployment을 다르게 하는 signaling 기법을 제시한다. 이하 내용에서 aerial UE라 함은 UAV 기기, UAM에 탑승한 조종사 또는 승객 등, 비행 상태에서 기지국과 통신을 수행하는 기존의 cellular network 사용자들과는 차별화된 고도를 가지는 사용자 또는 사용자 단말을 의미하며, terrestrial UE는 이와 반대로 기존의 cellular network이 서비스의 주 대상으로 하는 지상 또는 건물에서 통신을 수행하는 사용자 또는 사용자 단말을 의미한다.
본 발명은 terrestrial UE 지원을 위해 기 구현된 cellular network를 활용하여 aerial communication, 보다 구체적으로는 UAM communication을 지원하는 것을 목적으로 하며, 기존의 cellular UAV communication 대비 개선된 통신 성능을 지원하는 것을 목적으로 한다.
보다 구체적인 사안으로, aerial UE가 terrestrial UE 대비 많은 수의 hearable cell을 감지하게 됨으로 인하여 발생하는 aerial UE의 동작 복잡도 증가 및 잦은 handover을 통한 통신 성능 저하, aerial UE가 uplink에서 terrestrial UE에 많은 inter-cell interference을 발생시키는 현상, 그리고 downlink에서 aerial UE가 많은 inter-cell interference을 겪는 문제점을 해결하고자 한다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 무선 통신 시스템에서 제어 신호 처리 방법에 있어서, 기지국으로부터 전송되는 제1 제어 신호를 수신하는 단계; 상기 수신된 제1 제어 신호를 처리하는 단계; 및 상기 처리에 기반하여 생성된 제2 제어 신호를 상기 기지국으로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 network은 소수의 기지국 또는 cell에 aerial communication 지원을 위한 추가 동작을 부여하는 것으로 기존의 cellular UAV communication 대비 매우 우수한 성능의 cellular aerial communication을 지원할 수 있으며, 또한 상기의 추가 동작으로써 신규 고성능 기지국의 구현이 필요한 높은 난이도의 동작이 아닌 기존 기지국이 수행 가능한 정도의 낮은 복잡도의 동작이도록 설계함으로써 신규 network 장비의 도입 없이 cellular aerial communication의 성능을 증가시킬 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 기존 셀룰러 네트워크(cellular network)의 Side lobe 통해 통신하는 셀룰러 UAM 네트워크의 개요를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 candidate aerial cell list을 구성하는 방식을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 다수의 candidate aerial cell list을 구성하는 경우에 대한 예시를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 Aerial UE가 접속하지 않은 aerial Cell의 vertical beam 사용 예시를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 단말 및 네트워크의 동작을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 단말의 구성을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기지국의 구성을 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
실시예를 설명함에 있어서 본 개시가 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고 본 개시와 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 개시의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.
마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다. 또한, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 각 도면에서 동일한 또는 대응하는 구성요소에는 동일한 참조 번호를 부여하였다.
본 개시의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 개시는 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 개시가 완전하도록 하고, 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 개시는 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이 때, 처리 흐름도 도면들의 각 블록과 흐름도 도면들의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다. 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.
또한, 각 블록은 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또, 몇 가지 대체 실행 예들에서는 블록들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.
이 때, 본 실시예에서 사용되는 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 '~부'들은 디바이스 또는 보안 멀티미디어카드 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다. 또한 실시예에서 '~부'는 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있다.
이하 설명에서 사용되는 접속 노드(node)를 식별하기 위한 용어, 망 객체(network entity)들을 지칭하는 용어, 메시지들을 지칭하는 용어, 망 객체들 간 인터페이스를 지칭하는 용어, 다양한 식별 정보들을 지칭하는 용어 등은 설명의 편의를 위해 예시된 것이다. 따라서, 본 개시에서 사용하는 용어들에 한정되는 것은 아니며, 동등한 기술적 의미를 가지는 대상을 지칭하는 다른 용어가 사용될 수 있다.
이하 설명의 편의를 위하여, 본 개시에서는 5G 또는 NR, LTE 시스템에 대한 규격에서 정의하는 용어와 명칭들을 사용한다. 하지만, 본 개시가 이러한 용어 및 명칭들에 의해 한정되는 것은 아니며, 다른 규격에 따르는 시스템에도 동일하게 적용될 수 있다.
즉, 본 개시의 실시예들을 구체적으로 설명함에 있어서, 3GPP가 규격을 정한 통신 규격을 주된 대상으로 할 것이지만, 본 개시의 주요한 요지는 유사한 기술적 배경을 가지는 여타의 통신 시스템에도 본 발명의 범위를 크게 벗어나지 아니하는 범위에서 약간의 변형으로 적용 가능하며, 이는 본 개시의 기술 분야에서 숙련된 기술적 지식을 가진 자의 판단으로 가능할 것이다.
교통 혼잡에 의해 발생하는 다양한 현상들은 전 세계의 대도시들이 공통적으로 겪고 있는 문제점에 해당한다. 이에 대한 해법으로 헬리콥터 등의 소형 비행체를 도심 교통에 활용하는 방안이 고려된 바 있으나, 비용, 소음, 안전성 등의 문제로 상용화에는 실패하였다. 최근 보다 개선된 비행체인 UAM (Urban Air Mobility)을 통한 도심지 비행 교통의 구현이 활발히 논의되고 있으나, 기존의 비행 시스템과는 차별화된 형태로 인하여 관재탑을 통해 구현되는 기존의 ATC (Air Traffic Control) system을 통한 통신 지원이 불가능하다는 등의 다양한 문제점이 여전히 해결되지 않고 있다.
무선통신을 요구하는 비행체 동작을 cellular network을 통해 지원하는 방안의 일환으로 LTE cellular system을 활용한 무인 소형 드론 (UAV, Unmanned Aerial Vehicle) 통신 지원 방법 및 성능이 3GPP에서 논의 된 바 있으나, 해당 논의는 저고도 비행을 대상으로 하였으며, 또한 승객 탑승에 대한 부담이 없어 통신의 신뢰도 및 안정성에 대해 높지 않은 수준의 요구사항을 가정하였다. 논의 결과에 따르면, 해당 기술의 UAV 통신에 대한 수요 및 요구사항이 높지 않을 시에는 이를 지원 가능하나, Cell traffic이 높거나, 또는 통신을 요구하는 aerial UE의 수가 많을 시에는 적절한 성능을 보장하지 못한다.
보다 개선된 통신 성능을 지원하는 방안으로, 3GPP은 NR Rel-18을 통하여 aerial UE와 terrestrial UE을 구분하고, 상기 각 UE들에 따라 차별화된 서비스를 제공하는 방법을 논의한다. 해당 논의에 따르면, network을 통신을 요청하는 UE가 terrestrial UE인지 또는 aerial UE인지를 구분 가능하며, access control 및 mobility management 등 단말의 network 접속을 제어하는 모든 기법들을 수행함에 있어 terrestrial UE와 aerial UE 각각에 대하여 각기 다른 algorithm을 적용 가능하다. 그러나 이는 향 후 적절한 algorithm이 작성될 시 이를 aerial communication에 적용 가능하도록 현 cellular system에 약간의 변형을 추진하는 방법일 뿐 aerial communication에 실질적인 성능 향상을 가져오는 방법에 대한 논의는 아니다.
본 발명은 cellular network을 통해 UAM communication을 지원함에 있어, 보다 실질적인 성능 향상이 가능한 기법에 대한 연구이며, 해결 방안으로써 동일한 지역에서 동작하는 terrestrial UE와 aerial UE 각각에 대하여 cell deployment을 다르게 하는 signaling 기법을 제시한다.
UAM은 기존 UAV에 비해 상대적으로 더 높은 고도에서 비행하게 되는 상황이 빈번히 발생하며, 서비스 신뢰도가 더 높아야 함으로 cellular UAM은 기존 cellular UAV 대비 명확히 개선된 link quality을 요구한다. 이를 충족시키기 위해서는 side lobe가 아닌 main lobe을 통한 network 접속이 지원되어야 하며, 또한 DL에서 aerial UE가 받게 되는 간섭을 줄이기 위한 기술이 필요하다.
도 1은 기존 셀룰러 네트워크(cellular network)의 Side lobe 통해 통신하는 셀룰러 UAM 네트워크의 개요를 나타낸 도면이다.
도 1은 교통 밀집 지역에 해당하는 microcell deployment 지역에서 비행 중인 UAM vehicle 또는 aerial UE를 대상으로 cellular network을 통해 통신을 지원하는 기존 기법을 적용하는 경우에 대한 예시를 나타낸다. 인구 밀집지역에서 비행하는 UAM vehicle 또는 aerial UE는 소음 및 안전상의 문제를 고려하여 비교적 높은 고도의 비행을 수행해야 할 필요가 있다. 이 경우 UAM vehicle 또는 aerial UE는 terrestrial UE 대비 큰 전파 손실(propagation loss) 및 작은 빔 이득(beam gain)을 통해 통신을 수행하게 된다.
Main lobe을 통해 aerial UE을 지원하는 방안으로 3D beam forming 또는 vertical beam steering 등을 고려할 수 있으나, terrestrial UE 지원을 위해 이미 horizontal domain beam forming 또는 horizontal beam steering을 수행하는 기지국이 추가로 vertical beam steering을 수행하기 위해서는, 해당 기지국이 커버해야 하는 vertical angle 범위에 따라 기지국의 동작 복잡도 및 RS overhead가 크게 증가할 수 있다. 이는 결과적으로 기존 terrestrial UE 통신 성능의 저하 및 cellular UAM 통신의 비용 증가를 일으킬 수 있다.
또한 Aerial UE가 받게 되는 셀 간 간섭(inter-cell interference)을 줄이기 위해서는 간섭원(interference source)의 수를 줄이는 방안이 필요하며, terrestrial UE 통신에 사용되는 무선 자원을 줄이지 않으면서 aerial UE의 간섭원을 줄이는 방법이 필요하다.
상기의 요구사항을 만족시키는 방안으로, 본 발명은 하기와 같은 network, 특히 각 기지국 또는 중앙/로컬 컨트롤러, 그리고 단말 동작을 제안한다. 이하 설명에서 network에 의해 수행되는 동작은 aerial UE를 지원하는 각 기지국에서 독립적으로 수행되거나, 또는 aerial UE의 mobility을 관리하는 로컬 제어부에 의해 수행되거나, 또는 aerial UE 지원하는 network을 관리하는 중앙 제어부에 의해 수행될 수 있다. 또한 이하 설명에서 단말에 의해 수행되는 동작은 aerial UE에 의해 수행되는 동작일 수 있다.
1. 제1 단계에서, aerial UE (UAM UE)은 terrestrial UE 지원을 위해 전송되는 cell identification signal 또는 cell selection signal, 예를 들어 SSB 등을 수신하며 이를 통해 측정된 cell list을 network에 보고할 수 있다. 이 때 aerial UE은 고도 정보를 포함하는 위치 정보를 network에 함께 보고할 수 있다.
 ● 제1 단계 동작은 기존 terrestrial UE가 수행하는 neighboring cell detection와 동일한 방식으로 수행 될 수 있다. 예를 들어 aerial UE는 serving cell 이외에 serving cell와 유사한 성능을 제공할 수 있을 것으로 예상하는 하나 또는 다수의 cell을 cell identification signal 또는 cell selection signal (예를 들어, SSB 등) 측정을 통해 탐지하며, 상기 탐지된 cell의 ID을 serving cell 또는 serving cell을 담당하는 기지국에 보고할 수 있다. 상기 보고는 mobility management에 상응하는 보고 일 수 있다.
 ● 제1 단계 동작은 최적의 'n개'의 cell을 측정하여 보고하는 방식으로도 수행될 수 있다. 이 경우 'n'의 값은 network에 의해 설정되거나, 단말의 성능에 따라 임의의 값으로 결정될 수 있다. Aerial UE가 'n'개의 cell에 대하여 제1 단계의 보고 동작을 수행하도록 설정된 경우, aerial UE은 최대 'n'개의 cell에 대한 보고를 수행하며, 'n'개 이하의 cell을 보고할 수 있다.
2. 제2 단계에서, network는 상기 aerial UE가 보고한 cell list를 기초로 aerial UE가 측정하여야 하는 제1 candidate aerial cell list을 생성하여 이를 단말에 통지할 수 있다.
 ● 상기의 제1 candidate aerial cell list을 생성하는 방안으로, network은 인접한 aerial UE들이 보고하는 cell list 중 공통적으로 보고되는 cell들을 선택하는 방식으로 제1 candidate aerial cell list을 생성할 수 있다.
 ● 상기의 제1 candidate aerial cell list을 생성하는 또 다른 방식으로, network은 각 기지국의 위치 정보 및 각 기지국이 지원 가능한 vertical beam steering 정보, aerial UE의 고도 및 위치 정보에 근거하여 상기의 제1 candidate aerial cell list을 생성할 수 있으며, 이를 위하여 상기의 기지국의 위치 정보 및 각 기지국이 지원 가능한 vertical beam steering 정보, aerial UE의 고도 및 위치 정보들 중 전부 또는 일부가 network을 구성하는 기지국 간, 또는 기지국과 main controller 간 공유될 수 있다.
 ● 상기의 제1 candidate aerial cell list을 생성하는 또 다른 방식으로, network은 상기의 두 방식을 혼용하는 방법 또한 가능하다.
 ● 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 candidate aerial cell list을 구성하는 방식을 나타낸 도면이다. 도 2를 참조하면, 낮은 각도의 vertical beam steering을 지원하는 기지국을 통해 제1 candidate aerial cell list을 구성하는 경우와, 상대적으로 높은 각도의 vertical beam steering을 지원하는 기지국을 통해 제1 candidate aerial cell list를 구성하는 경우 각각에 대한 예시가 도시되어 있다.
 ● 상기 제2 단계 동작은 aerial UE를 지원하는 각 기지국에서 독립적으로 수행되거나, 또는 aerial UE의 mobility을 관리하는 로컬 제어부에 의해 수행되거나, 또는 aerial UE 지원하는 network을 관리하는 중앙 제어부에 의해 수행될 수 있다. Aerial UE 통신을 지원하는 각 cell 또는 각 기지국이 넓은 aerial coverage을 담당하는 경우, network entity 간 정보 교환 및 연동 작업 없이 간단히 각 기지국 또는 각 cell이 상기 제2 단계 동작을 지원하도록 설정할 수 있다. 또는, aerial UE의 이동 반경이 cell coverage 대비 매우 넓어 cell 간 또는 기지국 간 연계를 통한 aerial UE mobility 지원이 필요한 경우, 제1 단계 동작에 의해 각 aerial UE가 serving cell에 보고한 cell list의 기지국 간 공유 및 기지국과 제어부 간 공유를 통하여 제어부에서 list을 분석하고 결과를 다시 각 해당 기지국 또는 cell에 통지하는 방식으로 제2 단계 동작이 수행될 수도 있다.
3. 제3 단계에서, 단말은 상기 제1 candidate aerial cell list를 기반으로 cell selection 수행 시 예상되는 link performance 정보를 측정하여 network에 보고할 수 있다.
 ● 상기의 보고는 network가 상기 제1 candidate aerial cell list가 cellular UAM communication을 지원하기에 적절한 cell들의 조합인지를 판별하기 위한 정보를 보고하는 것을 목적으로 하며, 따라서 이를 위해 상기 제1 candidate aerial cell list에 포함된 cell 만을 사용하여 aerial communication 수행 시 예상되는 link performance을 표현할 수 있는 정보를 보고할 수 있다.
 ● 상기의 측정 및 보고를 수행하는 방법의 일 예로, 단말은 주기적으로 상기 link performance 정보를 보고할 수 있으며, 매 보고 시 상기 제1 candidate aerial cell list 중 n 개의 최적의 cell을 선정 후 상기 n개의 최적의 cell 들에 대한 정보 및 상기 n 개의 최적의 cell들의 RS에서 측정된 DL-RSRP 또는 DL-SINR을 보고할 수 있다. 또한 단말은 상기 ‘n 개’의 값을 기지국으로부터 설정 받을 수 있다.
 ● 상기 제3 단계 보고를 수행함에 있어, aerial UE는 측정값을 serving cell 또는 serving cell을 담당하는 기지국에 보고할 수 있다. aerial network 구성 방식에 따라서는 각 serving cell 또는 serving cell을 담당하는 기지국은 상기 보고를 aerial UE을 관리하는 로컬 제어부 또는 중앙 제어부에 보고할 수 있다.
상기의 2, 3 단계를 수행함에 있어, 다수의 candidate aerial cell list에 기초한 설정, 통지, 측정 또는 보고 동작이 수행될 수 있다. 예를 들어, 제1 candidate aerial cell list와 함께 제2 candidate aerial cell list, 제3 candidate aerial cell list 등 다수의 candidate aerial cell list와 관련한 정보들을 설정, 통지, 측정 및 보고하는 동작이 수행될 수 있다. 다수의 candidate aerial cell list 기반 동작이 수행되는 경우, 각각의 candidate aerial cell list 별 단말의 측정 및 보고가 수행될 수 있다. 또한 다수의 candidate aerial cell list 각각은 제2 단계에 기술된 candidate aerial cell list 생성을 위한 다수의 방법들 중 같은 방법 또는 다른 방법으로 작성될 수 있으며, 또는 그 외 다른 방식으로도 작성 가능하다. 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 다수의 candidate aerial cell list을 구성하는 경우에 대한 예시를 나타낸 도면이다. 도 3을 참조하면, 다수의 candidate aerial cell list에 포함된 cell들 간 overlapping이 발생하거나 또는 하나의 list가 다른 list의 subset이 되도록 설정되는 것도 가능하다. 이와 같은 설정, 그리고 설정에 따른 단말 보고를 통하여 network은 보다 적은 숫자의 기지국/cell이 vertical beam steering을 수행하도록 하면서 aerial communication을 지원할 수 있는 조합에 대한 정보를 확보할 수 있다.
4. 제4 단계에서, network은 제3 단계에 따른 단말의 보고 및 추가적인 정보에 기반하여, aerial UE 지원을 위해 vertical beam steering을 수행할 기지국 또는 cell로 구성된 aerial cell list을 생성할 수 있다.
 ● 상기의 aerial cell list을 선정함에 있어, network은 하기의 다양한 방식으로 aerial cell list를 생성할 수 있다.
 i. 각 aerial UE 별 또는 각 UAM vehicle 별 aerial cell list을 생성
 ii. 일정한 비행 경로를 따르게 되는 UAM vehicle group 별 또는 비행 경로 별 aerial cell list을 생성
 iii. 일정 지역 내 모든 aerial UE 지원에 적용되는 지역 별 aerial cell list을 생성
 ● 또한 다수의 candidate aerial cell list가 설정된 경우, network은 상기 다수의 candidate cell list 중 하나 또는 일부를 선택하는 방식으로 aerial cell list을 생성할 수 있다.
 ● Aerial UE 통신 또는 aerial UE 통신 중 access control, mobility management 등 다수 cell 또는 기지국 간 연계 동작을 관리하는 중앙 제어부 또는 로컬 제어부가 설치된 경우, 제4 단계 동작은 상기 제어부에 의해 결정되며, 제어부는 상기 결과를 해당 cell 또는 기지국에 통지하여 해당 cell 또는 기지국에 의한 aerial UE 지원이 수행되도록 할 수 있다. 또 다른 aerial UE cellular network의 구현 방안으로, 각각의 cell 또는 기지국이 넓은 aerial coverage을 지원하도록 설정된 경우, 제4 단계의 각 cell 또는 기지국 별 aerial UE 지원 여부는 각각의 cell 또는 기지국이 독자적으로 결정할 수 있으며, 또는 공통 제어부 없이 인접한 소수의 cell 또는 기지국 간 협업을 통해 결정될 수 있다.
5. 제5 단계에서, network은 상기 aerial cell list에 기반하여 일부 기지국이 vertical beam steering 작업을 수행하도록 할 수 있다. 또한 network는 상기 제4 단계에서 생성된 aerial cell list을 aerial UE에 통지할 수 있다.
 ● Vertical beam steering 작업을 수행하는 aerial cell로 선정된 cell이 수행하는 aerial communication 동작의 일환으로, 상기 cell 또는 기지국은 하기의 작업을 수행할 수 있다.
 i. Cell 또는 기지국은 Aerial communication에 사용될 vertical beam을 설정하고, 이후 aerial UE을 대상으로 하는 신호의 전송 및 수신은 상기 vertical beam을 기반으로 수행할 수 있다.
 ii. Cell 또는 기지국은 Aerial UE가 상기 cell 또는 기지국과 main lobe 통해 통신이 가능한지 여부를 판별하기 위해 필요한 RS 신호의 전송을 수행할 수 있다. 상기 RS 신호 전송의 일 예시로, cell 또는 기지국은 electrically up-tilt 된 빔을 사용하여 CSI-RS 신호 전송을 수행할 수 있다.
 iii. Cell 또는 기지국은 Aerial UE가 상기 cell에 access 하기 위해 필요한 정보 또는 handover 요청을 하기 위해 필요한 정보를 상기 vertical beam을 통해 Aerial UE에게 전송할 수 있다.
 ● Network가 상기의 vertical beam steering을 수행할 기지국 또는 cell을 선정함에 있어 하기의 방식이 사용될 수 있다.
 i. network 또는 기지국/cell은 해당 cell에 접속한 aerial UE의 존재 여부와 관계없이 항상 vertical beam steering을 수행하도록 설정될 수 있다.
 ii. network 또는 기지국/cell은 해당 cell에 접속한 aerial UE의 존재 여부와 관계없이 일정한 비율로 vertical beam steering을 수행하도록 설정될 수 있다.
 iii. network 또는 기지국/cell은 해당 cell에 접속한 aerial UE가 있을 경우에만 vertical beam steering을 수행하도록 설정될 수 있다.
 iv. network 또는 기지국/cell은 해당 cell에 접속한 aerial UE의 존재 여부, 해당 cell에 접속한 terrestrial UE 통신에 필요한 무선 자원의 양 등을 고려하여 각 기지국/cell 별 vertical beam steering의 세부 설정, 예를 들어 vertical beam steering의 수행 빈도 등이 설정될 수 있다.
 ● aerial UE 지원을 위한 vertical steering beam 또는 terrestrial UE 지원을 위한 regular beam 사용은 각 slot 별 기지국 scheduling decision에 따라 dynamic하게 전환 가능하다. 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 Aerial UE가 접속하지 않은 aerial Cell의 vertical beam 사용 예시를 나타낸 도면이다.도 4를 참조하면, aerial cell은 aerial UE의 cell detection을 지원하기 위하여 특정 주기로 aerial cell detection/selection RS을 vertical beam을 통해 전송하며, 또한 aerial UE의 access request 수신이 예상되는 구간에서는 vertical beam을 통한 access request reception을 시도할 수 있다. Aerial cell은 상기의 vertical beam을 통한 전송을 수행하지 않는 구간에서는 terrestrial UE 지원을 위한 기존 동작을 수행할 수 있다.
 ● Network가 aerial UE에 aerial cell list를 통지하기 위해하기의 방식이 사용될 수 있다.
 i. network는 상기 aerial cell list의 전체 또는 일부를 각 aerial UE에 UE specific signal을 통해 전달할 수 있다. UE specific signal의 일 예시로, network는 RRC configuration을 통해 aerial cell list의 전체 또는 일부를 각 aerial UE에게 전달할 수 있다
 ii. Network는 상기 aerial cell list에 해당하는 기지국 또는 cell 각각의 broadcasting을 통해 상기 aerial cell list을 aerial UE에 전달할 수 있다.
6. 제6 단계에서, 단말은 상기 제5 단계에서 전달받은 aerial cell list 중 하나 또는 다수의 cell을 선정하여 cell access를 수행하며, handover 동작이 필요한 경우, 상기 aerial cell list의 cell 중 다른 cell을 선택하여 handover를 수행하거나 또는 handover의 수행을 network에 요청할 수 있다.
 ● 상기 aerial UE은 상기 aerial cell list에 포함되지 않은 cell에 대한 access가 금지되거나, 또는 상기 aerial cell list에 포함되지 않은 cell에 대하여 access을 요청하는 것이 금지될 수 있다.
 ● 상기 aerial UE은 상기 전달받은 aerial cell list에 포함되지 않은 cell에 대한 detection 작업을 수행하지 않도록 설정되거나 지시될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 단말 및 네트워크의 동작을 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, Aerial UE는 terrestrial UE 지원을 위해 전송되는 cell identification signal 또는 cell selection signal, 예를 들어 SSB 등을 수신하며 이를 통해 측정된 측정 가능 cell list을 network에 보고할 수 있다.
상기 Aerial UE로부터 cell list를 수신한 network는 aerial UE가 보고한 cell list를 기초로, aerial UE가 측정하여야 하는 cell의 리스트를 나타내는 candidate aerial cell list을 생성할 수 있다. Network는 생성된 candidate aerial cell list를 aerial UE에게 통지할 수 있다. 이때 생성되는 candidate aerial cell list는 하나 또는 복수 개일 수 있으며, 복수 개의 candidate aerial cell list가 사용되는 경우 각 candidate aerial cell list는 서로 같거나 다른 방법으로 생성될 수 있다.
Aerial UE는 network로부터 수신한 하나 또는 복수 개의 candidate aerial cell list를 기반으로, 각 candidate aerial cell list 별 또는 각 cell 별로 cell selection 수행 시 예상되는 링크 성능(link performance)을 측정할 수 있다. 또한 Aerial UE는 측정된 링크 성능에 대한 정보를 network에 보고할 수 있다.
Network은 상기 단말로부터 수신한 링크 성능에 대한 정보를 기초로, aerial UE 지원을 위해 vertical beam steering을 수행할 기지국 또는 cell로 구성된 aerial cell list을 생성할 수 있다. 또한 network은 상기 vertical beam steering을 수행하도록 결정된 기지국이 aerial UE 지원을 위한 vertical beam steering 작업을 수행하도록 할 수 있다. 또한 network는 상기 링크 성능에 대한 정보를 기초로 생성된 aerial cell list를 aerial UE에 통지할 수 있다.
단말은 network로부터 수신한 aerial cell list 중 하나 또는 복수 개의 cell을 이용하여 vertical beam 대상 측정을 수행하고, 이를 기반으로 cell access 또는 handover를 위한 동작을 수행할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 단말의 구성을 나타낸 도면이다.
도 6를 참조하면, 단말(600)은 송수신부(601), 제어부(프로세서)(602) 및 저장부(메모리)(603)를 포함할 수 있다. 다만, 단말(600)의 구성 요소가 전술한 예에 한정되는 것은 아니다. 다른 실시 예에 따라, 단말(600)은 전술한 구성 요소들 보다 더 많은 구성 요소를 포함하거나 더 적은 구성 요소를 포함할 수도 있다. 뿐만 아니라 특정한 경우 송수신부(601), 제어부(602) 및 저장부(603)가 하나의 칩(chip) 형태로 구현될 수도 있다.
송수신부(601)는 다른 실시 예에 따라, 송신부 및 수신부로 구성될 수도 있다. 송수신부(601)는 기지국과 신호를 송수신할 수 있다. 상기 신호는 제어 정보와, 데이터를 포함할 수 있다. 이를 위해, 송수신부(601)는 송신되는 신호의 주파수를 상승 변환 및 증폭하는 RF 송신기와, 수신되는 신호를 저 잡음 증폭하고 주파수를 하강 변환하는 RF 수신기 등으로 구성될 수 있다. 또한, 송수신부(601)는 무선 채널을 통해 신호를 수신하여 이를 제어부(602)로 출력하고, 제어부(602)로부터 출력된 신호를 무선 채널을 통해 전송할 수 있다.
제어부(602)는 상술한 본 개시의 실시 예에 따라 단말(600)이 동작할 수 있는 일련의 과정을 제어할 수 있다. 이를 위해, 제어부(602)는 적어도 하나의 프로세서(processor)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제어부(602)는 통신을 위한 제어를 수행하는 CP(communication processor) 및 응용 프로그램 등 상위 계층을 제어하는 AP(application processor)를 포함할 수 있다.
저장부(603)는 제어부(602)의 제어에 필요한 데이터 및 제어부(602)에서 제어 시 발생되는 데이터 등을 저장하기 위한 영역을 가질 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기지국의 구성을 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, 기지국(700)은 송수신부(701), 제어부(프로세서)(702) 및 저장부(메모리)(703)를 포함할 수 있다. 다만, 일 실시 예에 따른 기지국(700)의 구성 요소가 전술한 예에 한정되는 것은 아니다. 다른 실시 예에 따라, 기지국(700)은 전술한 구성 요소들 보다 더 많은 구성 요소를 포함하거나 더 적은 구성 요소를 포함할 수도 있다. 뿐만 아니라 특정한 경우, 송수신부(701), 제어부(702) 및 저장부(703)가 하나의 칩(chip) 형태로 구현될 수도 있다.
송수신부(701)는 다른 실시 예에 따라, 송신부 및 수신부로 구성될 수도 있다. 송수신부(701)는 단말과 신호를 송수신할 수 있다. 상기 신호는 제어 정보와, 데이터를 포함할 수 있다. 이를 위해, 송수신부(701)는 송신되는 신호의 주파수를 상승 변환 및 증폭하는 RF 송신기와, 수신되는 신호를 저 잡음 증폭하고 주파수를 하강 변환하는 RF 수신기 등으로 구성될 수 있다. 또한, 송수신부(701)는 무선 채널을 통해 신호를 수신하여 이를 제어부(702)로 출력하고, 제어부(702)로부터 출력된 신호를 무선 채널을 통해 전송할 수 있다.
제어부(702)는 상술한 본 개시의 실시 예에 따라 기지국(700)이 동작할 수 있도록 일련의 과정을 제어할 수 있다. 이를 위해, 제어부(702)는 적어도 하나의 프로세서(processor)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제어부(702)는 통신을 위한 제어를 수행하는 CP(communication processor) 및 응용 프로그램 등 상위 계층을 제어하는 AP(application processor)를 포함할 수 있다.
저장부(703)는 제어부(702)의 제어에 필요한 데이터 및 제어부(702)에서 제어 시 발생되는 데이터 등을 저장하기 위한 영역을 가질 수 있다.
상술한 본 개시의 구체적인 실시 예들에서, 본 개시에 포함되는 구성 요소는 제시된 구체적인 실시예에 따라 단수 또는 복수로 표현되었다. 그러나, 단수 또는 복수의 표현은 설명의 편의를 위해 제시한 상황에 적합하게 선택된 것으로서, 본 개시가 단수 또는 복수의 구성 요소에 제한되는 것은 아니며, 복수로 표현된 구성 요소라 하더라도 단수로 구성되거나, 단수로 표현된 구성 요소라 하더라도 복수로 구성될 수 있다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 실시예들은 본 개시의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 개시의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 개시의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 즉, 본 개시의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 개시의 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다. 또한, 각각의 실시예는 필요에 따라 서로 조합되어 운용할 수 있다. 예를 들어, 본 개시의 일 실시예와 다른 일 실시예의 일부분들이 서로 조합될 수 있다. 또한, 실시예들은 다른 시스템, 예를 들어, LTE 시스템, 5G 또는 NR 시스템 등에도 상술한 실시예의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능할 것이다.

Claims (1)

  1. 무선 통신 시스템에서 제어 신호 처리 방법에 있어서,
    기지국으로부터 전송되는 제1 제어 신호를 수신하는 단계;
    상기 수신된 제1 제어 신호를 처리하는 단계; 및
    상기 처리에 기반하여 생성된 제2 제어 신호를 상기 기지국으로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 신호 처리 방법.
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