KR20230158872A - Uwb 통신을 위한 클러스터 구성 및 라운드 할당 방법 및 장치 - Google Patents

Uwb 통신을 위한 클러스터 구성 및 라운드 할당 방법 및 장치 Download PDF

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KR20230158872A
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서승범
전해영
서진욱
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 개시의 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 동작 방법은, 복수의 앵커들에 대한 TWR (two-way ranging) 값들을 확인하는 단계와, 상기 TWR 값들에 기반하여, 제1 initiator 앵커와 제1 responder 앵커들을 포함하는 제1 클러스터를 구성하는 단계와, 상기 TWR 값들에 기반하여, 제2 initiator 앵커와 제2 responder 앵커들을 포함하는 제2 클러스터를 구성하는 단계와, 상기 제1 클러스터 및 상기 제2 클러스터 각각에 레인징 라운드를 할당하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

UWB 통신을 위한 클러스터 구성 및 라운드 할당 방법 및 장치 {METHOD AND APPARATUS FOR CLUSTER CONFIGURATION AND ROUND ASSIGNMENT FOR UWB COMMUNICATION}
본 개시는 UWB 통신에 관한 것으로, 보다 상세하게는 UWB 통신을 위한 클러스터 구성 및 라운드 할당 최적화를 위한 방법 및 장치에 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, UWB(Ultra Wide Band)를 이용하여 전자 디바이스들 간의 거리를 측정하는 레인징(ranging) 기술이 사용될 수 있다.
본 개시는 UWB 통신을 위한 앵커 역할 할당 및 클러스터 구성을 위한 방법 및 장치를 제공한다.
본 개시는 시간 자원의 공간적 재사용을 위한 방법 및 장치를 제공한다.
본 개시의 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 동작 방법은, 복수의 앵커들에 대한 TWR (two-way ranging) 값들을 확인하는 단계와, 상기 TWR 값들에 기반하여, 제1 initiator 앵커와 제1 responder 앵커들을 포함하는 제1 클러스터를 구성하는 단계와, 상기 TWR 값들에 기반하여, 제2 initiator 앵커와 제2 responder 앵커들을 포함하는 제2 클러스터를 구성하는 단계와, 상기 제1 클러스터 및 상기 제2 클러스터 각각에 레인징 라운드를 할당하는 단계를 포함할 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예에 따른 전자 장치는 트랜시버, 및 프로세서를 포함한다. 상기 프로세서는, 복수의 앵커들에 대한 TWR (two-way ranging) 값들을 확인하고, 상기 TWR 값들에 기반하여, 제1 initiator 앵커와 제1 responder 앵커들을 포함하는 제1 클러스터를 구성하고, 상기 TWR 값들에 기반하여, 제2 initiator 앵커와 제2 responder 앵커들을 포함하는 제2 클러스터를 구성하고, 상기 제1 클러스터 및 상기 제2 클러스터 각각에 레인징 라운드를 할당할 수 있다.
본 개시의 실시예를 통해, UWB 통신 시 최적의 앵커 역할을 할당하고, 최적의 클러스터를 구성할 수 있다.
본 개시의 실시예를 통해, 구성된 클러스터에 라운드 할당 시 동일한 시간 자원을 공간적으로 재사용하여 자원 이용의 효율성을 높일 수 있다.
도 1은 본 개시의 실시예에 따른 UWB 장치의 예시적인 아키텍쳐를 나타낸다.
도 2는 본 개시의 실시예에 따른 UWB 장치의 Framework의 예시적인 구성을 나타낸다.
도 3은 본 개시의 실시예에 따른 복수의 전자 장치가 통신을 수행하는 방법을 나타낸다.
도 4는 본 개시의 실시예에 따른 UWB MAC 프레임의 구조를 나타낸다.
도 5는 본 개시의 실시예에 따른 UWB PHY 패킷의 구조를 나타낸다.
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른 UWB 레인징을 위해 사용되는 레인징 블록 및 라운드의 구조의 일 예를 나타낸다.
도 7a는 본 개시의 실시예에 따른 DL-TDoA 절차의 개략적인 동작을 나타낸다.
도 7b는 본 개시의 실시예에 따른 DL-TDoA 절차의 예시적인 메시지 교환 동작을 나타낸다.
도 8은 본 개시의 실시예에 따른 시간 동기를 위한 멀티-클러스터 체인을 구성하는 방법을 개략적으로 설명하는 도면이다.
도 9a는 본 개시의 실시예에 따른 클러스터 구성의 일 예를 나타낸다.
도 9b는 본 개시의 실시예에 따른 클러스터 구성의 다른 예를 나타낸다.
도 10은 본 개시의 실시예에 따라 initiator 앵커와 responder 앵커 사이의 연결을 정의한 그래프의 일 예를 나타낸다.
도 11은 본 개시의 실시예에 따라 구성된 클러스터에 라운드를 할당하는 일 예를 나타낸다.
도 12는 본 개시의 실시예에 따라 시간 도메인에서 최적화 알고리즘이 수행되는 순서의 일 예를 나타낸다.
도 13은 본 개시의 실시예에 따라 지정된 위치에 설치된 앵커들 간 TWR이 수행되는 과정에 관한 일 예를 나타낸다.
도 14는 본 개시의 실시예에 따른 앵커들 간 NLOS 상황 발생 여부를 결정하는 일 예를 나타낸다.
도 15는 본 개시의 실시예에 따른 앵커들이 동일한 클러스터에 속하는지 여부를 나타내는 매트릭스의 일 예를 나타낸다.
도 16은 본 개시의 실시예에 따른 앵커들의 NLOS가 최소가 되도록 클러스터를 구성하는 일 예를 나타낸다.
도 17은 본 개시의 실시예에 따른 클러스터들 각각에 라운드를 할당하는 일 예를 나타낸다.
도 18은 본 개시의 실시예에 따른 클러스터들 각각에 할당된 라운드를 나타내는 매트릭스의 일 예를 나타낸다.
도 19는 본 개시의 실시예에 따른 전자 장치의 장치도이다.
도 20은 본 개시의 실시예에 따른 전자 장치의 동작 방법에 관한 순서도이다.
이하, 본 개시의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
실시 예를 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 첨부된 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 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 개시는 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 개시의 실시 예들은 본 개시가 완전하도록 하고, 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 개시의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 개시는 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이때, 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 가능할 수 있다. 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 가능할 수 있다.
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 가능할 수 있다.
이때, 본 실시 예에서 사용되는 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA(Field Programmable Gate Array) 또는 ASIC(Application Specific Integrated Circuit)과 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, 일부 실시 예에 따르면 '~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 일부 실시 예에 따르면, '~부'는 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있다.
본 명세서에서 사용하는 용어 '단말' 또는 '기기'는 이동국(MS), 사용자 장비(UE; User Equipment), 사용자 터미널(UT; User Terminal), 무선 터미널, 액세스 터미널(AT), 터미널, 가입자 유닛(Subscriber Unit), 가입자 스테이션(SS; Subscriber Station), 무선 기기(wireless device), 무선 통신 디바이스, 무선 송수신 유닛(WTRU; Wireless Transmit/Receive Unit), 이동 노드, 모바일 또는 다른 용어들로서 지칭될 수 있다. 단말의 다양한 실시 예들은 셀룰러 전화기, 무선 통신 기능을 가지는 스마트 폰, 무선 통신 기능을 가지는 개인 휴대용 단말기(PDA), 무선 모뎀, 무선 통신 기능을 가지는 휴대용 컴퓨터, 무선 통신 기능을 가지는 디지털 카메라와 같은 촬영장치, 무선 통신 기능을 가지는 게이밍 장치, 무선 통신 기능을 가지는 음악저장 및 재생 가전제품, 무선 인터넷 접속 및 브라우징이 가능한 인터넷 가전제품뿐만 아니라 그러한 기능들의 조합들을 통합하고 있는 휴대형 유닛 또는 단말기들을 포함할 수 있다. 또한, 단말은 M2M(Machine to Machine) 단말, MTC(Machine Type Communication) 단말/디바이스를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 본 명세서에서 상기 단말은 전자 장치 또는 단순히 장치라 지칭할 수도 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 개시의 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 개시를 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 개시에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이하 본 개시의 실시 예를 첨부한 도면과 함께 상세히 설명한다. 이하에서는 UWB를 이용하는 통신 시스템을 일례로서 본 개시의 실시예를 설명하지만, 유사한 기술적 배경 또는 특성을 갖는 여타의 통신 시스템에도 본 개시의 실시예가 적용될 수 있다. 예를 들어, 블루투스 또는 지그비를 이용하는 통신 시스템 등이 이에 포함될 수 있을 것이다. 따라서, 본 개시의 실시예는 숙련된 기술적 지식을 가진 자의 판단으로써 본 개시의 범위를 크게 벗어나지 아니하는 범위에서 일부 변형을 통해 다른 통신시스템에도 적용될 수 있다.
또한, 본 개시를 설명함에 있어서 관련된 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 그리고 후술되는 용어들은 본 개시에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
일반적으로 무선 센서 네트워크 기술은 인식 거리에 따라 크게 무선랜(Wireless Local Area Network; WLAN) 기술과 무선 사설망(Wireless Personal Area Network; WPAN) 기술로 구분된다. 이때, 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 복수의 전자 장치들로 이루어질 수 있다.
FCC (Federal Communications Commission)의 정의에 따르면, UWB는 500MHz 이상의 대역폭을 사용하거나, 또는 중심 주파수에 대응하는 대역폭이 20% 이상인 무선통신 기술을 의미할 수 있다. UWB는 UWB 통신이 적용되는 대역 자체를 의미할 수도 있다. UWB는 장치들 간의 안전하고 정확한(secure and accurate) 레인징을 가능하게 한다. 이를 통해, UWB는 두 장치 간의 거리에 기반한 상대적 위치 추정 또는 (위치가 알려진) 고정 장치들로부터의 거리에 기반한 장치의 정확한 위치 추정을 가능하게 한다.
이하의 설명에서 사용되는 특정 용어들은 본 개시의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 개시의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다.
"Application Dedicated File (ADF)"는 예를 들면, 어플리케이션이나 어플리케이션 특정 데이터(application specific data)를 호스팅(hosting)할 수 있는 Application Data Structure 내의 데이터 구조일 수 있다.
"Application Protocol Data Unit(APDU)"는 UWB 장치 내의 Application Data Structure와 통신하는 경우에 사용되는 명령(command) 및 응답(response)일 수 있다.
"application specific data"는 예컨대, UWB 세션을 위해 요구되는 UWB 컨트롤리 정보 및 UWB 세션 데이터를 포함하는 루트 레벨과 어플리케이션 레벨을 갖는 파일 구조일 수 있다.
"Controller"는 Ranging Control Messages (RCM) (또는, 제어 메시지)를 정의 및 제어하는 Ranging Device일 수 있다.
"Controllee"는 Controller로부터 수신된 RCM (또는, 제어 메시지)내의 레인징 파라미터를 이용하는 Ranging Device일 수 있다.
"Dynamic STS(Scrambled Timestamp Sequence) mode"는 "Static STS"와 달리, STS가 레인징 세션 동안 반복되지 않는 동작 모드일 수 있다. 이 모드에서 STS는 Ranging device에서 관리되고, STS를 생성하는 Ranging Session Key는 Secure Component에 의해 관리될 수 있다.
"Applet"는 예컨대, UWB 파라미터들과 서비스 데이터를 포함하는 Secure Component 상에서 실행되는 applet일 수 있다. 본 개시에서, Applet은 FiRa에 의해 정의된 FiRa Applet일 수 있다.
"Ranging Device"는 UWB 레인징을 수행할 수 있는 장치일 수 있다. 본 개시에서, Ranging Device는 IEEE 802.15.4z에 정의된 Enhanced Ranging Device (ERDEV) 또는 FiRa에 의해 정의된 FiRa Device일 수 있다. Ranging Device는 UWB device로 지칭될 수 있다.
"UWB-enabled Application"는 UWB 서비스를 위한 어플리케이션일 수 있다. 예를 들면, UWB-enabled Application는 UWB 세션을 위한, OOB Connector, Secure Service 및/또는 UWB 서비스를 구성하기 위한 Framework API를 이용하는 어플리케이션일 수 있다. 본 개시에서, "UWB-enabled Application"는 어플리케이션 또는 UWB 어플리케이션으로 약칭될 수 있다. UWB-enabled Application은 FiRa에 의해 정의된 FiRa-enabled Application일 수 있다.
"Framework"는 Profile에 대한 access, 개별 UWB 설정 및/또는 통지를 제공하는 컴포넌트일 수 있다. "Framework"는 예컨대, Profile Manager, OOB Connector, Secure Service 및/또는 UWB 서비스를 포함하는 논리적 소프트웨어 컴포넌트(logical software components)의 집합(collection)일 수 있다. 본 개시에서, Framework는 FiRa에 의해 정의된 FiRa Framework일 수 있다.
"OOB Connector"는 Ranging Device 간의 OOB(out-of-band) 연결(예컨대, BLE 연결)을 설정하기 위한 소프트웨어 컴포넌트일 수 있다. 본 개시에서, OOB Connector는 FiRa에 의해 정의된 FiRa OOB Connector일 수 있다.
"Profile"은 UWB 및 OOB 설정 파라미터(configuration parameter)의 미리 정의된 세트일 수 있다. 본 개시에서, Profile은 FiRa에 의해 정의된 FiRa Profile일 수 있다.
"Profile Manager"는 Ranging Device에서 이용가능한 프로필을 구현하는 소프트웨어 컴포넌트일 수 있다. 본 개시에서, Profile Manager는 FiRa에 의해 정의된 FiRa Profile Manager일 수 있다.
"Service"는 end-user에 서비스를 제공하는 use case의 implementation일 수 있다.
"Smart Ranging Device"는 옵셔널한 Framework API를 구현할 수 있는 Ranging Device 일 수 있다. 본 개시에서, Smart Ranging Device는 FiRa에 의해 정의된 FiRa Smart Device일 수 있다.
"Global Dedicated File(GDF)"는 USB 세션을 설정하기 위해 필요한 데이터를 포함하는 application specific data의 root level일 수 있다.
"Framework API"는 Framework와 통신하기 위해 UWB-enabled Application에 의해 사용되는 API일 수 있다.
"Initiator"는 레인징 교환(ranging exchange)을 개시하는 Ranging Device일 수 있다.
"Object Identifier(OID)"는 application data structure 내의 ADF의 식별자일 수 있다.
"Out-Of-Band(OOB)"는 하위(underlying) 무선 기술로서 UWB를 사용하지 않는 데이터 통신일 수 있다.
"Ranging Data Set(RDS)"는 confidentiality, authenticity 및 integrity가 보호될 필요가 있는 UWB 세션을 설정하기 위해 요구되는 데이터(예컨대, UWB 세션 키, 세션 ID 등)일 수 있다.
"Responder"는 레인징 교환에서 Initiator에 응답하는 Ranging Device일 수 있다.
"STS"는 레인징 측정 타임스탬프(ranging measurement timestamps)의 무결성 및 정확도(integrity and accuracy)를 증가시키기 위한 암호화된 시퀀스(ciphered sequence)일 수 있다. STS는 레인징 세션 키로부터 생성될 수 있다.
"Secure Channel"는 overhearing 및 tampering을 방지하는 데이터 채널일 수 있다.
"Secure Component"은 예컨대, dynamic STS가 사용되는 경우에, UWBS에 RDS를 제공하기 위한 목적으로 UWBS와 인터페이싱하는 정의된 보안 레벨을 갖는 엔티티(예컨대, SE 또는 TEE)일 수 있다.
"Secure Element(SE)"는 Ranging Device 내 Secure Component로서 사용될 수 있는 tamper-resistant secure hardware component일 수 있다.
"Secure Ranging"은 강한 암호화 동작을 통해 생성된 STS에 기초한 레인징일 수 있다.
"Secure Service"는 Secure Element 또는 TEE(Trusted Execution Environment)와 같은 Secure Component와 인터페이싱하기 위한 소프트웨어 컴포넌트일 수 있다.
"Service Applet"은 서비스 특정 트랜잭션을 다루는 Secure Component 상의 applet일 수 있다.
"Service Data"는 service를 구현하기 위해 두 ranging device 간에 전달될 필요가 있는 Service Provider에 의해 정의된 데이터일 수 있다.
"Service Provider"는 end-user에게 특정 서비스를 제공하기 위해 요구되는 하드웨어 및 소프트웨어를 정의하고 제공하는 엔티티일 수 있다.
"Static STS mode"는 STS가 세션 동안 반복되는 동작 모드로서, Secure Component에 의해 관리될 필요가 없다.
"Secure UWB Service(SUS) Applet"은 다른 Ranging device와 보안 UWB 세션을 가능하게 하기 위해 필요한 데이터를 검색하기 위해, applet과 통신하는 SE 상의 applet일 수 있다. 또한, SUS Applet은 해당 데이터(정보)를 UWBS로 전달할 수 있다.
"UWB Service"는 UWBS에 대한 접속(access)을 제공하는 소프트웨어 component일 수 있다.
"UWB Session"은 Controller 및 Controllee가 UWB를 통해 통신을 시작할때부터 통신을 정지할 때까지의 기간일 수 있다. UWB Session은 레인징, 데이터 전달 또는 레인징/데이터 전달 둘 모두를 포함할 수 있다.
"UWB Session ID"는 컨트로러와 컨트롤리 사이에 공유되는, UWB Session을 식별하는 ID(예컨대, 32 비트의 정수)일 수 있다.
"UWB Session Key"는 UWB Session을 보호하기 위해 사용되는 키일 수 있다. UWB Session Key는 STS를 생성하기 위해 사용될 수 있다. 본 개시에서, UWB Session Key는 UWB Ranging Session Key(URSK)일 수 있고, 세션 키로 약칭될 수 있다.
"UWB Subsystem(UWBS)"는 UWB PHY 및 MAC 레이어(스펙)를 구현하는 하드웨어 컴포넌트일 수 있다. UWBS는 Framework에 대한 인터페이스 및 RDS를 검색하기 위한 Secure Component에 대한 인터페이스를 가질 수 있다. 본 개시에서, UWB PHY 및 MAC 스펙은 예컨대, IEEE 802.15.4/4z를 참조하는 FiRa에 의해 정의된 FiRa PHY 및 FiRa MAC 스펙일 수 있다.
“UWB 메시지”는 UWB 장치(예컨대, ERDEV)에 의해 전송되는 payload IE를 포함하는 메시지일 수 있다.
“레인징 메시지”는 UWB 레인징 절차에서 UWB 장치(예컨대, ERDEV)에 의해 전송되는 메시지일 수 있다. 예를 들면, 레인징 메시지는 레인징 라운드의 특정 단계에서 UWB 장치(예컨대, ERDEV)에 의해 전송되는 UWB 장치(예컨대, ERDEV)에 의해 전송되는 RIM(ranging initiation message), RRM(ranging response message), RFM(ranging final message), MRM(measurement report message) 와 같은 메시지일 수 있다. 레인징 메시지는 하나 이상의 UWB 메시지를 포함할 수 있다. 필요한 경우, 복수의 레인징 메시지가 하나의 메시지로 병합될 수 있다. 예를 들면, non-deferred DS-TWR 레인징인 경우, RFM과 MRM이 레인징 파이널 단계(phase)에서 하나의 메시지로 병합될 수 있다.
"Payload IE”는 페이로드 정보 엘리먼트 (Payload Information Element)라 불릴 수 있으며, IEEE 802.15.4/4z 에서 정의된 UWB MAC frame의 MAC payload에 포함될 수 있다. MAC payload는 복수 개의 Payload IE를 포함할 수 있다.
"Data Transfer IE"는 application data를 전송하기 위한 추가적인 payload IE일 수 있다. Application data는 UWB MAC Layer 상위의 프레임워크 또는 애플리케이션에서 전달되는 데이터일 수 있다. Data Transfer IE는 Initiator와 Responder가 서로 레인징을 하는 절차에서 이용될 수 있다. 이 경우, 레인징 메시지는 레인징을 위한 payload IE와 application data 전달을 위한 Data Transfer IE를 적어도 하나 또는 둘 다를 포함할 수 있다. 예를 들면, Data Transfer IE는 레인징을 위한 레인징 개시 메시지 (Ranging Initiation Message: RIM), 레인징 응답 메시지 (Ranging Response Message: RRM), 레인징 종료 메시지 (Ranging Final Message: RFM), 측정값 전달 메시지 (Measurement Report Message: MRM), 레인징 결과 전달 메시지 (Ranging Result Report Message: RRRM)의 MAC paylaod의 payload IE의 일부로 포함되어 전달될 수 있다. Data Transfer IE는 DTM의 MAC payload의 payload IE로 전달될 수도 있다. 예를 들어, Data Transfer IE는 Poll DTM, Response DTM, Final DTM의 MAC payload 부분에 DTM payload IE와 함께 덧붙여 전달될 수 있다.
"UWB channel"은 UWB 통신을 위해 할당된 후보 UWB 채널들 중 하나일 수 있다. UWB 통신을 위해 할당된 후보 UWB 채널들은 IEEE 802.15.4/4z에 정의된 UWB 통신을 위해 할당된 채널들일 수 있다. UWB 채널은 UWB 레인징 및/또는 트랜잭션을 위해 사용될 수 있다. 예컨대, UWB 채널은 레인징 프레임(RFRAME)의 송수신 및/또는 데이터 프레임의 송수신을 위해 사용될 수 있다.
"NB(narrow band) channel"은 UWB 채널 보다 좁은 대역폭을 갖는 채널일 수 있다. 실시예로서, NB 채널은 UWB 통신을 위해 할당된 후보 UWB 채널들 중 하나의 서브 채널일 수 있다. UWB 통신을 위해 할당된 후보 UWB 채널들은 IEEE 802.15.4/4z에 정의된 UWB 통신을 위해 할당된 채널들일 수 있다. NB 채널은 Advertising, 장치 발견(discovery) 및/또는 추가 파라미터 협상/인증을 위한 연결 설정을 위해 사용될 수 있다. 예를 들면, NB 채널은 Advertisement 메시지, 추가 Advertising 메시지, 연결 요청 메시지 및/또는 연결 확인 메시지의 송수신을 위해 사용될 수 있다.
“one-way ranging (OWR)”는 time difference of arrival(TDoA) localization method을 이용하는 레인징 방식일 수 있다. TDoA 방법은 단일 메시지 또는 멀티플 메시지의 상대적인 도착 시간에 기초하여 모바일 장치(태그 장치)를 locating 하는 방법에 해당한다. OWR(TDoA)에 대한 설명은 IEEE 802.15.4z의 설명을 참조할 수 있다. OWR 방식의 일 예로, Uplink(UL)-TDoA 방식이 포함될 수 있다.
“Two-way ranging (TWR)”은 두 장치 간 레인징 메시지의 교환을 통해 ToF(time of flight)를 측정하여, 두 장치 간 상대적 거리를 추정할 수 있는 레인징 방식일 수 있다. TWR 방식은 double-sided two-way ranging(DS-TWR) 및 single-sided two-way ranging(SS-TWR) 중 하나일 수 있다. SS-TWR은 한번의 round-trip time measurement를 통해 레인징을 수행하는 절차일 수 있다. DS-TWR은 두 번의 round-trip time measurement를 통해 레인징을 수행하는 절차일 수 있다. SS-TWR 및 DS-TWR에 대한 설명은 IEEE 802.15.4z의 설명을 참조할 수 있다.
“DL-TDoA”는 Downlink Time Difference of Arrival (DL-TDoA), reverse TDoA라 불릴 수 있으며, 복수 개의 앵커 장치가 메시지를 브로드캐스트 또는 서로 메시지를 주고받는 과정에서, 사용자 장치(Tag 장치)가 앵커 디바이스의 메시지를 overhear하는 것이 기본 동작일 수 있다. DL-TDoA 동작을 수행하는, 사용자 장치는 두 앵커 장치가 송신하는 메시지를 overhear하여, 각 앵커 장치와 사용자 장치의 거리의 차이에 비례하는 Time Difference of Arrival (TDoA)을 계산할 수 있다. 사용자 장치는 여러 쌍 (pair)의 앵커 장치와의 TDoA를 이용하여, 앵커 장치와의 상대적인 거리를 계산하여 측위에 사용할 수 있다. DL-TDoA를 위한 앵커 장치의 동작은 IEEE 802.15.4z에 정의된 DS-TWR (Double Side-Two Way Ranging)와 유사한 동작을 할 수 있으며, 사용자 장치가 TDoA를 계산할 수 있도록 다른 유용한 시간 정보를 더 포함할 수도 있다. 본 개시에서, DL-TDoA는 DL-TDoA localization으로 지칭될 수 있다.
"Anchor device"는 앵커, UWB 앵커, UWB 앵커 장치라 불릴 수 있으며, 측위 서비스를 제공하기 위해 특정 위치에 배치된 UWB 장치일 수 있다. 예를 들면, 앵커 장치는 실내 측위 서비스를 제공하기 위해서 서비스 제공자가 실내의 벽, 천장, 구조물 등에 설치한 UWB 장치일 수 있다. 앵커 장치는 메시지를 송신하는 순서와 역할에 따라서 Initiator 앵커, Responder 앵커로 구분될 수도 있다.
"Initiator anchor"는 Initiator UWB 앵커, Initiator 앵커 장치 등으로 불릴 수 있으며, 특정 레인징 라운드 (ranging round)의 개시를 알릴 수 있다. Initiator 앵커는 동일한 레인징 라운드에서 동작하는 Responder 앵커들이 응답을 하는 레인징 슬롯을 스케줄링할 수도 있다. Initiator 앵커의 개시 메시지는 Initiator DTM (Downlink TDoA Message), Poll 메시지로 지칭될 수 있다. Initiator 앵커의 개시 메시지는 송신 타임스탬프 (transmission timestamp)를 포함할 수도 있다. Initiator 앵커는 Responder 앵커들의 응답을 수신 후 종료 메시지를 추가로 전달할 수도 있다. Initiator 앵커의 종료 메시지는 Final DTM, Final 메시지로 지칭될 수 있다. 종료 메시지에는 Responder 앵커들이 보낸 메시지에 대한 응답 시간(reply time)을 포함할 수도 있다. 종료 메시지에는 송신 타임스탬프 (transmission timestamp)를 포함할 수도 있다.
"Responder anchor"는 Responder UWB 앵커, Responder UWB 앵커 장치, Responder 앵커 장치 등으로 불릴 수 있다. Responder 앵커는 Initiator 앵커의 개시 메시지에 응답하는 UWB 앵커일 수 있다. Responder 앵커가 응답하는 메시지에는 개시 메시지에 대한 응답 시간을 포함할 수 있다. Responder 앵커가 응답하는 메시지는 Responder DTM, Response 메시지로 지칭될 수 있다. Responder 앵커의 응답 메시지에는 송신 타임스탬프 (transmission timestamp)를 포함할 수도 있다.
"Cluster"는 특정 영역을 커버하는 UWB 앵커의 집합을 의미할 수 있다. 클러스터는 Initiator UWB anchor와 이에 응답하는 responder UWB anchor들로 구성될 수 있다. 2D 측위를 위해서는 통상적으로 하나의 Initiator UWB anchor와 최소 2개의 responder UWB anchor가 필요하며, 3D 측위를 위해서는 하나의 Initiator UWB anchor와 최소 3개의 responder UWB anchor가 필요하다. Initiator UWB anchor와 responder UWB anchor가 별도의 유/무선 연결로 시동기(time synchronization)를 정확하게 맞출 수 있다면, 2D 측위를 위해서는 1개의 Initiator UWB anchor와 2개의 responder UWB anchor가 필요하고, 3D 측위를 위해서는 1개의 initiator UWB anchor와 3개의 responder UWB anchor가 필요하다. 별도의 언급이 없는 경우, UWB anchor 간 별도의 유/무선 시동기를 위한 장치가 없다고 가정한다. 클러스터의 영역은 클러스터를 구성하는 UWB anchor들이 이루는 공간일 수 있다. 넓은 영역에 대한 측위 서비스를 지원하기 위해서 복수 개의 클러스터를 구성하여 사용자 장치에 측위 서비스를 제공할 수 있다. 본 개시에서, 클러스터는 셀(cell)로 지칭될 수도 있다. 본 개시에서, 클러스터의 동작은 클러스터에 속하는 앵커(들)의 동작으로 이해될 수 있다.
"Active ranging round"는 active state로 동작하는 레인징 라운드일 수 있다. 액티브 레인징 라운드에서, 앵커 장치들은 DL-TDoA 메시지를 교환할 수 있고, 태그 장치(사용자 장치)는 앵커 장치가 전송하는 메시지를 overhear할 수 있다. 본 개시에서, 액티브 레인징 라운드는 액티브 라운드로 지칭될 수 있다.
"In-active ranging round"는 in-active state 또는 sleep state로 동작하는 레인징 라운드일 수 있다. 인-액티브 레인징 라운드에서, 앵커 장치들은 DL-TDoA 메시지를 교환하지 않으며, 태그 장치(사용자 장치)는 sleep 상태에 있을 수 있다. 본 개시에서, 인-액티브 레인징 라운드는 sleep 레인징 라운드, 인-액티브 라운드, sleep 라운드로 지칭될 수 있다.
"레퍼런스 클럭 (reference clock)"은 다운링크 TDoA 시스템을 구성하는 앵커들(DT-앵커들)과 태그들(DT-태그들)이 시동기를 맞추어 동작하고, DT-태그가 정확한 TDoA 값을 구할 수 있도록 하는 하나의 공통된 클럭으로 지칭될 수 있다. DT-앵커들과 DT-태그는 서로 다른 단말이며, 서로 다른 크리스털 오실레이터 (crystal oscillator)로 동작하기 때문에 미세한 클럭 속도 차이가 날 수 있으며, 전원 공급 시점이 다르므로 클럭의 원점이 다를 수 있다. 따라서, 시스템 전체적으로 동일한 클럭을 유지하도록 하는 메커니즘이 필요하며 이를 시동기화 (synchronization)이라 부를 수 있다. 클러스터 내부의 구성요소들 간 시동기화를 intra-cluster synchronization이라 할 수 있으며, 하나의 클러스터를 구성하는 복수 개의 Responder 앵커가 동일 클러스터의 Initiator 앵커의 클럭에 맞추는 동작을 intra-cluster synchronization이라 할 수 있다. 인접한 클러스터 간 시동기화를 맞추는 작업을 inter-cluster synchronization이라 할 수 있으며, 인접한 클러스터의 Initiator 앵커들끼리 동일한 레인징 블록 구조 (ranging block structure)를 유지하는 동작을 inter-cluster synchronization이라 부를 수 있다. 클러스터 내부에서는 Initiator 앵커의 클럭이 레퍼런스 클럭이 될 수 있으며, 시스템 전체에서는 특정 하나의 Initiator 앵커의 클럭이 레퍼런스 클럭이 될 수 있다.
"글로벌 컨트롤러"는 다운링크 TDoA 시스템을 구성하는 DT-앵커들의 동작 순서, 클러스터의 구조, 레퍼런스 클럭을 설정할 수 있는 UWB 단말일 수 있다. 글로벌 컨트롤러는 DT-앵커 중 하나일 수 있으며, 동일 시스템 안에 복수 개의 글로벌 컨트롤러가 존재할 수도 있다.
그리고, 본 개시를 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우, 그 상세한 설명은 생략한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 개시의 다양한 실시예들을 설명한다.
도 1은 본 개시의 실시예에 따른 UWB 장치의 예시적인 아키텍쳐를 나타낸다.
본 개시에서, UWB 장치(100)는 UWB 통신을 지원하는 전자 장치일 수 있다. UWB 장치(100)는 예컨대, UWB 레인징을 지원하는 Ranging Device일 수 있다. 일 실시예에서, Ranging Device는 IEEE 802.15.4z에 정의된 Enhanced Ranging Device (ERDEV) 또는 FiRa에 의해 정의된 FiRa Device일 수 있다.
도 1의 실시예에서, UWB 장치(100)는 UWB 세션을 통해 다른 UWB 장치와 상호작용(interact)할 수 있다.
또한, UWB 장치(100)는 UWB-enabled Application(110)과 UWB Framework(120) 간의 인터페이스인 제1 인터페이스(Interface #1)를 구현할 수 있고, 제1 인터페이스는 UWB 장치(100) 상의 UWB-enabled application(110)이 미리 정해진 방식으로 UWB 장치(100)의 UWB 성능들을 사용할 수 있게 해준다. 일 실시예에서, 제1 인터페이스는 Framework API 또는 proprietary interface일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, UWB 장치(100)는 UWB Framework(110)와 UWB 서브시스템(UWBS)(130) 간의 인터페이스인 제2 인터페이스(Interface #2)를 구현할 수 있다. 일 실시예에서, 제2 인터페이스는 UCI(UWB Command Interface) 또는 proprietary interface일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
도 1을 참조하면, UWB 장치(100)는 UWB-enabled Application(110), Framework(UWB Framework)(120), 및/또는 UWB MAC Layer와 UWB Physical Layer를 포함하는 UWBS(130)를 포함할 수 있다. 실시예에 따라서는, 일부 엔티티가 UWB 장치에 포함되지 않거나, 추가적인 엔티티(예컨대, 보안 레이어)가 더 포함될 수 있다.
UWB-enabled Application(110)은 제1 인터페이스를 이용하여 UWBS(130)에 의한 UWB 세션의 설정을 트리거링할 수 있다. 또한, UWB-enabled Application(110)은 미리 정의된 프로필(profile) 중 하나를 사용할 수 있다. 예를 들면, UWB-enabled Application(110)은 FiRa에 정의된 프로필 중 하나 또는 custom profile을 사용할 수 있다. UWB-enabled Application(110)은 제1 인터페이스를 사용하여, 서비스 발견(Service discovery), 레인징 통지(Ranging notifications), 및/또는 에러 컨디션(Error conditions)과 같은 관련 이벤트를 다룰 수 있다.
Framework(120)는 Profile에 대한 access, 개별 UWB 설정 및/또는 통지를 제공할 수 있다. 또한, Framework(120)는 UWB 레인징 및 트랜잭션 수행을 위한 기능, 어플리케이션 및 UWBS(130)에 대한 인터페이스 제공 기능 또는 장치(100)의 위치 추정 기능과 같은 기능 중 적어도 하나를 지원할 수 있다. Framework(120)는 소프트웨어 컴포넌트의 집합일 수 있다. 상술한 것처럼, UWB-enabled Application(110)은 제1 인터페이스를 통해 프레임워크(120)와 인터페이싱할 수 있고, 프레임워크(120)는 제2 인터페이스를 통해 UWBS(130)와 인터페이싱할 수 있다.
한편, 본 개시에서, UWB-enabled Application(110) 및/또는 Framework(120)는 어플리케이션 프로세서(AP)(또는, 프로세서)에 의해 구현될 수 있다. 따라서, 본 개시에서, UWB-enabled Application(110) 및/또는 Framework(120)의 동작은 AP(또는, 프로세서)에 의해 수행되는 것으로 이해될 수 있다. 본 개시에서, 프레임워크는 AP, 프로세서로 지칭될 수 있다.
UWBS(130)는 UWB MAC Layer와 UWB Physical Layer를 포함하는 하드웨어 컴포넌트일 수 있다. UWBS(130)는 UWB 세션 관리를 수행하고, 다른 UWB 장치의 UWBS와 통신할 수 있다. UWBS(130)는 제2 인터페이스를 통해 Framework(120)와 인터페이싱할 수 있고, Secure Component로부터 보안 데이터를 획득할 수 있다. 일 실시예에서, Framework(또는, 어플리케이션 프로세서)(120)는 UCI를 통해서 명령(command)을 UWBS(130)로 전송할 수 있고, UWBS(130)는 명령에 대한 응답(response)를 Framework(120)에 전달할 수 있다. UWBS(130)는 UCI를 통해 Framework(120)에 통지(notification)을 전달할 수도 있다.
도 2는 본 개시의 실시예에 따른 UWB 장치의 Framework의 예시적인 구성을 나타낸다.
도 2의 UWB 장치는 도 1의 UWB 장치의 일 예일 수 있다.
도 2를 참조하면, Framework(220)는 예컨대, Profile Manager(221), OOB Connector(s)(222), Secure Service(223) 및/또는 UWB 서비스(224)와 같은 소프트웨어 컴포넌트를 포함할 수 있다.
Profile Manager(221)는 UWB 장치 상에서 이용 가능한 프로필을 관리하기 위한 역할을 수행할 수 있다. 여기서, 프로필은 UWB 장치 사이에 통신을 설정하기 위해 요구되는 파라미터의 집합일 수 있다. 예를 들면, 프로필은 어떤 OOB 보안 채널이 사용되는지를 나타내는 파라미터, UWB/OOB 설정 파라미터, 특정 보안 컴포넌트의 사용이 맨데토리(mandatory)인지를 나타내는 파라미터 및/또는 ADF의 파일 구조와 관련된 파라미터를 포함할 수 있다. UWB-enabled Application(210)은 제1 인터페이스(예컨대, Framework API)를 통해 Profile Manager(221)와 통신할 수 있다.
OOB Connector(222)는 다른 장치와 OOB 연결을 설정하기 위한 역할을 수행할 수 있다. OOB Connector(222)는 디스커버리 단계 및/또는 연결 단계를 포함하는 OOB 단계를 다룰 수 있다. OOB 컴포넌트(예컨대, BLE 컴포넌트)(250)는 OOB Connector(222)와 연결될 수 있다.
Secure Service(223)는 SE 또는 TEE와 같은 Secure Component(240)와 인터페이싱하는 역할을 수행할 수 있다.
UWB Service(224)는 UWBS(230)를 관리하는 역할을 수행할 수 있다. UWB Service(224)는 제2 인터페이스를 구현함으로써, Profile Manager(221)에서 UWBS(230)로의 access를 제공할 수 있다.
도 3은 본 개시의 실시예에 따른 복수의 전자 장치가 통신을 수행하는 방법을 나타낸다.
도 3의 제1 전자 장치(301) 및 제2 전자 장치(302)는 예컨대, 도 1 또는 도 2의 UWB 장치일 수 있다.
도 3을 참조하면, 제1 전자 장치(301) 및 제2 전자 장치(302)는 장치 탐색/연결 설정 절차(310) 및 데이터 통신 절차(320)를 수행할 수 있다. 이러한 장치 탐색/연결 설정 절차(310) 및 데이터 통신 절차(320)는 전자 장치의 MAC 레이어(엔티티)에 의해 관리 또는 제어될 수 있다.
(1) 장치 탐색/연결 설정 절차
본 개시에서, 장치 탐색/연결 설정 절차(310)는 데이터 통신 절차(320) 이전에 수행되는 사전 절차일 수 있다. 실시예로서, 장치 탐색/연결 설정 절차(310)는 OOB 통신(채널), NB 통신(채널), 및/또는 UWB 통신(채널)을 통해 수행될 수 있다.
장치 탐색/연결 설정 절차(310)는 아래의 동작들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
- 장치 탐색 동작: 전자 장치가 다른 UWB 장치를 탐색(발견)하는 동작. 장치 탐색 동작은 Advertisement 메시지를 송신/수신하는 동작을 포함할 수 있다. 본 개시에서, 장치 탐색 동작은 discovery 동작, 또는 advertising 동작으로 지칭될 수 있다.
- 연결 설정 동작: 두 전자 장치가 연결을 설정하는 동작. 연결 설정 동작은 연결 요청(connection request) 메시지 및 연결 확인(connection confirmation) 메시지의 송신/수신하는 동작을 포함할 수 있다. 연결 설정 동작을 통해 설정된 연결(채널)은 데이터 통신을 위한 UWB 세션을 설정 및 제어하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들면, 연결 설정 동작을 통해 설정된 보안 채널을 통해, UWB 세션을 설정하기 위한 파라미터(예컨대, UWB 성능 파라미터(컨트롤리 성능 파라미터), UWB 설정(configuration) 파라미터, 세션 키 관련 파라미터)가 두 전자 장치 간에 협상될 수 있다.
(2) 데이터 통신 절차
본 개시에서, 데이터 통신 절차(320)는 UWB 통신을 사용하여 데이터를 송수신하는 절차일 수 있다. 실시예로서, 데이터 통신 절차는 UWB 통신 또는 NB 통신을 이용하여 수행될 수 있다.
데이터 통신 절차(320)는 아래의 동작들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
- UWB 레인징 동작: 전자 장치가 다른 전자 장치와 미리 설정된 UWB 레인징 방식(예컨대, OWR, SS-TWR, DS-TWR 방식)을 UWB 레인징을 수행하는 동작. 실시예로서, UWB 레인징 동작은 ToF 측정 동작 및/또는 AoA 측정 동작을 포함할 수 있다.
- 트랜잭션 동작: 전자 장치가 다른 전자 장치와 서비스 데이터를 교환하는 동작.
도 4는 본 개시의 실시예에 따른 UWB MAC 프레임의 구조를 나타낸다.
도 4의 실시예에서, UWB MAC 프레임은 예컨대, IEEE 802.15.4z의 MAC 프레임의 구조를 따를 수 있다. 본 개시에서, UWB MAC 프레임은 MAC 프레임 또는 프레임으로 약칭될 수 있다. 실시예로서, UWB MAC 프레임은 UWB 데이터(예컨대, UWB 메시지, 레인징 메시지, 제어 정보, 서비스 데이터, 어플리케이션 데이터, 트랜잭션 데이터 등)을 전달하기 위해 사용될 수 있다.
도 4를 참조하면, UWB MAC 프레임은 MAC 헤더(MHR), MAC 페이로드 및/또는 MAC footer(MFR)를 포함할 수 있다.
(1) MAC 헤더
MAC 헤더는 Frame Control 필드, Sequence Number 필드, Destination Address 필드, Source Address 필드, Auxiliary Security Header 필드, 및/또는 적어도 하나의 Header IE 필드를 포함할 수 있다. 실시예에 따라서, 일부 필드들은 MAC 헤더에 포함되지 않을 수 있다.
실시예로서, Frame Control 필드는 Frame Type 필드, Security Enabled 필드, Frame Pending 필드, AR 필드, PAN ID Compression 필드, Sequence Number Suppression 필드, IE Present 필드, Destination Addressing Mode 필드, Frame Version 필드, 및/또는 Source Addressing Mode 필드를 포함할 수 있다. 각 필드에 대한 설명은 다음과 같다.
Frame Type 필드는 프레임의 타입을 지시할 수 있다. 실시예로서, 프레임의 타입은 data 타입 및/또는 Multipurpose 타입을 포함할 수 있다.
Security Enabled 필드는 Auxiliary Security Header 필드가 존재하는지를 지시할 수 있다. Auxiliary Security Header 필드는 security processing을 위해 요구되는 정보를 포함할 수 있다.
Frame Pending 필드는 프레임을 전송하는 장치가 수신자(recipient)를 위한 더 많은 데이터를 가지고 있는지 여부를 지시할 수 있다. 즉, Frame Pending 필드는 수신자를 위한 pending frame이 있는지를 알려줄 수 있다.
AR 필드는 프레임의 수신에 대한 acknowledgment이 수신자로부터 요구되는지를 지시할 수 있다.
PAN ID Compression 필드는 PAN ID 필드가 존재하는지를 지시할 수 있다.
Sequence Number Suppression 필드는 Sequence Number 필드가 존재하는지를 지시할 수 있다. Sequence Number 필드는 프레임에 대한 시퀀스 식별자를 지시할 수 있다.
IE Present 필드는 Header IE 필드 및 Payload IE 필드가 프레임에 포함되는지를 지시할 수 있다.
Destination Addressing Mode 필드는 Destination Address 필드가 short address (예컨대, 16 비트)를 포함하는지 또는 extended address (예컨대, 64 비트)를 포함하는지를 지시할 수 있다. Destination Address 필드는 프레임의 수신자(recipient)의 주소를 지시할 수 있다.
Frame Version 필드는 프레임의 버전을 지시할 수 있다. 예컨대, Frame Version 필드는 IEEE std 802.15.4z-2020를 지시하는 값으로 설정될 수 있다.
Source Addressing Mode 필드는 Source Address 필드가 존재하는지 여부, 및 Source Address 필드가 존재하는 경우, Source Address 필드가 short address (예컨대, 16 비트)를 포함하는지 또는 extended address (예컨대, 64 비트)를 포함하는지를 지시할 수 있다. Source Address 필드는 프레임의 발신자(originator)의 주소를 지시할 수 있다.
(2) MAC 페이로드
MAC 페이로드는 적어도 하나의 Payload IE 필드를 포함할 수 있다. 실시예로서, Payload IE 필드는 Vendor Specific Nested IE를 포함할 수 있다. 실시예로서, Payload IE 필드는 UWB 메시지, 레인징 메시지 또는 제어 메시지의 Payload IE 필드를 포함할 수 있다.
(3) MAC footer
MAC footer는 FCS 필드를 포함할 수 있다. FCS 필드는 16 비트의 CRC 또는 32 비트의 CRC를 포함할 수 있다.
도 5는 본 개시의 실시예에 따른 UWB PHY 패킷의 구조를 나타낸다.
도 5(a)는 STS 패킷 설정이 적용되지 않은 UWB PHY 패킷의 예시적인 구조를 나타내고, 도 5(b)는 STS 패킷 설정이 적용된 UWB PHY 패킷의 예시적인 구조를 나타낸다. 본 개시에서, UWB PHY 패킷은 PHY 패킷, PHY PDU(PPDU), 프레임으로 지칭될 수 있다.
도 5(a)를 참조하면, PPDU는 동기 헤더(SHR), PHY 헤더(PHR) 및 PHY 페이로드(PSDU)를 포함할 수 있다. PSDU는 MAC 프레임을 포함하고, 도 4에서와 같이, MAC 프레임은 MAC 헤더(MHR), MAC 페이로드 및/또는 MAC footer(MFR)를 포함할 수 있다. 본 개시에서, 동기 헤더 부분(part)은 프리앰블로 지칭될 수 있고, PHY 헤더 및 PHY 페이로드를 포함하는 부분은 데이터 부분으로 지칭될 수 있다.
동기 헤더는 신호 수신을 위한 동기화에 사용되며, SYNC 필드 및 SFD(start-of-frame delimiter)를 포함할 수 있다.
SYNC 필드는 송/수신 장치 간의 동기화를 위해 사용되는 복수의 프리앰블 심볼을 포함하는 필드일 수 있다. 프리앰블 심볼은 미리 정의된 프리앰블 코드들 중 하나를 통해 설정될 수 있다.
SFD 필드는 SHR의 끝(end) 및 데이터 필드의 시작을 지시하는 필드일 수 있다.
PHY 헤더는 PHY 페이로드의 구성에 대한 정보를 제공할 수 있다. 예를 들면, PHY 헤더는 PSDU의 길이에 대한 정보, 현재 프레임이 RFRAME인지를 지시하는 정보 등을 포함할 수 있다.
한편, UWB 장치의 PHY 레이어는 높은 density/낮은 전력 동작을 위해 감소된 on-air time을 제공하기 위한 옵셔널 모드를 포함할 수 있다. 이 경우, UWB PHY 패킷은 레인징 측정 타임스탬프의 integrity 및 accuracy를 증가시키기 위한, 암호화된 시퀀스(즉, STS)를 포함할 수 있다. STS는 UWB PHY 패킷의 STS 필드에 포함될 수 있고, 보안 레인징을 위해 사용될 수 있다.
도 5(b)를 참조하면, STS 패킷(SP) 설정 0인 경우(SP0), STS 필드는 PPDU에 포함되지 않는다(SP0 패킷). SP 설정 1인 경우(SP1), STS 필드는 STS는 SFD(Start of Frame Delimiter) 필드의 바로 뒤 및 PHR 필드의 앞에 위치된다(SP1 패킷). SP 설정 2인 경우(SP2), STS 필드는 PHY 페이로드 뒤에 위치된다(SP2 패킷). SP 설정 3인 경우(SP3), STS 필드는 SFD 필드 바로 뒤에 위치되고, PPDU는 PHR 및 데이터 필드(PHY 페이로드)를 포함하지 않는다(SP3 패킷). 즉, SP3의 경우, PPDU는 PHR 및 PHY 페이로드를 포함하지 않는다.
도 5(b)의 실시예에서, 각 UWB PHY 패킷은 기준 시간을 정의하기 위한 RMARKER를 포함할 수 있고, RMARKER는 UWB 레인징 절차에서 레인징 메시지(프레임)의 송신 시간, 수신 시간 및/또는 시간 구간을 획득하기 위해 사용될 수 있다.
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른 UWB 레인징을 위해 사용되는 레인징 블록 및 라운드의 구조의 일 예를 나타낸다.
본 개시에서, 레인징 블록은 레인징을 위한 time period를 지칭한다. 레인징 라운드는 레인징 교환에 참여하는 UWB 장치들의 세트가 관여하는 하나의 전체 레인징-측정 사이클(entire range-measurement cycle)(레인징 사이클)을 완성하기 위한 충분한 기간(period of sufficient duration)일 수 있다. 레인징 슬롯은 적어도 하나의 레인징 프레임(RFRAME)(예컨대, 레인징 개시/응답/파이널 메시지 등)의 전송을 위한 충분한 기간일 수 있다.
도 6에서와 같이, 하나의 레인징 블록은 적어도 하나의 레인징 라운드를 포함하고, 각 레인징 라운드는 적어도 하나의 레인징 슬롯을 포함할 수 있다.
한편, 레인징 모드가 block-based mode인 경우, 연속된 레인징 라운드 사이의 평균 시간(mean time)은 상수(constant)일 수 있다. 또는, 레인징 모드가 interval-based mode 인 경우, 연속된 레인징 라운드 사이의 시간은 동적으로 변경될 수 있다. 즉, interval-based mode는 adaptive한 간격(spacing)을 갖는 시간 구조를 채택할 수 있다.
레인징 라운드에 포함되는 슬롯의 수 및 duration은 레인징 라운드 사이에 변경될 수 있다.
본 개시에서, 레인징 블록, 레인징 라운드 및 레인징 슬롯은, 블록, 라운드 및 슬롯으로 약칭될 수 있다.
도 7a는 본 개시의 실시예에 따른 DL-TDoA 절차의 개략적인 동작을 나타낸다.
도 7a를 참조하면, 동작 710에서, initiator DL-TDoA(DT) 앵커인, DT 앵커 1(700-1)은 Poll 메시지(Poll DTM)를 전송함으로써, DT 절차를 개시할 수 있다.
동작 720에서, responder DT 앵커인 DT 앵커 2 내지 DT 앵커 N(700-2,…, 700-N)은 응답 메시지(responder DTM)을 전송할 수 있다. 실시예로서, responder DT 앵커는 Poll 메시지 내에 포함된 스케쥴링 정보에 기초하여, 응답 메시지를 전송해야 하는지 여부 및/또는 응답 메시지를 전송하기 위해 이용되는 레인징 슬롯을 확인할 수 있다. 실시예로서, 응답 메시지는 제1 응답 시간(β)에 대한 정보를 포함할 수 있다. 여기서, 제1 응답 시간은 해당 responder DT 앵커가 개시 메시지를 수신하고 개시 메시지에 대응하는 응답 메시지를 전송하기까지 소요된 시간일 수 있다.
동작 730에서, DT 앵커 1(700-1)은 종료 메시지(Final DTM)를 전송함으로써 DT 절차를 종료할 수 있다. 실시예로서, 종료 메시지는 제2 응답 시간(γ)에 대한 정보를 포함할 수 있다. 여기서, 제2 응답 시간은 initiator DT 앵커가 응답 메시지를 수신하고 종료 메시지를 전송하기까지 소요된 시간일 수 있다.
도 7a에 도시된 바와 같이, DT 태그(701)는 DT 앵커들(700-1,…,700-N) 사이에서 교환되는 개시 메시지, 응답 메시지 및 종료 메시지를 수신(또는, overhear)하고, TDoA 커브를 획득(find out)할 수 있다. DT 태그(701)는 예컨대, 셋 이상의 DT 앵커들로부터 수신되는 신호들에 대하여 반복하여 수행함으로써 TDoA 결과를 획득할 수 있다.
동작 740에서, DT 태그(701)는 TDoA 결과에 기초하여 DT 앵커에 대한 상대적인 위치를 획득할 수 있다.
도 7b는 본 개시의 실시예에 따른 DL-TDoA 절차의 예시적인 메시지 교환 동작을 나타낸다.
도 7b를 참조하면, DL-TDoA를 위한 레인징 블록은 복수의 레인징 라운드를 포함할 수 있다.
실시예로서, 레인징 블록은 클러스터 별로 할당된 복수의 레인징 라운드를 포함할 수 있다. 예를 들면, n 개의 클러스터가 배치된 경우, 레인징 블록은 제1 클러스터(cluster #0)를 위해 할당된 제1 레인징 라운드(ranging round #0), 제2 클러스터(cluster #1)를 위해 할당된 제2 레인징 라운드(ranging round #1), ... 및 제n 클러스터를 위해 할당된 제n 레인징 라운드를 포함할 수 있다. 한편, 도 7b에 도시되지는 않았으나, 실시예에 따라서는, 하나의 클러스터에 복수 개의 레인징 라운드가 할당될 수도 있고, 복수 개의 클러스터에 하나의 레인징 라운드가 할당되는 것도 가능하다.
상술한 것처럼, 클러스터는 특정 영역을 커버하는 DT 앵커(UWB 앵커)의 집합을 의미할 수 있다. 클러스터는 Initiator DT anchor와 이에 응답하는 responder DT anchor들로 구성될 수 있다. 클러스터의 영역은 클러스터를 구성하는 UWB anchor들이 이루는 공간일 수 있다. 넓은 영역에 대한 측위 서비스를 지원하기 위해서 복수 개의 클러스터를 구성하여 사용자 장치에 측위 서비스를 제공할 수 있다. 본 개시에서, 클러스터는 셀로 지칭될 수 있다. 본 개시에서, 클러스터의 동작은 클러스터에 속하는 앵커(들)의 동작으로 이해될 수 있다.
레인징 라운드는 복수의 레인징 슬롯을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 레인징 라운드는 해당 레인징 라운드와 연관된 클러스터에 속하는 UWB 앵커들이 전송하는 각 레인징 메시지를 위해 할당된 복수의 레인징 슬롯을 포함할 수 있다. 예를 들면, 도 7a에서와 같이, 하나의 클러스터에 1 개의 Initiator DT 앵커와 3 개의 Responder DT 앵커가 포함된 경우, 제1 클러스터를 위한 레인징 라운드는 제1 클러스터에 포함된 Initiator DT 앵커의 Poll 메시지의 송/수신을 위해 할당된 제1 레인징 슬롯, 제1 Responder DT 앵커의 response 메시지의 송/수신을 위해 할당된 제2 레인징 슬롯, 제2 Responder DT 앵커의 response 메시지의 송/수신을 위해 할당된 제3 레인징 슬롯, 제3 Responder DT 앵커의 response 메시지의 송/수신을 위해 할당된 제4 레인징 슬롯 및 Initiator DT 앵커의 final 메시지의 송/수신을 위해 할당된 제5 레인징 슬롯을 포함할 수 있다. 실시예로서, 해당 레인징 슬롯에서 연관된 레인징 메시지가 전송되는 기간(duration) 이외의 기간은 sleep 기간일 수 있다.
이와 같은 방식으로, 각 클러스터를 위한 레인징 라운드에 레인징 슬롯들이 할당될 수 있다.
도 7b의 실시예와 같은 레인징 블록 구조를 통해, 각 클러스터는 한 레인징 블록에서 한번씩 자신의 레인징 메시지들(예컨대, Poll/Response/Final 메시지)을 교환할 수 있고, DT 태그(사용자 장치)는 이 레인징 메시지들을 수신하여 자신의 위치를 계산할 수 있다. 이러한 동작은 레인징 블록 별로 반복될 수 있다. 이를 통해, 레인징 블록의 주기로 해당 클러스터에서의 사용자 장치의 위치가 업데이트될 수 있다. 따라서, 도 7b의 실시예에서, 레인징 블록은 positioning update를 위한 주기에 대응할 수 있다.
도 8은 본 개시의 실시예에 따른 시간 동기를 위한 멀티-클러스터 체인을 구성하는 방법을 개략적으로 설명하는 도면이다.
도 8의 실시예는 시간 동기를 위한 멀티-클러스터 체인 구성의 일 예일 수 있다.
도 8을 참조하면, 레인징 블록 N은 복수의 레인징 라운드를 포함하고, 복수의 레인징 라운드 중, 레인징 라운드 #0은 클러스터 #0을 위해 할당되고, 레인징 라운드 #1은 클러스터 #1을 위해 할당되고, 레인징 라운드 #2은 클러스터 #2를 위해 할당되고, 레인징 라운드 #3은 클러스터 #3을 위해 할당되고, 레인징 라운드 #4은 클러스터 #4를 위해 할당될 수 있다.
실시예로서, 레인징 블록 N의 첫 번째 레인징 라운드(레인징 라운드 #0)와 연관된 클러스터 #0의 initiator는 스케쥴링 정보를 전송할 수 있다. 실시예로서, 클러스터 #0의 initiator는 글로벌(global) initiator로 동작할 수 있다.
스케쥴링 정보를 수신한 각 앵커들은 스케쥴링 정보에 기초하여 자신의 동작 시간 및 역할을 확인할 수 있다. 이를 통해, 앵커들은 해당 레인징 라운드에서 해당 역할에 따라 DL-TDoA를 위한 메시지 교환 동작(예컨대, Poll 메시지, Response 메시지 및/또는 Final 메시지 교환 동작)을 수행할 수 있다.
도 8을 참조하여, 각 클러스터에서의 앵커들의 동작을 설명하면 다음과 같다.
<클러스터 #0의 앵커들의 동작>
클러스터 #0의 initiator는 스케쥴링 정보를 포함하는 Poll 메시지를 전송할 수 있다.
클러스터 #0의 나머지 앵커들은 initiator로부터 Poll 메시지를 수신하고, Poll 메시지에 포함된 스케쥴링 정보에 기초하여 자신의 역할이 responder임을 식별할 수 있다. 또한, 클러스터 #0의 한 앵커는 자신이 멀티-역할(multi-role)을 수행함을 식별할 수 있다.
각 responder들은 자신을 위해 할당된 레인징 슬롯에서 Poll 메시지에 대응하는 Response 메시지를 initiator로 전송할 수 있다. 실시예로서, 각 responder에 할당된 레인징 슬롯에 대한 정보는 Poll 메시지에 포함될 수 있다. 예를 들면, 각 responder에 할당된 레인징 슬롯에 대한 정보는 Poll 메시지에 포함된 Ranging Device Management List 필드에 포함될 수 있다.
Initiator는 responder들로부터 Response 메시지에 대응하는 Final 메시지를 전송할 수 있다.
한편, 클러스터 #0의 responder들 중 하나는 멀티-역할을 수행할 수 있다. 예를 들면, 클러스터 #0의 responder들 중 하나는 현재 레인징 라운드(레인징 라운드 #0)에서는 responder의 역할을 수행하지만, 다음 레인징 라운드(레인징 라운드 #1)에서는 initiator의 역할을 수행할 수 있다. 이 멀티-역할을 수행하는 responder에 의해 다음 레인징 라운드에서의 레인징(DL-TDoA)이 개시될 수 있다.
<클러스터 #1의 앵커들의 동작>
클러스터 #1의 initiator는 Poll 메시지를 전송할 수 있다. 상술한 것처럼, 클러스터 #1의 initiator는 멀티-역할을 수행하는 앵커로서, 클러스터 #0의 레인징 라운드 #0(이전 레인징 라운드)에서는 responder의 역할을 수행하였다. 실시예로서, Poll 메시지는 스케쥴링 정보를 포함할 수 있다.
클러스터 #1의 나머지 앵커들(responder들)은 initiator로부터 Poll 메시지를 수신하고, 자신을 위해 할당된 레인징 슬롯에서 Poll 메시지에 대응하는 Response 메시지를 initiator로 전송할 수 있다. 실시예로서, 각 responder에 할당된 레인징 슬롯에 대한 정보는 Poll 메시지에 포함될 수 있다.
Initiator는 responder들로부터 Response 메시지에 대응하는 Final 메시지를 전송할 수 있다.
한편, 클러스터 #1의 responder들 중 하나는 멀티-역할을 수행할 수 있다. 예를 들면, 클러스터 #1의 responder들 중 하나는 현재 레인징 라운드(레인징 라운드 #1)에서는 responder의 역할을 수행하지만, 다음 레인징 라운드(레인징 라운드 #2)에서는 initiator의 역할을 수행할 수 있다. 이 멀티-역할을 수행하는 responder에 의해 다음 레인징 라운드에서의 레인징(DL-TDoA)이 개시될 수 있다.
<나머지 클러스터들에서의 동작>
나머지 클러스터들에서는, 클러스터 #1에서의 동작과 마찬가지로, 각 앵커가 스케쥴링 정보에 의해 지시된 자신의 동작 시간 및 역할에 따라, DL-TDoA 레인징을 위한 메시지 교환 동작을 수행할 수 있다.
도 8의 실시예의 멀티-클러스터 구성은 멀티-클러스터 체인 구성에 해당한다. 따라서, 클러스터 내 한 앵커는 멀티-역할을 수행하도록 설정된다. 이러한 멀티-클러스터 체인 구성을 통해, 클러스터 내 시동기화 및 클러스터 간 시동기화가 가능해진다.
<클러스터 내 시동기화 방법(intra-cluster synchronization)>
intra-cluster synchronization는 하나의 클러스터 내의 앵커들 간 시동기화일 수 있다. 실시예로서, intra-cluster synchronization는 하나의 클러스터에 속하는 responder들이 동일 클러스터에 속하는 initiator의 클럭에 맞추는 동작을 포함할 수 있다. 예를 들면, CFO 기반 시동기화 방식이 적용되는 경우, responder들은 initiator의 Poll 메시지에 기초하여 CFO를 획득(또는, 계산)하고, CFO를 이용하여 initiator 및 responder들 간의 시동기화를 수행할 수 있다. 실시예로서, Poll 메시지는 CFO 정보를 포함할 수 있다.
<클러스터 간 시동기화 방법(inter-cluster synchronization)>
inter-cluster synchronization는 인접한 클러스터 간 시동기화일 수 있다. 실시예로서, inter-cluster synchronization는 인접한 클러스터 간에 동일한 레인징 블록 구조를 유지하는 동작을 포함할 수 있다. 멀티-클러스터 구성이 도 8의 멀티-클러스터 체인 구성과 같은 경우, 클러스터들의 체인 구성으로 인하여, 현재 클러스터의 responder로 동작하는 앵커가 다음 클러스터의 initiator로 동작하기 때문에, 상술한 클러스터 내 시동기화 방법이 클러스터 간 시동기화 방법으로 확장될 수 있다. 즉, 각 클러스터의 initiator 간에 시동기화를 위한 별도의 메시지 교환 없이, Poll 메시지에 기초한 클러스터 내 시동기화 방법을 확장하여, 클러스터 간 시동기화가 수행될 수 있다.
한편, DL-TDoA 절차 수행 시 1) 앵커 간 영구적 또는 일시적으로 NLOS (non-line-of-sight) 상황이 발생하거나, 2) 앵커 간 메시지 수신율이 저하되는 상황이 발생할 수 있다.
예를 들어, 앵커 설치/부착 상황, 및/또는 앵커 H/W 제약(예를 들어, 신호 방사각)에 따라 DL-TDoA 절차 수행 시 영구적 NLOS가 발생할 수 있다. 예를 들어, 앵커 사이에 움직이는 물체가 통과하거나 일시적으로 장애물 발생 상황에 의해 DL-TDoA 절차 수행 시 일시적 NLOS가 발생할 수 있다.
예를 들어, 앵커 H/W 및 S/W 적 이유, 일시적 전력 공급 문제, 및/또는 앵커 간 무선 채널 상황 악화로 발생하는 앵커 간 DL-TDoA 메시지 미수신 상황 시 앵커 간 메시지 수신율 저하가 발생할 수 있다. 예를 들어, responder 앵커가 initiation message를 수신하지 못한 경우 responder 앵커는 response message를 송신하지 못하므로 클러스터 chain에 문제가 발생할 수 있다. 예를 들어, responder 앵커가 response message를 송신하였으나 initiator 앵커가 이를 수신하지 못하는 경우 클러스터 chain에 문제가 발생할 수 있다.
다만, 적어도 앵커 간 무선 채널 상황 악화에 따른 문제는 미연에 방지 가능할 수 있고, 본 개시에서는 해당 문제를 방지하기 위해 클러스터 구성을 최적화하는 방안을 제안한다.
도 9a는 본 개시의 실시예에 따른 클러스터 구성의 일 예를 나타낸다.
도 9a를 참조하면, 제1 initiator 앵커(901), 제1 responder 앵커(903), 제2 responder 앵커(905), 제3 responder 앵커(907)는 제1 클러스터를 구성할 수 있다. 제1 클러스터 내 제3 responder 앵커(907)는 제2 클러스터에서 제2 initiator 앵커(907)로서 동작할 수 있다. 제2 initiator 앵커(907), 제1 responder 앵커(903), 제4 responder 앵커(909), 제5 responder 앵커(911)는 제2 클러스터를 구성할 수 있다. 다만, 실시예가 이에 한정되지 않으며, 클러스터의 수는 다양할(variable) 수 있고, 각 클러스터에 포함되는 앵커의 수 역시, 다양할 수 있다.
실시예에 따라, Initiator 앵커와 유효 송수신 거리 이내에 있는 모든 앵커는 잠재적으로 responder 앵커가 될 수 있다. 실시예에 따라, DL-TDoA 시스템에서 시간 자원(예컨대, 레인징 라운드)에 대한 공간적 재사용(spatial reuse)을 위해 클러스터는 다양하게 구성될 수 있다.
도 9b는 본 개시의 실시예에 따른 클러스터 구성의 다른 예를 나타낸다.
도 9b를 참조하면, 제1 initiator 앵커(921), 제1 responder 앵커(923), 제2 responder 앵커(925), 제3 responder 앵커(927)는 제1 클러스터를 구성할 수 있다. 제1 클러스터 내 제3 responder 앵커(927)는 제2 클러스터에서 제2 initiator 앵커(927)로서 동작하고, 제1 클러스터 내 제1 initiator 앵커(921)는 제2 클러스터에서 제6 responder 앵커(921)로서 동작할 수 있다.
제2 initiator 앵커(927), 제1 responder 앵커(923), 제2 responder 앵커(925), 제4 responder 앵커(929), 제5 responder 앵커(931), 제6 responder 앵커(921)는 제2 클러스터를 구성할 수 있다. 다만, 실시예가 이에 한정되지 않으며, 클러스터의 수는 다양할(variable) 수 있고, 각 클러스터에 포함되는 앵커의 수 역시, 다양할 수 있다.
도 10은 본 개시의 실시예에 따라 initiator 앵커와 responder 앵커 사이의 연결을 정의한 그래프의 일 예를 나타낸다.
실시예에 따라, UWB 장치, 서버, 및/또는 전자 장치는 복수의 initiator 앵커들과 복수의 responder 앵커들 사이의 연결을 정의하고, 복수의 클러스터들을 구성할 수 있다.
도 10을 참조하면, 제1 initiator 앵커(1000) 및 복수의 responder 앵커들(1001, 1003, 1005, 1007, 1009, 1010)은 제1 클러스터를 구성하고, 제2 initiator 앵커(1010) 및 복수의 responder 앵커들(1007, 1009, 1011, 1013, 1015, 1017, 1020)은 제2 클러스터를 구성할 수 있다.
제3 initiator 앵커(1020) 및 복수의 responder 앵커들(1017, 1019, 1021, 1023, 1025, 1030)은 제3 클러스터를 구성하고, 제4 initiator 앵커(1030) 및 복수의 responder 앵커들(1020, 1023, 1025, 1027, 1029, 1031, 1040)은 제4 클러스터를 구성할 수 있다. 제5 initiator 앵커(1040) 및 복수의 responder 앵커들(1030, 1031, 1033, 1035, 1037, 1050)은 제5 클러스터를 구성하고, 제6 initiator 앵커(1050) 및 복수의 responder 앵커들(1033, 1037, 1039, 1039, 1040)은 제6 클러스터를 구성할 수 있다.
도 11은 본 개시의 실시예에 따라 구성된 클러스터에 라운드를 할당하는 일 예를 나타낸다.
도 10 및 도 11을 참조하면, UWB 장치, 서버, 및/또는 전자 장치는 도 10에서 구성한 클러스터들 각각에 레인징 라운드를 할당할 수 있다.
도 11을 참조하면, 제1 initiator 앵커(1100)를 포함하는 제1 클러스터에 제1 레인징 라운드가 할당되고, 제2 initiator 앵커(1110)를 포함하는 제2 클러스터에 제2 레인징 라운드가 할당되고, 제3 initiator 앵커(1120)를 포함하는 제3 클러스터에 제3 레인징 라운드가 할당되고, 제4 initiator 앵커(1130)를 포함하는 제4 클러스터에 제4 레인징 라운드가 할당되고, 제5 initiator 앵커(1140)를 포함하는 제5 클러스터에 제5 레인징 라운드가 할당될 수 있다. 실시예에 따라, 제6 initiator 앵커(1150)를 포함하는 제6 클러스터에는 제1 클러스터와 동일하게 제1 레인징 라운드가 할당될 수 있다.
다만, 실시예가 이에 한정되지 않으며, 클러스터들 각각에 할당되는 레인징 라운드는 다양하게 설정될 수 있다.
실시예에 따라, UWB 장치, 서버, 및/또는 전자 장치는 적어도 두 개의 데이터에 기반하여 제1 앵커와 제2 앵커 사이에 NLOS 상황이 발생했는지 결정(또는 확인)할 수 있다.
실시예에 따라, UWB 장치, 서버, 및/또는 전자 장치는 앵커들 간 TWR에 상응하는 제1 값 및 현장 조사(site survey)를 통해 계산한 앵커 간 거리에 상응하는 제2 값을 비교하고, 상기 제1 값 및 상기 제2 값의 차이의 절대값이 미리 설정된 임계 값 이상이면 앵커들 사이에 NLOS 상황이 발생한 것으로 결정할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 값이 상기 제1 값 대비 일정 비율 초과 시 UWB 장치, 서버, 및/또는 전자 장치는 앵커들 사이에 NLOS 상황이 발생한 것으로 결정할 수 있다.
다른 실시예에 따라, UWB 장치, 서버, 및/또는 전자 장치는 일정 시간 (예를 들어, 10분)동안 앵커들 간 TWR 수행 시 link 별 메시지 수신율이 미리 설정된 임계 값보다 낮으면 앵커들 사이에 무선 채널 상황이 좋지 않은 것으로 추정할 수 있다.
또 다른 실시예에 따라, UWB 장치, 서버, 및/또는 전자 장치는 앵커들의 RSSI 값들에 기반하여 앵커들 사이에 무선 채널 상황이 좋지 않은 것으로 추정할 수 있다.
도 12는 본 개시의 실시예에 따라 시간 도메인에서 최적화 알고리즘이 수행되는 순서의 일 예를 나타낸다.
도 12를 참조하면, TWR 준비 상태(completed anchor installation) 시 TWR 값 보고를 위한 조사 모드(survey mode, 1210)가 수행되고, 최적화 알고리즘 실행(1220)이 수행되고, 이후 DL-TDoA 동작(1230)이 수행될 수 있다. 실시예에 따라, DL-TDoA 동작(1230) 이후 다시 TWR 값 보고를 위한 조사 모드(1240)가 수행될 수 있다.
실시예에 따라, 조사 모드(1210), 최적화 알고리즘 실행(1220), DL-TDoA 동작(1230), 조사 모드(1240) 각각은 적어도 하나의 레인징 블록(또는 복수의 레인징 슬롯) 내에서 수행될 수 있다.
실시예에 따라, 조사 모드(1210), 최적화 알고리즘 실행(1220), 및 조사 모드(1240) 중에서 적어도 하나는 밤 시간(night time)이나 네트워크 운영자의 개시 시간(network operator's initiation)에 수행될 수 있다. 실시예에 따라, DL-TDoA 동작(1230)은 낮 시간(day time)에 수행될 수 있다.
TWR 값 보고를 위한 조사 모드(1210, 1240) 시 지정된 위치에 설치된 앵커들 간 contention 기반 TWR (one-to-many mode)이 반복적으로 수행될 수 있다.
TWR 값 보고를 위한 조사 모드(1210, 1240)에서의 앵커들의 구체적인 동작은 다음과 같다.
<TWR 값 보고를 위한 조사 모드>
1) 설치된 앵커들은 TWR 조사 모드(survey mode) 진입
2) 각 앵커는 initiator 앵커로써 group poll message (GPM) 방송
3) GPM을 수신한 앵커는 responder 앵커로써 RRM 전송
4) initiator 앵커는 수신한 RRM을 기반으로 initiator 앵커-responder 앵커 사이의 TWR 값 계산
5) 위 과정을 미리 정해진 duration 동안 반복하여 앵커들 간 평균 TWR 값 획득
최적화 알고리즘 실행(1220)에 관한 UWB 장치, 앵커, 및/또는 전자 장치의 구체적인 동작은 다음과 같다.
<최적화 알고리즘>
1) NLOS 발생이 최소화되도록 앵커들에 대한 복수의 클러스터 구성
2) 복수의 클러스터 간 간섭이 최소화되도록 앵커 간 최소 거리를 고려하여 각 클러스터에 레인징 라운드 할당
도 13은 본 개시의 실시예에 따라 지정된 위치에 설치된 앵커들 간 TWR이 수행되는 과정에 관한 일 예를 나타낸다.
전체 측위 대상 공간(S) 내에 전체 N 개의 앵커들이 존재하고 N이 매우 크다면, 전체 (N-1)Х(N-1) pair에 대해 TWR을 수행하는 것은 매우 비효율적이며, ranging round 별 slot 수 제약을 고려했을 때 전체 (N-1)Х(N-1) pair에 대해 TWR은 불가능할 수 있다.
도 13을 참조하면, 전체 측위 대상 공간(S)을 L 개의 서브 공간(sub-space) si로 분할하면 로 표현될 수 있다. 예를 들어, 도 13에서는 전체 측위 대상 공간(S)이 5개의 서브 공간(S0, S1, S2, S3, S4)으로 분할될 수 있다.
도 13에서 제1 서브 공간(S0)은 제1 initiator 앵커(1300)를 포함하고, 제2 서브 공간(S1)은 제2 initiator 앵커(1310)를 포함하고, 제3 서브 공간(S2)은 제3 initiator 앵커(1320)를 포함하고, 제4 서브 공간(S3)은 제4 initiator 앵커(1330)를 포함하고, 제5 서브 공간(S4)은 제5 initiator 앵커(1350)를 포함할 수 있다.
실시예에 따라, UWB 장치, 서버, 및/또는 전자 장치는 미리 정해진 수(예를 들어, b개)의 앵커들에 미리 정해진 (b-1)Х(b-1) pair로 조사 용 temporal 앵커 set을 구성할 수 있다.
실시예에 따라, UWB 장치, 서버, 및/또는 전자 장치는 모든 sub-space L개(도 13에서는 5개)에 대해, L번 TWR을 수행하여 바로 인접 앵커들 간(실제 TWR을 수행할 수 있을 정도로 근접한 앵커들) TWR 값 만을 수집하여 V matrix를 구성할 수 있다. 실시예에 따라, V matrix는 유효 측위 공간 및 유효 이동 경로를 고려한 앵커 간 link 존재 여부를 나타내는 binary indicator 로 구성된 matrix를 의미할 수 있다.
도 14는 본 개시의 실시예에 따른 앵커들 간 NLOS 상황 발생 여부를 결정하는 일 예를 나타낸다.
도 14에서 UWB 장치, 서버, 및/또는 전자 장치는 앵커들 간 TWR에 상응하는 제1 값 및 현장 조사(site survey)를 통해 계산한 앵커 간 거리에 상응하는 제2 값을 비교하고, 비교 결과에 기반하여 앵커들 사이에 NLOS 상황 발생 여부를 판단할 수 있다.
전체 측위 대상 공간(S) 내에 전체 N 개의 앵커들이 존재 시 앵커들의 집합은 와 같이 표현될 수 있다.
도 14를 참조하면, i번째 앵커와 j번째 앵커 사이의 NLOS의 가중치 팩터(weight factor of NLOS)는 wij로 표현되고, wij는 i번째 앵커와 j번째 앵커의 실측 거리(dij) 및 i번째 앵커와 j번째 앵커 간 평균 TWR 값()에 기반하여 결정될 수 있다.
도 14에서 NLOS의 가중치 팩터 wij는 i번째 앵커와 j번째 앵커의 실측 거리(dij) 및 i번째 앵커와 j번째 앵커 간 평균 TWR 값()의 함수()에 기반하여 결정될 수 있다.
실시예에 따라, 상기 함수()는 linear 함수로써 LOS에 관한 계수(
Figure pat00008
)에 기반하여 의 형태로 구현될 수 있다.
다른 실시예에 따라, 상기 함수()는 지수 함수로써 제1 계수(
Figure pat00011
), 제2 계수(
Figure pat00012
), 제3 계수(
Figure pat00013
), 및 LOS에 관한 계수(
Figure pat00014
)에 기반하여 의 형태로 구현될 수 있다.
도 15는 본 개시의 실시예에 따른 앵커들이 동일한 클러스터에 속하는지 여부를 나타내는 매트릭스의 일 예를 나타낸다.
도 15를 참조하면, 제1 initiator 앵커(a1) 및 복수의 responder 앵커들(a2, a3, a4, a6)은 제1 클러스터를 구성하고, 제1 클러스터 내 하나의 responder 앵커(a3)는 제2 클러스터에서 initiator 앵커로써 역할을 수행할 수 있다. 제2 initiator 앵커(a3) 및 복수의 responder 앵커들(a4, a5, a6)은 제2 클러스터를 구성하고, 제2 클러스터 내 하나의 responder 앵커(a5)는 제3 클러스터에서 initiator 앵커로써 역할을 수행할 수 있다. 제3 initiator 앵커(a5) 및 복수의 responder 앵커들(a6, a7, a8)은 제3 클러스터를 구성할 수 있다.
도 15에서 클러스터의 개수가 3 (K=3)이고, 앵커들의 개수가 8 (N=8)인 일 예를 도시하고 있고, 도 15의 i번째 앵커와 j번째 앵커가 동일한 클러스터에 속하는지 여부를 나타내는 매트릭스 X (xij)가 구성될 수 있다.
예를 들어, 제1 initiator 앵커(a1) 및 복수의 responder 앵커들(a2, a3, a4, a6)로 구성되는 제1 클러스터는 매트릭스 X에서 {x11=1, x12=1, x13=1, x14=1, x15=0, x16=1, x17=0, x18=0}로 표현될 수 있다.
예를 들어, 제2 initiator 앵커(a3) 및 복수의 responder 앵커들(a4, a5, a6)로 구성되는 제2 클러스터는 매트릭스 X에서 {x31=0, x32=0, x33=1, x34=1, x35=1, x36=1, x37=0, x38=0}으로 표현될 수 있다.
예를 들어, 제3 initiator 앵커(a5) 및 복수의 responder 앵커들(a6, a7, a8)로 구성되는 제3 클러스터는 매트릭스 X에서 {x51=0, x52=0, x53=01, x54=0, x55=1, x56=1, x57=1, x58=1}로 표현될 수 있다.
도 16은 본 개시의 실시예에 따른 앵커들의 NLOS가 최소가 되도록 클러스터를 구성하는 일 예를 나타낸다.
실시예에 따라, 아래의 제한 내용을 고려하여 앵커들의 NLOS가 최소가 되도록 클러스터가 구성될 수 있다.
<클러스터 구성 제한 조건>
1) 클러스터 당 responder 앵커 개수 제한: ()
유효 측위 공간 및 유효 이동 경로를 고려한 앵커 간 유효 link만 고려해야 한다.
2) 모든 앵커는 적어도 하나의 클러스터에는 속해야 함
3) Global initiator 앵커를 제외한 K-1 개의 initiator 앵커들은 반드시 자기가 initiator 앵커인 클러스터 이외의 다른 클러스터에서 responder 앵커로써 동작해야 함
4) 각 클러스터의 면적은 최소 면적 제한 값 이상이어야 함 (클러스터 내 앵커가 동일 직선 상에 배치 되는 경우 등을 제한)
도 16을 참조하면, i번째 앵커와 j번째 앵커가 동일한 클러스터에 속하는지 여부를 나타내는 매트릭스 X (xij)와 i번째 앵커와 j번째 앵커 사이의 NLOS의 가중치 팩터(wij)의 합 연산이 최소가 되도록 하는 X*를 도출할 수 있다.
설명의 편의를 위해 매트릭스 X (xij)는 도 15와 동일하게 구성된 것으로 가정한다.
<클러스터 구성 제한 조건>은 아래와 같이 수식 C1 내지 C7과 같이 표현될 수 도 있다.
상기 C1을 참조하면, 매트릭스 X (xij)의 각 element는 0 또는 1로 구성될 수 있다. 예를 들어, xij =0이면 i번째 앵커와 j번째 앵커가 동일한 클러스터에 속하지 않음을 나타낼 수 있다. 예를 들어, xij =1이면 i번째 앵커와 j번째 앵커가 동일한 클러스터에 속함을 나타낼 수 있다.
상기 C2를 참조하면, 클러스터의 개수는 K개로 구성될 수 있다. 예를 들어, xii =1이면 i번째 앵커는 해당 클러스터 내 initiator 앵커일 수 있다.
상기 C3를 참조하면, i번째 앵커와 j번째 앵커 간 link 존재 여부를 나타내는 매트릭스 V (vij)와 i번째 앵커와 j번째 앵커가 동일한 클러스터에 속하는지 여부를 나타내는 매트릭스 X (xij)를 함께 고려해야 한다. 예를 들어, i번째 앵커와 j번째 앵커 간 link가 존재하고(vij =1) i번째 앵커와 j번째 앵커가 동일한 클러스터에 속할 때(xij =1) 상기 C3를 만족할 수 있다.
상기 C4를 참조하면, i번째 앵커가 해당 클러스터 내 initiator 앵커가 아니면(xii=0) 을 만족해야 하고, i번째 앵커가 해당 클러스터 내 initiator 앵커이면(xii=1) 클러스터 당 responder 앵커 개수 제한()이 설정될 수 있다.
상기 C5를 참조하면, 모든 j번째 앵커는 각 클러스터에서 initiator 앵커이거나 responder 앵커이다. 즉, 모든 앵커는 적어도 하나의 클러스터에는 속해야 한다.
상기 C6을 참조하면, Global initiator 앵커를 제외한 K-1 개의 initiator 앵커들은 반드시 자기가 initiator 앵커인 클러스터 이외의 다른 클러스터에서 responder 앵커로써 동작해야 한다.
상기 C7을 참조하면, 각 클러스터의 면적(Si)은 최소 면적 제한 값(Smin) 이상이어야 한다.
도 17은 본 개시의 실시예에 따른 클러스터들 각각에 라운드를 할당하는 일 예를 나타낸다.
클러스터 간 간섭을 최소화하기 위해 각 클러스터에 단일 레인징 라운드를 할당할 수 있다. 이때, 동일 레인징 라운드를 할당한 서로 다른 클러스터(spatial reuse) initiator 앵커 간 최소 거리 dth 를 만족해야 하며, 총 할당한 레인징 라운드 수 최대값 M 을 만족해야 한다.
도 17을 참조하면, 제1 initiator 앵커(1700)를 포함하는 제1 클러스터에 제1 레인징 라운드가 할당되고, 제2 initiator 앵커(1710)를 포함하는 제2 클러스터에 제2 레인징 라운드가 할당되고, 제3 initiator 앵커(1720)를 포함하는 제3 클러스터에 제3 레인징 라운드가 할당되고, 제4 initiator 앵커(1730)를 포함하는 제4 클러스터에 제4 레인징 라운드가 할당되고, 제5 initiator 앵커(1740)를 포함하는 제5 클러스터에 제5 레인징 라운드가 할당될 수 있다. 실시예에 따라, 제6 initiator 앵커(1750)를 포함하는 제6 클러스터에는 제1 클러스터와 동일하게 제1 레인징 라운드가 할당될 수 있다(spatial reuse).
실시예에 따라, 동일한 제1 레인징 라운드가 할당된 서로 다른 클러스터들의 initiator 앵커들(1700, 1750) 간 거리는 최소 거리 dth 이상일 수 있다.
도 18은 본 개시의 실시예에 따른 클러스터들 각각에 할당된 라운드를 나타내는 매트릭스의 일 예를 나타낸다.
도 18에서 RD는 k번째 클러스터에 m번째 라운드가 할당되었는지를 나타내는 binary indicator인 rdkm으로 구성된 matrix일 수 있다. 실시예에 따라, UWB 장치, 서버, 및/또는 전자 장치는 도 18에 도시된 수식에 따라 matrix RD를 구성할 수 있다.
도 18을 참조하면, 제1 initiator 앵커(a1) 및 복수의 responder 앵커들(a2, a3, a4, a6)은 제1 클러스터를 구성하고, 제1 클러스터 내 하나의 responder 앵커(a3)는 제2 클러스터에서 initiator 앵커로써 역할을 수행할 수 있다. 제2 initiator 앵커(a3) 및 복수의 responder 앵커들(a4, a5, a6)은 제2 클러스터를 구성하고, 제2 클러스터 내 하나의 responder 앵커(a5)는 제3 클러스터에서 initiator 앵커로써 역할을 수행할 수 있다. 제3 initiator 앵커(a5) 및 복수의 responder 앵커들(a6, a7, a8)은 제3 클러스터를 구성할 수 있다.
도 18에서 클러스터의 개수가 3 (K=3)이고, 최대 라운드의 개수가 5 (M=5)이고, 할당된 라운드의 개수가 2개인 경우, 매트릭스 RD (rdkm)가 구성될 수 있다.
예를 들어, 제1 initiator 앵커(a1) 및 복수의 responder 앵커들(a2, a3, a4, a6)로 구성되는 제1 클러스터에 첫번째 라운드가 할당되면 매트릭스 RD 내에서 rd11=1 로 표현되고, 제2 initiator 앵커(a3) 및 복수의 responder 앵커들(a4, a5, a6)로 구성되는 제2 클러스터에 두번째 라운드가 할당되면 매트릭스 RD 내에서 rd22=1 로 표현되고, 제3 initiator 앵커(a5) 및 복수의 responder 앵커들(a6, a7, a8)로 구성되는 제3 클러스터에 첫번째 라운드가 할당되면 매트릭스 RD 내에서 rd31=1 로 표현될 수 있다.
<k번째 클러스터에 m번째 라운드가 할당 시 제한 조건>은 아래와 같이 수식 C1 내지 C3와 같이 표현될 수 도 있다.
상기 C1을 참조하면, 각 클러스터에 단일 라운드가 할당될 수 있다.
상기 C2를 참조하면, 동일한 라운드가 할당된 서로 다른 클러스터 내 initiator 앵커 간 최소 거리가 dth로 설정될 수 있다.
상기 C3를 참조하면, 총 할당 가능한 라운드 수의 최대 값은 M으로 설정될 수 있다.
도 19는 본 개시의 일 실시예에 따른 전자 장치의 장치도이다.
도 19의 실시예에서, 전자 장치는 UWB 장치 또는 UWB 장치와 통신하는 서버 장치일 수 있다.
도 19를 참고하면, 전자 장치는 송수신부(1910), 제어부(1920), 저장부(1930)를 포함할 수 있다. 본 개시에서 제어부는, 회로 또는 어플리케이션 특정 통합 회로 또는 적어도 하나의 프로세서라고 정의될 수 있다.
송수신부(1910)는 다른 엔티티와 신호를 송수신할 수 있다. 송수신부(1910)는 예컨대, NB 통신, UWB 통신 또는 OOB 통신(예컨대, BLE 통신)을 이용하여 다른 UWB 장치와 데이터를 송수신할 수 있다.
제어부(1920)은 본 개시에서 제안하는 실시예에 따른 전자 장치의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(1920)는 도 1 내지 18을 참조하여 설명한 동작을 수행하도록 각 블록 간 신호 흐름을 제어할 수 있다. 구체적으로, 제어부(1920)는, 복수의 앵커들에 대한 TWR (two-way ranging) 값들을 확인하고, 상기 TWR 값들에 기반하여, 제1 initiator 앵커와 제1 responder 앵커들을 포함하는 제1 클러스터를 구성하고, 상기 TWR 값들에 기반하여, 제2 initiator 앵커와 제2 responder 앵커들을 포함하는 제2 클러스터를 구성하고, 상기 제1 클러스터 및 상기 제2 클러스터 각각에 레인징 라운드를 할당할 수 있다.
저장부(1930)는 송수신부(1910)를 통해 송수신되는 정보 및 제어부 (1920)을 통해 생성되는 정보 중 적어도 하나를 저장할 수 있다. 예를 들어, 저장부(1930)는 예컨대, 도 1 내지 18을 참조하여 설명한 방법을 위해, 예컨대, 설명한 시간 자원의 공간적 재사용을 위해 필요한 정보 및 데이터를 저장할 수 있다.
도 20은 본 개시의 실시예에 따른 전자 장치의 동작 방법에 관한 순서도이다.
도 20을 참조하면, 2010 단계에서, 전자 장치는 복수의 앵커들에 대한 TWR (two-way ranging) 값들을 확인할 수 있다. 실시예에 따라, 전자 장치는 UWB 장치 또는 서버 장치로 구현될 수 있다.
2020 단계에서, 전자 장치는 상기 TWR 값들에 기반하여, 제1 initiator 앵커와 제1 responder 앵커들을 포함하는 제1 클러스터를 구성할 수 있다. 실시예에 따라, 상기 제1 클러스터에 포함되는 상기 제1 initiator 앵커는 DL-TDoA 인프라에 대한 공간적 재사용을 제어하는 글로벌 initiator 앵커일 수 있다.
2030 단계에서, 전자 장치는 상기 TWR 값들에 기반하여, 제2 initiator 앵커와 제2 responder 앵커들을 포함하는 제2 클러스터를 구성할 수 있다. 실시예에 따라, 상기 제2 클러스터에 포함되는 상기 제2 initiator 앵커는 상기 제1 클러스터에 포함되는 상기 제1 responder 앵커들 중 하나일 수 있다.
2040 단계에서, 전자 장치는 상기 제1 클러스터 및 상기 제2 클러스터 각각에 레인징 라운드를 할당할 수 있다.
실시예에 따라, 전자 장치는 제1 앵커와 제2 앵커 사이의 평균 TWR에 상응하는 제1 값을 확인하고, 상기 제1 앵커와 상기 제2 앵커 사이의 거리에 상응하는 제2 값을 확인할 수 있다. 실시예에 따라, 전자 장치는 상기 제1 값 및 상기 제2 값에 기반하여 상기 제1 앵커와 상기 제2 앵커 간 NLOS (non-line-of-sight)가 발생했는지 결정할 수 있다.
실시예에 따라, 전자 장치는 상기 제1 앵커와 상기 제2 앵커 간 NLOS (non-line-of-sight)가 발생한 것으로 결정되면, 상기 제1 앵커와 상기 제2 앵커 간 링크가 유효하지 않다고 판단할 수 있다.
실시예에 따라, 전자 장치는 상기 TWR 값들에 기반하여, 제3 initiator 앵커와 제3 responder 앵커들을 포함하는 제3 클러스터를 구성할 수 있다. 상기 제3 클러스터에 포함되는 상기 제3 initiator 앵커는 상기 제2 클러스터에 포함되는 상기 제2 responder 앵커들 중 하나일 수 있다.
실시예에 따라, 전자 장치는 상기 제1 initiator 앵커와 상기 제3 initiator 앵커 간 거리가 최소 거리 이상인지 확인할 수 있다. 실시예에 따라, 전자 장치는 전체 측위 공간 내 클러스터의 개수 및 할당 가능한 레인징 라운드의 개수를 확인할 수 있다.
실시예에 따라, 전자 장치는 상기 제1 initiator 앵커와 상기 제3 initiator 앵커 간 거리가 상기 최소 거리 이상이고, 상기 전체 측위 공간 내 상기 클러스터의 개수가 상기 할당 가능한 라운드의 개수보다 크면, 상기 제1 initiator 앵커와 상기 제3 initiator 앵커에 동일한 레인징 라운드를 할당할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 제1 클러스터 내지 상기 제3 클러스터 각각의 면적은 최소 면적 값 이상일 수 있다. 실시예에 따라, 상기 제1 클러스터 내지 상기 제3 클러스터 각각에 포함되는 responder 앵커들의 개수는 하나의 레인징 라운드 내에 할당 가능한 슬롯 수에 의해 제한될 수 있다.
상술한 본 개시의 구체적인 실시 예들에서, 본 개시에 포함되는 구성 요소는 제시된 구체적인 실시 예에 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 개시의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 개시의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 개시의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (20)

  1. 전자 장치의 동작 방법에 있어서,
    복수의 앵커들에 대한 TWR (two-way ranging) 값들을 확인하는 단계;
    상기 TWR 값들에 기반하여, 제1 initiator 앵커와 제1 responder 앵커들을 포함하는 제1 클러스터를 구성하는 단계;
    상기 TWR 값들에 기반하여, 제2 initiator 앵커와 제2 responder 앵커들을 포함하는 제2 클러스터를 구성하는 단계; 및
    상기 제1 클러스터 및 상기 제2 클러스터 각각에 레인징 라운드를 할당하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    제1 앵커와 제2 앵커 사이의 평균 TWR에 상응하는 제1 값을 확인하는 단계;
    상기 제1 앵커와 상기 제2 앵커 사이의 거리에 상응하는 제2 값을 확인하는 단계; 및
    상기 제1 값 및 상기 제2 값에 기반하여 상기 제1 앵커와 상기 제2 앵커 간 NLOS (non-line-of-sight)가 발생했는지 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 앵커와 상기 제2 앵커 간 NLOS (non-line-of-sight)가 발생한 것으로 결정되면, 상기 제1 앵커와 상기 제2 앵커 간 링크가 유효하지 않다고 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2 클러스터에 포함되는 상기 제2 initiator 앵커는 상기 제1 클러스터에 포함되는 상기 제1 responder 앵커들 중 하나인 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 클러스터에 포함되는 상기 제1 initiator 앵커는 DL-TDoA 인프라에 대한 공간적 재사용을 제어하는 글로벌 initiator 앵커인 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 TWR 값들에 기반하여, 제3 initiator 앵커와 제3 responder 앵커들을 포함하는 제3 클러스터를 구성하는 단계를 포함하고,
    상기 제3 클러스터에 포함되는 상기 제3 initiator 앵커는 상기 제2 클러스터에 포함되는 상기 제2 responder 앵커들 중 하나인 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 initiator 앵커와 상기 제3 initiator 앵커 간 거리가 최소 거리 이상인지 확인하는 단계;
    전체 측위 공간 내 클러스터의 개수 및 할당 가능한 레인징 라운드의 개수를 확인하는 단계; 및
    상기 제1 initiator 앵커와 상기 제3 initiator 앵커 간 거리가 상기 최소 거리 이상이고, 상기 전체 측위 공간 내 상기 클러스터의 개수가 상기 할당 가능한 라운드의 개수보다 크면, 상기 제1 initiator 앵커와 상기 제3 initiator 앵커에 동일한 레인징 라운드를 할당하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제1 클러스터 내지 상기 제3 클러스터 각각의 면적은 최소 면적 값 이상인 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 제1 클러스터 내지 상기 제3 클러스터 각각에 포함되는 responder 앵커들의 개수는 하나의 레인징 라운드 내에 할당 가능한 슬롯 수에 의해 제한되는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 전자 장치는 UWB 장치 또는 서버 장치인 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 전자 장치에 있어서,
    트랜시버; 및
    프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는,
    복수의 앵커들에 대한 TWR (two-way ranging) 값들을 확인하고,
    상기 TWR 값들에 기반하여, 제1 initiator 앵커와 제1 responder 앵커들을 포함하는 제1 클러스터를 구성하고,
    상기 TWR 값들에 기반하여, 제2 initiator 앵커와 제2 responder 앵커들을 포함하는 제2 클러스터를 구성하고,
    상기 제1 클러스터 및 상기 제2 클러스터 각각에 레인징 라운드를 할당하는 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 프로세서는,
    제1 앵커와 제2 앵커 사이의 평균 TWR에 상응하는 제1 값을 확인하고,
    상기 제1 앵커와 상기 제2 앵커 사이의 거리에 상응하는 제2 값을 확인하고,
    상기 제1 값 및 상기 제2 값에 기반하여 상기 제1 앵커와 상기 제2 앵커 간 NLOS (non-line-of-sight)가 발생했는지 결정하는 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 프로세서는,
    상기 제1 앵커와 상기 제2 앵커 간 NLOS (non-line-of-sight)가 발생한 것으로 결정되면, 상기 제1 앵커와 상기 제2 앵커 간 링크가 유효하지 않다고 판단하는 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 제2 클러스터에 포함되는 상기 제2 initiator 앵커는 상기 제1 클러스터에 포함되는 상기 제1 responder 앵커들 중 하나인 것을 특징으로 하는 장치.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 제1 클러스터에 포함되는 상기 제1 initiator 앵커는 DL-TDoA 인프라에 대한 공간적 재사용을 제어하는 글로벌 initiator 앵커인 것을 특징으로 하는 장치.
  16. 제11항에 있어서, 상기 프로세서는,
    상기 TWR 값들에 기반하여, 제3 initiator 앵커와 제3 responder 앵커들을 포함하는 제3 클러스터를 구성하고,
    상기 제3 클러스터에 포함되는 상기 제3 initiator 앵커는 상기 제2 클러스터에 포함되는 상기 제2 responder 앵커들 중 하나인 것을 특징으로 하는 장치.
  17. 제16항에 있어서, 상기 프로세서는,
    상기 제1 initiator 앵커와 상기 제3 initiator 앵커 간 거리가 최소 거리 이상인지 확인하고,
    전체 측위 공간 내 클러스터의 개수 및 할당 가능한 레인징 라운드의 개수를 확인하고,
    상기 제1 initiator 앵커와 상기 제3 initiator 앵커 간 거리가 상기 최소 거리 이상이고, 상기 전체 측위 공간 내 상기 클러스터의 개수가 상기 할당 가능한 라운드의 개수보다 크면, 상기 제1 initiator 앵커와 상기 제3 initiator 앵커에 동일한 레인징 라운드를 할당하는 것을 특징으로 하는 장치.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 제1 클러스터 내지 상기 제3 클러스터 각각의 면적은 최소 면적 값 이상인 것을 특징으로 하는 장치.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 제1 클러스터 내지 상기 제3 클러스터 각각에 포함되는 responder 앵커들의 개수는 하나의 레인징 라운드 내에 할당 가능한 슬롯 수에 의해 제한되는 것을 특징으로 하는 장치.
  20. 제11항에 있어서,
    상기 전자 장치는 UWB 장치 또는 서버 장치인 것을 특징으로 하는 장치.
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