KR20230166358A

KR20230166358A - Uwb 통신의 동적 스케줄링 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20230166358A
Application number: KR1020220066243A
Authority: KR
Inventors: 오현섭; 서승범; 구종회; 바타차랴 사그닉; 서진욱
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2022-05-30
Filing date: 2022-05-30
Publication date: 2023-12-07
Also published as: WO2023234679A1

Abstract

본 개시의 다양한 실시예에 따른, 제1 UWB(ultra wide band) 장치의 동작 방법은, 복수의 UWB 장치들이 통신하는 슈퍼프레임(superframe)에 대한 설정 정보를 포함하는 비콘 메시지를 제2 UWB 장치로부터 수신하는 단계와, 상기 설정 정보에 기반하여 상기 슈퍼프레임 내 HP(hybrid period) 및 ROP(ranging-only period)를 확인하는 단계와, 상기 HP 및 상기 ROP에 기반하여 제3 UWB 장치와 통신하는 단계를 포함한다.

Description

UWB 통신의 동적 스케줄링 방법 및 장치 {METHOD AND APPARATUS FOR DYNAMIC SCHEDUING OF ULTRA WIDE BAND COMMUNICATION}

본 개시는 UWB 통신에 관한 것으로, 보다 상세하게는 복수의 UWB 장치들 및 다양한 레인징 모드가 혼재하는 상황에서 복수의 UWB 장치들에 대한 동적 스케줄링을 제공하기 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. UWB는, 무선 반송파를 사용하지 않고 기저 대역에서 수 GHz이상의 매우 넓은 주파수 대역을 사용하는 무선 통신 기술이다.

본 개시는 복수의 UWB 장치들 및 다양한 레인징 모드가 혼재하는 상황에서 복수의 UWB 장치들에 대한 동적 스케줄링을 제공하기 위한 방법을 제안한다.

본 개시의 다양한 실시예에 따른, 제1 UWB(ultra wide band) 장치의 동작 방법은, 복수의 UWB 장치들이 통신하는 슈퍼프레임(superframe)에 대한 설정 정보를 포함하는 비콘 메시지를 제2 UWB 장치로부터 수신하는 단계와, 상기 설정 정보에 기반하여 상기 슈퍼프레임 내 HP(hybrid period) 및 ROP(ranging-only period)를 확인하는 단계와, 상기 HP 및 상기 ROP에 기반하여 제3 UWB 장치와 통신하는 단계를 포함할 수 있다.

본 개시의 다양한 실시예에 따른, 제2 UWB(ultra wide band) 장치의 동작 방법은, 복수의 UWB 장치들이 통신하는 슈퍼프레임(superframe)에 대한 설정 정보를 포함하는 비콘 메시지를 제1 UWB 장치로 전송하는 단계와, 상기 슈퍼프레임 내 HP(hybrid period) 또는 ROP(ranging-only period)에 대한 변경을 요청하는 CR(change request)을 상기 제1 UWB 장치로부터 수신하는 단계와, 상기 CR에 기반하여 상기 슈퍼프레임 내 상기 HP 또는 상기 ROP를 변경하는 단계를 포함할 수 있다.

본 개시의 다양한 실시예에 따른, 제1 UWB(ultra wide band)는, 송수신부; 및 제어부를 포함한다. 상기 제어부는, 복수의 UWB 장치들이 통신하는 슈퍼프레임(superframe)에 대한 설정 정보를 포함하는 비콘 메시지를 제2 UWB 장치로부터 수신하도록 제어하고, 상기 설정 정보에 기반하여 상기 슈퍼프레임 내 HP(hybrid period) 및 ROP(ranging-only period)를 확인하고, 상기 HP 및 상기 ROP에 기반하여 제3 UWB 장치와 통신하도록 제어할 수 있다.

본 개시의 다양한 실시예에 따른, 제2 UWB(ultra wide band) 장치는, 송수신부; 및 제어부를 포함할 수 있다. 상기 제어부는, 복수의 UWB 장치들이 통신하는 슈퍼프레임(superframe)에 대한 설정 정보를 포함하는 비콘 메시지를 제1 UWB 장치로 전송하도록 제어하고, 상기 슈퍼프레임 내 HP(hybrid period) 또는 ROP(ranging-only period)에 대한 변경을 요청하는 CR(change request)을 상기 제1 UWB 장치로부터 수신하도록 제어하고, 상기 CR에 기반하여 상기 슈퍼프레임 내 상기 HP 또는 상기 ROP를 변경할 수 있다.

본 개시의 다양한 실시예는 복수의 UWB 장치들 및 다양한 레인징 모드가 혼재하는 상황에서 복수의 UWB 장치들에 대한 동적 스케줄링을 제공하여 UWB 통신 시 사용되는 전력을 절감시킬 수 있다.

도 1은 UWB 장치의 예시적인 아키텍쳐를 나타낸다.
도 2는 UWB 장치의 Framework의 예시적인 구성을 나타낸다.
도 3은 UWB 레인징 방법의 다양한 예를 나타낸다.
도 4는 UWB 레인징을 위해 사용되는 레인징 블록 및 라운드의 구조의 일 예를 나타낸다.
도 5는 본 개시의 실시예에 따른 복수의 UWB 장치들이 통신하는 예시를 나타낸다.
도 6은 본 개시의 실시예에 따른 복수의 UWB 장치들 각각의 역할(role)을 설명하기 위한 예시를 나타낸다.
도 7은 본 개시의 실시예에 따른 슈퍼프레임(superframe) 시간 구조를 설명하기 위한 예시를 나타낸다.
도 8은 본 개시의 실시예에 따른 로컬 컨트롤러(local controller)로 동작하는 UWB 장치의 예시적인 구성을 나타낸다.
도 9는 본 개시의 실시예에 따른 로컬 컨트롤리(local controlee)로 동작하는 UWB 장치의 예시적인 구성을 나타낸다.
도 10은 본 개시의 실시예에 따른 글로벌 코디네이터(global coordinator)로 동작하는 UWB 장치의 동작 방법의 일 예시를 나타낸다.
도 11은 본 개시의 실시예에 따른 로컬 컨트롤러(local controller)로 동작하는 UWB 장치의 동작 방법의 예시를 나타낸다.
도 12은 본 개시의 실시예에 따른 로컬 컨트롤러(local controller)로 동작하는 UWB 장치의 동작 방법의 다른 예시를 나타낸다.
도 13a는 본 개시의 실시예에 따른 어드밴스드 비콘(advanced beacon) 메시지에 포함되는 Descriptor IE format의 예시를 나타낸다.
도 13b는 본 개시의 실시예에 따른 도 13a의 Descriptor IE format에 포함되는 Sub-period table element format의 예시를 나타낸다.
도 14a, 도 14b. 및 도 14c 각각은 본 개시의 실시예에 따른 로컬 컨트롤러(local controller)가 전송하는 change request에 포함되는 정보의 예시들을 나타낸다.
도 15는 본 개시의 일 실시예에 따른 제1 UWB 장치의 구조를 나타낸다.
도 16은 본 개시의 실시예에 따른 제2 UWB 장치의 구조를 나타낸다.

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.

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. 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.

"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)(UWB 장치)가 앵커 디바이스의 메시지를 overhear하는 것이 기본 동작일 수 있다.

"Anchor device"는 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 3개의 responder UWB anchor가 필요하며, 3D 측위를 위해서는 하나의 Initiator UWB anchor와 최소 4개의 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 최소 2개의 responder UWB anchor가 필요하고, 3D 측위를 위해서는 1개의 initiator UWB anchor와 최소 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 DL-TDoA에서 Tag 역할을 수행하는 사용자 장치(UWB 장치)가 active state로 동작하는 레인징 라운드일 수 있다. 액티브 레인징 라운드에서 또는 active state에서, 사용자 장치는 앵커 장치가 전송하는 메시지를 overhear할 수 있다. 본 개시에서, 액티브 레인징 라운드는 액티브 라운드로 지칭될 수 있다.

"In-active ranging round"는 DL-TDoA에서 Tag 역할을 수행하는 사용자 장치(UWB 장치)가 in-active state 또는 sleep state로 동작하는 레인징 라운드일 수 있다. 인-액티브 레인징 라운드에서 또는 in-active state(sleep state)에서, 사용자 장치는 앵커 장치가 전송하는 메시지를 overhear할 수 없다. 본 개시에서, 인-액티브 레인징 라운드는 sleep 레인징 라운드, 인-액티브 라운드, sleep 라운드로 지칭될 수 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 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 UWB 장치의 Framework의 예시적인 구성을 나타낸다.

도 2의 UWB 장치는 도 2의 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 UWB 레인징 방법의 다양한 예를 나타낸다.

도 3(a)는 TWR(two way ranging) 방식의 일 예를 나타내고, 도 3(b)는 Uplink TDoA(Time Difference of Arrival) 방식의 일 예를 나타내고, 도 3(c)는 Downlink TDoA 방식의 일 예를 나타낸다.

“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.

본 개시에서, TWR 방식은 UWB 장치들이 서로 레인징 메시지를 교환하여 ToF(time of flight)를 계산하고, 이를 기초로 UWB 장치의 위치를 결정하는 방법에 해당한다. Uplink TDoA 방식은 UWB 앵커들이 UWB 장치(태그)가 전송하는 레인징 메시지를 수신하여 시간 차이(TDoA)를 계산하고, 이를 기초로 UWB 장치의 위치를 결정하는 방법에 해당한다. Downlink TDoA 방식은 UWB 장치(태그)가 UWB 앵커들이 전송하는 레인징 메시지를 수신하여 시간 차이(TDoA)를 계산하고, 이를 기초로 UWB 장치의 위치를 결정하는 방법에 해당한다.

도 3(a)를 참조하면, UWB 장치(320a)는 적어도 하나의 UWB 앵커(310a)와 복수의 레인징 메시지를 이용한 레인징 교환(ranging exchange)을 통해 레인징을 수행할 수 있다. 도 3(a)의 TWR의 방식은 IEEE 802.15.4/4z에 정의된 방식을 따를 수 있다. 도 3(a)와 같은, TWR은 UWB 앵커들 사이에 동기화 또는 네트워킹이 필요하지 않아 쉽게 설치(install)가 가능하다는 장점을 갖지만, 사용자(사용자 장치)의 수가 제한된다는 단점을 갖는다.

도 3(b)를 참조하면, 사용자의 UWB 장치(320b)는 적어도 하나의 UWB 앵커(310b)로 레인징 메시지를 전송(브로드캐스팅)할 수 있고, 적어도 하나의 UWB 앵커(310b)는 레인징 메시지가 수신된 시간 차(TDoA)를 이용하여 UWB 장치(320b)의 위치를 식별할 수 있다. 도 3(b)와 같은, Uplink TDoA는 사용자 장치에서 전력 소모를 절감시킬 수 있다는 장점을 갖지만, UWB 앵커들 사이에 동기화 또는 네트워킹이 필요하여 설치가 어렵다는 점, 시스템 오퍼레이터가 모든 사용자의 위치를 알게 되어 privacy 문제가 생길 수 있다는 점 및 여전히 사용자(사용자 장치)의 수가 제한된다는 점을 단점으로 갖는다.

도 3(c)를 참조하면, UWB 장치(320c)는 적어도 하나의 UWB 앵커(310c)가 서로 송신/수신하는 레인징 메시지를 단말이 수신(sniff)하여 자신의 위치를 식별할 수 있다. 도 3(c)와 같은, Downlink TdoA는 사용자 장치의 수가 제한되지 않는 점(scalability), Uplink TDoA와 같은 privacy 문제가 발생되지 않는다는 점(privacy), UWB 앵커들 사이에 동기화 또는 네트워킹이 필요하지 않아 쉽게 설치가 가능하다는 점(easy to install), 사용자 장치가 자신의 위치를 직접 계산할 수 있다는 점, 및 사용자 장치의 센서 데이터와 같은 추가 데이터를 이용하여 고도화된 위치 계산이 가능하다는 점을 장점으로 갖는다. 다만, 도 3(c)의 Downlink TDoA는, 도 3(a)의 TWR 및 도 3(b)의 Uplink TDoA에 비해, 더 긴 wake-up duration 및 더 많은 계산에 의해 사용자 장치에서의 전력 소모가 커진다는 단점을 갖는다.

도 4는 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)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 4에서와 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. 이는 컨트롤러의 제어 메시지를 통해 설정될 수 있다.

본 개시에서, 레인징 블록, 레인징 라운드 및 레인징 슬롯은, 블록, 라운드 및 슬롯으로 약칭될 수 있다.

도 5는 본 개시의 실시예에 따른 복수의 UWB 장치들이 통신하는 예시를 나타낸다.

도 5를 참조하면, 앵커(anchor) 또는 UWB 인프라로서 동작하는 제1 UWB 장치(500)는 UWB 노드로 동작하며 사용자가 착용하는 복수의 UWB 장치들(510, 520, 530) 각각과 UWB 통신을 수행할 수 있다. 복수의 UWB 장치들(510, 520, 530) 각각은 서로 UWB 통신을 수행할 수 있다.

실시예에 따라, 복수의 UWB 장치들(510, 520, 530) 각각은 UWB 모듈(또는 칩)을 포함하는 AR(augmented reality) 기기 또는 VR(virtual reality) 기기로 구현될 수 있다. 예를 들어, 제2 UWB 장치(510)는 사용자가 얼굴에 착용하는 VR 글라스(glass)로 구현되고, 제3 UWB 장치(520)는 사용자가 손에 착용하는 제1 VR 기기로 구현되고, 제4 UWB 장치(530)는 사용자가 손에 착용하는 제2 VR 기기로 구현될 수 있다.

실시예에 따라, 제2 UWB 장치(510)는 VR 글라스의 초기 기준 방향 위치 설정 및 주기적 방향 조정(calibration)을 위해 UWB ranging 값 또는 AoA (angle of arrival) 값을 이용할 수 있다.

실시예에 따라, 제1 UWB 장치(500)와 복수의 UWB 장치들(510, 520, 530) 간 one-to-one(O2O) 모드 ranging, one-to-many(O2M) 모드 ranging, 및/또는 many-to-many(M2M) 모드 ranging을 통해 AR/VR 기기의 UX를 지원할 수 있다.

실시예에 따라, 복수의 UWB 장치들(510, 520, 530)과 주변 보조 기기(예를 들어, 무선 이어폰(wireless earphones), 워치/링 타입(watch/ring type) 장치, 및/또는 햅틱 장치(haptic device)) 간 one-to-one(O2O) 모드 ranging, one-to-many(O2M) 모드 ranging, 및/또는 many-to-many(M2M) 모드 ranging을 통해 AR/VR 기기의 UX를 지원할 수 있다.

한편, UWB 장치가 노미널 레인징 파라미터(nominal ranging parameter) 사용 시 기대할 수 있는 최대 샘플링 레이트(Max. sampling rate)는 센서에서의 샘플링 레이트(sampling rate)에 비해 다소 떨어지나, VR/AR 기기에 대한 UX 보조는 가능한 수준(예를 들어, 수 ms 수준)일 수 있다. UWB 장치가 계속해서 최대 샘플링 레이트를 유지하는 것은 더 정확하고 기민한 UX 보조를 가능하게 하나, 배터리 기반으로 동작하는 UWB 장치(예를 들어, AR/VR 기기) 및 주변 보조 장치의 에너지 소모 부담을 크게 가중시킬 수 있다.

본 개시에서는 UWB 장치(예를 들어, AR/VR 기기) 및/또는 주변 보조 장치의 에너지 소모를 감소시키기 위한 동적인(dynamic) 레인징 파라미터(ranging parameter) 조절 및/또는 레인징 스케쥴링 방법을 제안한다.

AR/VR 서비스를 위해 레인징에 참여하는 UWB 장치의 수 및/또는 사용자의 움직임 정도는 계속 변할 수 있고, 샘플링 레이트와 에너지 효율(energy efficiency) 간의 트레이드 오프(tradeoff)를 고려할 때, 레인징 파라미터 및 스케쥴링을 동적으로 조절해야 하는 필요성이 대두되고 있다.

또한, 다중 기기 접속 및 다양한 레인징 모드가 혼재하는 상황, 기기 간(D2D) 레인징이 혼재하는 상황, 인프라-기기 간(I2D) 레인징이 혼재하는 상황, 레인징에 참여/이탈하는 기기 수가 가변적인 상황, 및/또는 복수의 레인징 그룹(ranging group)들이 혼재하는 상황을 고려한 동적 시간 자원 관리가 필요하다.

도 6은 본 개시의 실시예에 따른 복수의 UWB 장치들 각각의 역할(role)을 설명하기 위한 예시를 나타낸다.

도 6을 참조하면, 복수의 UWB 장치들 각각은 UWB 통신 시 미리 설정된 역할(role)을 부여 받을 수 있다. 예를 들어, 제1 UWB 장치(600)는 글로벌 코디네이터(global coordinator)로 동작할 수 있다. 제2 UWB 장치(610)는 제1 로컬 컨트롤러(local controller#1)로 동작하고, 제3 UWB 장치(612)는 제2 로컬 컨트롤러(local controller#2)로 동작하고, 제4 UWB 장치(614)는 제3 로컬 컨트롤러(local controller#3)로 동작할 수 있다.

본 개시에서 글로벌 코디네이터(global coordinator)는 다양한 UWB 장치와 여러 종류의 레인징 방식이 공존하는 슈퍼프레임 시간 구조(superframe time structure)를 관리(또는 제어)할 수 있다. 글로벌 코디네이터(global coordinator)는 슈퍼프레임 시간 구조를 관리(또는 제어)하기 위해 어드밴스드 비콘(advanced beacon)을 브로드캐스트(broadcast)할 수 있다.

본 개시에서 각 레인징 그룹의 로컬 컨트롤러(local controller)는 RCM(ranging control message)을 전송하여 해당 레인징 그룹의 RDEV를 제어할 수 있다. 해당 레인징 그룹 내 로컬 컨트롤리(local controlee)는 로컬 컨트롤러(local controller)로부터 수신한 RCM 에 포함되는 레인징 파라미터들을 UWB 통신 시 적용할 수 있다. 예를 들어, DL-TDoA의 경우 DT-앵커 중 initiator 가 로컬 컨트롤러(local controller)가 될 수 있다.

각 레인징 그룹의 로컬 컨트롤러(local controller)는 글로벌 코디네이터(global coordinator)로부터 브로드캐스팅되는 어드밴스드 비콘(advanced beacon)을 수신할 수 있다. 실시예에 따라, 로컬 컨트롤러(local controller)는 레인징 그룹에 할당된 시간 리소스를 변경하려는 경우 로컬 롤러에서 로컬 컨트롤러(local controller)는 시간 리소스에 대한 change request 를 전송할 수 있다.

실시예에 따라, 로컬 컨트롤러(local controller)는 글로벌 코디네이터(global coordinator)로부터 수신한 어드밴스드 비콘(advanced beacon)에 기반하여 HP(hybrid period), ROP(ranging-only period), HP 및 ROP 내 서브-피리어드(sub-periods)를 적용할 수 있다.

예를 들어, 제2 UWB 장치(610)는 제1 로컬 컨트롤리(local controlee#1)로 동작하는 제5 UWB 장치(620) 및 제2 로컬 컨트롤리(local controlee#2)로 동작하는 제6 UWB 장치(622)의 UWB 통신을 제어할 수 있다. 제3 UWB 장치(612)는 제3 로컬 컨트롤리(local controlee#3)로 동작하는 제7 UWB 장치(630) 및 제4 로컬 컨트롤리(local controlee#4)로 동작하는 제8 UWB 장치(632)의 UWB 통신을 제어할 수 있다. 제4 UWB 장치(614)는 제5 로컬 컨트롤리(local controlee#53)로 동작하는 제9 UWB 장치(640) 및 제6 로컬 컨트롤리(local controlee#6)로 동작하는 제10 UWB 장치(642)의 UWB 통신을 제어할 수 있다.

도 7은 본 개시의 실시예에 따른 슈퍼프레임(superframe) 시간 구조를 설명하기 위한 예시를 나타낸다.

도 7을 참조하면, 글로벌 코디네이터(global coordinator)에 의해 관리(또는 제어)되는 슈퍼프레임(superframe)은 HP(hybrid period) 및 ROP(ranging-only period)를 포함할 수 있다.

실시예에 따라, 슈퍼프레임 내 HP는 복수의 CFP(contention free period) 및 복수의 CAP(contention access period)를 포함할 수 있다. 예를 들어, HP 내 제1 서브 피리어드는 DL-TDoA를 위한 CFP로 할당되고, HP 내 제2 서브 피리어드는 CAP로 할당되고, HP 내 제3 서브 피리어드는 OWR 또는 TWR을 위한 CFP로 할당될 수 있다.

실시예에 따라, 슈퍼프레임 내 ROP는 UWB 장치들 간 레인징만을 위한 기간일 수 있다. 예를 들어, ROP 내 제1 서브-ROP(또는 제1 서브 피리어드)는 TWR 을 위해 할당되고, ROP 내 제2 서브-ROP(또는 제2 서브 피리어드)는 OWR 을 위해 할당될 수 있다.

실시예에 따라, 글로벌 코디네이터(global coordinator)는 슈퍼프레임을 관리(또는 제어)하기 위한 어드밴스드 비콘(advanced beacon)을 슈퍼프레임 내 첫 서브 피리어드에서 브로드캐스트할 수 있다. 각 레인징 그룹 내 로컬 컨트롤러(local controller)는 글로벌 코디네이터(global coordinator)로부터 브로드캐스팅되는 어드밴스드 비콘을 수신할 수 있다. 실시예에 따라, 어드밴스드 비콘은 HP, ROP, 서브 피리어드(예를 들어, HP의 CFP 및 CAP, ROP의 하위 ROP)를 설정하기 위한 정보를 포함할 수 있다.

실시예에 따라, 글로벌 코디네이터가 슈퍼프레임을 관리(또는 제어)하기 위한 어드밴스드 비콘을 전송함에 따라 복수의 레인징 그룹들의 공존을 가능하게 할 수 있다. 각 레인징 그룹은 로컬 컨트롤러와 RDEV(또는 로컬 컨트롤리들)로 구성될 수 있다.

실시예에 따라, 각 레인징 그룹의 각 로컬 컨트롤러는 ROP 내 제1 서브-ROP 또는 제2 서브-ROP에 RCM(ranging control message)을 전송하여 해당 레인징 그룹의 RDEV를 제어할 수 있다. 실시예에 따라, ROP 내 서브-ROP 각각은 각 레인징 그룹에 할당된 레인징 블록 기간으로 구현될 수 있다.

실시예에 따라, 각 레인징 그룹의 각 로컬 컨트롤러는 HP 내 CAP 또는 CFP에서 ROP 변경을 요청하는 ROP-CR(ROP change request)을 글로벌 코디네이터로 전송할 수 있다. 실시예에 따라, 복수의 레인징 그룹들로부터의 복수의 ROP-CR 및 HP 변경을 요청하는 HP-CR(HP change request)에 기반하여, 글로벌 코디네이터는 전체 ROP의 기간 및 서브-ROP의 기간을 조정(또는 제어)할 수 있다.

실시예에 따라, 각 레인징 그룹의 로컬 컨트롤러는 할당된 sub-ROP에 속한 RDEV(또는 로컬 컨트롤리)의 레인징 파라미터(예: 블록 기간, 레인징 기간) 및 스케줄링 정보를 제어할 수 있다.

실시예에 따라, 레인징 그룹 내 로컬 컨트롤리는 RCR(ranging change request)을 로컬 컨트롤러로 전송할 수 있다. 실시예에 따라, HP의 CFP 또는 CAP에서 동작하는 로컬 컨트롤러는 CAP 또는 CFP에서 HP-CR을 전송할 수 있다. 여기서, RCR은 IEEE 802.15.4z에 정의된 레인징 파라미터들을 변경하기 위해 responder에 의해 전송되는 IE 일 수 있다.

실시예에 따라, 글로벌 코디네이터는 수신한 HP-CR을 기반으로 HP의 전체 기간과 CAP/CFP의 기간을 조정(또는 제어)할 수 있다.

실시예에 따라, 각 레인징 그룹 내 글로벌 코디네이터는 HP-CR 및 ROP-CR, HP에서 필요한 CAP 및 CFP 수 중에서 적어도 하나에 기반하여 레인징 시간 구조를 변경할 수 있다.

실시예에 따라, 각 레인징 그룹 내 로컬 컨트롤러는 각 그룹의 RDEVS 수, 필요한 범위 샘플링 속도, 및 RCR 중에서 적어도 하나에 기반하여 레인징 시간 구조를 변경할 수 있다.

도 8은 본 개시의 실시예에 따른 로컬 컨트롤러(local controller)로 동작하는 UWB 장치의 예시적인 구성을 나타낸다.

도 8을 참조하면, 로컬 컨트롤러(local controller)로 동작하는 UWB 장치(800)는 VR/AR 어플리케이션(810), 복수의 센서(820), UWB 프레임워크(830), 및 UWBS(840)를 포함할 수 있다. UWB 장치(800)는 VR/AR 기기로 구현되며, VR/AR 사용자에게 서비스를 제공하기 위한 VR/AR 어플리케이션(810)이 UWB 장치(800)에 구현(또는 설치)될 수 있다.

실시예에 따라, VR/AR 기기로 구현되는 UWB 장치(800)는 로컬 컨트롤리(local controlee)로 동작하는 haptic 센서 기기와 단일 레인징 그룹의 네트워크를 구성할 수 있다.

실시예에 따라, UWBS(840)는 OWR/TWR 결과 값(예를 들어, ranging, AoA, CIR)과 DL-TDoA 결과 값(예를 들어, Tx/Rx timestamp, time measurement 값)을 상위 layer인 UWB 프레임워크(830)로 전송할 수 있다.

실시예에 따라, UWBS(840)는 타임스태프(timestamps), 측정 정보(measurement info), ranging, AoA, CIR(channel impulse response) 결과 값, 및 어드밴스드 비콘(advance beacon)에 관한 정보 중에서 적어도 하나를 UWB 프레임워크(830)로 전송할 수 있다.

실시예에 따라, VR/AR 어플리케이션(810)은 복수의 센서(820)로부터 제공되는 센서 측정 정보를 기반으로 사용자의 이동성(mobility)을 지속적으로 추적(tracking)할 수 있다. 예를 들어, VR/AR 어플리케이션(810)은 복수의 센서(820)로부터 제공되는 센서 측정 정보를 기반으로 사용자의 움직임이 적다고 판단하는 경우, UWB 레인징 주기가 길게 설정될 수 있다(sparse ranging). 예를 들어, VR/AR 어플리케이션(810)은 복수의 센서(820)로부터 제공되는 센서 측정 정보를 기반으로 사용자의 움직임이 많거나 빠르다고 판단하는 경우, UWB 레인징 주기가 짧게 설정될 수 있다(fine ranging).

실시예에 따라, VR/AR 어플리케이션(810)은 복수의 센서(820)로부터 수신한 센서 측정 정보 및 UWB 프레임워크(830)로부터 수신한 UWB 레인징 또는 TDoA 기반 측위 결과 값들을 기반으로 HP/ROP 기간(duration), 및/또는 서브-피리어드(sub-period) 내 레인징 파라미터를 결정할 수 있다. 실시예에 따라, VR/AR 어플리케이션(810)은 결정한 HP/ROP 기간(duration), 및/또는 서브-피리어드(sub-period) 내 레인징 파라미터를 UWB 프레임워크(830)로 전송할 수 있다.

실시예에 따라, VR/AR 어플리케이션(810)은 UWB configuration(예를 들어, 서브 피리어드(HP, ROP) duration, 서브 피리어드 스케줄링 정보)를 UWB 프레임워크(830)로 전송할 수 있다.

실시예에 따라, UWB 프레임워크(830)는 UCI를 통해 Configuration parameters(예를 들어, HP, ROP 설정, 추가 자원 할당 필요 시, HP-CR, ROP-CR 전송 요청, 해당 sub-period (e.g., sub-ROP) 내 anging time structure parameter 설정(for RCM 전송))를 UWBS(840)로 전송할 수 있다. 실시예에 따라, 서브-피리어드(sub-period) 내 레인징 파라미터(ranging parameter)는 RCM 및 RCR 기반으로 조절되고, 슈퍼프레임 시간 구조 변경 및 추가적인 시간 할당이 필요하면 UWB 장치(800)는 ROP-CR 및/또는 HP-CR을 global initiator 동작을 하는 UWB 장치로 전송할 수 있다.

도 9는 본 개시의 실시예에 따른 로컬 컨트롤리(local controlee)로 동작하는 UWB 장치의 예시적인 구성을 나타낸다.

도 9를 참조하면, 로컬 컨트롤리(local controlee)로 동작하는 UWB 장치(900)는 센싱 어플리케이션(910), 복수의 센서(920), UWB 프레임워크(930), 및 UWBS(940)를 포함할 수 있다. UWB 장치(900)는 haptic 센서 기기로 구현되며, VR/AR 사용자에게 센싱 정보를 제공하기 위한 센싱 어플리케이션(910)이 UWB 장치(900)에 구현(또는 설치)될 수 있다.

실시예에 따라, haptic 센서 기기로 구현되는 UWB 장치(900)는 로컬 컨트롤러(local controller)로 동작하는 VR/AR 기기와 단일 레인징 그룹의 네트워크를 구성할 수 있다.

실시예에 따라, UWBS(940)는 OWR/TWR 결과 값(예를 들어, ranging, AoA, CIR) 및/또는 DL-TDoA 결과 값(예를 들어, Tx/Rx timestamp, time measurement)을 상위 layer인 UWB 프레임워크(930)로 전송할 수 있다.

실시예에 따라, UWBS(940)는 타임스태프(timestamps), 측정 정보(measurement info), ranging, AoA, CIR(channel impulse response) 결과 값, 및 어드밴스드 비콘(advance beacon)에 관한 정보 중에서 적어도 하나를 UWB 프레임워크(930)로 전송할 수 있다.

실시예에 따라, 센싱 어플리케이션(910)은 복수의 센서(920)로부터 제공되는 센서 측정 정보를 기반으로 사용자의 이동성(mobility)을 지속적으로 추적(tracking)할 수 있다. 예를 들어, 센싱 어플리케이션(910)이 복수의 센서(920)로부터 제공되는 센서 측정 정보를 기반으로 사용자의 움직임이 적다고 판단하는 경우, UWB 레인징 주기가 길게 설정될 수 있다(sparse ranging). 예를 들어, 센싱 어플리케이션(910)이 복수의 센서(920)로부터 제공되는 센서 측정 정보를 기반으로 사용자의 움직임이 많거나 빠르다고 판단하는 경우, UWB 레인징 주기가 짧게 설정될 수 있다(fine ranging).

실시예에 따라, 센싱 어플리케이션(910)은 센서 측정 정보를 VR/AR 기기에 보고하기 적절한 수준(예를 들어, 센서 측정 정보의 생성 레이트 고려)의 HP/ROP duration 및/또는 sub-period 내 레인징 파라미터를 결정할 수 있다. 실시예에 따라, 센싱 어플리케이션(910)은 결정한 HP/ROP duration 및/또는 sub-period 내 레인징 파라미터를 UWB 프레임워크(930)로 전송할 수 있다.

실시예에 따라, 센싱 어플리케이션(910)은 UWB configurations(예를 들어, Preferred sub-period(HP, ROP) duration, ranging parameters)를 UWB 프레임워크(930)로 전송할 수 있다.

실시예에 따라, UWB 프레임워크(930)는 복수의 센서(920)로부터 획득한 UWB In-band 전송을 위한 센서 측정 정보를 UWBS(940)로 전송할 수 있다. 실시예에 따라, UWB 프레임워크(930)는 Sub-period(예를 들어, sub-ROP) 내 레인징 파라미터 조절이 필요하면, local controller에게 전달할 RCR 전송 요청을 전송할 수 있다.

도 10은 본 개시의 실시예에 따른 글로벌 코디네이터(global coordinator)로 동작하는 UWB 장치의 동작 방법의 일 예시를 나타낸다.

도 10을 참조하면, 1000 단계에서 글로벌 코디네이터(global coordinator)로 동작하는 UWB 장치는 장치 내 설치되며 UWB 통신을 지원하는 UWB 모듈(예를 들어, 도 1의 UWB-enabled Application(110), UWB Framework(110), 및/또는 UWBS(130))을 구동(UWB 모듈을 On)할 수 있다.

1010 단계에서 글로벌 코디네이터로 동작하는 UWB 장치는 적어도 하나의 레인징 그룹에 대한 초기 슈퍼프레임(superframe)(또는 슈퍼프레임 시간 구조)를 설정할 수 있다. 실시예에 따라, 하나의 레인징 그룹은 하나의 로컬 컨트롤러 및 복수의 로컬 컨트롤리들로 구성될 수 있다.

1020 단계에서 글로벌 코디네이터로 동작하는 UWB 장치는 슈퍼프레임에 관한 정보를 포함하는 어드밴스드 비콘(advanced beacon)을 브로드캐스트(broadcast)할 수 있다.

1030 단계에서 글로벌 코디네이터로 동작하는 UWB 장치는 ROP-CR(ranging only period-change request) 또는 HP-CR(hybrid-change request)을 수신했는지 여부를 확인(또는 결정)할 수 있다. 실시예에 따라, 글로벌 코디네이터로 동작하는 UWB 장치는 로컬 컨트롤러로부터 ROP-CR 또는 HP-CR을 수신할 수 있다.

1030 단계에서 확인 결과 글로벌 코디네이터로 동작하는 UWB 장치가 ROP-CR 또는 HP-CR을 수신하면(1020-예), 1040 단계에서 글로벌 코디네이터로 동작하는 UWB 장치는 ROP-CR, HP-CR, 및 기기 내 센서 측정 정보 중에서 적어도 하나에 기반하여 ROP 및/또는 HP를 결정할 수 있다.

1030 단계에서 확인 결과 글로벌 코디네이터로 동작하는 UWB 장치가 ROP-CR 또는 HP-CR을 수신하지 않으면(1020-아니오), 1050 단계에서 글로벌 코디네이터로 동작하는 UWB 장치는 현재 ROP 및/또는 HP를 유지하도록 결정할 수 있다.

도 11은 본 개시의 실시예에 따른 로컬 컨트롤러(local controller)로 동작하는 UWB 장치의 동작 방법의 예시를 나타낸다.

도 11을 참조하면, 1100 단계에서 로컬 컨트롤러(local controller)로 동작하는 UWB 장치는 장치 내 설치되며 UWB 통신을 지원하는 UWB 모듈(예를 들어, 도 1의 UWB-enabled Application(110), UWB Framework(110), 및/또는 UWBS(130))을 구동(UWB 모듈을 On)할 수 있다.

1110 단계에서 로컬 컨트롤러로 동작하는 UWB 장치는 글로벌 코디네이터로부터 슈퍼프레임에 관한 정보를 포함하는 어드밴스드 비콘(advanced beacon)을 수신할 수 있다.

1120 단계에서 로컬 컨트롤러로 동작하는 UWB 장치는 수신한 어드밴스드 비콘에 기반하여 변경된 ROP 및/또는 HP로 구성된 슈퍼프레임을 적용하여 UWB 통신을 수행할 수 있다.

1130 단계에서 로컬 컨트롤러로 동작하는 UWB 장치는 RCR(ranging change request), 및 기기 내 센서에서 획득한 센서 측정 정보 중에서 적어도 하나를 획득할 수 있다. 여기서, RCR은 IEEE 802.15.4z에서 정의된 레인징 파라미터들을 변경하기 위해 responders가 전송하는 메시지일 수 있다. 실시예에 따라, 로컬 컨트롤러로 동작하는 UWB 장치는 로컬 컨트롤리로부터 RCR을 수신할 수 있다.

1140 단계에서 로컬 컨트롤러로 동작하는 UWB 장치는 RCR 및 기기 내 센서에서 획득한 센서 측정 정보 중에서 적어도 하나에 기반하여 ROP-CR 및/또는 HP-CR을 전송할지 여부를 결정할 수 있다.

1140 단계에서 로컬 컨트롤러로 동작하는 UWB 장치가 기반하여 ROP-CR 및/또는 HP-CR을 전송하기로 결정하면(1140-예), 로컬 컨트롤러로 동작하는 UWB 장치는 ROP-CR 및/또는 HP-CR을 글로벌 코디네이터로 전송할 수 있다.

1140 단계에서 로컬 컨트롤러로 동작하는 UWB 장치가 기반하여 ROP-CR 및/또는 HP-CR을 전송하지 않기로 결정하면(1140-아니오), 로컬 컨트롤러로 동작하는 UWB 장치는 1110 단계로 돌아 가서 글로벌 코디네이터로부터 브로드캐스트되는 어드밴스드 비콘을 수신할 수 있다.

도 12은 본 개시의 실시예에 따른 로컬 컨트롤러(local controller)로 동작하는 UWB 장치의 동작 방법의 다른 예시를 나타낸다.

도 12를 참조하면, 1200 단계에서 로컬 컨트롤러(local controller)로 동작하는 UWB 장치는 장치 내 설치되며 UWB 통신을 지원하는 UWB 모듈(예를 들어, 도 1의 UWB-enabled Application(110), UWB Framework(110), 및/또는 UWBS(130))을 구동(UWB 모듈을 On)할 수 있다.

1210 단계에서 로컬 컨트롤러로 동작하는 UWB 장치는 글로벌 코디네이터로부터 슈퍼프레임에 관한 정보를 포함하는 어드밴스드 비콘(advanced beacon)을 수신할 수 있다.

1220 단계에서 로컬 컨트롤러로 동작하는 UWB 장치는 수신한 어드밴스드 비콘에 기반하여 변경된 슈퍼프레임의 서브-피리어드(sub-period)를 적용하여 UWB 통신을 수행할 수 있다.

1230 단계에서 로컬 컨트롤러로 동작하는 UWB 장치는 RCR(ranging change request), 기기 내 센서에서 획득한 센서 측정 정보, 및 ranging response 내 Sensor IE 정보 중에서 적어도 하나를 획득할 수 있다. 여기서, RCR은 IEEE 802.15.4z에서 정의된 레인징 파라미터들을 변경하기 위해 responders가 전송하는 메시지일 수 있다. 실시예에 따라, 로컬 컨트롤러로 동작하는 UWB 장치는 로컬 컨트롤리로부터 RCR을 수신할 수 있다. 실시예에 따라, 로컬 컨트롤러로 동작하는 UWB 장치는 로컬 컨트롤리로부터 ranging response를 수신할 수 있다.

실시예에 따라, Sensor IE 정보는 Sub-ROP 내에서 “application payload”로써 일반 ranging message와 함께 전송될 수 있다. 실시예에 따라, Sensor IE 정보는 Message counter, Length of sensor data, 및 Sensor data를 포함하는 타입으로 구현될 수 있다. 다른 실시예에 따라, Sensor IE 정보는 Message counter, Octet 단위의 Length of sensor data, 및 Sensor data를 포함하는 타입으로 구현될 수 있다. 또 다른 실시예에 따라, Sensor IE 정보는 Sensor Type ID, Length of sensor data, 및 Sensor data를 포함하는 타입으로 구현될 수 있다.

1240 단계에서 로컬 컨트롤러로 동작하는 UWB 장치는 서브 피리어드 내 레이징 파라미터(ranging parameter)에 대한 변경이 필요한지 결정할 수 있다.

1240 단계에서 로컬 컨트롤러로 동작하는 UWB 장치가 서브 피리어드 내 레이징 파라미터에 대한 변경이 필요하다고 결정하면(1240-예), 1250 단계에서 로컬 컨트롤러로 동작하는 UWB 장치는 변경된 레인징 파라미터를 적용한(또는 포함하는) RCM을 로컬 컨트롤리로 전송할 수 있다.

1240 단계에서 로컬 컨트롤러로 동작하는 UWB 장치가 서브 피리어드 내 레이징 파라미터에 대한 변경이 필요하지 않다고 결정하면(1240-아니오), 1260 단계에서 로컬 컨트롤러로 동작하는 UWB 장치는 레인징 파라미터 변경 없이 RCM을 로컬 컨트롤리로 전송할 수 있다.

도 13a는 본 개시의 실시예에 따른 어드밴스드 비콘(advanced beacon) 메시지에 포함되는 Descriptor IE format의 예시를 나타낸다.

글로벌 코디네이터는 로컬 컨트롤러로 Descriptor IE format을 포함하는 어드밴스드 비콘을 전송할 수 있다.

도 13a를 참조하면, Descriptor IE format는 RSTU(ranging scheduling time unit) 단위(RSTU unit)로 정의되는 Beacon slot (BS) duration, BS 단위(BS unit)로 정의되는 Beacon interval, ROP에 대한 첫번째 RCM BS index, Sub-period table length, Sub-period table을 포함할 수 있다. 실시예에 따라, Sub-period table length는 슈퍼프레임 내 서브-피리어드의 개수를 지시할 수 있다. 실시예에 따라, Sub-period table은 슈퍼프레임 내 각 서브-피리어드에 대한 설정 정보를 포함할 수 있다.

도 13b는 본 개시의 실시예에 따른 도 13a의 Descriptor IE format에 포함되는 Sub-period table element format의 예시를 나타낸다.

도 13b를 참조하면, Sub-period table element format는 HP 또는 ROP를 지시하는 Period type(예를 들어, 0: HP 1: ROP), HP 또는 ROP의 서브-피리어드 타입을 지시하는 Sub-period type, Sub-period ID, 서브-피리어드의 시작 BS 인덱스를 나타내는 Sub-period start BS index, 서브-피리어드의 마지막 BS 인덱스를 나타내는 Sub-period end BS index, 및 Reserved를 포함할 수 있다.

예를 들어, Period type이 HP이면(Period type="0"), Sub-period type은 CAP(Sub-period type="0"), CFP(Sub-period type="1"), 또는 reserved(Sub-period type="2" 또는 "3")를 지시할 수 있다.

예를 들어, Period type이 ROP이면(Period type="1"), Sub-period type은 SS-TWR(Sub-period type="0"), DS-TWR(Sub-period type="1"), OWR(Sub-period type="2"), 또는 reserved(Sub-period type="3")를 지시할 수 있다.

한편, 로컬 컨트롤러는 글로벌 코디네이터로 ROP-CR 및/또는 HP-CR를 전송할 수 있다. 도 14a 내지 도 14c에서는 ROP-CR 또는 HP-CR의 예시를 나타낸다.

도 14a 내지 도 14c 각각은 본 개시의 실시예에 따른 로컬 컨트롤러(local controller)가 전송하는 change request에 포함되는 정보의 예시를 나타낸다.

도 14a를 참조하면, ROP-CR 또는 HP-CR은 Sub-period ID 및 BS 단위(BS unit)로 정의되는 Sub-period update duration을 포함할 수 있다.

도 14b를 참조하면, ROP-CR 또는 HP-CR은 Sub-period ID 및 RSTU 단위(RSTU unit)로 정의되는 Sub-period update duration을 포함할 수 있다.

도 14c를 참조하면, ROP-CR 또는 HP-CR은 HP 또는 ROP를 지시하는 Period type(예를 들어, 0: HP 1: ROP), HP 또는 ROP의 서브-피리어드 타입을 지시하는 Sub-period type, Sub-period ID, 서브-피리어드의 시작 BS 인덱스를 나타내는 Sub-period start BS index, 서브-피리어드의 마지막 BS 인덱스를 나타내는 Sub-period end BS index, 및 Reserved를 포함할 수 있다.

도 15는 본 개시의 일 실시예에 따른, 제1 UWB 장치의 구조를 나타낸다.

도 15의 실시예에서, 제1 UWB 장치는 도 1의 UWB 장치에 해당하거나 또는 UWB 장치를 포함하거나, 또는 UWB 장치의 일부를 포함하는 전자 장치일 수 있다.

도 15의 실시예에서, 제1 UWB 장치는 로컬 컨트롤러(local controller)의 역할(role)을 수행하도록 설정된 장치일 수 있다.

도 15을 참고하면, UWB 장치는 송수신부(1510), 제어부(1520), 저장부(1530)을 포함할 수 있다. 본 개시에서 제어부는, 회로 또는 어플리케이션 특정 통합 회로 또는 적어도 하나의 프로세서라고 정의될 수 있다.

송수신부(1510)는 다른 엔티티와 신호를 송수신할 수 있다. 송수신부(1510)는 예컨대, UWB 통신 또는 OOB 통신(예컨대, BLE 통신)을 이용하여 다른 장치와 데이터를 송수신할 수 있다.

제어부(1520)는 본 개시에서 제안하는 실시예에 따른 UWB 장치의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(1520)는 상기에서 기술한 순서도에 따른 동작을 수행하도록 각 블록 간 신호 흐름을 제어할 수 있다. 구체적으로, 제어부(1520)는, 예컨대, 도 1 내지 14c를 참조하여 설명한 UWB 장치의 동작(예컨대, UWB 장치의 프레임워크 또는 UWBS의 동작)을 제어할 수 있다.

제어부(1520)는 복수의 UWB 장치들이 통신하는 슈퍼프레임(superframe)에 대한 설정 정보를 포함하는 비콘 메시지를 제2 UWB 장치로부터 수신하도록 제어하고, 상기 설정 정보에 기반하여 상기 슈퍼프레임 내 HP(hybrid period) 및 ROP(ranging-only period)를 확인할 수 있다. 제어부(1520)는 상기 HP 및 상기 ROP에 기반하여 제3 UWB 장치와 통신할 수 있다.

실시예에 따라, 상기 HP는 적어도 하나의 CFP(contention free period) 및 적어도 하나의 CAP(contention access period)를 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 상기 ROP는 TWR(two way ranging)을 위한 서브-ROP 및 OWR(one-way ranging)을 위한 서브-ROP 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.

실시예에 따라, 상기 제1 UWB 장치는 로컬 컨트롤러(local controller)로 설정되고, 상기 제2 UWB 장치는 글로벌 코디네이터(global coordinator)로 설정되고, 상기 제3 UWB 장치는 로컬 컨트롤리(local controlee)로 설정될 수 있다.

실시예에 따라, 상기 비콘 메시지는, RSTU(ranging scheduling time unit) 단위로 정의되는 비콘 슬롯(BS) 기간(duration), BS 단위로 정의되는 비콘 인터벌, ROP에 대한 첫번째 RCM BS 인덱스, 및 서브-피리어드에 대한 정보 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.

실시예에 따라, 상기 서브-피리어드에 대한 정보는, 상기 HP 또는 상기 ROP를 지시하는 피리어드 타입, 상기 HP 또는 상기 ROP의 서브-피리어드 타입을 지시하는 정보, 서브-피리어드 ID, 상기 서브-피리어드의 시작 BS 인덱스, 상기 서브-피리어드의 마지막 BS 인덱스, 및 리저브드(reserved) 필드 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.

제어부(1520)는 상기 제1 UWB 장치와 상기 제3 UWB 장치 간 레인징 파라미터를 변경하기 위한 RCR(ranging change request)을 상기 제3 UWB 장치로부터 수신하도록 제어할 수 있다.

제어부(1520)는 상기 제1 UWB 장치에서 측정되는 센서 정보 및 상기 RCR 중에서 적어도 하나에 기반하여 상기 HP 또는 상기 ROP에 대한 CR(change request)를 전송할지 여부를 결정할 수 있다. 상기 HP 또는 상기 ROP에 대한 상기 CR을 전송하기로 결정하면, 제어부(1520)는 상기 HP 또는 상기 ROP에 대한 상기 CR을 상기 제2 UWB 장치로 전송하도록 제어할 수 있다.

제어부(1520)는 상기 제3 UWB 장치에서 측정한 센서 정보를 상기 제3 UWB 장치로부터 수신하도록 제어할 수 있다. 제어부(1520)는 상기 제1 UWB 장치에서 측정되는 센서 정보, 상기 제3 UWB 장치에서 측정한 센서 정보, 및 상기 RCR 중에서 적어도 하나에 기반하여 서브 피리어드 내 레인징 파라미터 변경이 필요한지 판단할 수 있다.

상기 서브 피리어드 내 상기 레인징 파라미터 변경이 필요하다고 판단하면, 제어부(1520)는 변경된 레인징 파라미터가 적용된 RCM(ranging control message)을 상기 제3 UWB 장치로 전송하도록 제어할 수 있다.

상기 서브 피리어드 내 상기 레인징 파라미터 변경이 필요하지 않다고 판단하면, 제어부(1520)는 레인징 파라미터 변경 없이 RCM을 상기 제3 UWB 장치로 전송하도록 제어할 수 있다.

저장부(1530)는 송수신부(1510)를 통해 송수신되는 정보 및 제어부 (1520)을 통해 생성되는 정보 중 적어도 하나를 저장할 수 있다. 예를 들어, 저장부(1530)는 예컨대, 도 1 내지 14c 를 참조하여 설명한 방법을 위해 필요한 정보 및 데이터를 저장할 수 있다.

도 16은 본 개시의 실시예에 따른 제2 UWB 장치의 구조를 나타낸다.

도 16의 실시예에서, 제2 UWB 장치는 도 1의 UWB 장치에 해당하거나 또는 UWB 장치를 포함하거나, 또는 UWB 장치의 일부를 포함하는 전자 장치일 수 있다.

도 16의 실시예에서, 제2 UWB 장치는 글로벌 코디네이터(global coordinator)의 역할을 수행하도록 설정된 장치일 수 있다.

도 16을 참고하면, 제2 UWB 장치는 송수신부(1610), 제어부(1620), 저장부(1630)를 포함할 수 있다. 본 개시에서 제어부는, 회로 또는 어플리케이션 특정 통합 회로 또는 적어도 하나의 프로세서라고 정의될 수 있다.

송수신부(1610)는 다른 엔티티와 신호를 송수신할 수 있다. 송수신부(1610)는 예컨대, UWB 통신을 이용하여 다른 장치와 데이터를 송수신할 수 있다.

제어부(1620)는 본 개시에서 제안하는 실시예에 따른 UWB 장치의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(1620)는 상기에서 기술한 순서도에 따른 동작을 수행하도록 각 블록 간 신호 흐름을 제어할 수 있다. 구체적으로, 제어부(1620)는, 예컨대, 도 1 내지 14c를 참조하여 설명한 UWB 장치의 동작을 제어할 수 있다.

제어부(1620)는 복수의 UWB 장치들이 통신하는 슈퍼프레임(superframe)에 대한 설정 정보를 포함하는 비콘 메시지를 제1 UWB 장치로 전송하도록 제어할 수 있다. 제어부(1620)는 상기 슈퍼프레임 내 HP(hybrid period) 또는 ROP(ranging-only period)에 대한 변경을 요청하는 CR(change request)을 상기 제1 UWB 장치로부터 수신하도록 제어할 수 있다. 제어부(1620)는 상기 CR에 기반하여 상기 슈퍼프레임 내 상기 HP 또는 상기 ROP를 변경할 수 있다.

실시예에 따라, 상기 제1 UWB 장치는 로컬 컨트롤러(local controller)로 설정되고, 상기 제2 UWB 장치는 글로벌 코디네이터(global coordinator)로 설정될 수 있다.

저장부(1630)는 송수신부(1610)를 통해 송수신되는 정보 및 제어부 (1620)을 통해 생성되는 정보 중 적어도 하나를 저장할 수 있다. 예를 들어, 저장부(1630)는 예컨대, 도 1 내지 14c 를 참조하여 설명한 방법을 위해 필요한 정보 및 데이터를 저장할 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

제1 UWB(ultra wide band) 장치의 동작 방법에 있어서,
복수의 UWB 장치들이 통신하는 슈퍼프레임(superframe)에 대한 설정 정보를 포함하는 비콘 메시지를 제2 UWB 장치로부터 수신하는 단계;
상기 설정 정보에 기반하여 상기 슈퍼프레임 내 HP(hybrid period) 및 ROP(ranging-only period)를 확인하는 단계; 및
상기 HP 및 상기 ROP에 기반하여 제3 UWB 장치와 통신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 HP는 적어도 하나의 CFP(contention free period) 및 적어도 하나의 CAP(contention access period)를 포함하고,
상기 ROP는 TWR(two way ranging)을 위한 서브-ROP 및 OWR(one-way ranging)을 위한 서브-ROP 중에서 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 제1 UWB 장치는 로컬 컨트롤러(local controller)로 설정되고,
상기 제2 UWB 장치는 글로벌 코디네이터(global coordinator)로 설정되고,
상기 제3 UWB 장치는 로컬 컨트롤리(local controlee)로 설정되는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 제1 UWB 장치와 상기 제3 UWB 장치 간 레인징 파라미터를 변경하기 위한 RCR(ranging change request)을 상기 제3 UWB 장치로부터 수신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제4항에 있어서,
상기 제1 UWB 장치에서 측정되는 센서 정보 및 상기 RCR 중에서 적어도 하나에 기반하여 상기 HP 또는 상기 ROP에 대한 CR(change request)를 전송할지 여부를 결정하는 단계; 및
상기 HP 또는 상기 ROP에 대한 상기 CR을 전송하기로 결정하면, 상기 HP 또는 상기 ROP에 대한 상기 CR을 상기 제2 UWB 장치로 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제4항에 있어서,
상기 제3 UWB 장치에서 측정한 센서 정보를 상기 제3 UWB 장치로부터 수신하는 단계; 및
상기 제1 UWB 장치에서 측정되는 센서 정보, 상기 제3 UWB 장치에서 측정한 센서 정보, 및 상기 RCR 중에서 적어도 하나에 기반하여 서브 피리어드 내 레인징 파라미터 변경이 필요한지 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제6항에 있어서,
상기 서브 피리어드 내 상기 레인징 파라미터 변경이 필요하다고 판단하면, 변경된 레인징 파라미터가 적용된 RCM(ranging control message)을 상기 제3 UWB 장치로 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제6항에 있어서,
상기 서브 피리어드 내 상기 레인징 파라미터 변경이 필요하지 않다고 판단하면, 레인징 파라미터 변경 없이 RCM을 상기 제3 UWB 장치로 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 비콘 메시지는,
RSTU(ranging scheduling time unit) 단위로 정의되는 비콘 슬롯(BS) 기간(duration), BS 단위로 정의되는 비콘 인터벌, ROP에 대한 첫번째 RCM BS 인덱스, 및 서브-피리어드에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제9항에 있어서, 상기 서브-피리어드에 대한 정보는,
상기 HP 또는 상기 ROP를 지시하는 피리어드 타입, 상기 HP 또는 상기 ROP의 서브-피리어드 타입을 지시하는 정보, 서브-피리어드 ID, 상기 서브-피리어드의 시작 BS 인덱스, 상기 서브-피리어드의 마지막 BS 인덱스, 및 리저브드(reserved) 필드를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제2 UWB(ultra wide band) 장치의 동작 방법에 있어서,
복수의 UWB 장치들이 통신하는 슈퍼프레임(superframe)에 대한 설정 정보를 포함하는 비콘 메시지를 제1 UWB 장치로 전송하는 단계;
상기 슈퍼프레임 내 HP(hybrid period) 또는 ROP(ranging-only period)에 대한 변경을 요청하는 CR(change request)을 상기 제1 UWB 장치로부터 수신하는 단계; 및
상기 CR에 기반하여 상기 슈퍼프레임 내 상기 HP 또는 상기 ROP를 변경하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제11항에 있어서,
상기 HP는 적어도 하나의 CFP(contention free period) 및 적어도 하나의 CAP(contention access period)를 포함하고,
상기 ROP는 TWR(two way ranging)을 위한 서브-ROP 및 OWR(one-way ranging)을 위한 서브-ROP 중에서 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제11항에 있어서,
상기 제1 UWB 장치는 로컬 컨트롤러(local controller)로 설정되고,
상기 제2 UWB 장치는 글로벌 코디네이터(global coordinator)로 설정되는 것을 특징으로 하는 방법.
제11항에 있어서, 상기 비콘 메시지는,
RSTU(ranging scheduling time unit) 단위로 정의되는 비콘 슬롯(BS) 기간(duration), BS 단위로 정의되는 비콘 인터벌, ROP에 대한 첫번째 RCM BS 인덱스, 및 서브-피리어드에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제14항에 있어서, 상기 서브-피리어드에 대한 정보는,
상기 HP 또는 상기 ROP를 지시하는 피리어드 타입, 상기 HP 또는 상기 ROP의 서브-피리어드 타입을 지시하는 정보, 서브-피리어드 ID, 상기 서브-피리어드의 시작 BS 인덱스, 상기 서브-피리어드의 마지막 BS 인덱스, 및 리저브드(reserved) 필드를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1 UWB(ultra wide band)에 있어서,
송수신부; 및
제어부를 포함하고, 상기 제어부는,
복수의 UWB 장치들이 통신하는 슈퍼프레임(superframe)에 대한 설정 정보를 포함하는 비콘 메시지를 제2 UWB 장치로부터 수신하도록 제어하고,
상기 설정 정보에 기반하여 상기 슈퍼프레임 내 HP(hybrid period) 및 ROP(ranging-only period)를 확인하고,
상기 HP 및 상기 ROP에 기반하여 제3 UWB 장치와 통신하는 것을 특징으로 하는 장치.
제16항에 있어서,
상기 HP는 적어도 하나의 CFP(contention free period) 및 적어도 하나의 CAP(contention access period)를 포함하고,
상기 ROP는 TWR(two way ranging)을 위한 서브-ROP 및 OWR(one-way ranging)을 위한 서브-ROP 중에서 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제16항에 있어서, 상기 비콘 메시지는,
RSTU(ranging scheduling time unit) 단위로 정의되는 비콘 슬롯(BS) 기간(duration), BS 단위로 정의되는 비콘 인터벌, ROP에 대한 첫번째 RCM BS 인덱스, 및 서브-피리어드에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제2 UWB(ultra wide band) 장치에 있어서,
송수신부; 및
제어부를 포함하고, 상기 제어부는,
복수의 UWB 장치들이 통신하는 슈퍼프레임(superframe)에 대한 설정 정보를 포함하는 비콘 메시지를 제1 UWB 장치로 전송하도록 제어하고,
상기 슈퍼프레임 내 HP(hybrid period) 또는 ROP(ranging-only period)에 대한 변경을 요청하는 CR(change request)을 상기 제1 UWB 장치로부터 수신하도록 제어하고,
상기 CR에 기반하여 상기 슈퍼프레임 내 상기 HP 또는 상기 ROP를 변경하는 것을 특징으로 하는 장치.
제19항에 있어서,
상기 제1 UWB 장치는 로컬 컨트롤러(local controller)로 설정되고,
상기 제2 UWB 장치는 글로벌 코디네이터(global coordinator)로 설정되는 것을 특징으로 하는 장치.