WO2017043867A1 - 무선 통신 시스템에서 위치 추정 방법 및 장치 - Google Patents

무선 통신 시스템에서 위치 추정 방법 및 장치 Download PDF

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WO2017043867A1
WO2017043867A1 PCT/KR2016/010035 KR2016010035W WO2017043867A1 WO 2017043867 A1 WO2017043867 A1 WO 2017043867A1 KR 2016010035 W KR2016010035 W KR 2016010035W WO 2017043867 A1 WO2017043867 A1 WO 2017043867A1
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류현석
박정호
쉬에펑
최상원
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삼성전자 주식회사
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Definitions

  • the present disclosure relates to a method and apparatus for measuring a position of a terminal in a wireless communication system.
  • a 5G communication system or a pre-5G communication system is called a system after a 4G network (Beyond 4G Network) or a system after an LTE system (Post LTE).
  • 5G communication systems are being considered for implementation in the ultra-high frequency (mmWave) band (eg, such as the 60 Gigabit (60 GHz) band).
  • mmWave ultra-high frequency
  • FD-MIMO massive array multiple input / output
  • FD-MIMO massive array multiple input / output
  • Array antenna, analog beam-forming, and large scale antenna techniques are discussed.
  • 5G communication systems have advanced small cells, advanced small cells, cloud radio access network (cloud RAN), ultra-dense network (ultra-dense network) , Device to Device communication (D2D), wireless backhaul, moving network, cooperative communication, Coordinated Multi-Points (CoMP), and interference cancellation
  • cloud RAN cloud radio access network
  • ultra-dense network ultra-dense network
  • D2D Device to Device communication
  • wireless backhaul moving network
  • cooperative communication Coordinated Multi-Points (CoMP), and interference cancellation
  • Hybrid FSK and QAM Modulation FQAM
  • SWSC Slide Window Superposition Coding
  • ACM Advanced Coding Modulation
  • FBMC Fan Bank Multi Carrier
  • NOMA non orthogonal multiple access
  • SCMA sparse code multiple access
  • a 5G communication system or a pre-5G communication system is called a system after a 4G network (Beyond 4G Network) or a system after an LTE system (Post LTE).
  • positioning Due to the development of mobile communication technology, the proportion of mobile communication users is rapidly increasing, and the Federal Communications Commission (FCC) has decided to measure users' location (hereinafter referred to as "positioning") for the public safety of mobile users. A high level of requirements (location error range within 3 m) is presented.
  • IoT Internet of Things
  • 3GPP 3rd Generation Partnership Project
  • indoor and outdoor positioning performance improvement is considered through a wireless communication-based positioning technique that uses a difference in reception timing of signals transmitted by nodes which have been previously identified.
  • Nodes used for positioning are a base station, a relay, a fixed device-to-device (D2D) node, a global positioning system (GPS), and a mobile D2D terminal whose location is known (by conventional positioning technology). This can be
  • the present disclosure provides a method and apparatus for improving the precision of RSTD estimation when performing a positioning operation in a wireless communication system.
  • the present disclosure provides a method and apparatus capable of measuring whether overlap between paths has occurred and the degree of overlap upon reception of reference signals in a wireless communication system.
  • the present disclosure provides a method and apparatus for extending a PRS transmission bandwidth to improve the accuracy of positioning when detecting inter-path overlap in a wireless communication system.
  • the present disclosure provides a method and apparatus for removing interference components due to overlapping paths remaining after extending the transmission bandwidth of a PRS in a wireless communication system.
  • the present disclosure provides a method and apparatus for estimating a location of a specific terminal using signal transmission and reception between D2D terminals in a wireless communication system.
  • the present disclosure provides a signal resource or a radio resource for transmitting and receiving signals when transmitting and receiving a signal between a D2D terminal, a serving base station, and a network server in a wireless communication system.
  • a method for supporting location measurement of a terminal may include receiving the reference signal using a first bandwidth from each of a plurality of anchor nodes scheduled to transmit a reference signal from a network server; And checking whether a path-overlap occurs between the anchor nodes and the terminal based on a symmetry of a channel impulse response of the received reference signal, and overlapping between the paths. Occurs, transmitting a bandwidth extension request message to the network server, and using a second bandwidth greater than the first bandwidth from each of the plurality of anchor nodes in response to transmission of the bandwidth extension request message. Receiving the signal; and using the reference signals received using the second bandwidth, To measure the position of the words comprises the step of generating the necessary information.
  • a method of supporting a location measurement of a terminal by a network server includes: scheduling transmission of reference signals using a first bandwidth to a plurality of anchor nodes, and channel impulse of the reference signals; Based on the symmetry of the response, if an overlapping path between the anchor nodes and the terminal is detected by the terminal receiving the reference signals using the first bandwidth, receiving a bandwidth extension request message from the terminal. And scheduling transmission of a reference signal using a second bandwidth greater than the first bandwidth to each of the plurality of anchor nodes, wherein the reference signal transmitted using the second bandwidth is determined by the terminal. Characterized in that it is used to measure position.
  • FIG. 1 is a view illustrating an OTDoA method and a UTDoA method, which are positioning methods based on a cellular communication system used in an LTE system;
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a general manner of detecting FAP and estimating RSTD based on CIR;
  • 5A and 5B are diagrams illustrating possible cases in an initialization / request procedure in step 411 of FIG. 4;
  • 6A and 6B illustrate possible cases for transmitting and receiving PRS scheduling and auxiliary data in step 413 of FIG. 4;
  • FIG. 7A and 7B illustrate possible cases in the inter-path overlap detection and bandwidth extension request step of step 417 of FIG. 4;
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an operation of a terminal receiving a PRS according to an embodiment of the present disclosure
  • FIG. 9 illustrates a method of detecting occurrence of overlap between paths in accordance with an embodiment of the present disclosure
  • FIG. 10 illustrates a configuration of a receiver for performing an operation including an iterative IPI cancellation scheme according to an embodiment of the present disclosure.
  • Embodiments of the present disclosure described below are separated for convenience of description, but at least two or more embodiments may be combined and performed within a range that does not conflict with each other.
  • first and second may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
  • first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component.
  • LTE Long-Term Evolution
  • LTE-A Long-Term Evolution-Advanced
  • HSDPA high speed downlink packet access
  • HSUPA high speed uplink packet access
  • 3GPP2 3rd generation project partnership 2
  • a high rate packet data (HRPD) mobile communication system, a 3GPP2 wideband code division multiple access (WCDMA) mobile communication system, and a 3GPP2 code division multiple access (Code Division Multiple Access) CDMA) mobile communication system, Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) 802.16m communication system, and evolved packet system System (EPS), Mobile Internet Protocol (Mobile IP) system and the like can be applied to various communication systems.
  • HRPD packet data
  • WCDMA wideband code division multiple access
  • CDMA Code Division Multiple Access
  • IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers
  • EPS evolved packet system System
  • Mobile IP Mobile Internet Protocol
  • the wireless communication-based positioning technique transmits / receives a reference signal (RS) between at least three nodes and a target terminal that knows a location in advance, and receives them by the nodes or the target terminal.
  • the location of the target terminal is estimated based on a reception time of a reference signal and location information of the nodes known in advance.
  • the positioning scheme of wireless communication in the LTE system may be based on downlink-based Observed Time-Difference of Arrival (OTDoA) or uplink based on whether the entity transmitting the reference signal is a node or a terminal.
  • OTDOA downlink-based Observed Time-Difference of Arrival
  • UTDoA Uplink Observed Time-Difference of Arrival
  • FIG. 1 is a view illustrating an OTDoA scheme and a UTDoA scheme, which are positioning methods based on a cellular communication system used in an LTE system.
  • the terminal 101 includes a base station 1 111, which is a serving eNB, and a base station 2 112, which is two or more neighbor eNBs, and a base station 3 113.
  • a positioning reference signal PRS
  • PRS positioning reference signal
  • the terminal 101 receives the PRS transmitted by the base station 2 112 and the base station 3 113 based on the downlink reception time for the base station 1 111, which is its serving base station, between the received PRSs.
  • a reference signal time difference (RSTD) which is a time difference occurring at s, is estimated.
  • the estimated RSTD value is shown in Equation 1 below.
  • T 1 , T 2 , and T 3 are transmission reference times of the base station 1 111, the base station 2 112, and the base station 3 113, respectively, and ⁇ 1 , ⁇ 2 , and ⁇ 3 are respectively.
  • TDoA propagation delay difference
  • ⁇ i - ⁇ 1 corresponding to Time-Difference of Arrival and (T i -T 1 ), which is a reference time difference between two base stations, is summed.
  • the network server 140 identifies the base stations in advance.
  • TDoA information may be derived from the RSTD value by using the reference time difference information between the base stations, and the distance difference between the two base stations 112 and 113 and the terminal 101 is calculated from the TDoA and the two base stations 112 and 113.
  • the position of the terminal 101 may be estimated by calculating the intersection point 155 of the two or more hyperbolic curves 151 and 153.
  • the base station 1 111 serving as the serving base station instructs the terminal 101 to transmit a SRS (Sounding-Reference Signal), which is a reference signal for uplink channel state measurement, and the terminal 101 Send SRS.
  • SRS Sounding-Reference Signal
  • the neighboring base stations 112 and 113 receive the SRS, calculate the RSTD therefrom, and transmit the calculated RSTD to the network server 140, the location of the terminal 101 may be estimated.
  • the subject calculating the RSTD varies only with a base station or a terminal, and the basic principles of the two methods are the same.
  • the RSTD value calculated by the receiver is replaced with the distance between the transmitter and the receiver.
  • the estimated RSTD value should be a measure of a signal propagated through a line-of-sight (LOS) path between two paths to enable accurate positioning.
  • LOS line-of-sight
  • NLOS non-line-of-sight
  • the signal that passes through the first-arrival path (FAP) first among the signals received from the plurality of paths may be regarded as a line of sight (LOS) signal component.
  • the receiver generally performs a channel impulse response (CIR) estimation when estimating the RSTD, and then selects a path having the smallest time delay among the paths having a power above a certain threshold to the FAP.
  • the time delay of the path is estimated by RSTD.
  • each path in the CIR estimated through any band-limited reference signal is in the form of a sink function where the half-width of the main-lobe is the inverse of the bandwidth-bandwidth. Appears. Due to this characteristic, the larger the bandwidth of the reference signal, the closer each of the paths is in the form of a tone. On the contrary, the smaller the bandwidth of the reference signal is, the larger the path is in the form of a wide sync function. According to this characteristic, each path component is dispersed to an adjacent path region and observed in a form in which path-overlap occurs between adjacent paths.
  • the shape of the CIR may be modified so that a peak value may be measured at a position other than the position of the original path. If the peak value is detected at such a different position, an error may occur when the RSTD is detected at the receiving side.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a general scheme of detecting FAP and estimating RSTD based on CIR.
  • the X axis represents a sample index and the Y axis represents the power of the CIR.
  • the UE detects the CIR by receiving the PRS transmitted by the base station, and regards the path having the smallest time delay among the paths having a power higher than or equal to a specific threshold value 201 as a "first-arrival path (FAP)". can do.
  • the RSTD value 203 corresponding to the integer multiple of the sampling interval T s can be detected from the sample index of the FAP thus detected.
  • the RSTD value corresponding to a fraction of the sampling interval cannot be detected. Therefore, a value within the range of [-0.5 T s , -0.5 T s ] between the sample index value of the detected FAP and the actual RSTD value is not detected.
  • Branches have a Fractional Timing Offset (FTO).
  • the PRS transmitted by the base station has a bandwidth of 1.5 MHz to 20 MHz according to the configuration of the base station. Also, since the UE samples the received signal by applying a sampling rate corresponding to the system bandwidth, when the system bandwidth is small, the sampling rate is lowered, and thus the accuracy of the estimation is lowered when estimating the RSTD on a sample basis. That is, when the system bandwidth is small, a problem arises in that the size of the FTO having a value within the range of [-0.5 T s , -0.5 T s ] increases.
  • the FFT fast Fourier transform
  • FTO Fractional Timing Offset
  • ELD early-late detection
  • 3 is a view for explaining the principle of operation of the ELD-based algorithm.
  • An ELD-based algorithm estimates Channel Frequency Response (CFR) (H (k)) using pilot subcarriers in the frequency domain as in a conventional OFDM system, and calculates 0.5 T s and -0.5 T s for the corresponding CFR.
  • CFR Channel Frequency Response
  • H E ( k ) and H L ( k ) After generating new CFR H E ( k ) and H L ( k ) with the corresponding linear phase rotation, IFFT each to ⁇ 0.5 T s Get CIR h E [ n ] and h L [ n ] as many as preceding / delayed. This process is represented by Equations 2 and 3 below.
  • 2 , P L
  • Equation 4 the ELD-based algorithm calculates an FTO metric D as shown in Equation 4 below.
  • the RSTD estimate at the receiving end is a sum of an integer multiple delay of the sample interval obtained from the sample index of the FAP and an estimated FTO.
  • an estimation error occurs due to the overlap between paths in an invisible line (NLOS) environment.
  • NLOS invisible line
  • the Second Path Delay between FAP and Second Arrival Path (SAP) is not greater than 2 / BW in an NLOS channel environment with multiple paths.
  • SAP Second Arrival Path
  • peak values may be observed at positions other than the original path position due to irregular changes in the shape of the CIR due to the cancellation / reinforcement interference between the paths. Errors can occur during detection.
  • a bandwidth of up to 66.7 MHz is required for the main lobe overlap avoidance, and a bandwidth of 200 MHz up to the overlap avoidance to the first side lobe. It can be seen that this is required.
  • the bandwidth required for the actual UE to estimate the correct RSTD value depends on the channel situation of each UE. It depends greatly. In conclusion, wide bandwidth is required to improve the precision of RSTD estimation.
  • the present disclosure provides a method and apparatus for improving the precision of RSTD estimation when performing a positioning operation in a wireless communication system.
  • the present disclosure provides a method and apparatus capable of measuring whether overlap between paths has occurred and the degree of overlap upon reception of reference signals in a wireless communication system.
  • the present disclosure provides a method and apparatus for extending a PRS transmission bandwidth to improve the accuracy of positioning when detecting inter-path overlap in a wireless communication system.
  • the present disclosure provides a method and apparatus for removing interference components due to overlapping paths remaining after extending the transmission bandwidth of a PRS in a wireless communication system.
  • ProSe Proximity Service
  • 3GPP LTE Rel-12 3GPP LTE Rel-12
  • the present disclosure is not limited to ProSe, but may also be applied to a base station-based positioning technique in a 3GPP LTE system or to simultaneously use a base station and a D2D node.
  • LTE Long Term Evolution
  • it can be applied to other systems such as Bluetooth, Wi-Fi, and global positioning system.
  • location measurement is performed using the OTDoA method and the UTDoA method, which are based on the existing cellular communication system, using D2D communication. That is, as described in FIG. 1, in the conventional OTDoA method and the UTDoA method, the terminal performs communication with the serving base station and neighbor base stations to calculate the RSTD.
  • the terminal calculates the RSTD by communicating with D2D terminals around the terminal instead of the base stations.
  • a location estimation method based on OTDoA which is a downlink method, is as follows.
  • the terminal receives "D2D PRS" (hereinafter, abbreviated as "PRS") transmitted from another D2D terminal with a bandwidth set as an initial value, and checks whether an overlap between paths is detected as proposed in the present disclosure. If overlapping has occurred and the bandwidth of the PRS is not the maximum bandwidth allowed in the system, the network server or the like may be requested to allow the expansion of the bandwidth.
  • PRS "D2D PRS”
  • the network server or the like schedules to transmit the PRS having the extended bandwidth to the D2D terminals, the D2D terminals transmit the PRS having the extended bandwidth again, and the corresponding terminal has the PRS having the extended bandwidth. Listen for them and check again for overlapping paths. If the overlap does not occur, the terminal may calculate the RSTD and upload it to the network server. The network server may estimate the location of the terminal using the uploaded RSTD. If the bandwidth is received even when the PRS is extended, overlap between paths occurs, and if the expanded bandwidth is the maximum allowable bandwidth of the system, the bandwidth extension can no longer be requested. Therefore, if overlapping between paths occurs even though PRSs having extended bandwidths are received, an operation of removing overlapping paths remaining before estimating the RSTD may be additionally performed. The manner of eliminating overlap between paths will be described later.
  • an “anchor node” may be a fixed D2D terminal that is pre-installed at a specific location by a network operator.
  • location information of each anchor node may be preset. It may be known to the anchor node, the surrounding anchor node and the network server.
  • the anchor node may be a mobile D2D terminal whose position is previously determined through a conventional positioning technique such as GPS, and even in this case, location information of the anchor node may be grasped by the anchor node and the network server.
  • the terminal communicates with the plurality of anchor nodes to estimate the RSTD. That is, the terminal may receive the PRS from the plurality of anchor nodes or transmit the PRS to the plurality of anchor nodes.
  • anchor node will mean “a plurality of anchor nodes” unless the anchor node clearly means one anchor node.
  • the network server since the network server is connected to the serving base station, when communicating with the terminal or anchor nodes, the network server communicates via the serving base station. Therefore, in the following description, the UE or the anchor nodes communicating with the network server indicates that the UE or the anchor nodes communicate with each other via the serving base station even if the serving base station is omitted.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating the overall operation of the D2D-based positioning method according to an embodiment of the present disclosure.
  • Step 411 is an initialization / request step, in which a location request is performed by the terminal 401 or the network server 407, and around the terminal 401 that the network server 407 can utilize for positioning. Information exchange is performed to determine the anchor node 403 of.
  • the initialization and requesting steps of step 411 may be various embodiments depending on whether the OTDoA-based or the UTDoA-based. These various embodiments will be described in detail in FIG. 5.
  • PRS scheduling and auxiliary data are transmitted and received.
  • PRS transmission for positioning is scheduled, and auxiliary data necessary for PRS reception is delivered to a receiving side receiving the PRS.
  • the initial bandwidth of the initial PRS is applied to a fixed initial bandwidth (Initial BW), the size of the initial bandwidth for the PRS transmission may be predefined or configured by the network server (407).
  • Step 413 may be implemented in the OTDoA method and the UTDoA method based on whether the subject transmitting the PRS is the anchor node 403 or the terminal 401.
  • the step 413 may be implemented differently depending on the case where the type of the signal utilized as the PRS is a demodulation-reference signal (DM-RS) for demodulating a physical sidelink shared channel (PSSCH) signal and a sounding reference signal (SRS).
  • DM-RS demodulation-reference signal
  • PSSCH physical sidelink shared channel
  • SRS sounding reference signal
  • a specific procedure may vary depending on the type of the auxiliary data and the transmission method.
  • the auxiliary data transmitted to the terminal 401 receiving the PRS is not necessary to receive the essential auxiliary data (essential auxiliary data) and PRS necessary for the PRS reception, but the terminal 401 directly estimates its location. It can be divided into optional auxiliary data required for the purpose.
  • the auxiliary data may be transmitted by the network server 407 or a subject transmitting the PRS may be directly transmitted to the terminal 401.
  • the PRS transmission is performed by an entity that has been scheduled for PRS transmission in step 413.
  • the entity transmitting the PRS and the entity receiving the PRS may be the anchor node 403 and the terminal 401 around the terminal 401.
  • the terminal 401 transmits the PRS, and the terminal ( Anchor node 403 around 401 may receive the PRS.
  • the bandwidth of the PRS transmitted in step 415 becomes the initial bandwidth.
  • step 417 the entity that receives the PRS in step 415 detects whether or not the overlap between paths due to the multipath occurs, and requests to retransmit the PRS having an extended bandwidth (bandwidth) according to the detection result. In accordance with the request, scheduling for PRS retransmission and transmission and reception of related auxiliary data are performed. Specific operations for the terminal 401 to detect the overlap between paths will be described later. If no overlap between paths is detected, RSTD detection may be performed in step 421. On the other hand, if overlapping between paths is detected, bandwidth extension is requested to the entity transmitting the PRS to improve the detected overlapping paths.
  • PRS transmission and reception is performed by applying the extended PRS bandwidth in step 417.
  • the transmission may be performed by the same procedure as that of step 415 except that the transmission bandwidth is extended.
  • step 421 the calculation of the RSTD and / or the position estimation of the terminal 401 itself is performed using the received PRS.
  • the terminal 401 may optionally improve the estimation accuracy by applying an overlapping elimination algorithm between repetitive paths. A detailed operation of the method for removing overlapping paths between repetitive paths will be described later.
  • the UE 401 estimates the RSTD, in step 413, the UE 401 directly performs positioning or uploads the RSTD to the network server 407 according to the applied method in each case. Positioning of 401 may be performed.
  • each entity may include components for performing a function described in an embodiment of the present disclosure.
  • the network server 407 may include a transceiver for transmitting and receiving signals to and from an external entity, a scheduling unit for scheduling PRS transmission, a controller for controlling the overall operation, and the like.
  • the serving base station 405 may also include a transceiver, a controller, and the like.
  • 5A and 5B illustrate possible cases in an initialization / request procedure in step 411 of FIG. 4.
  • 5A and 5B illustrate six cases, and are referred to as ⁇ Option 1.1> 510 to ⁇ Option 1.6> 560 for convenience of description.
  • ⁇ Option 1.1> 510 to ⁇ Option 1.3> 530 are cases based on the OTDoA scheme, and the terminal 401 requests a location request message.
  • the terminal 401 transmits a positioning request message directly to the network server 407 (511).
  • This procedure may be performed by modifying an LTE Positioning Protocol (LPP), which is an application level protocol defined for making a positioning request to the network server 407 when performing a positioning operation based on a conventional base station.
  • LTP LTE Positioning Protocol
  • the positioning request message of the terminal 401 may be transmitted through a PUSCH (Physical Uplink Shared Channel).
  • the positioning request message includes ID (IDendification: ID) information for the anchor node 403 around the terminal 401.
  • each terminal 401 should be able to grasp the existence of the anchor node 403 located in its vicinity and ID information of each anchor node 403 in advance. This may be done through the D2D terminal 401 discovery operation of the terminal 401. For example, when the anchor node 403 transmits its D2D terminal 401 discovery message, the anchor node 403 searches for additional information (eg, Application ID, Flag bits) indicating that the node is a node for supporting the positioning operation. By including in the transmission, it can inform the terminal 401 that the anchor node 403 exists.
  • additional information eg, Application ID, Flag bits
  • the network server 407 receiving the positioning request message may know which anchor node 403 is located around the terminal 401.
  • the distance between the anchor node 403 and the terminal 401 is close to have a high signal-to-noise power ratio (SNR) and LoS probability.
  • the anchor node 403 supporting the positioning of the terminal 401 may be selected in the following manner.
  • the terminal 401 uploads a list of all anchor nodes 403 that have successfully searched to the network server 407, and the network server 407 may select the anchor node 403.
  • the terminal 401 uploads the RSRP of the discovery signal received from each anchor node 403 together, and the network server 407 partially anchors the node 403 close to the terminal 401 based on the RSRP. Can be selected.
  • the terminal 401 may upload a list of all anchor nodes 403 that have successfully searched to the network server 407, and select the anchor node 403 from the network server 407. In this case, considering that the positioning performance may vary according to the geometric arrangement of each anchor node 403, the network server 407 may select some anchor node 403 in consideration of the arrangement of the anchor node 403.
  • the terminal 401 uploads a list of all anchor nodes 403 that have been successfully searched to the network server 407, and the network server 407 may select the anchor node 403.
  • the terminal 401 uploads the RSRP of the discovery signal received from each anchor node 403 together, and the network server 407 considers the layout structure of the RSRP and the anchor node 403 together, and thus some anchor nodes 403. ) Can be selected.
  • the terminal 401 selects an anchor node 403 whose receive power of the discovery signal is higher than or equal to a predetermined level among a plurality of surrounding anchor nodes 403, or a predetermined number of anchor nodes in order of receiving power of the discovery signal being higher. 403 may be selected and only the ID of the selected anchor node 403 may be reported to the network server 407.
  • the terminal 401 requests positioning of the surrounding anchor node 403 (521).
  • a discovery message is transmitted on a physical sidelink discovery channel (PSDCH), which is a channel for discovery of the D2D terminal 401
  • PSSCH Physical Sidelink Shared Channel
  • the anchor node 403 receiving the positioning request message from the terminal 401 requests the base station 405 for PRS scheduling (523).
  • the anchor node 403 may be limited to request PRS scheduling.
  • the anchor node 403 supporting the positioning of the terminal 401 may be selected in the following way.
  • the D2D nodes receiving the PSDCH or PSSCH signal transmitted by the terminal 401 request the PRS scheduling from the base station 405 and transmit the RSRP of the signal received from the terminal 401 to the base station 405.
  • the base station 405 selects some of the D2D nodes as anchor nodes 403 supporting positioning of the terminal 401 in consideration of the received RSRP and schedules PRS transmission of the corresponding anchor node 403.
  • the D2D nodes that receive the PSDCH or PSSCH signal transmitted by the terminal 401 with a predetermined power or more become nodes that support positioning, that is, anchor nodes 403, and request the PRS scheduling from the base station 405.
  • the terminal 401 requests the positioning of the neighboring anchor node 403 in the same form as the ⁇ Option 1.2>, and the anchor node 403 that receives the terminal (401) requests the positioning ( The network server 407 is notified of the existence of the 401 and the ID information of the terminal 401.
  • the anchor node 403 supporting the positioning of the terminal 401 may be selected in the following manner.
  • each anchor node 403 transmits the RSRP of the discovery signal or the D2D communication signal transmitted from the terminal 401 to the network server 407 so that the network server 407 sends the anchor node 403 based on the RSRP. Can help you choose.
  • each anchor node 403 uploads the RSRP of the discovery signal or the D2D communication signal transmitted by the terminal 401 to the network server 407, and the network server 407 geometrically arranges the RSRP and the respective D2D nodes.
  • the anchor node 403 is selected in consideration of the structure at the same time.
  • ⁇ Option 1.4> 540 to ⁇ Option 1.6> 560 are methods in which the network server 407 transmits a location request message based on the UTDoA method.
  • ⁇ Option 1.4> 540 when the network server 407 intends to perform the positioning of a specific terminal 401, a positioning capability request message asking the terminal 401 for positioning is provided. A transmission can be made (541). However, in this case, the terminal 401 should be in the RRC_CONNECTED state. Upon receiving the positioning capability request message, the terminal 401 may determine whether it is possible to perform D2D-based positioning, and may respond to it. If there are three or more anchor nodes 403 in the periphery, so that D2D-based positioning is possible, the terminal 401 may be a positioning capability response message including ID information of the neighboring anchor node 403. Is sent to the network server 407 (543). For reference, the above-described process may be performed by modifying the LPP defined in the existing LTE system.
  • the method of selecting the anchor node 403 supporting the positioning of the terminal 401 may be applied in the same manner as considered in the ⁇ Option 1.1>.
  • ⁇ Option 1.5> 550 when the network server 407 intends to perform the positioning of a specific terminal 401, the terminal 401 to the anchor node 403 expected to be located around the terminal 401. A response may be requested by transmitting a proximity request message including ID information of). Meanwhile, the anchor node 403 to which the network server 407 transmits the proximity request message may be the target of all anchor nodes 403 belonging to a specific region / country, and the serving to which the terminal 401 is connected. When the network server 407 knows the base station 405, the anchor node 403 within coverage of the serving base station 405 or the anchor node 403 within coverage of the serving base station 405 and its neighboring base stations. It can be limited to.
  • the anchor node 403 that receives a response request from the network server 407 performs a terminal 401 search to identify a neighboring terminal 552, and the terminal 401 that is requested to search from the network server 407. If found, a proximity request message including information indicating that the corresponding terminal 401 is found is transmitted to the network server 407 (553).
  • the method described in the ⁇ Option 1.3> (530) may be applied to the method of selecting the anchor node 403 supporting the positioning of the terminal 401.
  • the network server 407 transmits a proximity request message to the anchor node 403 in the same manner as the ⁇ Option 1.5> 550 so that a specific terminal 401 It is requested to check whether or not the proximity (561).
  • the anchor node 403 conducts discovery of the terminal 401 (562), and when the specific terminal 401 is found, delivers a proximity request message to the corresponding terminal 401 to the network server 407. It may be informed that has requested a location measurement (563).
  • the terminal 401 receives the positioning request message from the anchor node 403 instead of the network server 407, this operation is possible even in the RRC_IDLE state. Meanwhile, upon receiving the positioning request message, the terminal 401 transmits a positioning capability response message including ID information about the surrounding anchor node 403 to the network server 407 (565).
  • the method of selecting the anchor node 403 supporting the positioning of the terminal 401 may be applied in the same manner as considered in ⁇ Option 1.1>.
  • 6A and 6B illustrate possible cases for transmitting / receiving PRS scheduling and auxiliary data in step 413 of FIG. 4.
  • FIGS. 6A and 6B in the case of the OTDoA-based positioning method and the UTDoA-based positioning method, a signal exchange procedure, a channel through which each signal is transmitted, and types of messages transmitted are illustrated. Twelve options are shown according to various implementations, and are labeled ⁇ Option 2.1> to ⁇ Option 2.12> for convenience.
  • ⁇ Option 2.1> and ⁇ Option 2.2> are shown together with reference numeral 610 for convenience.
  • the network server 407 schedules D2D communication signal transmission to each of the anchor nodes 403 to perform OTDoA based positioning (611).
  • the anchor node 403 does not provide separate auxiliary data to the terminal 401, or in ⁇ Option 2.2>, the anchor node 403 transmits separate auxiliary data to the terminal 401. It may be done (613).
  • assistance data is not transmitted in ⁇ Option 2.1 > is indicated as " No assist.
  • each anchor node 403 is configured through a physical sidelink control channel (PSCCH) in the 3GPP LTE Rel-12 standard. This is because essential assistant data for receiving the transmitting PSSCH is already provided.
  • PSCCH physical sidelink control channel
  • the terminal 401 since the terminal 401 cannot estimate its own location, the terminal 401 uploads the estimated RSTD information to the network server 407. Thereafter, the network server 407 that knows the location information of each anchor node 403 may estimate the location of the terminal 401.
  • ⁇ Option 2.2> is a case in which the anchor node 403 transmits additional auxiliary data to the terminal 401. That is, each of the anchor nodes 403 configures its own location information and transmission time information as "selective auxiliary data" and transmits it to the terminal 401.
  • the terminal 401 may position its own location based on the optional auxiliary data.
  • the optional auxiliary data may be included in a PSSCH signal and transmitted.
  • the network server 407 schedules D2D communication signal transmission to each of the anchor nodes 403 in order to perform OTDoA-based positioning ( 621). Thereafter, the network server 407 configures the positional information and the transmission time information of the anchor node 403 as "selective auxiliary data" and transmits it to the terminal 401 (631).
  • the terminal 401 may position its own location based on the optional auxiliary data.
  • the optional auxiliary data may be included in a PDSCH signal and transmitted.
  • the network server 407 transmits optional auxiliary data, which is different from the anchor node 403 transmitting optional auxiliary data in ⁇ Option 2.2>.
  • the terminal 401 since the terminal 401 cannot estimate its own location, the terminal 401 uploads the estimated RSTD information to the network server 407. Thereafter, the network server 407 that knows the location information of each anchor node 403 may estimate the location of the terminal 401.
  • the serving base station 405 may instruct each anchor node 403 to instruct PRS transmission by scheduling a D2D communication signal transmission (631).
  • optional auxiliary data including position information and transmission time information of the anchor node 403 required for positioning of the terminal 401 should be transmitted to the terminal 401.
  • the serving base station 405 is located at the position of the anchor node 403. Since the information and the transmission time information are unknown, each anchor node 403 transmits the optional auxiliary data to the terminal 401 (633).
  • the network server 407 schedules SRS signal transmission to each of the anchor nodes 403 in order to perform OTDoA-based positioning (641). 651).
  • the terminal 401 needs auxiliary data in order to receive the SRS signal.
  • the transmission time information of the SRS signal (necessary for positioning the FFT window), the position information on the time / frequency axis of the SRS, and the SRS Sequence Index information are essential auxiliary data.
  • the position information and the transmission time information of the anchor node 403 necessary for the terminal 401 to directly estimate its position may be optional auxiliary data.
  • Reference numeral 643 denotes a case where the anchor node 403 transmits auxiliary data to the terminal 401
  • reference numeral 653 illustrates a case where the network server 407 transmits auxiliary data to the terminal 401. The detailed description is as follows.
  • the anchor node 403 may configure the essential auxiliary data and transmit it directly to the terminal 401 (Option 2.5), or may configure the essential auxiliary data and the optional auxiliary data together and transmit it directly to the terminal 401. (Option 2.6).
  • the network server 407 may transmit the essential assistance data to the terminal 401 (Option 2.7), or may transmit the essential assistance data and the optional assistance data to the terminal 401 together (Option 2.8).
  • the SRS signal is originally used for the measurement of the uplink channel state. Therefore, when using the SRS as a PRS, the serving base station 405 must distinguish between the SRS transmitted for the measurement of the uplink channel state and the SRS transmitted for the PRS. In this case, the serving base station 405 that schedules the SRS to the anchor node 403 for the PRS purpose in advance indicates that the SRS is transmitted to support the positioning operation when the SRS is transmitted from the anchor node 403 later. I recognize it. Therefore, if the serving base station 405 does not perform an operation for measuring the uplink channel state in response to the SRS for the corresponding location support, unnecessary operation for the SRS transmission for the location support can be avoided.
  • ⁇ Option 2.9> 660 assuming that the network server 407 is not involved in the positioning procedure as shown in ⁇ Option 1.2> 320 of FIG. 403 schedules uplink SRS signal transmission to instruct PRS transmission (661). In this case, in order for the terminal 401 to directly perform positioning, essential assistance data and optional assistance data described in the above ⁇ Option 2.5> to ⁇ Option 2.8> must be delivered to the terminal 401. The transmission to the D2D communication message terminal 401 including the auxiliary data (663).
  • the network server 407 schedules D2D communication signal transmission to the terminal 401 to perform the UTDoA-based positioning operation (671).
  • essential auxiliary data for receiving the PSSCH transmitted by the terminal 401 is already provided through the physical sidelink control channel (PSCCH)
  • no additional auxiliary data is provided to the anchor node 403 (Option 2. 10).
  • PSCCH physical sidelink control channel
  • each anchor node 403 transmits the RSTD information to the network server 407. Upload to.
  • the anchor node 403 cannot estimate the position of the terminal 401 independently due to the nature of the positioning method based on UTDoA regardless of whether to provide the optional auxiliary data, and thus no additional optional auxiliary data is provided. It is shown at 673 that auxiliary data is not provided to the terminal 401.
  • the network server 407 schedules SRS signal transmission to the terminal 401 in order to perform the UTDoA-based positioning operation (681, 691).
  • the terminal 401 may configure the necessary assistance data as a predetermined message in the PSSCH signal transmitted by the terminal 401 and directly transmit the necessary assistance data to the anchor node 403 (683).
  • the network server 407 may transmit the necessary assistance data to the anchor node 403 via the PDSCH (693).
  • no additional optional auxiliary data is provided to the anchor node 403.
  • FIG. 7A and 7B are diagrams illustrating possible cases in the inter-path overlap detection and bandwidth extension request operations of step 417 of FIG. 4.
  • the entity that receives the PRS detects whether or not the overlap between paths due to the multipath occurs, and requests to retransmit the PRS having the extended bandwidth according to the detection result. In accordance with the request, scheduling for PRS retransmission and transmission and reception of related auxiliary data are performed.
  • ⁇ Option 2.2> of FIG. 6A is used, and in step 417 of FIG. 4, the PRS scheduling and auxiliary data transfer methods of the same method as in ⁇ Option 2.2> are used to extend the bandwidth.
  • the bandwidth extension procedure in the same manner may be modified and applied.
  • an operation of detecting whether overlapping paths occur and a degree of overlapping is performed in the terminal 401 receiving the PRS.
  • the following four options exist according to the target of receiving the bandwidth extension request by the PRS receiving terminal 401 and the method of extending the bandwidth.
  • the four options are referred to as ⁇ Option 4.1> 710 to ⁇ Option 4.4> 740 for convenience of description.
  • ⁇ Option 4.1> 710 when the PRS receiver detects an overlap between paths, the network server 407 transmits a bandwidth extension request signal. At this time, the PRS receiver informs the network server 407 of the need for bandwidth expansion by using a 1-bit path overlap indicator, or uses a path overlap indicator composed of a plurality of bit strings. It can indicate the degree of overlap.
  • the network server 407 may determine the size of the bandwidth to be extended. As an example, the network server 407 may determine the size of the PRS bandwidth to be extended in consideration of the situation of D2D traffic load or scheduling priority in the cell.
  • the network server 407 may expand the bandwidth step by step according to a preset bandwidth level in consideration of the current PRS bandwidth. For example, referring to 710 of FIG. 7A, when a bandwidth extension request is received at the network server 407 from a receiving side that receives a PRS transmitted with an initial bandwidth (711), according to a predefined bandwidth of Extended 1 The PRS may be rescheduled to the anchor node 403 (712). Anchor node 403 extended auxiliary data and PRS 1 It transmits to the terminal 401 with the bandwidth of the size (713).
  • the terminal 401 receiving the PRS with the bandwidth of Extended 1 detects overlap between paths (714), the terminal 401 transmits a bandwidth extension request to the network server 407 again (715).
  • 407 may reschedule the PRS to anchor node 403 with a bandwidth of Extended 2 of the next level greater than Extended 1 (716).
  • the anchor node 403 transmits the auxiliary data and the PRS to the terminal 401 in a bandwidth of 2 (717).
  • the network server 407 may adjust the bandwidth based on the degree of overlapping between paths. You can also decide. That is, since the required bandwidth will also be large when a large number of overlapping paths occurs, the amount of expansion of the PRS bandwidth may be determined in proportion to the amount of overlapping paths.
  • the expanded PRS bandwidth is determined to be less than or equal to the maximum bandwidth of the PRS determined by the network server 407.
  • the bandwidth of the PRS may be set to exceed 20 MHz, which is the maximum bandwidth of one carrier component (CC) through carrier aggregation (CA).
  • CC carrier component
  • CA carrier aggregation
  • the network may inform the information on the CC that should transmit the PRS in the process of transmitting the PRS scheduling information to the PRS transmitter.
  • the auxiliary data is transmitted to the PRS receiver in the same manner as used in step 413 of FIG. 4, and the method used in step 415 of FIG. Transmit and receive PRS signals in the same way.
  • ⁇ Option 4.2> 720 when the terminal 401, which is a PRS receiver, detects an overlap between paths, a bandwidth extension request message is transmitted to the anchor node 403 that has transmitted the PRS (721).
  • the transmission of the bandwidth extension request signal may be performed through a PSDCH defined for discovery of the D2D terminal 401 or a PSSCH defined for D2D communication.
  • the anchor node 403 forwards the bandwidth extension request to the network server 407 to request rescheduling of the extended PRS (722). Thereafter, in steps 723 to 729, retransmission of the PRS whose bandwidth is extended is performed in a similar manner to steps 712 to 717 of the ⁇ Option 4.1> 710.
  • the difference between the ⁇ Option 4.2> 720 and the ⁇ Option 4.1> 710 is that the terminal 401 directly requests the bandwidth extension request message to the anchor node 403 which has transmitted the PRS (721, 726).
  • the bandwidth indicator is information indicating a bandwidth size required to detect the RSTD with sufficient precision, and may be configured as a predetermined number of bit strings, and may indicate the number of resource blocks (RBs) on a frequency axis or in advance. It may be index information indicating one of the determined bandwidth levels.
  • the terminal 401 may determine a bandwidth required by the terminal 401 and indicate the determined bandwidth. In this case, the amount of bandwidth required by the terminal 401 may be determined based on the degree of overlap between paths.
  • the terminal 401 may determine the bandwidth of the bandwidth indicator to remove the path between the paths of the specific level. The value can be determined.
  • the terminal 401 may analyze information about RSTD estimation precision for each degree of overlap between paths through pre-simulation and store the data in a table form or receive the information from the network server 407. Based on the information on the RSTD estimation precision, the amount of bandwidth required may be determined by considering the degree of overlap between the paths and / or the RSTD estimation precision required for each application, and the determined bandwidth may be requested using the bandwidth indicator. .
  • the network server 407 schedules PRS retransmission to the anchor node 403 at the requested bandwidth (532), and the anchor node 403 transmits the necessary assistance data, and the PRS Resend (733).
  • ⁇ Option 4.4> 740 when the terminal 401 receiving the PRS detects an overlap between paths, the terminal 401 directly transmits the bandwidth indicator to the anchor node 403 which has transmitted the PRS (741). Upon receiving the bandwidth indicator, the anchor node 403 requests the network server 407 for scheduling to retransmit the PRS with the requested bandwidth (742). Subsequently, retransmission of the PRS whose bandwidth is extended in the same manner as ⁇ Option 4.3> is performed. Unlike ⁇ Option 4.3>, the ⁇ Option 4.4> 740 has a difference in that the terminal 401 does not directly transmit the bandwidth indicator to the network server 407 but through the anchor node 403. Accordingly, the terminal 401 may transmit the bandwidth extension request message to the anchor node 403 through the PSDCH or the PSSCH, and the anchor node 403 may perform the scheduling request through the PUSCH.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an operation of a terminal receiving a PRS according to an embodiment of the present disclosure.
  • step 801 the terminal receives the PRS and auxiliary data for receiving the PRS transmitted according to the initial bandwidth.
  • the UE receives the PRS and detects overlapping paths.
  • step 805 the terminal determines whether overlapping is detected. If no overlap is detected, the RSTD measurement is sufficiently possible using the PRS having the current bandwidth. Therefore, in step 815, the UE measures the RSTD and uploads the RSTD measured in step 817 to the network server or estimates its location.
  • step 807 determines whether the current PRS bandwidth is the maximum transmittable bandwidth (max) using a bandwidth indicator.
  • the maximum bandwidth information may be obtained from configuration information on the PRS bandwidth level. If the current PRS bandwidth is the maximum bandwidth, it is no longer possible to extend the bandwidth of the PRS. Accordingly, the terminal proceeds to step 809 to perform an operation for removing overlap between the multipaths, and proceeds to step 815 to measure the RSTD.
  • step 809 is not an operation that must be performed, but may be performed when overlapping is required. Details for removing overlap between multiple paths will be described later.
  • the terminal proceeds to step 811 to request bandwidth extension from the PRS sender or the network server. Accordingly, the bandwidth extension request message is transmitted to the network server or the anchor node.
  • the extension request message may simply be a message for requesting the extension of the bandwidth, or may be a message for the terminal itself to determine the required bandwidth and request the determined bandwidth.
  • the UE receives the PRS having the auxiliary data and the extended bandwidth. Thereafter, the terminal proceeds to step 803 again to perform the overlap detection operation between paths again.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a method of detecting occurrence of an interpath overlap according to an embodiment of the present disclosure.
  • the symmetry of the CIR can be evaluated to detect whether the inter-path overlap has occurred.
  • an oversampled CIR is obtained from the CFR obtained through the corresponding sampling timing.
  • N FFT original FFT size
  • R os oversampling rate
  • Equations 8 and 9 the sum of the power of the + 0.5Ts range and -0.5Ts range based on the FAP for the oversampled CIR can be calculated by Equations 8 and 9, respectively.
  • the degree of overlap between paths may be determined according to the degree of power difference between P E _ sum and P L _ sum . That is, the greater the power difference between P E _sum and P L _sum, the greater the degree of overlap between the paths generated.
  • the UE requests bandwidth expansion using the bandwidth indicator as described above, and causes the path to overlap. You can request more bandwidth in proportion.
  • step 809 of FIG. 8 a method for removing interference caused by overlapping components between paths will be described.
  • the terminal receiving the PRS with increased bandwidth may improve the accuracy of the RSTD estimation by correcting the FTO by applying the reception technique applying the ELD-based algorithm described in FIG. 8 again.
  • the overlap of the main lobes may still occur.
  • the 3GPP EPA and 3GPP EVA channel models still have main lobe overlap between FAP and SAP ( It can be seen that Main-Lobe Overlap) occurs. Accordingly, in the present disclosure, the ELD operation described in FIG. 3 is performed after repeatedly removing the Inter-Path Interference (IPI) caused by the overlapping paths remaining even though the PRS having the extended bandwidth is received. RSTD estimation accuracy can be improved.
  • IPI Inter-Path Interference
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration of a receiver that performs an operation including an iterative IPI cancellation scheme according to an embodiment of the present disclosure.
  • the inter-path overlap detection unit 1015 obtains the oversampled CIR, and detects whether the overlap between paths has occurred based on the symmetry of the CIR as described above.
  • the control unit 1017 controls the operation of the three cases according to whether or not the overlap occurs.
  • the controller 1017 requests the bandwidth extension by using one of the above-described ⁇ Option 4.1> to ⁇ Option 4.4>. do.
  • the controller 1017 controls the ELD unit 1030 to perform the ELD operation in order to perform the ELD operation described in FIG. 3, so that precise FTO correction and RSTD detection is performed. To be performed.
  • the controller 1017 controls the interference cancellation unit 1020 to perform the IPI removal operation proposed in the present disclosure.
  • the interference canceller 1020 operates based on the oversampled CIR in the same manner as the above-described method of detecting overlap between paths. That is, the interference canceller 1020 receives the PRS with increased bandwidth and IFFTs the measured CFR to obtain an oversampled CIR as shown in Equation 7, and then the interference canceller 1020 performs the following procedure. Repeatedly remove the IPI.
  • the maximum peak detector 1025 detects the maximum peak of the oversampled CIR.
  • the N-point FFT unit 1021 obtains the CFR corresponding to the corresponding CIR path by FFTing the maximum peak CIR component.
  • the multipath removal unit 1022 subtracts and removes the CFR obtained in the process (2) from the original CFR.
  • the IFFT unit 1024 performs an IFFT operation on the result of step (3) again to obtain a CIR from which a specific path is removed.
  • the interference canceling unit 1020 may separate the path components of the multipath channel by repeating the processes of (1) to (5). After all paths are separated, the interference cancellation unit 1020 may determine a path having the least time delay among the paths having power exceeding a threshold value as the FAP, and first estimate the CFR for all other paths except the determined FAP. By subtracting from the CFR, the CIR pathway except for FAP can be removed. Thereafter, the ELD unit 1030 performs the ELD operation using only the CFR for the FAP, thereby enabling precise FTO correction and RSTD detection.
  • detecting whether an overlap between paths is generated by an invisible line (NLOS) path in a wireless communication environment, requesting PRS transmission with an extended bandwidth when an overlapping path is detected, and expanding The path overlap may be eliminated by receiving a PRS having a predetermined bandwidth.
  • the RSTD detection performance of the UE may be improved by removing the overlapping component between paths, thereby performing precise positioning.
  • a computer readable recording medium is any data storage device capable of storing data that can be read by a computer system. Examples of the computer readable recording medium include read-only memory (ROM), random-access memory (RAM), CD-ROMs, magnetic tapes, Floppy disks, optical data storage devices, and carrier waves (such as data transmission over the Internet).
  • the computer readable recording medium can also be distributed through network coupled computer systems so that the computer readable code is stored and executed in a distributed fashion.
  • functional programs, code, and code segments for achieving the present disclosure may be readily interpreted by those skilled in the art to which the present disclosure applies.
  • any such software may be, for example, volatile or nonvolatile storage, such as a storage device such as a ROM, whether or not removable or rewritable, or a memory such as, for example, a RAM, a memory chip, a device or an integrated circuit. Or, for example, CD or DVD, magnetic disk or magnetic tape and the like can be stored in a storage medium that is optically or magnetically recordable and simultaneously readable by a machine (eg computer).
  • a machine eg computer
  • the method according to an embodiment of the present disclosure may be implemented by a computer or a portable terminal including a control unit and a memory, wherein the memory is suitable for storing a program or programs including instructions for implementing the embodiments of the present disclosure. It will be appreciated that this is an example of a machine-readable storage medium.
  • the present disclosure includes a program comprising code for implementing the apparatus or method described in any claim herein and a machine-readable storage medium storing such a program.
  • a program may be transferred electronically through any medium, such as a communication signal transmitted via a wired or wireless connection, and the present disclosure suitably includes equivalents thereof.
  • the apparatus may receive and store the program from a program providing apparatus connected by wire or wirelessly.
  • the program providing apparatus includes a memory for storing a program including instructions for causing the program processing apparatus to perform a preset content protection method, information necessary for the content protection method, and the like, and wired or wireless communication with the graphic processing apparatus.

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Abstract

본 개시는 LTE와 같은 4G 통신 시스템 이후 보다 높은 데이터 송신률을 지원하기 위한 5G 또는 pre-5G 통신 시스템에 관련된 것이다. 본 개시가 제공하는 무선 통신 시스템에서 단말의 위치를 측정하는 방법은, 네트워크 서버로부터 참조 신호의 송신을 스케쥴링받은 복수의 앵커 노드들 각각으로부터 제1 대역폭을 사용하여 상기 참조 신호를 수신하는 과정과, 상기 수신한 참조 신호의 채널 임펄스 응답(channel impulse response)의 대칭성에 기초하여, 상기 앵커 노드들과 상기 단말 간에 경로 간 중첩(path-overlap)의 발생 여부를 검사하는 과정과, 상기 경로 간 중첩이 발생한 경우, 대역폭 확장 요청 메시지를 상기 네트워크 서버에게 송신하는 과정과, 상기 대역폭 확장 요청 메시지에 송신에 응답하여 상기 복수의 앵커 노드들 각각으로부터 상기 제1 대역폭보다 큰 제2 대역폭을 사용하여 참조 신호를 수신하는 과정과, 상기 제2 대역폭을 사용하여 수신된 참조 신호들을 이용하여 상기 단말의 위치를 측정하는데 필요한 정보를 생성하는 과정을 포함한다.

Description

무선 통신 시스템에서 위치 추정 방법 및 장치
본 개시는 무선 통신 시스템에서 단말의 위치 측정을 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
4G(generation) 통신 시스템 상용화 이후 증가 추세에 있는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해, 개선된 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템을 개발하기 위한 노력이 이루어지고 있다. 이러한 이유로, 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템은 4G 네트워크 이후 (Beyond 4G Network) 통신 시스템 또는 LTE 시스템 이후 (Post LTE) 이후의 시스템이라 불리어지고 있다.
높은 데이터 전송률을 달성하기 위해, 5G 통신 시스템은 초고주파(mmWave) 대역 (예를 들어, 60기가(60GHz) 대역과 같은)에서의 구현이 고려되고 있다. 초고주파 대역에서의 전파의 경로손실 완화 및 전파의 전달 거리를 증가시키기 위해, 5G 통신 시스템에서는 빔포밍(beamforming), 거대 배열 다중 입출력(massive MIMO), 전차원 다중입출력(Full Dimensional MIMO: FD-MIMO), 어레이 안테나(array antenna), 아날로그 빔형성(analog beam-forming), 및 대규모 안테나(large scale antenna) 기술들이 논의되고 있다.
또한 시스템의 네트워크 개선을 위해, 5G 통신 시스템에서는 진화된 소형 셀, 개선된 소형 셀 (advanced small cell), 클라우드 무선 액세스 네트워크 (cloud radio access network: cloud RAN), 초고밀도 네트워크 (ultra-dense network), 기기 간 통신 (Device to Device communication: D2D), 무선 백홀 (wireless backhaul), 이동 네트워크 (moving network), 협력 통신 (cooperative communication), CoMP (Coordinated Multi-Points), 및 수신 간섭제거 (interference cancellation) 등의 기술 개발이 이루어지고 있다.
이 밖에도, 5G 시스템에서는 진보된 코딩 변조(Advanced Coding Modulation: ACM) 방식인 FQAM (Hybrid FSK and QAM Modulation) 및 SWSC (Sliding Window Superposition Coding)과, 진보된 접속 기술인 FBMC(Filter Bank Multi Carrier), NOMA(non orthogonal multiple access), 및SCMA(sparse code multiple access) 등이 개발되고 있다.
4G 통신 시스템 상용화 이후 증가 추세에 있는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해, 개선된 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템을 개발하기 위한 노력이 이루어지고 있다. 이러한 이유로, 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템은 4G 네트워크 이후 (Beyond 4G Network) 통신 시스템 또는 LTE 시스템 이후 (Post LTE) 이후의 시스템이라 불리어지고 있다.
이동통신 기술의 발달로 인하여 이동통신 이용자의 비중은 급격히 증가하고 있으며, 미연방통신위원회(FCC; Federal 통신 Commission)는 이동통신 이용자의 공공 안전을 위하여 이용자의 위치 측정(이하 "측위(positioning)"로 칭한다.)와 관련되어 높은 수준의 요구사항(3 m 이내의 측위 오차 범위)을 제시하였다. 또한, 사물 인터넷(Internet of Things: IoT) 기술과 다양한 측위 기반 서비스의 등장에 따라 실내 외에서 1 m 이내의 오차 범위로 측위를 수행하는 고정밀 측위 기법의 필요성이 높아지고 있다. 이에 따라 이동통신 기술의 표준화를 주도하고 있는 3GPP (3rd Generation Partnership Project)는 FCC의 요구사항을 만족시킬 수 있는 다양한 측위 기법을 연구하고 있다. 3GPP에서는 대표적으로 사전에 위치가 파악된 노드들이 송신하는 신호의 수신 타이밍 차이를 이용하는 무선 통신 기반의 측위 기법을 통한 실내·외 측위 성능 개선이 고려되고 있다. 여기서 측위에 활용되는 노드란 기지국, 릴레이(Relay), 고정형 D2D(Device-to-Device) 노드, GPS(Global Positioning System), (기존의 측위 기술에 의하여) 해당 노드의 위치가 알려진 이동형 D2D 단말 등이 될 수 있다.
본 개시는 무선 통신 시스템에서 측위 동작 수행 시에 RSTD 추정의 정밀도를 향상시키기 위한 방법 및 장치를 제공한다.
본 개시는 무선 통신 시스템에서 참조 신호들의 수신 시 경로 간 중첩이 발생하였는지 여부 및 중첩의 정도를 측정할 수 있는 방법 및 장치를 제공한다.
본 개시는 무선 통신 시스템에서 경로 간 중첩을 검출한 경우 측위의 정확도를 향상시키기 위하여 PRS 송신 대역폭을 확장시키기 위한 방법 및 장치를 제공한다.
본 개시는 무선 통신 시스템에서 PRS의 송신 대역폭을 확장한 이후에도 남아 있는 경로 간 중첩에 의한 간섭 성분을 제거하기 위한 방법 및 장치를 제공한다.
본 개시는 무선 통신 시스템에서 D2D 단말 간의 신호 송수신을 이용하여 특정 단말의 위치를 추정하는 방법 및 장치를 제공한다.
본 개시는 무선 통신 시스템에서 D2D 단말 및 서빙 기지국과 네트워크 서버 간의 신호 송수신시, 해당 신호들이 송수신되는 신호 자원 또는 무선 자원을 제공한다.
본 개시가 제공하는 무선 통신 시스템에서 단말의 위치 측정을 지원하는 방법은, 네트워크 서버로부터 참조 신호의 송신을 스케쥴링받은 복수의 앵커 노드들 각각으로부터 제1 대역폭을 사용하여 상기 참조 신호를 수신하는 과정과, 상기 수신한 참조 신호의 채널 임펄스 응답(channel impulse response)의 대칭성에 기초하여, 상기 앵커 노드들과 상기 단말 간에 경로 간 중첩(path-overlap)의 발생 여부를 검사하는 과정과, 상기 경로 간 중첩이 발생한 경우, 대역폭 확장 요청 메시지를 상기 네트워크 서버에게 송신하는 과정과, 상기 대역폭 확장 요청 메시지에 송신에 응답하여 상기 복수의 앵커 노드들 각각으로부터 상기 제1 대역폭보다 큰 제2 대역폭을 사용하여 참조 신호를 수신하는 과정과, 상기 제2 대역폭을 사용하여 수신된 참조 신호들을 이용하여 상기 단말의 위치를 측정하는데 필요한 정보를 생성하는 과정을 포함한다.
본 개시가 제공하는 무선 통신 시스템에서 네트워크 서버가 단말의 위치 측정을 지원하는 방법은, 복수의 앵커 노드들에게 제1 대역폭을 사용하는 참조 신호들의 송신을 스케쥴링하는 과정과, 상기 참조 신호들의 채널 임펄스 응답의 대칭성에 기초하여, 상기 제1 대역폭을 사용하여 상기 참조 신호들을 수신한 상기 단말에 의해 상기 앵커 노드들과 상기 단말 간에 경로 간 중첩이 검출된 경우, 대역폭 확장 요청 메시지를 상기 단말로부터 수신하는 과정과, 상기 복수의 앵커 노드들 각각에게 상기 제1 대역폭보다 큰 제2 대역폭을 사용하는 참조 신호의 송신을 스케쥴링하는 과정을 포함하고, 상기 제2 대역폭을 사용하여 송신되는 참조 신호는 상기 단말의 위치를 측정하는데 사용되는 것임을 특징으로 한다.
도 1은 LTE 시스템에서 사용되는 셀룰러 통신 시스템에 기반한 측위 방식인 OTDoA 방식과 UTDoA 방식을 설명하는 도면,
도 2는 CIR 에 기초하여 FAP를 검출하고 RSTD를 추정하는 일반적인 방식을 설명하는 도면,
도 3은 ELD 기반의 알고리즘의 동작 원리를 설명하는 도면,
도 4는 본 개시의 실시예에 따라 D2D 기반의 측위 방법의 전체 동작을 설명하는 도면,
도 5a 및 도 5b는 도 4의 411단계에서 초기화/요청 절차에서 가능한 경우들을 설명하는 도면,
도 6a 및 도 6b는 도 4의 413단계의 PRS 스케쥴링 및 보조 데이터를 송수신하기 위한 가능한 경우들을 설명하는 도면,
도 7a 및 도 7b는 도 4의 417단계의 경로 간 중첩 검출 및 대역폭 확장 요청 단계에서 가능한 경우들을 설명하는 도면,
도 8은 본 개시의 실시예에 따라 PRS를 수신하는 단말의 동작을 설명하는 도면,
도 9는 본 개시의 실시예에 따라 경로 간 중첩의 발생을 검출하는 방법을 설명하는 도면,
도 10은 본 개시의 실시예에 따라 반복적 IPI 제거 방식을 포함하는 동작을 수행하는 수신기의 구성을 설명하는 도면.
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. 이하 첨부된 도면을 참조하여 상기한 본 개시의 실시예를 구체적으로 설명하기로 한다.
이하에서 설명되는 본 개시의 실시예들은 설명의 편의를 위하여 분리된 것이지만, 상호 충돌되지 않는 범위 내에서 적어도 둘 이상의 실시예는 결합되어 수행될 수 있다.
이하에서 후술되는 용어들은 본 개시의 실시예들에서의 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.
본 개시의 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예들을 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면들에 예시하여 상세하게 설명한다. 그러나, 이는 본 개시를 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 개시의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의하여 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 개시의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
또한, 본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 개시를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 개시에서 제안하는 장치 및 방법은 롱 텀 에볼루션(Long-Term Evolution: LTE) 이동 통신 시스템과, 롱 텀 에볼루션-어드밴스드(Long-Term Evolution-Advanced: LTE-A) 이동 통신 시스템과, 고속 하향 링크 패킷 접속(high speed downlink packet access: HSDPA) 이동 통신 시스템과, 고속 상향 링크 패킷 접속(high speed uplink packet access: HSUPA) 이동 통신 시스템과, 3세대 프로젝트 파트너쉽 2(3rd generation project partnership 2: 3GPP2)의 고속 레이트 패킷 데이터(high rate packet data: HRPD) 이동 통신 시스템과, 3GPP2의 광대역 부호 분할 다중 접속(Wideband Code Division Multiple Access: WCDMA) 이동 통신 시스템과, 3GPP2의 부호 분할 다중 접속(Code Division Multiple Access: CDMA) 이동 통신 시스템과, 국제 전기 전자 기술자 협회(Institute of Electrical and Electronics Engineers: IEEE) 802.16m 통신 시스템과, 진화된 패킷 시스템(Evolved Packet System: EPS)과, 모바일 인터넷 프로토콜(Mobile Internet Protocol: Mobile IP) 시스템 등과 같은 다양한 통신 시스템들에 적용 가능하다.
본 개시의 실시예들의 상세한 설명에 앞서 현재 3GPP에서 고려하고 있는 무선 통신 기반의 측위 기법에 대하여 간략히 설명한다.
무선 통신 기반의 측위 기법은, 사전에 위치를 사전에 알고 있는 최소 3개 이상의 노드들과, 목적 단말 간에 참조 신호(RS; Reference Signal)를 송/수신하고, 상기 노드들 또는 목적 단말이 수신한 참조 신호의 수신 시각과 미리 알고 있는 상기 노드들의 위치 정보에 기반하여 상기 목적 단말의 위치를 추정하는 방식이다. LTE 시스템을 예를 들면, LTE 시스템에서 무선 통신의 측위 기법은, 참조 신호를 송신하는 주체가 노드인지 또는 단말인지를 기준으로 다운링크 기반의 OTDoA(Observed Time-Difference of Arrival) 또는 업링크 기반의 UTDoA (Uplink Observed Time-Difference of Arrival) 방식이 있다.
도 1은 LTE 시스템에서 사용되는 셀룰러 통신 시스템에 기반한 측위 방식인 OTDoA 방식과 UTDoA 방식을 설명하는 도면이다.
OTDoA 방식(120)의 경우, 단말(101)은 자신이 속한 서빙 기지국(Serving eNB)인 기지국 1(111)과, 2개 이상의 인접 기지국(Neighbor eNB)들인 기지국 2(112)와 기지국 3(113)이 송신하는 측위용 참조 신호(PRS; Positioning Reference Signal)를 수신한다. 이때, 단말(101)은 자신의 서빙 기지국인 기지국 1(111)에 대한 하향링크 수신 시각을 기준으로 기지국 2(112) 및 기지국 3(113)이 송신하는 PRS를 수신하고, 수신한 PRS들 사이에서 발생하는 시간 차이인 기준 신호 시간 차(Reference Signal Time Difference: RSTD)를 추정한다. 추정된 RSTD 값은 하기 <수학식 1>과 같다.
수학식 1
Figure PCTKR2016010035-appb-M000001
상기 <수학식 1>에서 T1, T2, T3는 각각 기지국 1(111), 기지국 2(112), 기지국 3(113)의 송신 기준 시각이며, τ1, τ2, τ3은 각각 기지국 1(111), 기지국 2(112), 기지국 3(113)과 단말(101) 간의 거리 차이에 따른 전파 지연을 의미한다.
상기 <수학식 1>에서 알 수 있듯이, 기지국 i(i=1,2) 가 송신한 PRS로부터 추정된 RSTD 값은 기지국 i 및 서빙 기지국인 기지국 1(111)과 단말 사이의 전파지연 차이 (TDoA: Time-Difference of Arrival)에 해당하는 (τi-τ1)에 두 기지국 간 기준 시간 차이인 (Ti -T1 )가 합해진 형태이다.
한편, 단말은 상술한 바에 따라 두 개 이상의 인접 기지국들로부터 상기 RSTD를 측정한 이후, 측정된 RSTD 값들 각각을 네트워크 서버(140)로 송신하면, 네트워크 서버(140)는 사전에 파악하고 있는 기지국들 간 기준 시각 차이 정보를 이용하여 RSTD값으로부터 TDoA 정보를 유도할 수 있으며, TDoA로부터 두 기지국들(112, 113)과 단말(101) 간의 거리 차이를 계산하여 두 기지국들(112, 113)과의 거리가 일정한 점들의 집합인 두 개 이상의 쌍곡선들(151, 153)을 유도한다. 이후, 상기 유도된 두 개 이상의 쌍곡선들(151, 153)의 교점(155)을 계산하여 단말(101)의 위치를 추정할 수 있다.
UTDoA 방식(130)의 경우, 서빙 기지국인 기지국 1(111)이 단말(101)에게 상향 링크 채널 상태 측정을 위한 기준 신호인 SRS(Sounding-Reference Signal)의 송신을 지시하고, 단말(101)은 SRS를 송신한다. 이때 주변의 기지국들(112, 113)은 상기 SRS를 수신하고, 그로부터 RSTD를 계산하고, 계산된 RSTD를 네트워크 서버(140)에게 전달하면, 단말(101)의 위치가 추정될 수 있다.
상술한 것처럼, UTDoA(130) 방식과 OTDoA(120)은 RSTD를 계산하는 주체가 기지국 또는 단말로 달라질 뿐, 두 방식의 기본 원리는 동일하다.
상술한 무선 통신 기반의 측위 방식을 사용할 경우, 수신측에서 계산한 RSTD 값을 송신측과 수신측 간의 거리로 치환하게 된다. 한편, 이때 추정된 RSTD 값은 두 경로 간의 가시선 (LOS: Line-of-Sight) 경로를 거쳐 전파된 신호에 대한 측정치가 되어야만 정확한 측위가 가능하다. 일반적인 다중 경로 채널 환경에서는 주변 사물에 의하여 반사된 전파가 비가시선(NLOS: Non-Line-of-Sight) 경로를 거쳐 입사한다. 그로 인하여 가시선(LOS) 경로를 거쳐 전파된 신호 성분과 비가시선(NLOS) 경로를 거쳐 전파된 신호 성분들이 각각 서로 다른 시간 지연을 가지고 수신기에 수신된다. 이때, 반사파의 경로는 직선 경로보다 더 길어지므로 다수의 경로로부터 수신된 신호들 가운데 수신측에 가장 먼저 도착하는 경로(FAP: First-Arrival Path)를 거친 신호를 가시선(LOS) 신호 성분으로 간주할 수 있다. 이러한 물리적 현상을 고려하여, 수신측은 RSTD를 추정 시에 일반적으로 채널 임펄스 응답(CIR: Channel Impulse Response) 추정을 수행한 이후, 특정 임계값 이상의 전력을 가지는 경로 중 시간 지연이 가장 작은 경로를 FAP로 간주하여 해당 경로의 시간 지연을 RSTD로 추정한다.
한편, 상술한 CIR에 기반하여 FAP를 검출할 경우, 대역폭의 제한에 의한 추정 정확도의 한계가 존재한다. 임의의 대역 제한된 참조 신호를 통하여 추정된 CIR에서 각각의 경로들은 주-로브 (Main-Lobe)의 반폭(Half-Width)이 대역폭(Band-Width: 대역폭)의 역수인 싱크(Sinc) 함수의 형태로 나타난다. 이러한 특성으로 인해, 참조 신호의 대역폭이 클수록 각각의 경로들은 톤(Tone) 형태에 가까워지며, 반대로 참조 신호의 대역폭이 작을수록 각각의 경로는 폭이 넓은 싱크 함수의 형태가 된다. 이러한 특성에 따라 각각의 경로 성분들이 인접한 경로 영역으로 확산(Dispersion) 되어 인접 경로 간 중첩(Path-Overlap)이 발생한 형태로 관측된다. 이러한 경로 간 중첩이 발생하는 경우, CIR의 형태가 변형되어 본래 경로의 위치가 아닌 다른 위치에서 피크(peak) 값이 측정될 수 있다. 이렇게 다른 위치에서 피크 값이 검출될 경우, 수신측에서의 RSTD 검출 시 오차가 발생할 수 있다.
도 2는 CIR 에 기초하여 FAP를 검출하고 RSTD를 추정하는 일반적인 방식을 설명하는 도면이다.
도 2에서 X축은 샘플 인덱스를 나타내고, Y축은 CIR의 전력을 나타낸다.
단말은 기지국이 전송하는 PRS를 수신하여 CIR를 검출하며, 특정 임계값(201) 이상의 전력을 가지는 경로들 중 가장 시간 지연이 작은 경로를 "선 도착 경로(First-Arrival Path: FAP)"로 간주할 수 있다. 이렇게 검출된 FAP의 샘플 인덱스로부터 샘플링 간격(T s)의 정수 배에 해당하는 RSTD 값(203)을 검출할 수 있다. 단, 이러한 샘플 검출 시에는 샘플링 간격의 소수 배에 해당하는 RSTD 값은 검출하지 못하게 되므로, 검출한 FAP의 샘플 인덱스 값과 실제 RSTD 값 간에는 [-0.5T s, -0.5T s] 범위 내의 값을 가지는 소수부 타이밍 오프셋 (Fractional Timing Offset: FTO) 이 존재한다.
참고로, 기지국이 전송하는 PRS는 기지국의 설정(Configuration)에 따라 1.5 MHz ~ 20 MHz 의 대역폭을 가진다. 또한, 일반적으로 단말은 시스템 대역폭에 대응하는 샘플링율(Sampling Rate)를 적용하여 수신 신호를 샘플링하므로 시스템 대역폭이 작을 경우 샘플링율이 낮아져 샘플 단위로 RSTD를 추정 시에 추정의 정확도가 낮아진다. 즉, 시스템 대역폭이 작을 경우 [-0.5T s, -0.5T s] 범위 내의 값을 가지는 FTO의 크기가 증가하는 문제가 발생한다.
이하에서는 상술한 바와 같은 RSTD 추정 과정에서 정밀도가 낮아지는 문제를 해결하기 위한 두 가지 방식을 설명한다.
첫 번째 방식에서는, 현재 설정(Configuration)된 PRS 신호의 할당 대역폭 크기가 최대 대역폭인 20 MHz보다 작을 경우, 해당 대역폭 크기에 대응하는 FFT(fast Fourier transform) 사이즈를 적용하여 샘플링을 수행하지 않고 그보다 큰 FFT 사이즈를 강제로 적용하여 샘플링율을 증가시키고, 이를 통해 수신 신호로부터 RSTD 값을 측정하는 과정에서의 측정 해상도(resolution)를 향상시킴으로써 보다 정확한 RSTD 값에 기반한 위치 측위가 이루어질 수 있도록 한다. 이때, 달성 가능한 최대의 샘플링율은 시스템 대역폭이 20 MHz인 경우의 샘플링율이며, 그에 따른 샘플 간격은
Figure PCTKR2016010035-appb-I000001
이다.
두 번째 방식에서는, 샘플 간격의 소수 배에 해당하는 시간 오프셋인 FTO(Fractional Timing Offset)를 OFDM 기반 시스템에서의 ELD(Early-Late Detection) 기반의 알고리즘을 적용해 추정한다.
도 3은 ELD 기반의 알고리즘의 동작 원리를 설명하는 도면이다.
ELD 기반의 알고리즘은 통상적인 OFDM 시스템과 같이 주파수 영역에서 파일럿 부반송파를 이용한 채널 주파수 응답(CFR; Channel Frequency Response)(H(k))를 추정하며, 해당 CFR에 0.5T s 및 -0.5T s에 해당하는 선형적 위상 회전을 가한 새로운 CFR H E(k) 및 H L(k)를 생성한 이후, 각각을 IFFT하여 ±0.5T s 만큼 선행/지연된 CIR h E[n] 및 h L[n]을 얻는다. 이러한 과정은 하기 <수학식 2> 및 <수학식 3>으로 표현된다.
수학식 2
Figure PCTKR2016010035-appb-M000002
수학식 3
Figure PCTKR2016010035-appb-M000003
한편, 유한한 대역폭을 통하여 CIR을 측정할 때 해당 CIR에 대응하는 신호의 경로는 해당 CIR의 메인 로브(Main-Lobe)의 폭이 2/BW 인 싱크(Sinc) 함수 형태로 표현되며, 도 3에서 표현한 바와 같이 피크 지점을 기준으로 좌우 대칭 형태로 나타난다. 만약 현재 샘플링을 수행한 위치가 CIR 경로의 정확한 피크 지점일 때, 상술한 바와 같이 계산된 ±0.5T s 만큼 선행/지연된 CIR의 FAP 전력인 P E = |h E[0]|2, P L = |h L[0]|2은 같은 크기를 가진다. 그러나 FTO가 발생하여 피크 지점이 현재의 샘플링 지점에서 어느 한 쪽으로 천이된 경우, P E와 P L은 서로 다른 값을 가지며 피크 지점에 가까이 있는 값이 더 큰 전력을 가지게 된다. 이러한 특성을 이용해, ELD 기반 알고리즘에서는 하기 <수학식 4>와 같은 FTO 메트릭(Metric) D를 계산한다.
수학식 4
Figure PCTKR2016010035-appb-M000004
상기 <수학식 4> 와 같은 FTO 추정값은 잡음으로 인한 추정 오차가 발생하지만, 통상적으로 무선 통신 시스템에서 활용되는 루프 필터(Loop Filter) 기반의 트래킹(Tracking)을 통해 FTO 추정값의 오차를 보정할 수 있다. 즉, 추정치 D 값의 0.01 ~ 0.1 배 정도를 FTO 추정값에 보정하여, 하기 <수학식 5>와 같이 FTO가 보정된 새로운 CFR을 생성한다.
수학식 5
Figure PCTKR2016010035-appb-M000005
상술한 바와 같이 FTO의 추정과 FTO의 일부 보정을 반복함으로써, 현재의 샘플링 지점을 CIR 경로의 피크 지점으로 이동시킬 수 있으며, 초기 샘플링 지점으로부터 샘플링 지점이 최종 수렴된 지점까지의 거리가 FTO의 최종적인 추정치가 된다. 이때, 수신측에서의 RSTD 추정치는 FAP의 샘플 인덱스로부터 얻어지는 샘플 간격의 정수배 지연과 추정된 FTO를 더한 값이 된다.
상술한 기존의 두 가지 방식을 적용하여 RSTD를 추정하는 경우, 비가시선(NLOS) 환경에서 경로 간 중첩으로 인한 추정 오차가 발생한다. 싱크(Sinc) 함수 형태로 나타나는 CIR의 특성을 고려할 때, 다중 경로가 존재하는 NLOS 채널 환경에서 FAP와 SAP(Second Arrival Path) 간의 시간 지연 차이(Second Path Delay)가 2/BW보다 크지 않을 경우, FAP와 SAP의 메인 로브(Main-Lobe) 간 경로 중첩(Path Overlap)이 발생한다. 경로 간 중첩이 발생하는 경우, 경로 간 상쇄/보강 간섭으로 인하여 CIR의 형태가 불규칙하게 변화하여 본래 경로의 위치가 아닌 다른 위치에서 피크 값이 관측될 수 있으며, 이러한 현상으로 인해 수신측에서 RSTD를 검출 시 오차가 발생할 수 있다.
한편, 신호 대역폭의 증가 시 2/BW로 정의되는 경로의 메인 로브의 폭이 좁아지므로 경로 간 중첩 현상을 개선할 수 있다. 즉, NLOS 환경에서 RSTD 추정 정밀도를 향상시키기 위해서는 넓은 대역폭이 요구된다. 하기 <표 1>는 주요 다중경로 채널 모델을 고려할 때 메인 로브 및 제1 사이드 로브(First Side-Lobe)의 중첩을 회피하기 위하여 요구되는 대역폭을 나타낸 것이다.
표 1
Figure PCTKR2016010035-appb-T000001
상기 <표 1>을 참조하면, 메인 로브 중첩 회피를 목표할 경우 최대 66.7 MHz의 대역폭이 요구되고, 제1 사이드 로브(First Side-Lobe)까지의 중첩 회피를 목표로 할 경우 최대 200 MHz의 대역폭이 요구됨을 알 수 있다. 그러나 다중 경로의 시간 지연 크기는 송/수신측 사이의 경로 상 반사를 일으키는 장애물의 배치 상태에 따라 달라지므로, 실제 단말이 정확한 RSTD 값을 추정하기 위해 요구되는 대역폭 크기는 각 단말이 처한 채널 상황에 따라 크게 달라진다. 결론적으로, RSTD 추정의 정밀도를 향상시키기 위해서는 넓은 대역폭이 요구된다.
본 개시는 무선 통신 시스템에서 측위 동작 수행 시에 RSTD 추정의 정밀도를 향상시키기 위한 방법 및 장치를 제공한다.
본 개시는 무선 통신 시스템에서 참조 신호들의 수신 시 경로 간 중첩이 발생하였는지 여부 및 중첩의 정도를 측정할 수 있는 방법 및 장치를 제공한다.
본 개시는 무선 통신 시스템에서 경로 간 중첩을 검출한 경우 측위의 정확도를 향상시키기 위하여 PRS 송신 대역폭을 확장시키기 위한 방법 및 장치를 제공한다.
본 개시는 무선 통신 시스템에서 PRS의 송신 대역폭을 확장한 이후에도 남아 있는 경로 간 중첩에 의한 간섭 성분을 제거하기 위한 방법 및 장치를 제공한다.
이하의 설명은, 3GPP LTE Rel-12 및 그 이후의 시스템에서 정의된 D2D 통신 기술인 ProSe (Proximity Service)에 기반하여 측위 절차를 설명한다. 그러나, 본 개시는 ProSe에만 한정되는 것은 아니며, 3GPP LTE 시스템 내에서의 기지국 기반 측위 기법에 적용하거나 기지국과 D2D 노드를 동시에 활용하는 방안도 고려할 수 있다. 또한, LTE 시스템 이외에 블루투스(Bluetooth), 와이파이(WiFi), GPS(global positioning system) 등의 다른 시스템에도 적용할 수 있음은 물론이다.
먼저, 본 개시의 실시예에 의한 무선 통신 시스템에서 단말의 측위 방법의 기본 개념을 간략히 설명한다.
본 개시에서는 기존의 셀룰러 통신 시스템에 기반한 측위 방식인 OTDoA 방식과 UTDoA 방식을 D2D 통신을 사용하여 위치 측정을 수행하도록 한다. 즉, 도 1에서 설명된 바와 같이 기존의 OTDoA 방식과 UTDoA 방식에서 단말은 서빙 기지국과 주변 기지국들과 통신을 수행하여 RSTD를 계산하였다.
본 개시에서는 단말이 기지국들이 아니라 해당 단말 주변의 D2D 단말들과 통신을 수행하여 RSTD를 계산한다. 구체적으로, 다운링크 방식인 OTDoA에 기반한 위치 추정 방식의 일 예는 다음과 같다. 먼저, 단말이 다른 D2D 단말들로부터 초기값으로 설정된 대역폭으로 송신된 "D2D PRS"(이하 "PRS"로 약칭함)들을 수신하고, 본 개시에서 제안하는 바에 따라 경로 간 중첩이 검출되는지 여부를 검사하고, 만일 중첩이 발생하였고 상기 PRS의 대역폭이 시스템에서 허용된 최대 대역폭이 아니라면, 대역폭의 확장을 허용할 것을 네트워크 서버 등에게 요청할 수 있다. 상기 요청에 따라 네트워크 서버 등은 D2D 단말들에게 확장된 대역폭을 가지는 PRS를 송신할 것을 스케쥴링하고, D2D 단말들은 상기 확장된 대역폭을 가지는 PRS를 다시 송신하고, 해당 단말은 상기 확장된 대역폭을 가지는 PRS들을 수신하여 다시 경로 간 중첩의 발생 여부를 검사한다. 만일 중첩이 발생하지 않았다면 단말은 RSTD를 계산하고, 이를 네트워크 서버에 업로드할 수 있다. 네트워크 서버는 상기 업로드된 RSTD를 이용하여 단말의 위치를 추정할 수 있다. 만일 대역폭이 확장된 PRS를 수신한 경우에도 경로 간 중첩이 발생하였고, 확장된 대역폭이 시스템이 허용가능한 최대 대역폭이라면, 더 이상 대역폭의 확장을 요청할 수 없다. 따라서 확장된 대역폭을 갖는 PRS들을 수신하였음에도 경로 간 중첩이 발생하였다면, RSTD를 추정하기 이전에 남아있는 경로 간 중첩을 제거하는 동작을 추가로 수행할 수 있다. 경로 간 중첩을 제거하는 방식은 후술될 것이다.
상술한 내용은 본 개시에서 제안하는 OTDoA를 기반으로 D2D 측위 방식의 대표적인 예이다. 본 개시의 실시예들은 상술한 예 외에도, 다수의 실시예들이 가능하다. 이하에서는 본 발명의 다양한 실시예들이 설명될 것이다.
이하의 본 개시의 실시예들의 설명에서 "앵커 노드(anchor node)"는 네트워크 사업자에 의하여 특정 위치에 미리 설치되어 있는 고정형 D2D 단말일 수 있으며, 이 경우 각 앵커 노드의 위치 정보는 미리 설정되어서, 해당 앵커 노드, 주변의 앵커 노드 및 네트워크 서버 등에게 알려져 있을 수 있다. 또한, 앵커 노드는 GPS 등의 종래 측위 기술을 통하여 사전 위치가 파악된 이동형 D2D 단말일 수 있으며, 이 경우에도 앵커 노드의 위치 정보는 해당 앵커 노드 및 네트워크 서버에 의하여 파악되어 있을 수 있다.
본 개시에서 단말은 복수의 앵커 노드들과 통신을 수행하여 RSTD를 추정한다. 즉, 단말은 복수의 앵커 노드들로부터 PRS를 수신하거나, 복수의 앵커 노드들에게 PRS를 송신할 수 있다. 다만, 설명의 편의상 이하에서 "앵커 노드"가 명백히 하나의 앵커 노드를 의미하지 않는 이상 "복수 개의 앵커 노드들"의 의미가 될 것이다.
한편, 네트워크 서버는 서빙 기지국과 연결되어 있기 때문에, 단말 또는 앵커 노드들과 통신을 수행할 경우, 서빙 기지국을 경유하여 통신을 한다. 따라서 이하의 설명에서 단말 또는 앵커 노드들이 네트워크 서버와 통신을 수행하는 것은 서빙 기지국을 경유하는 것이 생략된 경우라도 서빙 기지국을 경유하여 통신을 수행하는 것을 나타낸다.
도 4는 본 개시의 실시예에 따라 D2D 기반의 측위 방법의 전체 동작을 설명하는 도면이다.
411단계는 초기화 및 요청(Initiation / Request) 단계로써, 단말(401) 또는 네트워크 서버(407)에 의하여 측위 요청이 수행되고, 또한, 네트워크 서버(407)가 측위에 활용할 수 있는 단말(401) 주변의 앵커 노드(403)를 파악하기 위한 정보 교환이 이루어진다. 상기 411단계의 초기화 및 요청 단계는 OTDoA 기반인지, 또는 UTDoA 기반인지 여부 등에 따라 다양한 실시예들이 가능하다. 이러한 다양한 실시예들은 도 5에서 상세히 설명될 것이다.
413단계는 PRS 스케쥴링 및 보조 데이터가 송수신되는 단계로서, 측위를 위한 PRS 송신이 스케쥴링되고, PRS를 수신하는 수신측에게 PRS 수신을 위해 필요한 보조 데이터가 전달된다. 이때, 초기 PRS의 송신 대역폭은 고정된 크기의 초기 대역폭(Initial BW)이 적용되며, PRS 송신을 위한 초기 대역폭의 크기는 미리 정의되거나 네트워크 서버(407)에 의하여 구성(Configuration)될 수 있다.
상기 413단계는 PRS를 송신하는 주체가 앵커 노드(403)인지 또는 단말(401)인지를 기준으로 하여 OTDoA 방식과 UTDoA 방식으로 구현될 수 있다. 또한, 상기 413단계는 PRS로 활용되는 신호의 종류가 PSSCH(Physical Sidelink Shared Channel) 신호 복조용 DM-RS(Demodulation-Reference Signal)인 경우와, SRS (Sounding Reference Signal)인 경우에 따라 다르게 구현될 수 있다.
또한, 상기 413단계는 보조 데이터의 종류 및 전달 방법에 따라 구체적인 절차가 달라질 수 있다. 여기서 PRS를 수신하는 단말(401)에게 송신되는 보조 데이터는 PRS 수신을 위해 필수적으로 요구되는 필수적 보조 데이터(Essential 보조 데이터)와 PRS를 수신하기 위해서는 불필요하지만 단말(401)이 자신의 위치를 직접 추정하기 위해 필요한 선택적 보조 데이터(Optional 보조 데이터)로 구분할 수 있다. 상기 보조 데이터는 네트워크 서버(407)에 의하여 송신되거나 또는 PRS를 송신하는 주체가 직접 단말(401)에게 전달될 수 있다. 상술한 여러 가지 경우들은 도 6a 및 도 6b에서 상세히 설명될 것이다.
415단계는 413단계에서 PRS 송신을 스케쥴링 받은 엔터티(entity)에 의하여 PRS 송신이 수행되는 단계이다. 415단계에서 PRS를 송신하는 엔터티 및 이를 수신하는 엔터티는 각각 단말(401) 주변의 앵커 노드(403)와 단말(401)이 될 수 있고, 반대로, 단말(401)이 PRS를 송신하고, 단말(401) 주변의 앵커 노드(403)가 PRS를 수신할 수도 있다. 이때, 상기 413단계에서 초기 대역폭으로 PRS가 스케쥴링되므로, 415단계에서 송신되는 PRS의 대역폭은 상기 초기 대역폭이 된다.
417단계는 415단계에서 PRS를 수신한 엔터티가 다중 경로로 인한 경로 간 중첩의 발생 여부 및 중첩 정도를 검출하고, 검출 결과에 따라 확장된 대역폭(대역폭)를 가지는 PRS를 재송신할 것을 요청하고, 상기 요청에 따라 PRS 재송신을 위한 스케쥴링 및 관련된 보조 데이터의 송수신이 수행된다. 단말(401)이 경로 간 중첩을 검출하기 위한 구체적인 동작은 후술될 것이다. 만일 경로 간 중첩이 검출되지 않았다면, 421단계에서 RSTD 검출이 수행될 것이다. 반면, 경로 간 중첩이 검출되면, 검출된 경로 간 중첩을 개선하기 위하여 PRS를 송신하는 엔터티에 대역폭 확장을 요청한다.
419단계에서는 417단계에서 확장된 PRS 대역폭을 적용하여 PRS 송수신이 수행된다. 송신 대역폭이 확장되었다는 점을 제외하고, 415단계의 절차와 동일한 절차에 의하여 수행될 수 있다.
421단계에서는 수신된 PRS를 이용하여 RSTD의 계산 및/또는 해당 단말(401) 자신에 대한 위치 추정이 수행된다. 한편, RSTD의 계산 시, 단말(401)은 선택적으로 반복적 경로 간 중첩 제거 알고리즘을 적용해 추정 정밀도를 향상시킬 수 있다. 반복적 경로 간 중첩 제거 방식의 구체적인 동작은 후술하기로 한다. 단말(401)이 RSTD를 추정한 이후, 413단계에서 각 경우들 가운데 적용된 방식 별로 단말(401)이 직접 측위를 수행하거나 RSTD를 네트워크 서버(407)로 업로드한 이후에 네트워크 서버(407)가 단말(401)의 측위를 수행할 수 있다.
한편, 도면에 도시되지는 않았으나, 각각의 엔터티들은 본 개시의 실시예에서 설명하는 기능을 수행하기 위한 구성들을 포함할 수 있다. 일 예로, 네트워크 서버(407)는 외부 엔터티와 신호 송수신을 위한 송수신부와, PRS 송신의 스케쥴링을 수행하는 스케쥴링부, 전체적인 동작을 제어하는 제어부 등을 포함할 수 있다. 또한, 서빙 기지국(405)도 송수신부, 제어부 등을 포함할 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 도 4의 411단계에서 초기화/요청 절차에서 가능한 경우들을 설명하는 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 6개의 경우들을 도시하고 있으며, 설명의 편의 상 <Option 1.1>(510)~<Option 1.6>(560)으로 표기하였다.
<Option 1.1>(510) 내지 <Option 1.3>(530)은 OTDoA 방식을 기반으로 하는 경우로서, 단말(401)이 측위 요청 메시지를 요청하는 방식이다.
<Option 1.1>(510)에서, 단말(401)은 네트워크 서버(407)로 직접 측위 요청(Positioning Request) 메시지를 송신한다(511). 이 절차는 종래 기지국에 기반하여 측위 동작을 수행 시에, 네트워크 서버(407)에게 측위 요청을 하기 위하여 정의되어 있는 어플리케이션 레벨(Application Level) 프로토콜인 LPP(LTE Positioning Protocol)를 변형하여 수행될 수 있으며, 이 경우 단말(401)의 측위 요청 메시지는 PUSCH (Physical Uplink Shared Channel)를 통하여 송신될 수 있다. 한편, 측위 요청 메시지에는 단말(401) 주변의 앵커 노드(403)에 대한 식별자(IDendification: ID) 정보가 포함되어 있다.
다만, 이러한 D2D 기반의 측위 절차를 수행하기 위하여 각 단말(401)은 자신의 주변에 위치한 앵커 노드(403)의 존재 여부 및 각 앵커 노드(403)의 ID 정보를 사전에 파악할 수 있어야 한다. 이는 단말(401)의 D2D 단말(401) 탐색 동작을 통하여 이루어질 수 있다. 예를 들면, 앵커 노드(403)가 자신의 D2D 단말(401) 탐색 메시지 송신 시 자신이 측위 동작의 지원을 위한 노드임을 지시하는 별도의 정보(예를 들어, Application ID, Flag bits)를 탐색 메시지 내에 포함하여 송신함으로써 해당 단말(401)에게 앵커 노드(403)가 존재함을 알릴 수 있다.
다시 도 5a를 참조하면, 상기 측위 요청 메시지를 수신한 네트워크 서버(407)는 단말(401) 주변에 어떤 앵커 노드(403)가 있는지 알 수 있다. 이때, 충분한 측위 정확도를 보장하기 위해서 앵커 노드(403)와 단말(401) 사이의 거리가 가까워 높은 신호 대 잡음 전력비(SNR: Signal-to-Noise power Ratio) 및 LoS 확률을 가져야 할 것이다. 이를 위하여 단말(401)의 측위를 지원하는 앵커 노드(403)는 아래의 방식으로 선택될 수 있다.
(1) 단말(401)이 탐색에 성공한 모든 앵커 노드(403)의 리스트를 네트워크 서버(407)로 업로드하고, 네트워크 서버(407)가 앵커 노드(403)를 선택할 수 있다. 이때, 단말(401)은 각 앵커 노드(403)로부터 수신한 탐색 신호의 RSRP를 함께 업로드하며, 네트워크 서버(407)는 RSRP를 기준으로 단말(401)과의 거리가 가까운 일부 앵커 노드(403)를 선택할 수 있다.
(2) 단말(401)이 탐색에 성공한 모든 앵커 노드(403)의 리스트를 네트워크 서버(407)로 업로드하고, 네트워크 서버(407)에서 앵커 노드(403)를 선택할 수 있다. 이때, 각 앵커 노드(403)의 기하학적 배치 형태에 따라 측위 성능이 달라질 수 있음을 고려해, 네트워크 서버(407)는 앵커 노드(403)의 배치 형태를 고려해 일부 앵커 노드(403)를 선택할 수 있다.
(3) 단말(401)은 탐색에 성공한 모든 앵커 노드(403)의 리스트를 네트워크 서버(407)에게 업로드하고, 네트워크 서버(407)는 앵커 노드(403)를 선택할 수 있다. 이때, 단말(401)은 각 앵커 노드(403)로부터 수신한 탐색 신호의 RSRP를 함께 업로드하며, 네트워크 서버(407)는 RSRP 및 앵커 노드(403)의 배치 구조를 함께 고려하여 일부 앵커 노드(403)를 선택할 수 있다.
(4) 단말(401)은 주변의 다수 앵커 노드(403) 중 탐색 신호의 수신 전력이 일정 수준 이상인 앵커 노드(403)를 선택하거나, 탐색 신호의 수신 전력이 높은 순서로 일정 개수의 앵커 노드(403)를 선택하고, 선택한 해당 앵커 노드(403)의 ID만을 네트워크 서버(407)에게 알릴 수 있다.
<Option 1.2>(520)에서, 단말(401)은 주변의 앵커 노드(403)에게 측위를 요청한다(521). 여기서 D2D 단말(401) 탐색 용도의 채널인 PSDCH(Physical Sidelink Discovery Channel) 상에서 디스커버리 메시지(Discovery Message)를 송신 시 측위 요청을 나타내는 별도의 정보들(Application ID, Flag bits)을 측위 요청 메시지에 포함시켜 송신하거나, D2D 통신 용도의 PSSCH(Physical Sidelink Shared Channel) 상에서의 메시지 송신을 통하여 이루어질 수 있다.
한편, 단말(401)로부터 측위 요청 메시지를 수신한 앵커 노드(403)는 기지국(405)에게 PRS 스케쥴링을 요청한다(523). 이때, 상술한 Option 1.1의 경우와 유사하게, 단말(401)이 송신한 PSDCH 또는 PSSCH 신호의 수신 전력이 일정 값 이상인 경우(522) 앵커 노드(403)가 PRS 스케쥴링을 요청하도록 제한한 수 있다. 또한, 경로 간 중첩 발생 여부를 검사하고 경로 간 중첩이 발생하지 않은 경우에 앵커 노드(403)가 PRS 스케쥴링을 요청하도록 제한한 수도 있다.
한편, 단말(401)의 측위를 지원하는 앵커 노드(403)는 다음의 방법으로 선택될 수 있다.
(1) 단말(401)이 송신하는 PSDCH 또는 PSSCH 신호를 수신한 D2D 노드들은 기지국(405)에게 PRS 스케쥴링을 요청하고, 단말(401)로부터 수신한 신호의 RSRP를 기지국(405)으로 송신한다. 기지국(405)은 수신한 RSRP를 고려하여 상기 D2D 노드들 중 일부를 단말(401)의 측위를 지원하는 앵커 노드(403)로 선정하고 해당 앵커 노드(403)의 PRS 송신을 스케쥴링한다.
(2) 단말(401)이 송신하는 PSDCH 또는 PSSCH 신호를 일정 전력 이상으로 수신한 D2D 노드들이 측위를 지원하는 노드 즉, 앵커 노드(403)이 되어 기지국(405)에게 PRS 스케쥴링을 요청한다.
<Option 1.3>(530)에서는, 상기 <Option 1.2>와 동일한 형태로 단말(401)이 주변 앵커 노드(403)에게 측위를 요청하며, 이를 수신한 앵커 노드(403)는 측위를 요청하는 단말(401)의 존재 및 해당 단말(401)의 ID 정보를 네트워크 서버(407)에 알린다.
단말(401)의 측위를 지원하는 앵커 노드(403)는 다음의 방법으로 선택될 수 있다.
(1) 단말(401)이 송신하는 PSDCH 또는 PSSCH 신호를 일정 전력 이상으로 수신한 D2D 노드들은 모두 네트워크 서버(407)에 응답하고, 네트워크 서버(407)는 상기 D2D 노드들 중 일부를 단말(401)의 측위를 지원하기 위한 앵커 노드(403)로 선택한다. 이때, 각 앵커 노드(403)는 단말(401)이 송신한 탐색 신호 또는 D2D 통신 신호의 RSRP을 함께 네트워크 서버(407)로 송신하여 네트워크 서버(407)가 RSRP를 기준으로 앵커 노드(403)를 선택할 수 있도록 지원할 수 있다.
(2) 단말(401)이 송신하는 PSDCH 또는 PSSCH 신호를 일정 전력 이상으로 수신한 D2D 노드들은 모두 네트워크 서버(407)에 응답하고, 상기 응답을 수신한 네트워크 서버(407)는 상기 D2D 노드들 중 일부를 앵커 노드(403)로 선택한다. 이때, 네트워크 서버(407)는 각 앵커 노드(403)의 기하학적 배치 형태에 따라 측위 성능이 달라질 수 있음을 고려하여, 상기 D2D 노드의 배치 형태를 고려하여 앵커 노드(403)를 선택할 수 있다.
(3) 단말(401)이 송신하는 PSDCH 또는 PSSCH 신호를 일정 전력 이상으로 수신한 D2D 노드들은 모두 네트워크 서버(407)에 응답하고, 상기 응답을 수신한 네트워크 서버(407)는 상기 D2D 노드들 중 일부를 앵커 노드(403)로 선택한다. 이때, 각 앵커 노드(403)는 단말(401)이 송신한 탐색 신호 또는 D2D 통신 신호의 RSRP을 함께 네트워크 서버(407)에 업로드하고, 네트워크 서버(407)는 RSRP와 상기 각 D2D 노드의 기하학적 배치 구조를 동시에 고려하여 앵커 노드(403)를 선택한다.
이하의 <Option 1.4>(540) 내지 <Option 1.6>(560)은 UTDoA 방식을 기반하여 하여 네트워크 서버(407)가 측위 요청 메시지를 송신하는 방식이다.
<Option 1.4>(540)에서, 네트워크 서버(407)가 특정 단말(401)의 측위를 수행하고자 하는 경우, 해당 단말(401)에게 측위 가능 여부를 묻는 측위 능력 요청 메시지(Positioning Capability Request Message)를 송신할 수 있다(541). 다만, 이 경우 단말(401)은 RRC_CONNECTED 상태이어야 한다. 상기 측위 능력 요청 메시지를 수신한 단말(401)은 D2D 기반의 측위가 가능한 상황인지를 판단하고, 그에 대한 응답을 할 수 있다. 만일 주변에 3개 이상의 앵커 노드(403)가 존재하여 D2D 기반 측위가 가능한 상황일 경우, 단말(401)은 주변 앵커 노드(403)의 ID 정보를 포함하는 측위 능력 응답 메시지(Positioning Capability Response Message)를 네트워크 서버(407)에게 송신한다(543). 참고로, 상술한 과정은 기존의 LTE 시스템에 정의되어 있는 LPP를 변형하여 수행될 수 있다.
한편, 단말(401)의 측위를 지원하는 앵커 노드(403)를 선택하는 방법은 상기<Option 1.1>에서 고려된 방식이 동일하게 적용될 수 있다.
<Option 1.5>(550)에서, 네트워크 서버(407)가 특정 단말(401)의 측위를 수행하고자 하는 경우, 해당 단말(401) 주변에 위치할 것으로 예상되는 앵커 노드(403)에게 해당 단말(401)의 ID 정보를 포함하는 근접 요청 메시지(Proximity Request Message)를 송신하여 응답을 요청할 수 있다(551). 한편, 네트워크 서버(407)가 근접 요청 메시지를 송신하는 앵커 노드(403)의 대상은 특정 지역/국가에 속하는 모든 앵커 노드(403)가 대상이 될 수도 있으며, 단말(401)이 접속해 있는 서빙 기지국(405)을 네트워크 서버(407)가 알고 있을 경우, 해당 서빙 기지국(405) 커버리지 내에 있는 앵커 노드(403) 또는 해당 서빙 기지국(405) 커버리지 및 그 주변 기지국의 커버리지 내에 있는 앵커 노드(403)로 한정할 수 있다. 한편, 네트워크 서버(407)로부터 응답 요청을 받은 앵커 노드(403)는 단말(401) 탐색을 수행하여 주변의 단말을 식별하며(552), 네트워크 서버(407)로부터 탐색을 요청받은 단말(401)이 발견될 경우 해당 단말(401)이 발견되었음을 알리는 정보를 포함하는 근접 응답 메시지(Proximity Request Message)를 네트워크 서버(407)에게 송신한다(553).
한편, 단말(401)의 측위를 지원하는 앵커 노드(403)를 선택하는 방법은 상기 <Option 1.3>(530)에서 설명된 방식이 동일하게 적용될 수 있다.
<Option 1.6>(560)에서는, 상기 <Option 1.5>(550)와 동일한 형태로 네트워크 서버(407)가 앵커 노드(403)에게 근접 요청 메시지(Proximity Request Message)를 송신하여 특정 단말(401)이 근접하였는지 여부를 확인할 것을 요청한다(561). 앵커 노드(403)는 단말(401) 탐색을 수행하고(562), 상기 특정 단말(401)이 발견될 경우 해당 단말(401)에게 근접 요청 메시지(Proximity Request Message)를 전달하여 네트워크 서버(407)가 위치 측정을 요청하였음을 알릴 수 있다(563). 한편, 상기 <Option 1.4>와 달리 단말(401)은 네트워크 서버(407)가 아닌 앵커 노드(403)로부터 측위 요청 메시지를 수신하므로, RRC_IDLE 상태에서도 이러한 동작이 가능하다. 한편, 측위 요청 메시지를 수신한 단말(401)은 주변의 앵커 노드(403)에 대한 ID 정보를 포함하는 측위 능력 응답 메시지(Positioning Capability Response Message)를 네트워크 서버(407)에게 송신한다(565).
한편, 단말(401)의 측위를 지원하는 앵커 노드(403)를 선택하는 방법은 <Option 1.1>에서 고려된 방법이 동일하게 적용될 수 있다.
도 6a 및 도 6b는 도 4의 413단계의 PRS 스케쥴링 및 보조 데이터를 송수신하기 위한 가능한 경우들을 설명하는 도면이다.
구체적으로 도 6a 및 도 6b에서는, OTDoA 기반의 측위 방식의 경우와, UTDoA 기반의 측위 방식의 경우에서, 신호 교환 절차 및 각 신호가 송신되는 채널, 송신되는 메시지의 종류가 도시되어 있다. 다양한 구현 방안에 따라 12가지의 옵션들이 도시되었으며, 편의상 <Option 2.1>~ <Option 2.12>으로 표기되었다.
<Option 2.1>과<Option 2.2>는 편의상 참조 번호 610에 함께 도시되었다. 이 경우, OTDoA 기반 측위를 수행하기 위하여 네트워크 서버(407)는 앵커 노드(403) 각각에게 D2D 통신 신호 송신을 스케쥴링한다(611). 이후에, <Option 2.1>에서 앵커 노드(403)는 단말(401)에게 별도의 보조 데이터를 제공하지 않거나, <Option 2.2>에서 앵커 노드(403)는 단말(401)에게 별도의 보조 데이터를 송신할 수 있다(613). 참조 번호 613에서 <Option 2.1>에서 보조 데이터가 송신되지 않음은 "No assist. Data"로 표기되었다.
상기 <Option 2.1>에서 앵커 노드(403)가 보조 데이터를 단말(401)에게 제공하지 않아도 되는 이유는, 3GPP LTE Rel-12 표준에서 PSCCH (Physical Sidelink Control Channel)를 통하여 각 앵커 노드(403)가 송신하는 PSSCH를 수신하기 위한 필수적 보조 데이터(Essential Assistant Data)가 이미 제공되기 때문이다. 한편, 단말(401)은 자신의 위치를 스스로 추정할 수는 없기 때문에, 단말(401)은 추정된 RSTD 정보를 네트워크 서버(407)에게 업로드한다. 이후, 각 앵커 노드(403)의 위치 정보를 알고 있는 네트워크 서버(407)가 단말(401)의 위치를 추정할 수 있다.
상술한 것처럼, <Option 2.2>는 앵커 노드(403)가 단말(401)에게 별도의 보조 데이터를 송신하는 경우이다. 즉, 앵커 노드(403) 각각은 자신의 위치 정보 및 송신 시각 정보를 "선택적 보조 데이터"로 구성하여 단말(401)에게 송신한다. 단말(401)은 상기 선택적 보조 데이터에 기초하여 단말(401) 스스로 자신의 위치를 측위할 수 있다. 참고로, 상기 선택적 보조 데이터는 PSSCH 신호에 포함되어 송신될 수 있다.
<Option 2.3>(620)에서는, 상기 <Option 2.1> 및 <Option 2.2>와 같이, OTDoA 기반 측위를 수행하기 위하여 네트워크 서버(407)는 앵커 노드(403) 각각에게 D2D 통신 신호 송신을 스케쥴링한다(621). 이후, 네트워크 서버(407)는 앵커 노드(403)의 위치 정보 및 송신 시각 정보를 "선택적 보조 데이터"로 구성하여 단말(401)에게 송신한다(631). 단말(401)은 상기 선택적 보조 데이터에 기초하여 단말(401) 스스로 자신의 위치를 측위할 수 있다. 참고로, 상기 선택적 보조 데이터는 PDSCH 신호에 포함되어 송신될 수 있다. <Option 2.3>(620)에서는 네트워크 서버(407)가 선택적 보조 데이터를 송신하는데, 이는 <Option 2.2>에서 앵커 노드(403)가 선택적 보조 데이터를 송신한 것과 다르다.
<Option 2.2>에서 설명된 것처럼, 단말(401)은 자신의 위치를 스스로 추정할 수는 없기 때문에, 단말(401)은 추정된 RSTD 정보를 네트워크 서버(407)에게 업로드한다. 이후, 각 앵커 노드(403)의 위치 정보를 알고 있는 네트워크 서버(407)가 단말(401)의 위치를 추정할 수 있다.
<Option 2.4>(630)에서는, 도 3의 <Option 1.2>(320)와 같이 측위 동작에 네트워크 서버(407)가 관여하지 않는 경우를 가정한 것이다. 이 경우, 서빙 기지국(405)은 각 앵커 노드(403)에게 D2D 통신 신호 송신을 스케쥴링하여 PRS 송신을 지시할 수 있다(631). 이때 단말(401)의 측위에 필요한 앵커 노드(403)의 위치 정보 및 송신 시각 정보가 포함된 선택적 보조 데이터가 단말(401)에게 송신되어야 하는데, 서빙 기지국(405)은 앵커 노드(403)의 위치 정보 및 송신 시각 정보를 알 수 없으므로, 각각의 앵커 노드(403)가 선택적 보조 데이터를 단말(401)에게 송신한다(633).
<Option 2.5> 및 <Option 2.6>은 참조 번호 640에 함께 도시되었다. <Option 2.7> 및 <Option 2.8>은 참조 번호 650에 함께 도시되었다
<Option 2.5>, <Option 2.6>, <Option 2.7> 및 <Option 2.8>에서는, OTDoA 기반 측위를 수행하기 위하여 네트워크 서버(407)가 앵커 노드(403) 각각에게 SRS 신호 송신을 스케쥴링한다(641, 651). 이때, 단말(401)은 SRS 신호를 수신하기 위하여 보조 데이터가 필요하다. (FFT 윈도우의 위치 결정에 필요한) SRS 신호의 송신 시각 정보 및 SRS의 시간/주파수 축 상 위치 정보, SRS 시퀀스 인덱스(Sequence Index) 정보는 필수적 보조 데이터이다. 또한, 단말(401)이 자신의 위치를 직접 추정하기 위하여 필요한 앵커 노드(403)의 위치 정보 및 송신 시각 정보는 선택적 보조 데이터가 될 수 있다. 참조 번호 643은 앵커 노드(403)가 보조 데이터를 단말(401)에게 송신하는 경우이고, 참조 번호 653은 네트워크 서버(407)가 보조 데이터를 단말(401)에게 송신하는 경우를 도시한 것이다. 구체적인 설명은 다음과 같다.
즉, 앵커 노드(403)는 상기 필수적 보조 데이터를 구성하여 단말(401)에게 직접 송신하거나(Option 2.5), 상기 필수적 보조 데이터와 선택적 보조 데이터를 함께 구성하여 단말(401)에게 직접 송신할 수 있다 (Option 2.6). 또한, 네트워크 서버(407)는 상기 필수적 보조 데이터를 단말(401)에게 송신하거나(Option 2.7), 상기 필수적 보조 데이터와 선택적 보조 데이터를 함께 단말(401)에게 송신할 수 있다(Option 2.8).
한편, SRS 신호는 원래 상향링크 채널 상태의 측정을 위하여 활용된다. 따라서 이러한 SRS를 PRS로 활용하는 경우 서빙 기지국(405)은 상향링크 채널 상태의 측정을 위하여 송신되는 SRS와, PRS 용도로 송신되는 SRS를 구분해야 한다. 이때, 앵커 노드(403)에게 PRS 용도로 SRS를 스케쥴링한 서빙 기지국(405)은 추후에 해당 앵커 노드(403)로부터 SRS가 송신되었을 때 해당 SRS가 측위 동작을 지원하기 위한 용도로 송신되었음을 사전에 인식하고 있다. 따라서 서빙 기지국(405)은 해당 측위 지원을 위한 SRS에 대응하여 상향링크 채널 상태의 측정을 위한 동작을 하지 않으면, 측위 지원을 위한 SRS 송신에 대하여 불필요한 동작을 피할 수 있다.
<Option 2.9>(660)에서는, 도 3의 <Option 1.2>(320)와 같이 측위 절차에 네트워크 서버(407)가 관여하지 않는 경우를 가정한 상태에서, 서빙 기지국(405)이 각 앵커 노드(403)에게 업링크 SRS 신호 송신을 스케쥴링하여 PRS 송신을 지시한다(661). 이 경우 단말(401)이 직접 측위를 수행하기 위해 상기 <Option 2.5> 내지 <Option 2.8> 등에서 설명된 필수적 보조 데이터 및 선택적 보조 데이터가 단말(401)에게 전달되어야 하는데, 앵커 노드(403)는 상기 보조 데이터들을 포함한 D2D 통신 메시지 단말(401)에게 송신한다(663).
<Option 2.10>(670)에서는, UTDoA에 기반한 측위 동작을 수행하기 위하여 네트워크 서버(407)가 단말(401)에게 D2D 통신 신호 송신을 스케쥴링한다(671). 이 경우, PSCCH(Physical Sidelink Control Channel)를 통하여 단말(401)이 송신하는 PSSCH를 수신하기 위한 필수적 보조 데이터가 이미 제공되므로, 앵커 노드(403)에게는 별도의 보조 데이터가 제공되지 않는다(Option 2. 10). 한편, UTDoA에 기반하여 측위 동작을 수행시에, 각 앵커 노드(403)에서 계산된 RSTD 정보가 수집되어야 측위 동작이 수행될 수 있으므로, 각 앵커 노드(403)가 RSTD 정보를 네트워크 서버(407)에게 업로드한다. 즉, 선택적 보조 데이터를 제공하는지 여부와 무관하게 UTDoA에 기반한 측위 방식의 특성상 앵커 노드(403)가 독자적으로 단말(401)의 위치를 추정할 수는 없으므로, 별도의 선택적 보조 데이터는 제공되지 않는다. 보조 데이터가 단말(401)에 제공되지 않음은 참조 번호 673에 도시되었다.
<Option 2.11>(680) 및 <Option 2.12>(690)에서는, UTDoA에 기반한 측위 동작을 수행하기 위하여 네트워크 서버(407)가 단말(401)에게 SRS 신호 송신을 스케쥴링한다(681, 691). 이 경우, 단말(401) 주변의 앵커 노드(403)가 단말(401)이 송신하는 SRS 신호를 수신하기 위하여, SRS 신호의 대략적인 송신 시각 및 SRS의 시간/주파수 축 상 위치, SRS 시퀀스 인덱스 정보가 필수적 보조 데이터로 구성되어 앵커 노드(403)에게 전달해야 한다.
그에 따라, 단말(401)은 상기 필수적 보조 데이터를 단말(401)이 송신하는 PSSCH 신호 내에 소정의 메시지로 구성하여 앵커 노드(403)에게 직접 송신할 수 있다(683). 또는, 네트워크 서버(407)가 상기 필수적 보조 데이터를 PDSCH를 통하여 앵커 노드(403)에게 송신할 수 있다(693). 한편, 상기 <Option 2.8>과 동일하게 UTDoA 기반으로 하는 측위 시에는 별도의 선택적 보조 데이터는 앵커 노드(403)에게 제공되지 않는다.
도 7a 및 도 7b는 도 4의 417단계의 경로 간 중첩 검출 및 대역폭 확장 요청 단계에서 가능한 경우들을 설명하는 도면이다.
상술한 것처럼, 도 4의 417단계에서는 PRS를 수신한 엔터티가 다중 경로로 인한 경로 간 중첩의 발생 여부 및 중첩 정도를 검출하고, 검출 결과에 따라 확장된 대역폭를 가지는 PRS를 재송신할 것을 요청하고, 상기 요청에 따라 PRS 재송신을 위한 스케쥴링 및 관련된 보조 데이터의 송수신이 수행된다.
여기서, PRS 재송신 스케쥴링 및 보조 데이터의 송수신 방법은, 도 4의 413단계의 PRS 스케쥴링 및 보조 데이터 송수신에 대한 예들인 도 6a 및 도 6b의 <Option 2.1> 내지 <Option 2.12> 가운데 어떤 방법이 적용되었는지에 따라 동일한 옵션이 재사용되거나 다른 옵션이 사용될 수 있다.
이하에서는 도 4의 413단계에서 도 6a의 <Option 2.2>가 사용되고, 도 4의 417단계에서도 <Option 2.2>와 동일한 방식의 PRS 스케쥴링 및 보조 데이터 전달 방식이 사용되는 경우로 한정하여 대역폭을 확장하는 절차를 설명한다. 다만, 아래의 설명 외의 다양한 옵션이 사용되는 경우에도 동일한 방식의 대역폭 확장 절차가 변형되어 적용될 수 있다.
도 7a 및 도 7b에서는 도 4의 413단계에서 <Option 2.2>를 사용하고, 도 4의 417단계에서도 <Option 2.2>와 동일한 방식의 PRS 스케쥴링 및 보조 데이터 전달 방식을 사용하는 경우를 가정하였다.
아래 설명되는 모든 경우들에 있어서, PRS를 수신하는 단말(401)에서 경로 간 중첩의 발생 여부 및 중첩 정도를 검출하는 동작이 선행된다. 경로 간 중첩을 검출한 이후의 과정은 PRS 수신 단말(401)이 대역폭 확장 요청을 수신하는 대상 및 대역폭을 확장하는 방식에 따라 아래의 4가지 옵션들이 존재한다. 상기 4가지 옵션들은 설명의 편의상 <Option 4.1>(710) 내지 <Option 4.4>(740)로 표기되었다.
<Option 4.1>(710)에서는, PRS 수신측이 경로 간 중첩을 검출한 경우 네트워크 서버(407)로 대역폭 확장 요청 신호를 송신한다. 이때 PRS 수신측은 1 비트의 경로 간 중첩 지시자(Path overlap Indicator)를 사용하여 대역폭 확장이 필요함을 네트워크 서버(407)에게 알리거나, 또는 복수 개의 비트열로 구성되는 경로 간 중첩 지시자를 사용하여 경로 간 중첩의 정도를 나타낼 수 있다.
한편, 네트워크 서버(407)가 대역폭 확장 요청을 단말(401)로부터 수신하면, 확장될 대역폭의 크기는 네트워크 서버(407)가 결정할 수 있다. 일 예로, 네트워크 서버(407)는 셀 내의 D2D 트래픽 부하의 상황 또는 스케쥴링 우선 순위(Priority) 등을 고려하여, 확장될 PRS 대역폭의 크기를 결정할 수 있다.
다른 예로, 네트워크 서버(407)가 대역폭 확장 요청을 단말(401)로부터 수신하면, 현재의 PRS 대역폭을 고려하여 미리 설정된 대역폭 레벨(Level)에 따라 단계적으로 대역폭을 확장시킬 수 있다. 예를 들어, 도 7a의 710을 참조하면, 초기 대역폭으로 송신된 PRS를 수신한 수신측으로부터 대역폭 확장 요청이 네트워크 서버(407)에서 수신된 경우(711), Extended1이라는 사전 정의된 대역폭에 따라 PRS를 앵커 노드(403)에게 다시 스케쥴링할 수 있다(712). 앵커 노드(403)는 보조 데이터와 PRS를 Extended1 크기의 대역폭으로 단말(401)에게 송신한다(713). 상기 Extended1의 대역폭으로 PRS를 수신한 단말(401)이 경로 간 중첩을 검출한 경우(714), 단말(401)은 다시 대역폭 확장 요청을 네트워크 서버(407)로 송신하고(715), 네트워크 서버(407)는 상기 Extended1보다 큰 다음 레벨의 Extended2의 대역폭으로 PRS를 앵커 노드(403)에게 다시 스케쥴링할 수 있다(716). 앵커 노드(403)는 보조 데이터와 PRS를 Extended2 크기의 대역폭으로 단말(401)에게 송신한다(717).
또 다른 예로, PRS 수신측이 다수의 비트열로 이루어진 경로 간 중첩 지시자를 사용하여 경로 간 중첩이 발생한 정도를 지시해 왔다면, 네트워크 서버(407)는 경로 간 중첩 발생의 정도에 근거하여 대역폭을 결정할 수도 있다. 즉, 경로 간 중첩이 많이 발생한 경우 요구되는 대역폭 또한 클 것이므로, 발생한 경로간 중첩의 양에 비례하여 PRS 대역폭의 확장량이 결정될 수도 있다.
한편, 확장된 PRS 대역폭은 네트워크 서버(407)에서 결정하는 PRS의 최대 대역폭보다 작거나 같은 값으로 결정된다. 이때, PRS의 대역폭은 캐리어 집적(Carrier Aggregation: CA)을 통하여 하나의 캐리어 컴포넌트(Component Carrier: CC) 의 최대 대역폭인 20 MHz를 초과하여 설정될 수 있다. 이 경우 각 기지국(405)에서 활용 가능한 CC들 중에서 어떤 CC를 결합하여 CA가 적용된 PRS를 스케쥴링할 지의 여부가 미리 결정되거나 네트워크 서버(407)에 의하여 결정될 수 있다. 한편, CA가 적용된 PRS 송신 대역폭 확장 시에는 네트워크가 PRS 송신측에 PRS 스케쥴링 정보를 전달하는 과정에서 PRS를 송신해야 하는 CC에 대한 정보를 함께 알려줄 수 있다.
상술한 바와 같은 형태로 대역폭이 확장된 PRS 송신을 스케쥴링한 이후에는 도 4의 413단계에서 사용된 방식과 동일한 방식으로 보조 데이터를 PRS 수신측에 송신하고, 도 4의 415단계에서 사용된 방식과 동일한 방식으로 PRS 신호를 송·수신한다.
<Option 4.2>(720)에서는, PRS 수신측인 단말(401)이 경로 간 중첩을 검출한 경우 PRS를 송신한 앵커 노드(403)에게 대역폭 확장 요청 메시지를 송신한다(721). 상기 대역폭 확장 요청 신호의 송신은 D2D 단말(401)의 탐색을 위해 정의된 PSDCH 또는 D2D 통신을 위해 정의된 PSSCH를 통하여 수행될 수 있다. 앵커 노드(403)는 상기 대역폭 확장 요청을 네트워크 서버(407)에 전달하여 확장된 PRS의 재스케쥴링을 요청한다(722). 이후, 723단계 내지 729 단계에서 상기 <Option 4.1>(710)의 712단계 내지 717단계와 유사한 방식으로 대역폭이 확장된 PRS의 재송신이 수행된다. <Option 4.2>(720)가 <Option 4.1>(710)과 다른 점은, 단말(401)이 대역폭 확장 요청 메시지를 PRS를 송신한 앵커 노드(403)에게 직접 요청한다는 것이다(721, 726).
<Option 4.3>(730)에서는, PRS 수신측인 단말(401)이 경로 간 중첩을 검출한 경우 네트워크 서버(407)로 대역폭 지시자를 송신한다(731). 이때, 대역폭 지시자는 충분한 정밀도로 RSTD를 검출하기 위해 요구되는 대역폭 크기를 나타내는 정보로써, 소정 개수의 비트열로 구성될 수 있으며, 주파수 축 상 자원 블록(Resource Block: RB)의 개수를 나타내거나 미리 결정된 대역폭 레벨들 중 하나를 나타내는 인덱스 정보가 될 수 있다.
상기 대역폭 지시자를 이용하여 단말(401)은 자신에게 필요한 대역폭을 결정하고, 결정된 대역폭을 지시할 수 있다. 이때, 단말(401)이 필요로 하는 대역폭의 크기는 경로 간 중첩 발생 정도에 기초하여 결정될 수 있다.
일 예로, 경로 간 중첩이 발생한 정도를 다수의 레벨로 분류하여 특정 레벨의 경로 간 중첩이 발생한 경우, 단말(401)은 상기 특정 레벨의 경로 간 중첩을 제거하기 위하여 요구되는 대역폭 크기로 대역폭 지시자의 값을 결정할 수 있다. 다른 예로, 단말(401)은 경로 간 중첩의 정도 별 RSTD 추정 정밀도에 관한 정보가 사전 시뮬레이션을 통하여 분석되어 테이블(Table) 형태로 미리 저장되어 있거나, 네트워크 서버(407)로부터 수신할 수 있으며, 상기 RSTD 추정 정밀도에 관한 정보를 기초로 하여 자신의 경로 간 중첩 정도 및/또는 각 어플리케이션에 요구되는 RSTD 추정 정밀도를 함께 고려하여 필요한 대역폭의 크기를 결정하고, 결정된 대역폭을 대역폭 지시자를 이용하여 요청할 수 있다.
상술한 바에 따라 필요한 대역폭이 요청된 이후, 네트워크 서버(407)는 요청받은 대역폭으로 앵커 노드(403)에게 PRS 재송신을 스케쥴링하며(532), 앵커 노드(403)는 필요한 보조 데이터를 송신하고, PRS를 재송신한다(733).
<Option 4.4>(740)에서는, PRS를 수신한 단말(401)이 경로 간 중첩을 검출한 경우 단말(401)은 PRS를 송신한 앵커 노드(403)에게 대역폭 지시자를 직접 송신하고(741), 대역폭 지시자를 수신한 앵커 노드(403)는 네트워크 서버(407)에게 요청받은 대역폭으로 PRS를 재송신하기 위한 스케쥴링을 요청한다(742). 이후에는 <Option 4.3>과 동일한 형태로 대역폭이 확장된 PRS의 재송신이 수행된다. <Option 4.4>(740)는 상기 <Option 4.3>과 달리 단말(401)이 대역폭 지시자를 네트워크 서버(407)에게 직접 송신하지 않고, 앵커 노드(403)를 경유하여 송신한다는 차이가 있다. 그에 따라 단말(401)은 대역폭 확장 요청 메시지를 PSDCH 또는 PSSCH를 통하여 앵커 노드(403)에게 송신할 수 있고, 앵커 노드(403)는 PUSCH를 통하여 스케쥴링 요청을 수행할 수 있다.
도 8은 본 개시의 실시예에 따라 PRS를 수신하는 단말의 동작을 설명하는 도면이다.
801단계에서 단말은 초기 대역폭에 따라 송신되는 PRS와 PRS 수신을 위한 보조 데이터를 수신한다. 803단계에서 상기 단말은 PRS를 수신하여 경로 간 중첩을 검출 동작을 수행한다. 805단계에서 상기 단말은 중첩이 검출되었는지 여부를 판단한다. 만일 중첩이 검출되지 않았다면, 현재의 대역폭을 가지는 PRS를 이용하여 RSTD 측정이 충분히 가능한 상황이다. 따라서 815단계로 진행하여 상기 단말은 RSTD를 측정하고 817단계에서 측정한 RSTD를 네트워크 서버에 업로드하거나 또는 자신의 위치를 추정한다.
만일 805단계에서 중첩이 검출되었다면, 상기 단말은 807단계로 진행하여 대역폭 지시자를 이용하여 현재의 PRS 대역폭이 송신 가능한 최대 대역폭(max)인지 여부를 판단한다. 상기 최대 대역폭의 정보는 PRS 대역폭 레벨에 대한 구성(Configuration) 정보로부터 획득할 수 있다. 만일 현재의 PRS 대역폭이 최대 대역폭이라면 더 이상 PRS의 대역폭을 확장하는 것이 불가능하다. 따라서 상기 단말은 809단계로 진행하여 다중 경로 간 중첩을 제거하기 위한 동작을 수행하고, 815단계로 진행하여 RSTD를 측정한다. 다만, 상기 809단계는 반드시 수행되어야 하는 동작은 아니고, 중첩 제거가 필요한 경우에 수행될 수 있다. 다중 경로 간 중첩을 제거하기 위한 구체적인 내용은 후술될 것이다.
만일 현재의 PRS 대역폭이 최대 대역폭이 아니라면 PRS의 대역폭을 확장하는 것이 가능할 것이다. 따라서 상기 단말은 811단계로 진행하여 PRS 송신측 또는 네트워크 서버에 대역폭 확장을 요청한다. 그에 따라 대역폭의 확장 요청 메시지를 네트워크 서버 또는 앵커 노드에게 송신한다. 상기 확장 요청 메시지는 단순히 대역폭의 확장을 요청하는 메시지일 수도 있고, 상기 단말 자신이 필요한 대역폭을 결정하고, 결정된 대역폭을 요청하는 메시지일 수도 있다. 이후, 813단계에서 단말은 보조 데이터 및 확장된 대역폭을 가지는 PRS를 수신한다. 이후, 상기 단말은 다시 803단계로 진행하여 경로 간 중첩 검출 동작을 다시 수행한다.
이하에서는 본 개시에서 제안하는 경로 간 중첩의 발생을 검출하는 방법을 설명한다.
도 9는 본 개시의 실시예에 따라 경로 간 중첩의 발생을 검출하는 방법을 설명하는 도면이다.
본 개시에서는 경로 간 중첩의 발생 시에는 채널 임펄스 응답(CIR)의 대칭성이 파괴된다는 점에 착안하여, CIR의 대칭도를 평가하여 경로 간 중첩이 발생했는지 여부를 검출할 수 있다.
본 개시에서는 FTO의 추정 및 보정을 수행하고, 트래킹(Tracking) 동작이 완료되어 샘플링 지점이 특정 위치로 수렴되면, 해당 샘플링 타이밍을 통하여 획득한 CFR로부터 오버샘플링된(Oversampled) CIR을 획득한다. 원래의 FFT 크기(N FFT)및 오버샘플링율(R os)에 대하여, 오버샘플링된 CIR(h os<n>)은 원래 CFR의 좌우측의 부반송파에 대하여 제로 패딩(Zero-Padding)을 수행한 이후 R os × N FFT의 크기로 IFFT 연산을 수행함으로써 얻어질 수 있다. 상술한 과정은 하기 <수학식 6> 및 <수학식 7>로 표현될 수 있다.
수학식 6
Figure PCTKR2016010035-appb-M000006
수학식 7
Figure PCTKR2016010035-appb-M000007
한편, 상기 오버샘플링된 CIR에 대하여 FAP를 기준으로 +0.5Ts 범위와 -0.5Ts 범위의 전력 합을 각각 하기 <수학식 8> 및 <수학식 9>에 의하여 계산될 수 있다.
수학식 8
Figure PCTKR2016010035-appb-M000008
수학식 9
Figure PCTKR2016010035-appb-M000009
만일 상기 P E _sum 와 P L _sum의 전력 차이가 소정 임계값 이상이면, 경로 간 중첩으로 인해 CIR의 대칭성이 파괴된 것으로 판단될 수 있다. 또한, P E _sum 와 P L _sum의 전력 차이 정도에 따라 경로 간 중첩이 발생한 정도도 판단될 수 있다. 즉, P E _sum 와 P L _sum의 전력 차이가 클수록 발생한 경로 간 중첩의 정도가 큰 것으로 간주될 수 있으며, 단말은 상술한 바와 같은 대역폭 지시자를 이용하여 대역폭 확장을 요청하면서, 경로 간 중첩의 발생 정도에 비례하여 더 많은 대역폭을 요청할 수 있다.
이하에서는, 도 8의 809단계에서 언급된 바와 같이, 경로 간 중첩 성분으로 인하여 발생하는 간섭을 제거하기 위한 방안을 설명한다.
앞서 도 4 등에서 설명된 과정에 의하여, 대역폭이 증가된 PRS를 수신한 단말은 도 8에서 설명된 ELD 기반 알고리즘을 적용한 수신 기술을 재차 적용하여 FTO를 보정함으로써 RSTD 추정의 정확도를 향상시킬 수 있다. 그러나, 2개 내지 3개의 연속적인 캐리어 컴포넌트(CC)를 결합하더라도 메인 로브(Main-Lobe)의 중첩이 여전히 발생할 수 있다.
예를 들어, 상기 <표 1>을 참조하면, 20 MHz 대역폭을 가지는 CC를 3개 결합하여 60 MHz 의 RS 대역폭을 확보하더라도 3GPP EPA 및 3GPP EVA 채널 모델의 경우 여전히 FAP와 SAP 간의 메인 로브 중첩(Main-Lobe Overlap)이 발생함을 확인할 수 있다. 따라서, 본 개시에서는 확장된 대역폭을 가지는 PRS를 수신하였음에도 불구하고 남아 있는 경로 간 중첩으로 인하여 발생하는 경로 간 간섭(Inter-Path Interference: IPI)를 반복적으로 제거한 이후 도 3에서 설명된 ELD 동작을 수행하여 RSTD 추정 정확도를 향상시킬 수 있다.
도 10은 본 개시의 실시예에 따라 반복적 IPI 제거 방식을 포함하는 동작을 수행하는 수신기의 구성을 설명하는 도면이다.
이하에서는 수신기의 구성 중 본 개시에 관련된 내용만을 설명할 것이다.
경로 간 중첩 검출부(1015)는 오버샘플링된 CIR을 획득하고, 상술한 바와 같이 CIR의 대칭성에 기초하여 경로 간 중첩이 발생하였는지 여부를 검출한다. 제어부(1017)는 상기 중첩의 발생 여부에 따라 3가지 경우의 동작을 제어한다.
(1) 경로 간 중첩이 검출되었으나 현재 수신한 PRS의 대역폭이 수신 가능한 최대 대역폭이 아닌 경우, 제어부(1017)은 상술한 <Option 4.1> 내지 <Option 4.4>들 중 하나의 방식으로 대역폭 확장을 요청한다.
(2) 경로 간 중첩이 검출되지 않은 경우, 제어부(1017)는 도 3에서 설명된 ELD 동작을 수행하기 위하여 ELD부(1030)를 제어하여 ELD 동작을 수행하도록 하여, 정밀한 FTO 보정과 RSTD 검출이 수행되도록 한다.
(3)현재 수신한 대역폭이 수신 가능한 최대 대역폭임에도 경로 간 중첩이 검출된 경우, 제어부(1017)는 본 개시에서 제안하는 IPI 제거 동작을 수행하도록, 간섭 제거부(1020)를 제어한다.
간섭 제거부(1020)는 앞서 설명한 경로 간 중첩을 검출하는 방식과 동일하게 오버샘플링된 CIR을 기반으로 동작한다. 즉, 간섭 제거부(1020)는 대역폭이 증가된 PRS를 수신하여 측정된 CFR을 IFFT 하여 상기 <수학식 7>과 같은 오버샘플링된 CIR을 획득한 이후, 간섭 제거부(1020)는 아래의 절차에 따라 반복적으로 IPI를 제거한다.
(1) 최대 피크 검출부(1025)는 오버샘플링된 CIR의 최대 피크를 검출한다.
(2) N-포인트 FFT 부(1021)는 최대 피크 CIR 성분을 FFT 연산하여 해당 CIR 경로에 대응하는 CFR을 획득한다.
(3) 다중경로 제거부(1022)는 원래의 CFR에서 상기 과정 (2)에서 획득한 CFR을 감산하여 제거한다.
(4) IFFT 부(1024)는 상기 과정 (3)의 결과에 대하여 다시 IFFT 연산을 수행하여 특정 경로가 제거된 CIR을 획득한다.
(5) 상기 과정들은 임계값 이상의 전력을 가지는 CIR 경로가 없을 때까지 반복된다.
이처럼, 간섭 제거부(1020)는 상기 (1) 내지 (5)의 과정들을 반복하면, 다중 경로 채널의 각 경로 성분들을 분리할 수 있다. 간섭 제거부(1020)는 모든 경로를 분리한 이후, 임계값을 넘는 전력을 가지는 경로 가운데 시간 지연이 가장 적은 경로를 FAP로 결정할 수 있고, 결정된 FAP를 제외한 다른 모든 경로들에 대한 CFR을 최초 추정된 CFR에서 감산하여, FAP를 제외한 CIR 경로를 제거할 수 있다. 이후, ELD 부(1030)는 FAP에 대한 CFR만을 이용하여 ELD 동작을 수행하여, 정밀한 FTO 보정 및 RSTD 검출이 가능하다.
지금까지 설명한 본 개시의 실시예들에 의하면, 무선 통신 환경에서 비가시선(NLOS) 경로에 의하여 경로 간 중첩의 발생 여부를 검출하고, 경로 중첩이 검출되면 확장된 대역폭으로 PRS 송신을 요청하고, 확장된 대역폭을 갖는 PRS를 수신하여 경로 중첩을 제거할 수 있다. 또한, 시스템 상의 최대 대역폭을 갖는 PRS를 수신한 경우에 경로 중첩이 발생하였다면, 경로 간 중첩 성분을 제거하여 단말의 RSTD 검출 성능을 개선하여, 정밀한 측위를 수행할 수 있다. 또한, RSTD 검출을 위하여 필요한 요구 대역폭을 적응적으로 결정함으로써 무선 자원 사용의 효율성을 높일 수 있다.
상술한 본 개시의 특정 측면들은 또한 컴퓨터 리드 가능 기록 매체(computer readable recording medium)에서 컴퓨터 리드 가능 코드(computer readable code)로서 구현될 수 있다. 컴퓨터 리드 가능 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 리드될 수 있는 데이터를 저장할 수 있는 임의의 데이터 저장 디바이스이다. 상기 컴퓨터 리드 가능 기록 매체의 예들은 리드 온니 메모리(Read-Only Memory: ROM)와, 랜덤-접속 메모리(Random-Access Memory: RAM)와, CD-ROM들과, 마그네틱 테이프(magnetic tape)들과, 플로피 디스크(floppy disk)들과, 광 데이터 저장 디바이스들, 및 캐리어 웨이브(carrier wave)들(상기 인터넷을 통한 데이터 송신과 같은)을 포함할 수 있다. 상기 컴퓨터 리드 가능 기록 매체는 또한 네트워크 연결된 컴퓨터 시스템들을 통하여 분산될 수 있고, 따라서 상기 컴퓨터 리드 가능 코드는 분산 방식으로 저장 및 실행된다. 또한, 본 개시를 성취하기 위한 기능적 프로그램들, 코드, 및 코드 세그먼트(segment)들은 본 개시가 적용되는 분야에서 숙련된 프로그래머들에 의하여 쉽게 해석될 수 있다.
또한 본 개시의 일 실시예에 따른 장치 및 방법은 하드웨어, 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 조합의 형태로 실현 가능하다는 것을 알 수 있을 것이다. 이러한 임의의 소프트웨어는 예를 들어, 삭제 가능 또는 재기록 가능 여부와 상관없이, ROM 등의 저장 장치와 같은 휘발성 또는 비휘발성 저장 장치, 또는 예를 들어, RAM, 메모리 칩, 장치 또는 집적 회로와 같은 메모리, 또는 예를 들어 CD, DVD, 자기 디스크 또는 자기 테이프 등과 같은 광학 또는 자기적으로 기록 가능함과 동시에 기계(예를 들어, 컴퓨터)로 읽을 수 있는 저장 매체에 저장될 수 있다. 본 개시의 일 실시예에 따른 방법은 제어부 및 메모리를 포함하는 컴퓨터 또는 휴대 단말에 의하여 구현될 수 있고, 상기 메모리는 본 개시의 실시 예들을 구현하는 지시들을 포함하는 프로그램 또는 프로그램들을 저장하기에 적합한 기계로 읽을 수 있는 저장 매체의 한 예임을 알 수 있을 것이다.
따라서, 본 개시는 본 명세서의 임의의 청구항에 기재된 장치 또는 방법을 구현하기 위한 코드를 포함하는 프로그램 및 이러한 프로그램을 저장하는 기계(컴퓨터 등)로 읽을 수 있는 저장 매체를 포함한다. 또한, 이러한 프로그램은 유선 또는 무선 연결을 통하여 전달되는 통신 신호와 같은 임의의 매체를 통하여 전자적으로 이송될 수 있고, 본 개시는 이와 균등한 것을 적절하게 포함한다
또한 본 개시의 일 실시예에 따른 장치는 유선 또는 무선으로 연결되는 프로그램 제공 장치로부터 상기 프로그램을 수신하여 저장할 수 있다. 상기 프로그램 제공 장치는 상기 프로그램 처리 장치가 기 설정된 콘텐츠 보호 방법을 수행하도록 하는 지시들을 포함하는 프로그램, 컨텐츠 보호 방법에 필요한 정보 등을 저장하기 위한 메모리와, 상기 그래픽 처리 장치와의 유선 또는 무선 통신을 수행하기 위한 통신부와, 상기 그래픽 처리 장치의 요청 또는 자동으로 해당 프로그램을 상기 송수신 장치로 송신하는 제어부를 포함할 수 있다.

Claims (15)

  1. 무선 통신 시스템에서 단말의 위치 측정을 지원하는 방법에 있어서,
    네트워크 서버로부터 참조 신호의 송신을 스케쥴링받은 복수의 앵커 노드들 각각으로부터 제1 대역폭을 사용하여 상기 참조 신호를 수신하는 과정과,
    상기 수신한 참조 신호의 채널 임펄스 응답(channel impulse response)의 대칭성에 기초하여, 상기 앵커 노드들과 상기 단말 간에 경로 간 중첩(path-overlap)의 발생 여부를 검사하는 과정과,
    상기 경로 간 중첩이 발생한 경우, 대역폭 확장 요청 메시지를 상기 네트워크 서버에게 송신하는 과정과,
    상기 대역폭 확장 요청 메시지에 송신에 응답하여 상기 복수의 앵커 노드들 각각으로부터 상기 제1 대역폭보다 큰 제2 대역폭을 사용하여 참조 신호를 수신하는 과정과,
    상기 제2 대역폭을 사용하여 수신된 참조 신호들을 이용하여 상기 단말의 위치를 측정하는데 필요한 정보를 생성하는 과정을 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 경로 간 중첩이 발생하지 않은 경우, 상기 수신한 참조 신호들 간의 수신 시각 차이인 참조 신호 시간 차이(Reference Signal Time Difference: RSTD)를 계산하는 과정과,
    상기 계산된 RSTD를 상기 네트워크 서버로 송신하는 과정을 포함하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 앵커 노드들 각각으로부터 상기 참조 신호의 수신을 위한 보조 데이터를 수신하는 과정을 더 포함하는 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 보조 데이터는,
    상기 참조 신호의 송신 시각 정보 및 상기 앵커 노드들의 위치 정보를 포함하는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 확장 요청 메시지를 상기 네트워크 서버로 송신하는 과정은,
    상기 제1 대역폭이 가용한 최대 대역폭 미만인 경우, 상기 확장 요청 메시지를 상기 네트워크 서버로 송신하는 과정을 포함하는 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 경로 간 중첩이 발생한 경우, 상기 제1 대역폭이 가용한 최대 대역폭과 동일하면, 상기 제1 대역폭을 사용하여 수신한 참조 신호들로부터 경로 간 중첩을 제거하는 과정을 더 포함하는 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 네트워크 서버에게 측위 요청 메시지를 송신하는 과정을 더 포함하는 방법.
  8. 무선 통신 시스템에서 네트워크 서버가 단말의 위치 측정을 지원하는 방법에 있어서,
    복수의 앵커 노드들에게 제1 대역폭을 사용하는 참조 신호들의 송신을 스케쥴링하는 과정과,
    상기 참조 신호들의 채널 임펄스 응답의 대칭성에 기초하여, 상기 제1 대역폭을 사용하여 상기 참조 신호들을 수신한 상기 단말에 의해 상기 앵커 노드들과 상기 단말 간에 경로 간 중첩이 검출된 경우, 대역폭 확장 요청 메시지를 상기 단말로부터 수신하는 과정과,
    상기 복수의 앵커 노드들 각각에게 상기 제1 대역폭보다 큰 제2 대역폭을 사용하는 참조 신호의 송신을 스케쥴링하는 과정을 포함하고,
    상기 제2 대역폭을 사용하여 송신되는 참조 신호는 상기 단말의 위치를 측정하는데 사용되는 것임을 특징으로 하는 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 단말에서 경로 간 중첩이 검출되지 않은 경우, 상기 단말에서 계산된 상기 수신한 참조 신호들 간의 수신 시각 차이인 참조 신호 시간 차이(Reference Signal Time Difference: RSTD)에 대한 정보를 상기 단말로부터 수신하는 과정을 더 포함하는 방법.
  10. 제8항 또는 제1항에 있어서, 상기 대역폭 확장 요청 메시지는,
    경로 간 중첩의 발생 여부와 중첩의 정도를 지시하는 경로 간 중첩 지시자를 포함하는 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제2 대역폭은 상기 중첩 지시자에 기초하여 상기 네트워크 서버에서 결정됨을 특징으로 하는 방법.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 단말로부터 측위 요청 메시지를 수신하는 과정을 더 포함하는 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 측위 요청 메시지는,
    상기 단말에 인접한 앵커 노드들의 리스트 정보를 포함하는 방법.
  14. 제1항 내지 제7항, 제10항, 및 제11항 중 어느 하나에 따라 동작하는 단말 장치.
  15. 제8항 내지 제13항 중 어느 하나에 따라 동작하는 네트워크 서버.
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