WO2019066451A1 - 레인지 추정을 위한 리포팅을 전송 및 수신하는 방법과 이를 위한 통신 장치 - Google Patents

레인지 추정을 위한 리포팅을 전송 및 수신하는 방법과 이를 위한 통신 장치 Download PDF

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WO2019066451A1
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WO
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smallest
value
phase difference
base station
time delay
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PCT/KR2018/011359
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Inventor
이상림
이호재
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엘지전자 주식회사
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    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W4/00—Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
    • H04W4/02—Services making use of location information
    • H04W4/023—Services making use of location information using mutual or relative location information between multiple location based services [LBS] targets or of distance thresholds
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B17/00—Monitoring; Testing
    • H04B17/30—Monitoring; Testing of propagation channels
    • H04B17/309—Measuring or estimating channel quality parameters
    • H04B17/364—Delay profiles
    • H—ELECTRICITY
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    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/06—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station
    • H—ELECTRICITY
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    • H04W24/00—Supervisory, monitoring or testing arrangements
    • H04W24/08—Testing, supervising or monitoring using real traffic
    • H—ELECTRICITY
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    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W24/00—Supervisory, monitoring or testing arrangements
    • H04W24/10—Scheduling measurement reports ; Arrangements for measurement reports

Definitions

  • the present invention relates to wireless communication, and more particularly, to a method of transmitting and receiving reporting for range estimation and a communication device therefor
  • Wireless Sensor Network WSN
  • MTC Massive Machine Type Communication
  • Massive MTC services have very limited connection density requirements and data rate and end-to-end (E2E) latency requirements are very flexible (eg Connection Density: Up to 200,000 / km2, E2E Latency: Seconds to hours, DL / UL Data Rate: typically 1-100kbps).
  • Another aspect of the present invention is to provide a method for a base station to receive reporting for range estimation.
  • a terminal for transmitting reporting for range estimation.
  • Another aspect of the present invention is to provide a base station for receiving reporting for range estimation.
  • a method of transmitting a report for range estimation comprising: receiving a signal from each of a plurality of beams of a base station; Calculating a time delay or a phase difference of a beam-by-beam signal for the plurality of beams; And reporting the beam index information indicating the beam having the smallest time delay or the smallest phase difference to the base station based on the calculation.
  • the reporting step may further include reporting the value of the smallest time delay or the value of the smallest phase difference.
  • the value of the smallest time delay or the value of the smallest phase difference is a value of the smallest time delay quantized or a value of the smallest quantized phase difference.
  • Each of the plurality of beams can be received in different time slots.
  • Each of the plurality of beams may be received in different subbands.
  • the reporting method is performed when the terminal and the base station are in an asynchronous state.
  • the value of the smallest phase difference may be a value determined in consideration of the reference signal tone spacing in the frequency band for each beam.
  • a method for a base station to receive a report for range estimation includes transmitting a signal to a terminal through each of a plurality of beams; Receiving beam index information indicating a corresponding beam having a smallest time delay or a smallest phase difference from the terminal and information on a value of the smallest time delay or a value of the smallest phase difference; And estimating a range or a distance between the base station and the terminal based on the value of the smallest time delay or the value of the smallest phase difference.
  • the value of the smallest time delay or the value of the smallest phase difference may be a value of the smallest time delay quantized or a value of the smallest quantized phase difference.
  • the reporting reception method may be performed when the terminal and the base station are in an asynchronous state. Each of the plurality of beams can be received in different time slots.
  • a terminal for transmitting reporting for range estimation comprising: a receiver for receiving a signal from each of a plurality of beams of a base station; A processor for calculating a time delay or a phase difference of a beam-by-beam signal for the plurality of beams; And reporting the beam index information indicating the beam having the smallest time delay or the smallest phase difference to the base station based on the calculation.
  • the transmitter may further report the value of the smallest time delay or the value of the smallest phase difference at the time of reporting.
  • a base station for receiving reporting for range estimation, the base station including: a transmitter for transmitting a signal to a terminal through each of a plurality of beams; A beam index information indicating a corresponding beam having a smallest time delay or a smallest phase difference from the terminal and information on a value of the smallest time delay or a value of the smallest phase difference; And a processor for estimating a range or a distance between the base station and the terminal based on the value of the smallest time delay or the value of the smallest phase difference.
  • the transmitter may transmit each of the plurality of beams in different time slots.
  • the reporting method for ranging estimation of a terminal can effectively reduce feedback information and transmit it.
  • a range estimation error can be remarkably reduced when a base station performs range estimation based on feedback information reported from a terminal in a situation where the base station is asynchronous with the terminal.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a base station 10 and a terminal 20 in a wireless communication system 100. As shown in FIG. 1
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a DOA estimation problem.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a time-of-arrival (TOA) with time-based beamforming
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of channel estimation measured in a subframe.
  • FIG. 5 illustrates a TOA (Time-of-Arrival) with frequency-based beamforming
  • FIG. 6 illustrates an example of channel estimation measured in units of SB.
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of a phase difference measured on a beam-by-beam basis.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an example of normalizing the measured phase difference when two tone spacings are different for each beam.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a procedure of a reporting transmission method for range estimation of a UE according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a procedure of a reporting transmission method for range estimation of a base station according to an embodiment of the present invention.
  • the UE collectively refers to a mobile stationary or stationary user equipment such as a UE (User Equipment), an MS (Mobile Station), and an AMS (Advanced Mobile Station). It is also assumed that the base station collectively refers to any node at a network end that communicates with a terminal such as a Node B, an eNode B, a base station, an AP (access point), and a gNode B.
  • a terminal such as a Node B, an eNode B, a base station, an AP (access point), and a gNode B.
  • a terminal or a user equipment can receive information from a base station through a downlink, and the terminal can also transmit information through an uplink.
  • the information transmitted or received by the terminal includes data and various control information, and various physical channels exist depending on the type of information transmitted or received by the terminal.
  • CDMA code division multiple access
  • FDMA frequency division multiple access
  • TDMA time division multiple access
  • OFDMA orthogonal frequency division multiple access
  • SFDMA single carrier frequency division multiple access
  • CDMA may be implemented in radio technology such as Universal Terrestrial Radio Access (UTRA) or CDMA2000.
  • the TDMA may be implemented with a radio technology such as Global System for Mobile communications (GSM) / General Packet Radio Service (GPRS) / Enhanced Data Rates for GSM Evolution (EDGE).
  • GSM Global System for Mobile communications
  • GPRS General Packet Radio Service
  • EDGE Enhanced Data Rates for GSM Evolution
  • OFDMA may be implemented in wireless technologies such as IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802-20, and Evolved UTRA (E-UTRA).
  • UTRA is part of the Universal Mobile Telecommunications System (UMTS).
  • 3GPP (3rd Generation Partnership Project) LTE (Long Term Evolution) is part of E-UMTS (Evolved UMTS) using E-UTRA, adopts OFDMA in downlink and SC-FDMA in uplink.
  • LTE-A Advanced is an evolved version of 3GPP LTE.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a base station 10 and a terminal 20 in a wireless communication system 100. As shown in FIG. 1
  • a wireless communication system includes a base station 10 and one or more terminals 20.
  • the base station 10 may include a processor 11, a memory 12 and a radio frequency (RF) unit 13 (the RF unit may include a transmitter and a receiver).
  • the processor 11 may be configured to implement the proposed procedures and / or methods described herein.
  • the memory 12 is coupled with the processor 11 to store various information for operating the processor 11.
  • the RF unit 13 is coupled to the processor 11 to transmit and / or receive radio signals.
  • the terminal 20 may include a processor 21, a memory 22 and an RF unit 23 (the RF unit may include a transmitter and a receiver).
  • the processor 21 may be configured to implement the procedures and / or methods proposed in this application.
  • the memory 22 is coupled with the processor 21 to store various information for operating the processor 21.
  • the RF unit 23 is coupled to the processor 21 to transmit and / or receive radio signals.
  • the base station 10 and / or the terminal 20 may have a single antenna or multiple antennas. When at least one of the base station 10 and the terminal 20 has multiple antennas, the wireless communication system may be referred to as a multiple input multiple output (MIMO) system.
  • MIMO multiple input multiple output
  • the processors 11 and 21 may also be referred to as a controller, a microcontroller, a microprocessor, a microcomputer, or the like.
  • the processors 11 and 21 may be implemented by hardware or firmware, software, or a combination thereof.
  • DSP digital signal processing devices
  • PLDs programmable logic devices
  • FPGAs Field programmable gate arrays
  • firmware or software may be configured to include modules, procedures, or functions that perform the functions or operations of the present invention.
  • the firmware or software configured to be stored in the memory 12, 22 may be contained within the processor 11, 21 or may be driven by the processor 11, 21.
  • Layers of a wireless interface protocol between a terminal and a base station and a wireless communication system (network) are divided into a first layer (L1), a second layer (L2) based on the lower three layers of an open system interconnection ), And a third layer (L3).
  • the physical layer belongs to the first layer and provides an information transmission service through a physical channel.
  • An RRC (Radio Resource Control) layer belongs to the third layer and provides control radio resources between the UE and the network.
  • the UE and the base station can exchange RRC messages through the RRC layer with the wireless communication network.
  • the processor 21 of the terminal and the processor 11 of the base station each include an operation of processing signals and data except for the functions of the terminal 20 and the base station 10 to receive or transmit signals and the storage function, But for the sake of convenience of explanation, the processors 11 and 21 are not specifically referred to below. It is possible to perform a series of operations such as a function of receiving or transmitting a signal and a processing of data rather than a storage function, even if the processors 11 and 21 are not specifically mentioned.
  • range estimation can be defined as distance measurement (or estimation) in the field of surveying / positioning / radar.
  • the range is primarily a component of the hardware component and is less influenced by the PDOA, the localization principle of the radio frequency identification (RFID) system.
  • RFID radio frequency identification
  • the distance depends mainly on the wavelength and start phase of the signal emitted by the antenna, causing an overflow at that stage. This does not allow a clear identification of objects within this ambiguous region.
  • the formula for calculating d according to the phase ?
  • transponder is a multiple of lambda / 2 without phase change. Since the phase depends on the distance, the distance calculation can not be expressed by the following equation (2) because of the equation (2).
  • ⁇ represents the phase of the signal
  • ⁇ int represents the internal phase of the tag
  • ⁇ prop represents the phase due to signal propagation.
  • the parameter ⁇ int can not be calculated. However, if two different frequencies of the tag are used, ⁇ int The value is removed.
  • the PDOA based approach shares the same concept as the dual frequency technique for range estimation applied to radar systems where signals with two fundamental frequencies are used and the phase difference observed at both frequencies is used to estimate the range of the reflected object.
  • the RFID reader transmits two continuous wave (CW) signals at frequencies f1 and f2.
  • the range d can be estimated from the phase difference observed in the return signal corresponding to the two frequencies.
  • phase observations are subject to lapping. That is, the phase at each frequency is It can be observed only in the range.
  • the tag range is estimated as shown in the following equation (3).
  • Equation (3) represents the range ambiguity due to the phase arrangement. Since backscatter modulation modifies the signal phase at both carrier frequencies in the same way, Equation 3 above is valid when backscatter modulation is applied. The maximum unambiguous range to be.
  • the range estimation performance of the PDOA method based on dual-frequency signaling may be difficult in other situations.
  • One of the key limitations is the balance between the maximum unambiguous range and the sensitivity of the range estimate to noise. That is, a large separation between the two frequencies can reduce the sensitivity of the range estimate to the additive noise, but doing so can yield a small clear range that is not large enough for the RFID system and its applications.
  • Another problem occurs when the signal is severely blurred in one or both of the two carrier frequencies to obtain an unreliable phase and then to estimate the range from the received signal. With more than two carrier frequencies, you can overcome this problem and increase the accuracy of the phase difference through proper data fusion at different frequency pairs. As a result, the estimation of the tag range can be improved.
  • the antenna array should be able to provide an arrival direction estimate.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a DOA estimation problem.
  • the present invention proposes a method capable of distance measurement in asynchronous situations between network nodes in a network.
  • a range estimation method using Tx beamforming proposes a range estimation technique using Tx beamforming of a base station. It is important that a line-of-sight (LOS) signal is secured in order to reduce range estimation (distance estimation) errors.
  • the base station can perform Tx beamforming based on more antenna arrays, and the base station uses the antenna array-based Tx beamforming to reduce the range estimation error by adjusting the beam so that the position of the terminal and the beam direction coincide with each other as much as possible .
  • angle of departure (AoD) can be obtained from Tx beamforming.
  • a base station reports a method of reporting a terminal for Tx beamforming based range estimation.
  • the processor 21 of the terminal measures RSRP (Beam Signal Received Power) on a beam-by-beam basis, and the transmitter 23 of the terminal measures the largest M of the measured RSRP values The beam index can be reported to the base station.
  • RSRP Beam Signal Received Power
  • the processor 22 of the terminal collects channel estimates (or first arrival of signals) for each beam. Then, the transmitter 23 of the terminal measures the beam index (value) of the smallest channel estimation (or first arrival of signal) value for each beam (i.e., the smallest delay among the plurality of beams) The measured delay value (or first arrival of signal value) can be reported (or transmitted) to the base station.
  • the transmit beam index may be linked to time and / or frequency resources. That is, the transmitter 23 of the terminal can explicitly report the beam index to the base station. Alternatively, the terminal may forward the linked value as an implicit method (the linked value may be, for example, a resource block index, a reference port number, a subframe number, etc.).
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a time-of-arrival (TOA) with time-based beamforming
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of channel estimation measured in a subframe.
  • the time in time-based beamforming may be a predetermined time period, such as a sub-frame, a symbol, a slot, or the like.
  • beamforming is performed in units of subframes as an example.
  • the transmitter 13 of the base station can transmit signals with different beams for each subframe.
  • the transmitter 23 of the UE (UE # 1 in FIG. 3) transmits the channel impulses of the beam corresponding to the beam index 1 (beam # 1), beam index 2 (beam # 2) and beam index 3
  • the delay value having the smallest delay among the channel impulse responses and the corresponding beam index can be reported to the base station.
  • the beam index with the smallest delay is 2 (beam index # 2)
  • the transmitter 23 of the terminal has the smallest delay value And then report it to the base station.
  • beam # 2 has a high probability that the beam is aligned with the terminal.
  • information of angle-of-departure (AoD) through beam index reporting can be obtained, which can be utilized for positioning.
  • FIG. 5 illustrates a TOA (Time-of-Arrival) with frequency-based beamforming
  • FIG. 6 illustrates an example of channel estimation measured in units of SB.
  • the frequency in the frequency-based beamforming may be a resource block (RB), a subband (SB), or the like.
  • RB resource block
  • SB subband
  • beamforming is performed in units of SB.
  • the transmitter 23 of the UE transmits the channel impulses of beam index 4 (beam # 4), beam index 5 (beam # 5)
  • the delay value having the smallest delay among the responses and the corresponding beam index can be reported.
  • the beam having the smallest delay corresponds to the beam index 4.
  • the processor 21 of the terminal calculates the smallest delay value
  • the transmitter 23 can report the quantized value to the base station.
  • beam # 2 has a high probability that the beam is aligned with the terminal.
  • Time-based beamforming can achieve higher SNR, while performance degradation can occur if the channel due to Doppler changes.
  • frequency-based beamforming can reduce acquisition time while limiting transmission power.
  • Time-based Beam forming Or frequency-based Beamforming Same tone Spacing (or PDOA with the same subcarrier spacing)
  • the PDOA method can be applied in the same manner as the ToA-based reporting. That is, the processor 21 of the terminal measures the phase difference on a beam-by-beam basis, and the processor 21 causes the transmitter 23 to calculate the beam index and / or the phase difference value (e.g., ) To the base station.
  • the processor 21 of the terminal measures the phase difference on a beam-by-beam basis
  • the processor 21 can measure the phase difference by measuring the RS signal transmitted on two tones or two subcarriers for each beam.
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of a phase difference measured on a beam-by-beam basis.
  • the transmitter 23 of the terminal can report the beam index having the smallest phase difference among the phase differences for each beam and the corresponding phase difference value to the base station.
  • the processor 21 of the terminal transmits beam # 1 and its corresponding And the transmitter 23 can report the quantized value to the base station.
  • the processor 21 of the terminal may modulate the phase difference according to the reporting method, and the transmitter 23 may transmit the signal of the modulated symbol to the base station.
  • a PDOA For a PDOA that uses two tones per beam, it may have different RS tone spacing for each beam.
  • the information associated with the RS tone spacing may be predefined on a beam-by-beam basis, or the base station transmitter 13 may broadcast RS tone spacing related information as system information.
  • the processor 21 of the UE measures the phase difference on a beam-by-beam basis, normalizes it to subcarrier spacing, and controls the transmitter 23 to report the smallest value to the base station.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an example of normalizing the measured phase difference when two tone spacings are different for each beam.
  • the processor 21 of the terminal normalizes the beam-to-carrier RS tone spacing by a ratio of subcarrier spacing to obtain a phase difference, It can be controlled to report to the base station. That is, in the case of the beam index 2 (beam # 2), since the tone spacing of the RS is 30 kHz and the subcarrier spacing is 15 kHz, the processor 21 of the terminal calculates the phase difference And the phase difference values of the other beam indices. In the case of beam index 3 (beam # 3), the processor 21 of the terminal calculates a value obtained by dividing the measured phase difference by 3 because the RS tone spacing is 45 kHz and the subcarrier spacing is 15 kHz And compares them with the phase difference values of the other beam indices. The processor 21 of the terminal can control such that the transmitter 23 reports the beam index having the smallest phase difference and the value (e.g., the quantized value) for the smallest phase difference to the base station according to this comparison.
  • the processor 21 of the terminal can control such that the transmitter 23 reports
  • the processor 11 of the base station can obtain the angle of departure (AoD) from the information reported to the terminal, and can estimate the range or distance between the base station and the terminal. At this time, when using the reported information of the UE, the processor 11 of the base station can significantly reduce the range estimation error. Also, the amount of feedback to be reported can be reduced as compared with the method of beam-based reporting.
  • AoD angle of departure
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a procedure of a reporting transmission method for range estimation of a UE according to an embodiment of the present invention.
  • a receiver 23 of a terminal can receive a signal from each of a plurality of beams of a base station.
  • the processor 21 of the terminal can calculate the time delay or the phase difference of the beams for each of the plurality of beams. Based on the calculation, the processor 21 of the terminal can determine the corresponding beam having the smallest time delay or the smallest phase difference, and the transmitter 23 transmits the beam index information indicating the determined corresponding beam to the base station Can be reported.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a procedure of a reporting transmission method for range estimation of a base station according to an embodiment of the present invention.
  • a transmitter 13 of a base station can transmit a signal to a terminal through each of a plurality of beams.
  • the receiver 13 of the base station receives beam index information indicating the corresponding beam having the smallest time delay or the smallest phase difference from the terminal and information on the value of the smallest time delay or the smallest phase difference can do.
  • the processor 11 of the base station can estimate the range or distance between the base station and the terminal based on the value of the smallest time delay or the value of the smallest phase difference.
  • the processor 11 of the base station can also obtain information on the AOD based on the reported information.
  • a method for transmitting and receiving reporting for range estimation and a communication device therefor are industrially applicable in various wireless communication systems such as a 5G communication system.

Abstract

단말이 레인지(range) 추정을 위한 리포팅을 전송하는 방법은 기지국의 복수의 빔 각각으로부터 신호를 수신하는 단계; 상기 복수의 빔에 대해 빔 별로 신호의 시간 지연 혹은 위상 차이를 산출하는 단계; 및 상기 산출에 기초하여 상기 시간 지연이 가장 작거나 혹은 상기 위상 차이가 가장 작은 해당 빔을 가리키는 빔 인덱스 정보를 상기 기지국으로 리포팅하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

레인지 추정을 위한 리포팅을 전송 및 수신하는 방법과 이를 위한 통신 장치
본 발명은 무선통신에 관한 것으로, 보다 상세하게는 레인지 추정을 위한 리포팅을 전송 및 수신하는 방법과 이를 위한 통신 장치에 관한 것이다
차세대 5G 시스템에서는 Massive Connection/Low cost/Low power Service를 target으로 작은 패킷을 간헐적으로 전송하는 Wireless Sensor Network (WSN), Massive Machine Type Communication (MTC) 등이 고려되고 있다.
Massive MTC 서비스는 Connection Density Requirement가 매우 제한적인데 반해, 데이터 전송률(Data Rate)과 End-to-End (E2E) Latency Requirement는 매우 자유롭다(일 예로, Connection Density: Up to 200,000/km2, E2E Latency: Seconds to hours, DL/UL Data Rate: typically 1-100kbps).
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제는 단말이 레인지(range) 추정을 위한 리포팅을 전송하는 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명에서 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 기지국이 레인지(range) 추정을 위한 리포팅을 수신하는 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명에서 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 레인지(range) 추정을 위한 리포팅을 전송하는 단말을 제공하는 데 있다.
본 발명에서 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 레인지(range) 추정을 위한 리포팅을 수신하는 기지국을 제공하는 데 있다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 상기 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한, 단말이 레인지(range) 추정을 위한 리포팅을 전송하는 방법은 기지국의 복수의 빔 각각으로부터 신호를 수신하는 단계; 상기 복수의 빔에 대해 빔 별로 신호의 시간 지연 혹은 위상 차이를 산출하는 단계; 및 상기 산출에 기초하여 상기 시간 지연이 가장 작거나 혹은 상기 위상 차이가 가장 작은 해당 빔을 가리키는 빔 인덱스 정보를 상기 기지국으로 리포팅하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 리포팅하는 단계는 상기 가장 작은 시간 지연의 값 혹은 상기 가장 작은 위상 차이의 값을 리포팅하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 가장 작은 시간 지연의 값 혹은 상기 가장 작은 위상 차이의 값은 각각 양자화된 가장 작은 시간 지연의 값 혹은 양자화된 가장 작은 위상 차이의 값이다. 상기 복수의 빔 각각은 서로 다른 시간 슬롯(slot)에서 수신될 수 있다. 상기 복수의 빔 각각은 서로 다른 서브밴드(subband)에서 수신될 수 있다. 상기 리포팅 방법은 상기 단말과 상기 기지국 간에는 비동기(asynchronous) 상태에 있는 경우에 수행된다. 상기 가장 작은 위상 차이의 값은 상기 빔 별로 주파수 대역에서의 참조신호 톤 간격(tone spacing)을 고려하여 결정된 것인 값일 수 있다.
상기의 다른 기술적 과제를 달성하기 위한, 기지국이 레인지(range) 추정을 위한 리포팅을 수신하는 방법은, 복수의 빔 각각을 통해 단말로 신호를 전송하는 단계; 상기 단말로부터 시간 지연이 가장 작거나 혹은 위상 차이가 가장 작은 해당 빔을 가리키는 빔 인덱스 정보 및 상기 가장 작은 시간 지연의 값 혹은 상기 가장 작은 위상 차이의 값에 대한 정보를 수신하는 단계; 및 상기 가장 작은 시간 지연의 값 혹은 상기 가장 작은 위상 차이의 값에 기초하여 상기 기지국과 단말 간의 레인지 혹은 거리를 추정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 가장 작은 시간 지연의 값 혹은 상기 가장 작은 위상 차이의 값은 각각 양자화된 가장 작은 시간 지연의 값 혹은 양자화된 가장 작은 위상 차이의 값일 수 있다. 상기 리포팅 수신 방법은 상기 단말과 상기 기지국 간에는 비동기(asynchronous) 상태에 있는 경우에 수행될 수 있다. 상기 복수의 빔 각각은 서로 다른 시간 슬롯(slot)에서 수신될 수 있다.
상기의 또 다른 기술적 과제를 달성하기 위한, 레인지(range) 추정을 위한 리포팅을 전송하는 단말은, 기지국의 복수의 빔 각각으로부터 신호를 수신하는 수신기; 상기 복수의 빔에 대해 빔 별로 신호의 시간 지연 혹은 위상 차이를 산출하는 프로세서; 및 상기 산출에 기초하여 상기 시간 지연이 가장 작거나 혹은 상기 위상 차이가 가장 작은 해당 빔을 가리키는 빔 인덱스 정보를 상기 기지국으로 리포팅하는 단계를 송신기를 포함할 수 있다. 상기 송신기는 상기 리포팅 시에 상기 가장 작은 시간 지연의 값 혹은 상기 가장 작은 위상 차이의 값을 더 리포팅할 수 있다.
상기의 또 다른 기술적 과제를 달성하기 위한, 레인지(range) 추정을 위한 리포팅을 수신하는 기지국은, 복수의 빔 각각을 통해 단말로 신호를 전송하는 송신기; 상기 단말로부터 시간 지연이 가장 작거나 혹은 위상 차이가 가장 작은 해당 빔을 가리키는 빔 인덱스 정보 및 상기 가장 작은 시간 지연의 값 혹은 상기 가장 작은 위상 차이의 값에 대한 정보를 수신기; 및 상기 가장 작은 시간 지연의 값 혹은 상기 가장 작은 위상 차이의 값에 기초하여 상기 기지국과 단말 간의 레인지 혹은 거리를 추정하는 프로세서를 포함할 수 있다. 상기 송신기는 상기 복수의 빔 각각을 서로 다른 시간 슬롯(slot)에서 전송할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른, 단말이 레인지 추정을 위한 리포팅 방법은 피드백 정보를 줄여서 효율적으로 전송할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 기지국은 단말과 비동기인 상황에서 단말로부터 리포팅된 피드백 정보에 기초하여 레인지 추정을 하는 경우 레인지 추정 오류를 현저히 줄일 수 있다.
본 발명의 실시예들에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 이하의 본 발명의 실시예들에 대한 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 도출되고 이해될 수 있다. 즉, 본 발명을 실시함에 따른 의도하지 않은 효과들 역시 본 발명의 실시예들로부터 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 도출될 수 있다.
본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되고, 첨부된 도면들은 본 발명에 대한 다양한 실시예들을 제공한다. 또한, 첨부된 도면들은 상세한 설명과 함께 본 발명의 실시 형태들을 설명하기 위해 사용된다.
도 1은 무선통신 시스템(100)에서의 기지국(10) 및 단말(20)의 구성을 도시한 블록도이다.
도 2는 DOA 추정 문제를 예시한 도면이다.
도 3은 시간-기반 빔포밍과 함께하는 TOA (Time-of-Arrival)를 예시한 도면이고, 도 4는 서브프레임에서 측정한 채널 추정의 일 예를 도시한 도면이다.
도 5는 주파수-기반 빔포밍과 함께하는 TOA (Time-of-Arrival)를 예시한 도면이고, 도 6은 SB 단위로 측정한 채널 추정의 일 예를 도시한 도면이다.
도 7은 빔 별로 측정한 위상 차이의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 8은 빔 별 2개의 톤 스페이싱이 서로 다른 경우, 측정한 위상 차이를 정규화한 일 예를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 단말의 레인지 추정을 위한 리포팅 전송 방법의 프로시저를 예시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국의 레인지 추정을 위한 리포팅 전송 방법의 프로시저를 예시한 도면이다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 당업자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다. 예를 들어, 이하의 상세한 설명은 이동통신 시스템이 3GPP LTE, LTE-A, NR 시스템인 경우를 가정하여 구체적으로 설명하나, 3GPP LTE, LTE-A의 특유한 사항을 제외하고는 다른 임의의 이동통신 시스템에도 적용 가능하다.
몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시될 수 있다. 또한, 본 명세서 전체에서 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하여 설명한다.
아울러, 이하의 설명에 있어서 단말은 UE(User Equipment), MS(Mobile Station), AMS(Advanced Mobile Station) 등 이동 또는 고정형의 사용자단 기기를 통칭하는 것을 가정한다. 또한, 기지국은 Node B, eNode B, Base Station, AP(Access Point), gNode B 등 단말과 통신하는 네트워크 단의 임의의 노드를 통칭하는 것을 가정한다.
이동 통신 시스템에서 단말 혹은 사용자 기기(User Equipment)은 기지국으로부터 하향링크(Downlink)를 통해 정보를 수신할 수 있으며, 단말은 또한 상향링크(Uplink)를 통해 정보를 전송할 수 있다. 단말이 전송 또는 수신하는 정보로는 데이터 및 다양한 제어 정보가 있으며, 단말이 전송 또는 수신하는 정보의 종류 용도에 따라 다양한 물리 채널이 존재한다.
이하의 기술은 CDMA(code division multiple access), FDMA(frequency division multiple access), TDMA(time division multiple access), OFDMA(orthogonal frequency division multiple access), SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access) 등과 같은 다양한 무선 접속 시스템에 사용될 수 있다. CDMA는 UTRA(Universal Terrestrial Radio Access)나 CDMA2000과 같은 무선 기술(radio technology)로 구현될 수 있다. TDMA는 GSM(Global System for Mobile communications)/GPRS(General Packet Radio Service)/EDGE(Enhanced 데이터 Rates for GSM Evolution)와 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. OFDMA는 IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802-20, E-UTRA(Evolved UTRA) 등과 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. UTRA는 UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)의 일부이다. 3GPP(3rd Generation Partnership Project) LTE(long term evolution)는 E-UTRA를 사용하는 E-UMTS(Evolved UMTS)의 일부로서 하향링크에서 OFDMA를 채용하고 상향링크에서 SC-FDMA를 채용한다. LTE-A(Advanced)는 3GPP LTE의 진화된 버전이다.
또한, 이하의 설명에서 사용되는 특정(特定) 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다.
도 1은 무선통신 시스템(100)에서의 기지국(10) 및 단말(20)의 구성을 도시한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 무선 통신 시스템은 기지국(10) 및 하나 이상의 단말(20)를 포함한다. 기지국(10)은 프로세서 (11), 메모리 (12) 및 무선 주파수 (RF) 유닛 (13)(RF 유닛은 송신기와 수신기를 포함할 수 있다)을 포함할 수 있다. 프로세서 (11)는 본 출원서에 기재된 제안 된 절차들 및/또는 방법들을 구현하도록 설정될 수 있다. 메모리(12)는 프로세서(11)와 결합되어 프로세서(11)를 동작시키기 위한 다양한 정보를 저장한다. RF 유닛(13)은 프로세서(11)와 결합되어 무선 신호를 송신 및/또는 수신한다. 단말(20)은 프로세서(21), 메모리(22) 및 RF 유닛(23)(RF 유닛은 송신기와 수신기를 포함할 수 있다)을 포함 할 수 있다. 프로세서(21)는 본 출원에서 제안된 절차 및 / 또는 방법을 구현하도록 구성될 수있다. 메모리(22)는 프로세서(21)와 결합되어 프로세서(21)를 동작시키기 위한 다양한 정보를 저장한다. RF 유닛 (23)은 프로세서(21)와 결합되어 무선 신호를 송신 및/또는 수신한다. 기지국(10) 및/또는 단말(20)은 단일 안테나 혹은 다중 안테나를 가질 수 있다. 기지국(10) 및 단말(20) 중 적어도 하나가 다중 안테나를 갖는 경우, 무선 통신 시스템은 MIMO (multiple input multiple output) 시스템으로 불릴 수있다.
프로세서(11, 21)는 컨트롤러(controller), 마이크로 컨트롤러(microcontroller), 마이크로 프로세서(microprocessor), 마이크로 컴퓨터(microcomputer) 등으로도 호칭될 수 있다. 한편, 프로세서(11, 21)는 하드웨어(hardware) 또는 펌웨어(firmware), 소프트웨어, 또는 이들의 결합에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어를 이용하여 본 발명의 실시예를 구현하는 경우에는, 본 발명을 수행하도록 구성된 ASICs(application specific integrated circuits) 또는 DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays) 등이 프로세서(11, 21)에 구비될 수 있다.
한편, 펌웨어나 소프트웨어를 이용하여 본 발명의 실시예들을 구현하는 경우에는 본 발명의 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차 또는 함수 등을 포함하도록 펌웨어나 소프트웨어가 구성될 수 있으며, 본 발명을 수행할 수 있도록 구성된 펌웨어 또는 소프트웨어는 프로세서(11, 21) 내에 구비되거나 메모리(12, 22)에 저장되어 프로세서(11, 21)에 의해 구동될 수 있다.
단말과 기지국이 무선 통신 시스템(네트워크) 사이의 무선 인터페이스 프로토콜의 레이어들은 통신 시스템에서 잘 알려진 OSI(open system interconnection) 모델의 하위 3개 레이어를 기초로 제 1 레이어(L1), 제 2 레이어(L2), 및 제 3 레이어(L3)로 분류될 수 있다. 물리 레이어는 상기 제 1 레이어에 속하며, 물리 채널을 통해 정보 전송 서비스를 제공한다. RRC(Radio Resource Control) 레이어는 상기 제 3 레이어에 속하며 UE와 네트워크 사이의 제어 무선 자원들을 제공한다. 단말, 기지국은 무선 통신 네트워크와 RRC 레이어를 통해 RRC 메시지들을 교환할 수 있다.
본 명세서에서 단말의 프로세서(21)와 기지국의 프로세서(11)는 각각 단말(20) 및 기지국(10)이 신호를 수신하거나 송신하는 기능 및 저장 기능 등을 제외하고, 신호 및 데이터를 처리하는 동작을 수행하지만, 설명의 편의를 위하여 이하에서 특별히 프로세서(11, 21)를 언급하지 않는다. 특별히 프로세서(11, 21)의 언급이 없더라도 신호를 수신하거나 송신하는 기능 및 저장 기능이 아닌 데이터 처리 등의 일련의 동작들을 수행한다고 할 수 있다.
본 명세서에서 레인지(range) 추정이라고 함은 측량/측위/레이더 분야 등에서 거리 측정(혹은 추정)인 것으로 정의될 수 있다.
신호의 거리와 위상의 관계
레인지(range)는 주로 하드웨어 구성 요소의 영향을 받는 요소이며 무선 주파수 식별 (RFID) 시스템의 로컬라이제이션(localization) 원칙인 PDOA의 영향을 덜 받는다. PDOA 단위로 로컬링할 때 거리는 주로 안테나에서 방출되는 신호의 파장과 시작 위상에 달려 있어 그 스테이지에서 오버플로우가 발생한다. 이것은 이 모호한 영역 내에서 객체의 명확한 식별을 허용하지 않는다. 단일 안테나의 경우, 위상 Φ에 따라 d를 계산하는 공식은 다음 수학식 1과 같다.
Figure PCTKR2018011359-appb-img-000001
여기서 d는 리더(reader) 안테나와 태그 사이의 거리를 의미하고, λ는 파장이며, Φ는 전송된 신호와 수신된 신호의 위상 차를 나타내고 n은 양의 정수이며 리더(reader)에서 트랜스폰더(transponder) 까지의 거리가 위상 변화 없이 λ / 2의 배수임을 보여준다. 위상은 거리에 따라 달라 지지만, 수학식 2 때문에 거리 계산은 다음 수학식 2와 나타낼 수 있기 때문에 불가능하다.
Figure PCTKR2018011359-appb-img-000002
여기서 Φ는 신호의 위상을 나타내고, Φ int는 태그의 내부 위상을 나타내며, Φprop은 신호 전파(signal propagation)이므로 위상을 나타낸다. 파라미터 Φ int는는 계산할 수 없다. 그러나 태그의 두 가지 다른 주파수가 사용되면 Φ int 값은 제거된다.
PDOA (Phase-Difference-Of-Arrival) 기반 레인지 추정
PDOA 기반 접근법은 2개의 기본 주파수를 갖는 신호가 사용되는 레이더 시스템에 적용되는 레인지 추정을 위한 이중 주파수 기술과 동일한 개념을 공유하며 두 주파수에서 관찰되는 위상 차는 반사 객체의 레인지를 추정하는 데 사용된다. RFID 리더가 주파수 f1 및 f2에서 두 개의 연속파 (CW) 신호를 전송한다고 가정한다. RFID 태그 및 수신기 잡음에서 수행된 변조를 고려하지 않고, 주파수 fi에서의 업 링크 신호의 위상은
Figure PCTKR2018011359-appb-img-000003
와 같이 표현될 수 있다. 여기서, i = 1,2 이고
Figure PCTKR2018011359-appb-img-000004
는 RF 신호 전파 속도, d는 리더와 태그 사이의 레인지이다. 따라서, 레인지 d는 2개의 주파수에 대응하는 복귀 신호에서 관찰된 위상 차로부터 추정될 수 있다. 실제로, 위상 관측은 랩핑의 대상이 된다. 즉, 각 주파수에서의 위상은
Figure PCTKR2018011359-appb-img-000005
레인지 내에서만 관찰 가능하다. 결과적으로 태그 레인지(tag range)는 다음 수학식 3과 같이 추정된다.
Figure PCTKR2018011359-appb-img-000006
여기서,
Figure PCTKR2018011359-appb-img-000007
는 랩핑된(wrapped) 위상 차 관측이며 m은 미지(unknown) 정수입니다. 수학식 3의 두 번째 항은 위상 배치로 인한 레인지 모호성을 나타낸다. 후방 산란(backscattering) 변조는 동일한 방식으로 두 반송파 주파수에서 신호 위상을 변경하기 때문에, 상기 수학식 3은 후방 산란 변조가 적용될 때 유효합니다. 최대 모호하지 않은 레인지는
Figure PCTKR2018011359-appb-img-000008
이다.
다중 주파수 기반 레인지 추정
이중 주파수(dual-frequency) 시그널링에 기반한 PDOA 방법의 레인지(range) 추정 성능은 다른 상황에서 어려울 수 있다. 핵심 제한 사항 중 하나는 최대 모호하지 않은 레인지와 노이즈에 대한 레인지 추정의 민감도 사이의 균형이다. 즉, 두 주파수 사이의 큰 분리는 부가 잡음에 대한 레인지 추정의 민감도를 감소시킬 수 있지만 그렇게 하면 RFID 시스템 및 어플레케이션에 충분하게 크지 않는 작은 명확한 레인지가 산출될 수 있다. 또 다른 문제는 두 반송파 주파수 중 하나 또는 둘 모두에서 신호가 심하게 흐려지면 신뢰할 수 없는 위상을 얻고, 이어서 수신 신호로부터 레인지를 추정할 때 발생한다. 3 개 이상의 반송파 주파수를 사용하면 이러한 문제를 극복하고 서로 다른 주파수 쌍(pair)에서 적절한 데이터 융합을 통해 위상차의 정확도를 높일 수 있습니다. 결과적으로, 태그 레인지의 추정이 개선될 수 있다. 상이한 주파수 쌍들은 레인지 추정 품질의 다양한 레벨을 가질 가능성이 있기 때문에, 단순 평균보다는 레인지 추정의 가중 평균을 갖는 것이 바람직하다. 일반적으로, 다중 주파수 기반 레인지 추정, 즉 다중 주파수 시그널링 시스템에서의 레인지 추정, 주파수의 선택 및 상이한 주파수 쌍으로부터 획득된 레인지 추정치의 가중 된 융합과 관련된 3 가지 핵심 쟁점이 있다.
DOA(Direction-Of-Arrival) 추정
신호의 방향과 연관된 수신 스티어링 벡터 간에 일대일 관계가 있다. 그러므로 관계를 반전시키고 수신된 신호로부터 신호의 방향을 추정하는 것이 가능해야 한다. 따라서 안테나 배열은 도착 방향 추정을 제공할 수 있어야 한다. 또한, 빔 패턴과 어레이에서 여기와의 푸리에 (Fourier) 관계가 있다. 이것은 도착 방향 (DOA) 추정 문제가 스펙트럼 추정과 동등하게 취급되도록 허용한다.
도 2는 DOA 추정 문제를 예시한 도면이다.
설정된 문제가 도 2에 도시되어 있다. 몇 개의 (M) 신호는 각각 Φ i 방향의 N 개의 요소가 있는 선형의 등 간격 어레이에 충돌한다. DOA 추정의 목표는 어레이에서 수신된 데이터를 사용하여 Φ i , (i = 1, ...M)를 추정하는 것이다. 일반적으로 M < N이지만 이 제약 조건을 두지 않는 접근법 (최대 우도 추정 등)이 존재한다고 가정한다. 실제로 알 수 없는 방향과 알 수없는 진폭에서 알 수 없는 신호가 동시에 배열에 충돌한다는 사실로 인해 예측이 어렵다. 또한 수신된 신호는 항상 노이즈로 인해 손상된다. Correlation, Maximum Likelihood, MUSIC, ESPRIT 및 Matrix Pencil을 사용하여 DOA를 추정할 수 있다.
본 발명은 네트워크에서 네트워크 노드들 간에 비동기(asynchronous) 상황에서 거리 측정이 가능한 방법을 제안한다. 특히, 송신 빔포밍(Tx beamforming)을 이용한 레인지 추정을 하는 기법을 제안한다. 일 예로서, 본 발명은 기지국의 Tx beamforming을 활용한 레인지 추정을 하는 기법을 제안한다. 레인지 추정 (거리 추정) 에러를 줄이기 위해서는 Line-of-sight (LOS) 신호가 확보되는 것이 중요하다. NR 시스템에서는 상대적으로 기지국이 더 많은 안테나 어레이를 기반으로 Tx beamforming을 할 수 있으며, 기지국은 안테나 어레이 기반 Tx beamforming을 이용하여 단말의 위치와 빔 방향이 최대한 일치하도록 빔을 조정하여 레인지 추정 에러를 줄일 수 있다. 또한, Tx beamforming으로부터 angle of departure (AoD)를 얻을 수 있다.
본 발명에서는 기지국이 Tx beamforming 기반 레인지 추정을 위한 단말의 리포팅 방법에 대해 제안한다. 일반적으로 빔 링크의 품질을 확보하기 위해서는, 단말의 프로세서(21)는 빔 별로 RSRP(Reference Signal Received Power)를 측정하고, 단말의 송신기(23)는 측정된 RSRP 값들 중에서 가장 큰 M개에 해당하는 빔 인덱스를 기지국으로 리포팅할 수 있다.
반면에 레인징(혹은 거리 추정)을 위해서는 LOS가 확보되는 것이 중요한데 여러 개 빔 중에서 지연(delay)가 작은 빔이 단말의 위치와 일치할 가능성이 크다. 따라서, 단말의 프로세서(22)는 각 빔에 대한 채널 추정(혹은 첫 번째 arrival of signal)들을 수집한다. 그리고, 단말의 송신기(23)는 각 빔에 대한 채널 추정(혹은 첫 번째 arrival of signal) 값이 가장 작은 (즉, 여러 개의 빔들 중에서 지연이 가장 작은)빔 인덱스 (값)과 해당 빔 인덱스에 대해 측정된 지연 값(혹은 첫 번째 arrival of signal 값)을 기지국에 리포팅(혹은 전송) 할 수 있다.
송신 빔 인덱스는 시간 및/또는 주파수 자원과 연관(linkage)될 수 있다. 즉, 단말의 송신기(23)는 빔 인덱스를 명시적으로 기지국으로 리포트할 수 있다. 또는, 단말은 암시적인 방법으로서 상기 linkage 된 값을 전달할 수 있다(상기 linkage 된 값은 예를 들어, 자원 블록(RB) index, Reference port number, subframe number 등이 있을 수 있다.)
도 3은 시간-기반 빔포밍과 함께하는 TOA (Time-of-Arrival)를 예시한 도면이고, 도 4는 서브프레임에서 측정한 채널 추정의 일 예를 도시한 도면이다.
시간-기반 빔포밍에서의 시간은 서브프레임, 심볼, 슬롯 등과 같이 소정의 시간 구간이 될 수 있다. 도 3에서는 일 예로서 서브프레임 단위로 빔포밍을 하는 것을 예시하였다.
도 3을 참조하면, 기지국의 송신기(13)는 서브프레임 별로 서로 다른 빔으로 신호를 전송할 수 있다. 단말(도 3에서는 UE#1)의 송신기(23)는 빔 인덱스 1(beam #1), 빔 인덱스 2(beam #2)와 빔 인덱스 3(beam 인덱스 #3)에 각각 해당하는 빔의 채널 임펄스 응답(channel impulse response) 중에서 가장 작은 지연을 가지는 지연 값과 해당 빔인덱스를 기지국으로 리포팅할 수 있다. 도 4를 참조하면, 가장 작은 지연을 가지는 빔 인덱스는 2(beam 인덱스 #2)이고, 단말의 송신기(23)은 가장 작은 지연값 인
Figure PCTKR2018011359-appb-img-000009
의 값을 양자화 하여 기지국으로 리포팅할 수 있다. 결과적으로, beam #2이 단말과 가장 빔이 align 될 확률이 높다고 할 수 있다. 또한, 빔 인덱스 리포팅을 통한 AoD(angle-of-departure)의 정보를 획득할 수 있고 이는 포지셔닝(positioning)에 활용될 수 있다.
도 5는 주파수-기반 빔포밍과 함께하는 TOA (Time-of-Arrival)를 예시한 도면이고, 도 6은 SB 단위로 측정한 채널 추정의 일 예를 도시한 도면이다.
주파수-기반 빔포밍에서의 주파수는 자원블록(RB), 서브밴드(subband, SB) 등이 될 수 있다. 도 6에서는 일 예로서 SB 단위로 빔포밍을 하는 것을 예시하였다.
도 5를 참조하면, 단말(도 5에서는 UE#2)의 송신기(23)는 빔 인덱스 4(beam #4), 빔 인덱스 5(beam #5)와 빔 인덱스 1(beam #1)의 채널 임펄스 응답 중에서 가장 작은 지연을 가지는 지연 값과 해당 빔 인덱스를 리포팅할 수 있다. 도 6의 예에서는 가장 작은 지연을 가지는 빔은 빔 인덱스 4에 해당한다. 단말의 프로세서(21)은 가장 작은 지연 값
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을 양자화하고, 송신기(23)는 양자화된 값을 기지국에 리포팅할 수 있다. 결과적으로, beam #2이 단말과 가장 빔이 align될 확률이 높다고 할 수 있다.
시간-기반 빔포밍을 할 경우는 더 높은 SNR을 얻을 수 있는 반면에, 도플러로 인한 채널이 변할 경우 성능이 열화 될 수 있다. 반면에, 주파수-기반 빔포밍을 할 경우는 획득 시간(acquisition time)을 줄일 수 있는 반면에 전송 파워의 제약이 있을 수 있다.
시간-기반 빔포밍 또는 주파수-기반 빔포밍에서의 동일한 톤 스페이싱 (tone spacing)(혹은 동일한 서브캐리어 스페이싱(subcarrier spacing)과 함께하는 PDOA
ToA 기반 리포팅과 동일한 방법으로 PDOA 방법 역시 동일하게 적용할 수 있다. 즉, 단말의 프로세서(21)는 빔 별로 위상 차이를 측정하고, 프로세서(21)는 송신기(23)가 가장 작은 위상 차이를 보이는 빔 인덱스 및/또는 위상 차이의 값(예를 들어, 양자화된 값)을 기지국으로 리포팅하도록 제어할 수 있다. 단말의 프로세서(21)가 빔 별로 위상 차이를 측정하는 경우, 프로세서(21)는 각 빔 별로 2개의 톤 혹은 2개 서브캐리어 상에서 전송된 RS 신호에 대해 측정하여 위상 차이를 측정할 수 있다.
도 7은 빔 별로 측정한 위상 차이의 일 예를 나타낸 도면이다.
단말의 송신기(23)는 각 빔 별로 위상 차이 중에서 가장 작은 위상 차를 가지는 빔 인덱스와 해당 위상 차이 값을 기지국으로 리포트할 수 있다. 도 7에 도시된 예에서, 단말의 프로세서(21)는 beam #1번과 그에 상응하는
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값을 양자화하고, 송신기(23)는 양자화된 값을 기지국으로 리포팅 할 수 있다. 혹은, 리포팅 방법에 따라 단말의 프로세서(21)는 위상 차이를 변조하여 송신기(23)가 변조된 심볼의 신호를 기지국으로 전송할 수도 있다.
서로 다른 RS 톤 스페이싱(혹은 서브캐리어 스페이싱의 multiple times)와 함께 하는 PDOA
빔 별로 2개의 톤을 사용하는 PDOA 경우, 각 빔 별로 서로 다른 RS 톤 스페이싱을 가질 수 있다. 상기 RS 톤 스페이싱과 관련된 정보는 빔 별로 미리 정의될 수 있고, 혹은 기지국의 송신기(13)는 시스템 정보로서 RS 톤 스페이싱관 관련된 정보를 방송할 수도 있다.
각 빔 별로 RS 톤 스페이싱이 다를 경우, 단말의 프로세서(21)는 빔 별로 위상 차를 측정 후 서브캐리어 스페이싱으로 정규화(normalize) 하고, 송신기(23)가장 작은 값을 기지국으로 리포팅하도록 제어한다.
도 8은 빔 별 2개의 톤 스페이싱이 서로 다른 경우, 측정한 위상 차이를 정규화한 일 예를 나타낸 도면이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 단말의 프로세서(21)는 빔 별 RS 톤 스페이싱을 서브캐리어 스페이싱으로비율만큼 정규화(normalize)하여 위상 차이를 구한 다음에, 그 중에서 가장 작은 값을 송신기(23)가 기지국으로 리포팅하도록 제어할 수 있다. 즉, 단말의 프로세서(21)는, 빔 인덱스 2(beam #2)의 경우는 RS의 톤 스페이싱이 30kHz이고 서브캐리어 스페이싱이 15kHz이므로, 측정한 위상 차를 2만큼 나눈 값
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와 다른 빔 인덱스들의 위상 차이값들과 비교를 한다. 단말의 프로세서(21)는, 빔 인덱스 3(beam #3)의 경우는 RS의 톤 스페이싱이 45kHz이고 서브캐리어 스페이싱이 15kHz이므로, 측정한 위상 차를 3만큼 나눈 값
Figure PCTKR2018011359-appb-img-000013
다른 빔 인덱스들의 위상 차이값들과 비교를 한다. 단말의 프로세서(21)는 이러한 비교에 따라 송신기(23)가 가장 작은 위상 차이를 가지는 빔 인덱스 및 가장 작은 위상 차이에 대한 값(예를 들어, 양자화값)을 기지국으로 리포팅하도록 제어할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 기지국의 프로세서(11)는 단말로 리포팅된 정보로부터 발사각(angle of departure, AoD)를 얻을 수 있고, 기지국과 단말 간의 레인지 혹은 거리를 추정을 할 수 있다. 이때, 단말의 리포팅된 정보를 이용하는 경우 기지국의 프로세서(11)는 레인지 추정의 에러를 현저히 줄일 수 있다. 또한, 빔 별 레포팅하는 방법에 비해서는 리포팅하는 피드백 양을 줄일 수 있다.
이상에서 설명한, 단말의 레인지 추정을 위한 리포팅 전송 방법과 기지국의 레인지 추정을 위한 리포팅 수신 방법에 대해 간략히 도면을 참조하여 설명한다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 단말의 레인지 추정을 위한 리포팅 전송 방법의 프로시저를 예시한 도면이다.
도 9를 참조하면, 단말의 수신기(23)는 기지국의 복수의 빔 각각으로부터 신호를 수신할 수 있다. 단말의 프로세서(21)는 상기 복수의 빔에 대해 빔 별로 신호의 시간 지연 혹은 위상 차이를 산출할 수 있다. 그리고, 단말의 프로세서(21)는 상기 산출에 기초하여 시간 지연이 가장 작거나 혹은 상기 위상 차이가 가장 작은 해당 빔을 결정할 수 있고, 송신기(23)는 결정된 해당 빔을 가리키는 빔 인덱스 정보를 상기 기지국으로 리포팅할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국의 레인지 추정을 위한 리포팅 전송 방법의 프로시저를 예시한 도면이다.
도 10을 참조하면, 기지국의 송신기(13)는 복수의 빔 각각을 통해 단말로 신호를 전송할 수 있다. 기지국의 수신기(13)는 상기 단말로부터 시간 지연이 가장 작거나 혹은 위상 차이가 가장 작은 해당 빔을 가리키는 빔 인덱스 정보 및 상기 가장 작은 시간 지연의 값 혹은 상기 가장 작은 위상 차이의 값에 대한 정보를 수신할 수 있다. 기지국의 프로세서(11)는 상기 가장 작은 시간 지연의 값 혹은 상기 가장 작은 위상 차이의 값에 기초하여 상기 기지국과 단말 간의 레인지 혹은 거리를 추정할 수 있다. 기지국의 프로세서(11)는 상기 리포팅된 정보에 기초하여 AOD에 대한 정보도 획득할 수 있다.
이상에서 설명된 제안들 및 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들이 소정 형태로 결합된 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려되어야 한다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성하는 것도 가능하다. 본 발명의 실시예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다. 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함시킬 수 있음은 자명하다.
본 발명은 본 발명의 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
레인지 추정을 위한 리포팅을 전송 및 수신하는 방법과 이를 위한 통신 장치는 5G 통신 시스템 등과 같은 다양한 무선통신 시스템에서 산업상으로 이용이 가능하다.

Claims (15)

  1. 단말이 레인지(range) 추정을 위한 리포팅을 전송하는 방법에 있어서,
    기지국의 복수의 빔 각각으로부터 신호를 수신하는 단계;
    상기 복수의 빔에 대해 빔 별로 신호의 시간 지연 혹은 위상 차이를 산출하는 단계; 및
    상기 산출에 기초하여 상기 시간 지연이 가장 작거나 혹은 상기 위상 차이가 가장 작은 해당 빔을 가리키는 빔 인덱스 정보를 상기 기지국으로 리포팅하는 단계를 포함하는, 레인지 추정을 위한 리포팅 전송 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 리포팅하는 단계는 상기 가장 작은 시간 지연의 값 혹은 상기 가장 작은 위상 차이의 값을 리포팅하는 단계를 더 포함하는, 레인지 추정을 위한 리포팅 전송 방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 가장 작은 시간 지연의 값 혹은 상기 가장 작은 위상 차이의 값은 각각 양자화된 가장 작은 시간 지연의 값 혹은 양자화된 가장 작은 위상 차이의 값인, 레인지 추정을 위한 리포팅 전송 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 복수의 빔 각각은 서로 다른 시간 슬롯(slot)에서 수신되는, 레인지 추정을 위한 리포팅 전송 방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 복수의 빔 각각은 서로 다른 서브밴드(subband)에서 수신되는, 레인지 추정을 위한 리포팅 전송 방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 리포팅 방법은 상기 단말과 상기 기지국 간에는 비동기(asynchronous) 상태에 있는 경우에 수행되는, 레인지 추정을 위한 리포팅 전송 방법.
  7. 제 2항에 있어서,
    상기 가장 작은 위상 차이의 값은 상기 빔 별로 주파수 대역에서의 참조신호 톤 간격(tone spacing)을 고려하여 결정된 것인 값인, 레인지 추정을 위한 리포팅 전송 방법.
  8. 기지국이 레인지(range) 추정을 위한 리포팅을 수신하는 방법에 있어서,
    복수의 빔 각각을 통해 단말로 신호를 전송하는 단계;
    상기 단말로부터 시간 지연이 가장 작거나 혹은 위상 차이가 가장 작은 해당 빔을 가리키는 빔 인덱스 정보 및 상기 가장 작은 시간 지연의 값 혹은 상기 가장 작은 위상 차이의 값에 대한 정보를 수신하는 단계; 및
    상기 가장 작은 시간 지연의 값 혹은 상기 가장 작은 위상 차이의 값에 기초하여 상기 기지국과 단말 간의 레인지 혹은 거리를 추정하는 단계를 포함하는, 레인지 추정을 위한 리포팅 수신 방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 가장 작은 시간 지연의 값 혹은 상기 가장 작은 위상 차이의 값은 각각 양자화된 가장 작은 시간 지연의 값 혹은 양자화된 가장 작은 위상 차이의 값인, 레인지 추정을 위한 리포팅 수신 방법.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 리포팅 수신 방법은 상기 단말과 상기 기지국 간에는 비동기(asynchronous) 상태에 있는 경우에 수행되는, 레인지 추정을 위한 리포팅 수신 방법.
  11. 제 8항에 있어서,
    상기 복수의 빔 각각은 서로 다른 시간 슬롯(slot)에서 수신되는, 레인지 추정을 위한 리포팅 수신 방법.
  12. 레인지(range) 추정을 위한 리포팅을 전송하는 단말에 있어서,
    기지국의 복수의 빔 각각으로부터 신호를 수신하는 수신기;
    상기 복수의 빔에 대해 빔 별로 신호의 시간 지연 혹은 위상 차이를 산출하는 프로세서; 및
    상기 산출에 기초하여 상기 시간 지연이 가장 작거나 혹은 상기 위상 차이가 가장 작은 해당 빔을 가리키는 빔 인덱스 정보를 상기 기지국으로 리포팅하는 단계를 송신기를 포함하는, 단말.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 송신기는 상기 리포팅 시에 상기 가장 작은 시간 지연의 값 혹은 상기 가장 작은 위상 차이의 값을 더 리포팅하는, 단말.
  14. 레인지(range) 추정을 위한 리포팅을 수신하는 기지국에 있어서,
    복수의 빔 각각을 통해 단말로 신호를 전송하는 송신기;
    상기 단말로부터 시간 지연이 가장 작거나 혹은 위상 차이가 가장 작은 해당 빔을 가리키는 빔 인덱스 정보 및 상기 가장 작은 시간 지연의 값 혹은 상기 가장 작은 위상 차이의 값에 대한 정보를 수신기; 및
    상기 가장 작은 시간 지연의 값 혹은 상기 가장 작은 위상 차이의 값에 기초하여 상기 기지국과 단말 간의 레인지 혹은 거리를 추정하는 프로세서를 포함하는, 기지국.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 송신기는 상기 복수의 빔 각각을 서로 다른 시간 슬롯(slot)에서 전송하는, 기지국.
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