WO2023101435A1 - 협대역 채널을 이용하여 데이터를 전송하는 초광대역 장치 및 이의 동작 방법 - Google Patents

협대역 채널을 이용하여 데이터를 전송하는 초광대역 장치 및 이의 동작 방법 Download PDF

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WO2023101435A1
WO2023101435A1 PCT/KR2022/019258 KR2022019258W WO2023101435A1 WO 2023101435 A1 WO2023101435 A1 WO 2023101435A1 KR 2022019258 W KR2022019258 W KR 2022019258W WO 2023101435 A1 WO2023101435 A1 WO 2023101435A1
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WO
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data
uwb
channel
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ranging
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PCT/KR2022/019258
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최준영
구종회
오현섭
이민규
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삼성전자주식회사
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    • H04W28/02—Traffic management, e.g. flow control or congestion control
    • H04W28/04—Error control

Definitions

  • the present disclosure relates to ultra wide band (UWB) communication, and more particularly, to a UWB device for transmitting data using an NB channel and an operation method thereof.
  • UWB ultra wide band
  • the Internet is evolving from a human-centered connection network in which humans create and consume information to an IoT (Internet of Things) network in which information is exchanged and processed between distributed components such as objects.
  • IoT Internet of Things
  • IoE Internet of Everything
  • sensing technology wired/wireless communication and network infrastructure, service interface technology, and security technology
  • M2M machine to machine
  • MTC machine type communication
  • IoT Internet Technology
  • IoT is a smart home, smart building, smart city, smart car or connected car, smart grid, health care, smart home appliances, advanced medical services, etc. can be applied in the field of
  • a method for effectively providing these services is required.
  • a ranging technology for measuring a distance between electronic devices using ultra wide band (UWB) and a transaction technology for transmitting data between electronic devices using UWB may be used.
  • the present disclosure proposes a method in which an ultra wide band (UWB) device transmits data in real time using a UWB channel and a narrow band (NB) channel.
  • UWB ultra wide band
  • NB narrow band
  • a method of operating a first ultra wide band (UWB) device transmits data to a plurality of UWB devices in a data round within a data block through a UWB channel.
  • receiving first feedback information about the data from a second UWB device among the plurality of UWB devices through a narrow band (NB) channel; and processing the data based on the first feedback information. steps may be included.
  • a method of operating a second ultra wide band (UWB) device includes receiving data from a first UWB device in a data round within a data block through a UWB channel. and transmitting feedback information about the data to the first UWB device through a narrow band (NB) channel.
  • UWB ultra wide band
  • a first ultra wide band (UWB) device may include a transceiver and a control unit connected to the transceiver and controlling the transceiver.
  • the control unit controls data to be transmitted to a plurality of UWB devices in a data round within a data block through a UWB channel, and transmits data among the plurality of UWB devices through a narrow band (NB) channel.
  • NB narrow band
  • a second ultra wide band (UWB) device may include a transceiver and a control unit connected to the transceiver and controlling the transceiver.
  • the controller controls to receive data from a first UWB device in a data round within a data block through a UWB channel, and sends feedback information about the data through a narrow band (NB) channel. It can be controlled to transmit to the first UWB device.
  • NB narrow band
  • An ultra wide band (UWB) device can efficiently transmit real-time data by utilizing a narrow band (NB) channel as well as a UWB channel.
  • NB narrow band
  • the UWB device may increase data throughput by utilizing the NB channel as well as the UWB channel.
  • the UWB device may increase data reception efficiency and reduce power consumption by utilizing the NB channel.
  • 1 is an exemplary architecture of an electronic device according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 illustrates a communication system including a plurality of electronic devices according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG 3 illustrates a method in which a plurality of electronic devices perform communication according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 4 shows the structure of a UWB MAC frame according to an embodiment of the present disclosure.
  • 5A and 5B show the structure of a UWB PHY packet according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 6 shows an example of a structure of a ranging block and a round used for UWB ranging according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 7 shows an example of a structure of a ranging round used for UWB ranging according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG 8 illustrates an example of a structure of a data block and a round used for UWB ranging according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 9 illustrates an example of a retransmission-based data transmission operation of a UWB device according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 10 illustrates another example of a retransmission-based data transmission operation of a UWB device according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 11 illustrates an example of a retransmission-based message format of a UWB device according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 12A is a diagram for explaining FEC-based data transmission according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 12B illustrates an example of an FEC-based data transmission operation of a UWB device according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 13 illustrates an example of an FEC-based message format of a UWB device according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 14 illustrates an example of a ranging utilization operation of a UWB device according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 15 shows a structure of a first UWB device according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 16 shows a structure of a second UWB device according to an embodiment of the present disclosure.
  • each block of the process flow chart diagrams and combinations of the flow chart diagrams can be performed by computer program instructions.
  • These computer program instructions may be embodied in a processor of a general purpose computer, special purpose computer, or other programmable data processing equipment, so that the instructions executed by the processor of the computer or other programmable data processing equipment are described in the flowchart block(s). It creates means to perform functions.
  • These computer program instructions may also be stored in a computer usable or computer readable memory that can be directed to a computer or other programmable data processing equipment to implement functionality in a particular way, such that the computer usable or computer readable memory
  • the instructions stored in may also be capable of producing an article of manufacture containing instruction means that perform the functions described in the flowchart block(s).
  • the computer program instructions can also be loaded on a computer or other programmable data processing equipment, so that a series of operational steps are performed on the computer or other programmable data processing equipment to create a computer-executed process to generate computer or other programmable data processing equipment. Instructions for performing the processing equipment may also provide steps for performing the functions described in the flowchart block(s).
  • each block may represent a module, segment, or portion of code that includes one or more executable instructions for executing specified logical function(s). It should also be noted that in some alternative implementations it is possible for the functions mentioned in the blocks to occur out of order. For example, two blocks shown in succession may in fact be performed substantially concurrently, or the blocks may sometimes be performed in reverse order depending on their function.
  • ' ⁇ unit' used in this embodiment means software or hardware components such as FPGA (Field Programmable Gate Array) or ASIC (Application Specific Integrated Circuit), and ' ⁇ unit' performs certain roles. do.
  • ' ⁇ part' is not limited to software or hardware.
  • ' ⁇ bu' may be configured to be in an addressable storage medium and may be configured to reproduce one or more processors.
  • ' ⁇ unit' refers to components such as software components, object-oriented software components, class components, and task components, processes, functions, properties, and programs. procedures, subroutines, segments of program code, drivers, firmware, microcode, circuitry, data, databases, data structures, tables, arrays, and variables.
  • components and ' ⁇ units' may be combined into smaller numbers of components and ' ⁇ units' or further separated into additional components and ' ⁇ units'.
  • components and ' ⁇ units' may be implemented to play one or more CPUs in a device or a secure multimedia card.
  • ' ⁇ unit' may include one or more processors.
  • the term 'terminal' or 'device' refers to a mobile station (MS), a user equipment (UE), a user terminal (UT), a wireless terminal, an access terminal (AT), a terminal, and a subscriber unit. (Subscriber Unit), subscriber station (SS), wireless device, wireless communication device, wireless transmit/receive unit (WTRU), mobile node, mobile or other terms.
  • Various embodiments of the terminal include a cellular phone, a smart phone having a wireless communication function, a personal digital assistant (PDA) having a wireless communication function, a wireless modem, a portable computer having a wireless communication function, and a digital camera having a wireless communication function.
  • PDA personal digital assistant
  • the terminal may include a machine to machine (M2M) terminal and a machine type communication (MTC) terminal/device, but is not limited thereto.
  • M2M machine to machine
  • MTC machine type communication
  • the terminal may also be referred to as an electronic device or simply a device.
  • wireless sensor network technology is largely classified into a wireless local area network (WLAN) technology and a wireless personal area network (WPAN) technology according to a recognition distance.
  • the wireless LAN is a technology based on IEEE 802.11, and is a technology capable of accessing a backbone network within a radius of 100 m or less.
  • the wireless private network is a technology based on IEEE 802.15, and includes Bluetooth, ZigBee, and ultra wide band (UWB).
  • a wireless network in which such a wireless network technology is implemented may include a plurality of electronic devices.
  • UWB may refer to a wireless communication technology using a bandwidth of 500 MHz or more or a bandwidth corresponding to a center frequency of 20% or more.
  • UWB may mean a band itself to which UWB communication is applied.
  • UWB enables secure and accurate ranging between devices. This allows UWB to estimate a relative position based on the distance between two devices or accurately position a device based on its distance from (known) fixed devices.
  • An "Application Dedicated File (ADF)" may be, for example, a data structure within an Application Data Structure capable of hosting an application or application specific data.
  • An "Application Protocol Data Unit (APDU)" may be a command and response used when communicating with an Application Data Structure in a UWB device.
  • application specific data may be, for example, a file structure having a root level and an application level including UWB control information and UWB session data required for a UWB session.
  • Controller may be a Ranging Device that defines and controls Ranging Control Messages (RCM) (or control messages).
  • RCM Ranging Control Messages
  • Controllee may be a ranging device that uses ranging parameters in the RCM (or control message) received from the controller.
  • “Dynamic Scrambled Timestamp Sequence (STS) mode” may be an operation mode in which STS is not repeated during a ranging session.
  • STS is managed by Ranging device
  • Ranging Session Key that creates STS can be managed by Secure Component.
  • Applet may be, for example, an applet executed on Secure Component including UWB parameters and service data.
  • an Applet may be a FiRa Applet defined by FiRa.
  • Ranging Device may be a device capable of performing UWB ranging.
  • the Ranging Device may be an Enhanced Ranging Device (ERDEV) defined in IEEE 802.15.4z or a FiRa Device defined by FiRa.
  • ELDEV Enhanced Ranging Device
  • FiRa Device defined by FiRa.
  • a ranging device may be referred to as a UWB device.
  • UWB-enabled Application may be an application for UWB service.
  • the UWB-enabled application may be an application using an OOB connector for a UWB session, a secure service, and/or a framework API for configuring a UWB service.
  • UWB-enabled Application may be abbreviated as an application or a UWB application.
  • a UWB-enabled Application may be a FiRa-enabled Application defined by FiRa.
  • Framework may be a component that provides access to profiles, individual UWB settings and/or notifications.
  • Framework may be a collection of logical software components including, for example, Profile Manager, OOB Connector, Secure Service and/or UWB service.
  • the Framework may be the FiRa Framework defined by FiRa.
  • OOB Connector may be a software component for establishing an out-of-band (OOB) connection (eg, BLE connection) between Ranging Devices.
  • OOB Connector may be a FiRa OOB Connector defined by FiRa.
  • a “Profile” may be a predefined set of UWB and OOB configuration parameters.
  • the Profile may be a FiRa Profile defined by FiRa.
  • a “Profile Manager” may be a software component that implements a profile available in the Ranging Device.
  • the Profile Manager may be a FiRa Profile Manager defined by FiRa.
  • a "Service” can be an implementation of a use case that provides a service to an end-user.
  • Smart Ranging Device may be a ranging device capable of implementing an optional Framework API.
  • a Smart Ranging Device may be a FiRa Smart Device defined by FiRa.
  • a "Global Dedicated File (GDF)" may be a root level of application specific data including data necessary to establish a USB session.
  • a "Framework API” may be an API used by a UWB-enabled Application to communicate with the Framework.
  • “Initiator” may be a Ranging Device that initiates a ranging exchange.
  • Object Identifier may be an identifier of an ADF in an application data structure.
  • Out-Of-Band may be data communication that does not use UWB as an underlying wireless technology.
  • RDS Raster Data Set
  • UWB session key e.g., UWB session key, session ID, etc.
  • a “Responder” can be a Ranging Device that responds to an Initiator in a ranging exchange.
  • STS may be a ciphered sequence for increasing the integrity and accuracy of ranging measurement timestamps. STS may be generated from the ranging session key.
  • a “Secure Channel” may be a data channel that prevents overhearing and tampering.
  • “Secure Component” may be an entity (eg, SE or TEE) having a defined security level that interfaces with UWBS for the purpose of providing RDS to UWBS, for example, when dynamic STS is used.
  • SE Secure Element
  • SE may be a tamper-resistant secure hardware component that can be used as a secure component in a ranging device.
  • “Secure Ranging” may be ranging based on an STS generated through a strong encryption operation.
  • a “Secure Service” may be a software component for interfacing with a Secure Component such as a Secure Element or a Trusted Execution Environment (TEE).
  • a Secure Component such as a Secure Element or a Trusted Execution Environment (TEE).
  • TEE Trusted Execution Environment
  • a "Service Applet” may be an applet on Secure Component that handles service specific transactions.
  • Service Data may be data defined by a Service Provider that needs to be passed between two ranging devices to implement a service.
  • a “Service Provider” may be an entity that defines and provides hardware and software required to provide specific services to end-users.
  • Static STS mode is an operation mode in which STS is repeated during a session, and does not need to be managed by Secure Component.
  • a "Secure UWB Service (SUS) Applet” may be an applet on the SE that communicates with the applet to retrieve data necessary to enable a secure UWB session with another ranging device.
  • SUS Applet can deliver corresponding data (information) to UWBS.
  • UWB Service may be a software component that provides access to UWBS.
  • the "UWB Session" may be a period from when the Controller and the Controllee start communication through UWB to when they stop communication.
  • a UWB Session may include ranging, data transfer, or both ranging/data transfer.
  • UWB Session ID may be an ID (eg, 32-bit integer) that identifies a UWB session shared between the controller and the controller.
  • UWB Session Key may be a key used to protect a UWB session.
  • UWB Session Key can be used to create STS.
  • the UWB Session Key may be a UWB Ranging Session Key (URSK), and may be abbreviated as a session key.
  • URSK UWB Ranging Session Key
  • UWB Subsystem may be a hardware component that implements the UWB PHY and MAC layer (specification).
  • UWBS may have an interface to a framework and an interface to a secure component for searching RDS.
  • the UWB PHY and MAC specifications may be, for example, FiRa PHY and FiRa MAC specifications defined by FiRa referring to IEEE 802.15.4/4z.
  • One-way ranging may be a ranging method using a time difference of arrival (TDoA) localization method.
  • the TDoA method corresponds to a method of locating a mobile device based on the relative arrival time of a single message or multiple messages.
  • a description of OWR may refer to a description of IEEE 802.15.4z.
  • a Downlink (DL)-TDoA method may be included.
  • DL-TDoA may be a localization method using TDoA measurement from a plurality of DT-anchors.
  • DT-anchors can exchange DT messages (DTMs) (ranging messages) with each other, and DT-tags can passively receive these DTMs.
  • DTMs DT messages
  • each DT-tag receiving DTMs uses at least one of a reception timestamp of each DTM, a transmission timestamp of DTMs included in corresponding DTMs, or a reply time included in DTMs TDoA can be calculated.
  • the DT-tag may estimate its location using at least one of the calculated TDoA or the coordinates of the DT-anchors.
  • TWR “Two-way ranging” may be a ranging method capable of estimating a relative distance between two devices by measuring time of flight (ToF) through exchange of ranging messages between two devices.
  • the TWR scheme may be one of double-sided two-way ranging (DS-TWR) and single-sided two-way ranging (SS-TWR).
  • SS-TWR may be a procedure for performing ranging through one round-trip time measurement.
  • DS-TWR may be a procedure for performing ranging through two round-trip time measurements.
  • a description of SS-TWR and DS-TWR may refer to the description of IEEE 802.15.4z.
  • the “UWB message” may be a message including a payload IE transmitted by a UWB device (eg, ERDEV).
  • a UWB device eg, ERDEV
  • the “ranging message” may be a message transmitted by a UWB device (eg, ERDEV) in a UWB ranging procedure.
  • the ranging message includes a ranging initiation message (RIM) transmitted by a UWB device (eg, ERDEV) transmitted by a UWB device (eg, ERDEV) in a specific step of a ranging round, and a ranging response message (RRM). , a ranging final message (RFM), or a measurement report message (MRM).
  • RRM ranging initiation message
  • RRM ranging response message
  • RRM ranging final message
  • MRM measurement report message
  • a ranging message may include one or more UWB messages. If necessary, a plurality of ranging messages may be merged into one message. For example, in the case of non-deferred DS-TWR ranging, RFM and MRM may be merged into one message in a ranging final phase.
  • UWB channel may be one of candidate UWB channels allocated for UWB communication.
  • Candidate UWB channels allocated for UWB communication may be channels allocated for UWB communication defined in IEEE 802.15.4/4z.
  • UWB channels may be used for UWB ranging and/or transactions.
  • the UWB channel may be used for transmission and reception of a ranging frame (RFRAME) and/or transmission and reception of a data frame.
  • RFRAME ranging frame
  • a “narrow band (NB) channel” may be a channel having a narrower bandwidth than a UWB channel.
  • the NB channel may be a subchannel of one of the candidate UWB channels allocated for UWB communication.
  • Candidate UWB channels allocated for UWB communication may be channels allocated for UWB communication defined in IEEE 802.15.4/4z.
  • the NB channel may be used for connection establishment for advertising, device discovery, and/or additional parameter negotiation/authentication.
  • the NB channel may be used for transmission and reception of an Advertisement message, an additional Advertising message, a connection request message, and/or a connection confirmation message.
  • 1 is an exemplary architecture of an electronic device according to an embodiment of the present disclosure.
  • an electronic device may be one of various types of electronic devices.
  • the electronic device may be a portable device (eg, UE, smart phone, wearable device, vehicle, tag device) or stationary device (eg, door lock, anchor device, etc.).
  • the electronic device 100 may include a PHY layer 110, a MAC layer (MAC sublayer) 120, and/or a higher layer 130.
  • MAC sublayer MAC sublayer
  • the PHY layer 110 may include a low-level control entity and at least one transceiver.
  • a transceiver may be referred to as an RF transceiver or a radio transceiver.
  • At least one transceiver includes a first transceiver supporting UWB communication (eg, 802.15.4z-based UWB communication), a second transceiver supporting NB communication using a narrower bandwidth than that of UWB communication, and/or A third transceiver supporting other communication technologies (eg, Bluetooth, BLE, etc.) may be included.
  • a first transceiver may be referred to as a UWB transceiver
  • a second transceiver may be referred to as an NB transceiver
  • a third transceiver may be referred to as an OOB transceiver.
  • one transceiver may support a plurality of communication technologies.
  • one transceiver can support UWB communication and NB communication.
  • the PHY layer 110 may support at least one of the following functions.
  • the MAC layer 120 provides an interface between the upper layer 130 and the PHY layer 120.
  • the MAC layer 120 may provide the following two services.
  • - MAC data service service that enables transmission and reception of MAC PDU (protocol data unit) through PHY
  • MLME-SAP Service interfaced to MAC sublayer management entity (MLME) service access point (SAP) (MLME-SAP)
  • the MAC layer 120 may support at least one of the following functions.
  • the upper layer 130 may include a network layer providing functions such as network configuration and message routing, and/or an application layer providing intended functions of the device.
  • the application layer may be a UWB-enabled application layer for providing a UWB service.
  • FIG. 2 illustrates a communication system including a plurality of electronic devices according to an embodiment of the present disclosure.
  • a communication system 200 may include a first electronic device 210 and a second electronic device 220 .
  • the first electronic device 210 and/or the second electronic device 220 may be the electronic device 100 of FIG. 1 .
  • the first electronic device 210 may communicate with the second electronic device 220 for device discovery, connection establishment, ranging (eg, UWB ranging), data communication, and/or other purposes.
  • ranging eg, UWB ranging
  • the first electronic device 210 may communicate with the second electronic device 220 using a preset communication method (technology). For example, the first electronic device 210 may perform wireless communication with the second electronic device 220 using a UWB communication method, an NB communication method, and/or an OOB communication method.
  • a preset communication method technology
  • the first electronic device 210 may perform wireless communication with the second electronic device 220 using a UWB communication method, an NB communication method, and/or an OOB communication method.
  • the UWB communication method may perform communication using at least one of candidate UWB channels allocated for WB communication.
  • candidate UWB channels allocated for UWB communication may be shown in Table 1 below.
  • At least one of the channels in Table 1 may be allocated as a UWB channel supported by the UWB transceivers 130b and 230b.
  • channel numbers 5 and/or 9 of Table 1 may be allocated as UWB channels.
  • NB communication may support at least one NB channel having a narrower bandwidth than a UWB channel.
  • the NB channel may be a subchannel of one of the candidate UWB channels allocated for UWB communication.
  • candidate UWB channels allocated for UWB communication may be shown in Table 1 above.
  • candidate UWB channels mainly have a bandwidth of 500 MHz or more. Therefore, if it is used as it is, since it is disadvantageous to power spectral density (energy detection), it may be necessary to divide the corresponding channel into a plurality of sub-channels (NB channels). For example, NB channels need to be used for device discovery (or advertisement) and/or connection establishment.
  • FIG 3 illustrates a method in which a plurality of electronic devices perform communication according to an embodiment of the present disclosure.
  • the first electronic device 301 and the second electronic device 302 of FIG. 3 may be, for example, the electronic devices of FIG. 1 or 2 .
  • the first electronic device 301 and the second electronic device 302 may perform a device search/connection setup procedure 310 and a data communication procedure 320 .
  • the device search/connection setup procedure 310 and data communication procedure 320 may be managed or controlled by the MAC layer (entity) of the electronic device.
  • the device discovery/connection establishment procedure 310 may be a preliminary procedure performed before the data communication procedure 320 .
  • the device discovery/connection establishment procedure 310 may be performed over OOB communication (channel), NB communication (channel), and/or UWB communication (channel).
  • the device search/connection setup procedure 310 may include at least one of the following operations.
  • - Device search operation An operation for an electronic device to search (discover) another UWB device.
  • the device discovery operation may include an operation of transmitting/receiving an Advertisement message.
  • a device discovery operation may be referred to as a discovery operation or an advertising operation.
  • connection establishment operation An operation in which two electronic devices establish a connection.
  • the connection establishment operation may include transmission/reception of a connection request message and a connection confirmation message.
  • a connection (channel) established through a connection establishment operation may be used to establish and control a UWB session for data communication.
  • parameters eg, UWB performance parameters (control performance parameters), UWB configuration parameters, session key related parameters
  • UWB performance parameters control performance parameters
  • UWB configuration parameters e.g., session key related parameters
  • data communication procedure 320 may be a procedure for transmitting and receiving data using UWB communication.
  • the data communication procedure may be performed using UWB communication or NB communication.
  • Data communication procedure 320 may include at least one of the following operations.
  • UWB ranging operation An operation in which an electronic device performs UWB ranging using a preset UWB ranging method (eg, OWR, SS-TWR, or DS-TWR method) with another electronic device.
  • a preset UWB ranging method eg, OWR, SS-TWR, or DS-TWR method
  • the UWB ranging operation may include a ToF measurement operation and/or an AoA measurement operation.
  • - Transaction operation An operation in which an electronic device exchanges service data with another electronic device.
  • FIG. 4 shows the structure of a UWB MAC frame according to an embodiment of the present disclosure.
  • the UWB MAC frame may follow the MAC frame structure of IEEE 802.15.4z, for example.
  • UWB MAC frame may be abbreviated as MAC frame or frame.
  • a UWB MAC frame may be used to carry UWB data (eg, UWB message, ranging message, control information, service data, application data, transaction data, etc.).
  • a UWB MAC frame may include a MAC header (MHR), a MAC payload, and/or a MAC footer (MFR).
  • MHR MAC header
  • MFR MAC footer
  • the MAC header may include a Frame Control field, a Sequence Number field, a Destination Address field, a Source Address field, an Auxiliary Security Header field, and/or at least one Header IE field. Depending on embodiments, some fields may not be included in the MAC header.
  • the Frame Control field may include a Frame Type field, a Security Enabled field, a Frame Pending field, an AR field, a PAN ID Compression field, a Sequence Number Suppression field, an IE Present field, a Destination Addressing Mode field, a Frame Version field, and/or a Source May include an Addressing Mode field.
  • a description of each field is as follows.
  • the Frame Type field may indicate a frame type.
  • the frame type may include a data type and/or a multipurpose type.
  • the Security Enabled field may indicate whether an Auxiliary Security Header field exists.
  • the Auxiliary Security Header field may include information required for security processing.
  • the Frame Pending field may indicate whether a device transmitting a frame has more data for a recipient. That is, the Frame Pending field may indicate whether there is a pending frame for the receiver.
  • the AR field may indicate whether acknowledgment for frame reception is required from the receiver.
  • the PAN ID Compression field may indicate whether the PAN ID field exists.
  • the Sequence Number Suppression field may indicate whether the Sequence Number field exists.
  • the Sequence Number field may indicate a sequence identifier for a frame.
  • the IE Present field may indicate whether the Header IE field and the Payload IE field are included in the frame.
  • the destination addressing mode field may indicate whether the destination address field includes a short address (eg, 16 bits) or an extended address (eg, 64 bits).
  • the destination address field may indicate the address of the recipient of the frame.
  • the Frame Version field may indicate a frame version.
  • the Frame Version field may be set to a value indicating IEEE std 802.15.4z-2020.
  • the Source Addressing Mode field indicates whether the Source Address field exists, and if the Source Address field exists, whether the Source Address field includes a short address (eg, 16 bits) or an extended address (eg, 64 bits). can do.
  • the Source Address field may indicate the address of the originator of the frame.
  • the MAC payload may include at least one Payload IE field.
  • the Payload IE field may include a Vendor Specific Nested IE.
  • the Payload IE field may include a UWB message or a Payload IE field of a control message.
  • the MAC footer may include an FCS field.
  • the FCS field may include a 16-bit CRC or a 32-bit CRC.
  • 5A and 5B show the structure of a UWB PHY packet according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 5A shows an exemplary structure of a UWB PHY packet to which STS packet settings are not applied
  • FIG. 5(b) shows an exemplary structure of a UWB PHY packet to which STS packet settings are applied.
  • a UWB PHY packet may be referred to as a PHY packet, a PHY PDU (PPDU), or a frame.
  • the PPDU may include a sync header (SHR), a PHY header (PHR), and a PHY payload (PSDU).
  • the PSDU includes a MAC frame, and as shown in FIG. 4, the MAC frame may include a MAC header (MHR), a MAC payload, and/or a MAC footer (MFR).
  • MHR MAC header
  • MFR MAC footer
  • a synchronization header part may be referred to as a preamble
  • a part including a PHY header and a PHY payload may be referred to as a data part.
  • the synchronization header is used for synchronization for signal reception and may include a SYNC field and a start-of-frame delimiter (SFD).
  • the SYNC field may be a field including a plurality of preamble symbols used for synchronization between transmission/reception devices.
  • a preamble symbol may be set through one of predefined preamble codes.
  • the SFD field may be a field indicating the end of the SHR and the start of the data field.
  • the PHY header may provide information about the composition of the PHY payload.
  • the PHY header may include information about the length of the PSDU, information indicating whether the current frame is an RFRAME, and the like.
  • the PHY layer of the UWB device may include an optional mode for providing reduced on-air time for high density/low power operation.
  • the UWB PHY packet may include an encrypted sequence (ie, STS) to increase the integrity and accuracy of the ranging measurement timestamp.
  • STS may be included in the STS field of the UWB PHY packet and may be used for security ranging.
  • the STS field is not included in the PPDU (SP0 packet).
  • SP1 the STS field is located right after the Start of Frame Delimiter (SFD) field and before the PHR field (SP1 packet).
  • SP2 the STS field is located after the PHY payload (SP2 packet).
  • SP3 the STS field is located immediately after the SFD field, and the PPDU does not include the PHR and data fields (PHY payload) (SP3 packet). That is, in the case of SP3, the PPDU does not include PHR and PHY payloads.
  • each UWB PHY packet may include RMARKER for defining a reference time, and RMARKER specifies transmission time, reception time and/or time interval of a ranging message (frame) in a UWB ranging procedure. can be used to obtain
  • FIG. 6 shows an example of a structure of a ranging block and a round used for UWB ranging according to an embodiment of the present disclosure.
  • a ranging block refers to a time period for ranging.
  • a ranging round (any one of Raging round #0 to Raging round #N) is one entire range-measurement cycle involving a set of UWB devices participating in ranging exchange (ranging cycle ) may be a period of sufficient duration to complete.
  • a ranging slot (any one of slot #0 to slot #n) may be a period sufficient for transmission of at least one ranging frame RFRAME (eg, ranging start/response/final message, etc.).
  • one ranging block includes at least one ranging round, and each ranging round may include at least one ranging slot.
  • a mean time between successive ranging rounds may be constant.
  • the ranging mode is the interval-based mode
  • the time between successive ranging rounds may be dynamically changed. That is, the interval-based mode may adopt a time structure having an adaptive spacing.
  • the number and duration of slots included in a ranging round may change between ranging rounds.
  • ranging blocks, ranging rounds, and ranging slots may be abbreviated as blocks, rounds, and slots.
  • FIG. 7 shows an example of a structure of a ranging round used for UWB ranging according to an embodiment of the present disclosure.
  • one ranging round may include a plurality of ranging slots.
  • a ranging control phase (RCP) may be performed within the ranging round.
  • RP ranging control phase
  • MRP measurement report phase
  • the ranging control step may be a step in which a UWB device serving as a controller within a ranging round transmits (or broadcasts) a ranging control message (RCM).
  • the ranging control message may be a message transmitted by a controller in a first slot (eg, slot 0) of a ranging round to configure ranging parameters.
  • the ranging step (RP) may be a step of transmitting and receiving a message for UWB ranging within a ranging round.
  • the ranging phase (RP) may include at least one of a ranging initiation phase (RIP), a ranging response phase (RRP), and a ranging final phase (RFP). there is.
  • the ranging initiation step (RIP) is a step in which at least one initiator transmits at least one ranging initiation message
  • the ranging response step (RRP) is a step in which at least one responder sends at least one response.
  • a step of transmitting a message to an initiator, and the ranging end step (RFP) may be a step of the initiator transmitting at least one ranging final message to at least one responder.
  • the measurement report step may be a step of exchanging ranging measurement and related service information within a ranging round.
  • the ranging control step may be performed in a first ranging slot in a ranging round.
  • the ranging control step may be performed in at least one ranging slot.
  • the ranging step may be performed in ranging slots from the second ranging slot to the K-th ranging slot (where K is a natural number equal to or greater than 3) within the ranging round.
  • the ranging step may be performed in at least one ranging slot.
  • the measurement report step may be performed in ranging slots from the K+1 th ranging slot to the L th ranging slot (where L is a natural number equal to or greater than 5) within a ranging round. According to embodiments, the measurement report step may be performed in at least one ranging slot.
  • a UWB device performing UWB ranging may transmit a UWB packet by occupying at least one ranging slot.
  • ranging slot allocation information may be included in a ranging control message (RCM) transmitted in a ranging control step (RCP).
  • the length of the ranging slot may be implemented longer than the packet length.
  • the transmission time within the ranging slot is basically the slot start time, but the transmission time within the ranging slot can be adjusted through an offset.
  • FIG 8 illustrates an example of a structure of a data block and a round used for UWB ranging according to an embodiment of the present disclosure.
  • a data block refers to a time period for ranging and transaction.
  • a transaction may be an operation in which a UWB device exchanges data with another UWB device.
  • a data block may include one ranging round (Raging round #0) and N data rounds (Data round #1 to Data round #N).
  • a data block is composed of one ranging round and N data rounds, but embodiments of the present disclosure are not limited thereto, and the number of ranging rounds and data rounds included in the data block Each can be implemented in varying numbers.
  • a ranging round is a period of sufficient duration to complete one entire range-measurement cycle (ranging cycle) involving the set of UWB devices participating in ranging exchange.
  • a data round may be a period of sufficient duration to complete one cycle involving a set of UWB devices participating in data exchange.
  • the ranging round (eg, Ranging round #0) includes a plurality of first ranging slots (slot #0 to slot #n), and the data round (eg, Data round #N-2) It may include a plurality of second ranging slots (slot #0 to slot #n).
  • Each of the plurality of first ranging slots may be a sufficient period for transmission of at least one ranging frame RFRAME (eg, ranging start/response/final message, etc.).
  • Each of the plurality of second ranging slots may be a period sufficient for transmission of at least one data frame.
  • the UWB device transmits data to a plurality of other UWB devices in real time (for example, video streaming or file transfer).
  • the ranging information can be used in
  • the UWB device can efficiently transmit data through the data block of FIG. 8 using feedback information obtained through a narrowband (NB) channel.
  • NB narrowband
  • a UWB device transmits data through a UWB channel, obtains feedback information about data from at least one other UWB device through a NB channel, and transmits data to another UWB device through a UWB channel based on the feedback information. can be retransmitted.
  • a UWB device transmits data through a UWB channel, obtains feedback information about data from at least one other UWB device through an NB channel, and corresponds to a UWB device requiring retransmission of data based on the feedback information
  • a method of retransmitting data may be referred to as "retransmission-based data transmission".
  • a UWB device transmits FEC (forward error correction) encoded data through a UWB channel, obtains feedback information about data from at least one other UWB device through an NB channel, and generates data based on the feedback information.
  • FEC forward error correction
  • a method of determining a code rate of may be referred to as "FEC-based data transmission".
  • FEC-based data transmission according to embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to FIGS. 12A to 13 .
  • FIG. 9 illustrates an example of a retransmission-based data transmission operation of a UWB device according to an embodiment of the present disclosure.
  • the first UWB device may serve as a source for transmitting data.
  • the first UWB device (source) may transmit data to each of a second UWB device (user 1), a third UWB device (user 2), and a fourth UWB device (user 3).
  • the first UWB device (source) performs video streaming and/or file transfer to the second UWB device (user 1), the third UWB device (user 2), and the fourth UWB device (user 3), respectively.
  • the same real-time data can be transmitted.
  • a first UWB device transmits N pieces of data (1 to N) and/or retransmitted data (1', 2', N-1') within one data round through a UWB channel to a second UWB device (user 1), the third UWB device (user 2), and the fourth UWB device (user 3).
  • each of the N pieces of data may include at least one of service data, application data, and transaction data. According to an embodiment, each of the N pieces of data may include at least one data frame.
  • the fourth UWB device (user 3) When the fourth UWB device (user 3) does not receive the first data (1) from the first UWB device (source), the fourth UWB device (user 3) receives the first data (1) through the NB channel Failure to do so may be fed back to the first UWB device (source). In this case, the first UWB device (source) transmits the retransmitted data 1' corresponding to the first data 1 through the UWB channel based on the feedback of the fourth UWB device (user 3). ) can be transmitted.
  • the second UWB device (user 1) When the second UWB device (user 1) does not receive the second data (2) from the first UWB device (source), the second UWB device (user 1) receives the second data (2) through the NB channel Failure to do so may be fed back to the first UWB device (source). At this time, the first UWB device (source) transmits the retransmitted data 2' corresponding to the second data 2 through the UWB channel based on the feedback of the second UWB device (user 1) to the second UWB device (user 1). ) can be transmitted.
  • the second UWB device (user 1) When the second UWB device (user 1) does not receive the N ⁇ 1 th data (N ⁇ 1) from the first UWB device (source), the second UWB device (user 1) transmits the N ⁇ 1 th data (N ⁇ 1) through the NB channel. Failure to receive data N-1 may be fed back to the first UWB device (source). At this time, the first UWB device (source) provides retransmitted data (N-1') corresponding to the N-1th data (N-1) through the UWB channel based on the feedback of the second UWB device (user 1). 2 can be retransmitted to UWB device (user 1).
  • a first UWB device retransmits data not received by the UWB device through a UWB channel to the corresponding UWB device immediately (or at a set time point) based on feedback information from another UWB device through the NB channel.
  • FIG. 10 illustrates another example of a retransmission-based data transmission operation of a UWB device according to an embodiment of the present disclosure.
  • the first UWB device may serve as a source for transmitting data.
  • the first UWB device (source) may transmit data to each of a second UWB device (user 1), a third UWB device (user 2), and a fourth UWB device (user 3).
  • the first UWB device (source) performs video streaming and/or file transfer to the second UWB device (user 1), the third UWB device (user 2), and the fourth UWB device (user 3), respectively.
  • the same real-time data can be transmitted.
  • a first UWB device transmits N pieces of data (1 to N) and/or retransmitted data (1', 2', N-1') within one data round through a UWB channel to a second UWB device (user 1), the third UWB device (user 2), and the fourth UWB device (user 3).
  • each of the N pieces of data may include at least one of service data, application data, and transaction data. According to an embodiment, each of the N pieces of data may include at least one data frame.
  • the fourth UWB device (user 3) When the fourth UWB device (user 3) does not receive the first data (1) from the first UWB device (source), the fourth UWB device (user 3) receives the first data (1) through the NB channel Failure to do so may be fed back to the first UWB device (source).
  • the second UWB device When the second UWB device (user 1) does not receive the second data (2) from the first UWB device (source), the second UWB device (user 1) receives the second data (2) through the NB channel Failure to do so may be fed back to the first UWB device (source).
  • the second UWB device (user 1) When the second UWB device (user 1) does not receive the N ⁇ 1 th data (N ⁇ 1) from the first UWB device (source), the second UWB device (user 1) transmits the N ⁇ 1 th data (N ⁇ 1) through the NB channel. Failure to receive data N-1 may be fed back to the first UWB device (source).
  • the first UWB device may transmit all N pieces of data in a data round through the UWB channel based on the feedback information received through the NB channel, and then transmit the retransmitted data to the corresponding UWB device in a retransmission period.
  • a first UWB device immediately retransmits (or at a set time point) data not received by at least one UWB device through a UWB channel based on feedback information from another UWB device through an NB channel;
  • the first UWB device may retransmit data not received by at least one UWB device in a retransmission interval after all data transmission.
  • the first UWB device (source) identifies data requiring retransmission based on the feedback information received from the second UWB device (user 1) and the fourth UWB device (user 3), and generates a bitmap representing the retransmission data.
  • Information may be transmitted to each of the second UWB device (user 1) to the fourth UWB device (user 3) through the NB channel.
  • the third UWB device (user 2), having successfully received all N pieces of data (1 to N) from the first UWB device (source), receives bitmap information indicating retransmission data, and Based on the information, it may be confirmed that there is no retransmission data to be received from the first UWB device (source), and the first UWB device (source) may switch to a sleep mode for power saving during a retransmission period.
  • Retransmission data 1' may be received from the first UWB device (source).
  • the second UWB device (user 1) which fed back to the first UWB device (source) that the second data (2) and the N-1th data (N-1) were not received through the NB channel retransmits through the UWB channel Retransmission data (2') corresponding to the second data (2) and retransmission data (N-1') corresponding to the N-1th data (N-1) are received from the first UWB device (source) in the section.
  • FIG. 11 illustrates an example of a retransmission-based message format of a UWB device according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 11(a) illustrates a message format (retransmission-based message format) of data transmitted and/or retransmitted from a first UWB device (source) to another UWB device through a UWB channel in FIGS. 9 and 10 .
  • the retransmission-based message format may include a type field, an index field, a max index field, a duration field, and a data field.
  • the type field indicates whether data is retransmission-based data transmission or FEC-based data transmission
  • the index field indicates the current data index (eg, second data (2))
  • the max index field indicates the maximum data index (eg, second data (2)). For example, it represents the Nth data (N).
  • the duration field indicates the time duration of data, and the size of the data field may be variably adjusted so that the data field includes data and does not exceed the slot size.
  • FIGS. 9 and 10 shows a message format fed back from a second UWB device (user 1) or a fourth UWB device (user 3) to a first UWB device (source) through an NB channel in FIGS. 9 and 10 .
  • the feedback message may include an address field and an index field.
  • the address field represents the MAC address of the UWB device transmitting the feedback message
  • the index field represents the index of data not received by the UWB device transmitting the feedback message.
  • FIG. 11 shows a message format of bitmap information transmitted from a first UWB device (source) to another UWB device through a UWB channel in FIG. 10 .
  • bitmap information may include a bitmap field and a duration field.
  • the bitmap field represents a bitmap index of retransmission data
  • the duration field represents the time duration of retransmission data.
  • FIG. 12A is a diagram for explaining FEC-based data transmission according to an embodiment of the present disclosure.
  • a UWB device may transmit FEC encoded data larger than original data to another UWB device through a UWB channel.
  • original data may consist of k blocks and FEC-encoded data may consist of n blocks (here, n > k).
  • block-based coding may use Reed-Solomon code and/or Raptor code.
  • FIG. 12B illustrates an example of an FEC-based data transmission operation of a UWB device according to an embodiment of the present disclosure.
  • the first UWB device may serve as a source for transmitting data.
  • the first UWB device (source) may transmit data to each of a second UWB device (user 1), a third UWB device (user 2), and a fourth UWB device (user 3).
  • the first UWB device (source) performs video streaming and/or file transfer to the second UWB device (user 1), the third UWB device (user 2), and the fourth UWB device (user 3), respectively.
  • the same real-time data can be transmitted.
  • a first UWB device transmits N pieces of FEC-encoded data (1 to N) within one data round through a UWB channel to a second UWB device (user 1), a third UWB device (user 2), and a It can be transmitted to each of 4 UWB devices (user 3).
  • the original data may be composed of K pieces of data (here, N > K).
  • each of the N pieces of data may include at least one of service data, application data, and transaction data. According to an embodiment, each of the N pieces of data may include at least one data frame.
  • the fourth UWB device (user 3) may feed back to the first UWB device (source) that two pieces of data were not received through the NB channel ("2").
  • a second UWB device receives second data (2), K-1th data (K-1), Kth data (K), and N-th data (K) from the first UWB device (source) through a UWB channel. If 1 data (N-1) is not received, the fourth UWB device (user 3) may feedback the fact that 4 data has not been received (“4”) to the first UWB device (source) through the NB channel. there is.
  • the third UWB device When the third UWB device (user 2) receives K data corresponding to the original data from the first UWB device (source) through the UWB channel, the third UWB device (user 2) transmits all data through the NB channel. Receipt ("0") may be fed back to the first UWB device (source).
  • the first UWB device may adjust the data code rate of at least one of the second UWB device (user 1) to the fourth UWB device (user 3) based on the received feedback information.
  • the third UWB device (user 2), which successfully receives K data corresponding to the original data from the first UWB device (source) through the UWB channel, sleeps for power saving after receiving K data ( sleep) mode.
  • FIG. 13 illustrates an example of an FEC-based message format of a UWB device according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 13(a) shows a message format (FEC-based message format) of data transmitted from a first UWB device (source) to another UWB device through a UWB channel in FIG. 12B.
  • FEC-based message format a message format (FEC-based message format) of data transmitted from a first UWB device (source) to another UWB device through a UWB channel in FIG. 12B.
  • the FEC-based message format may include a type field, a code rate field, a max index field, a duration field, and a data field.
  • the type field indicates whether data is retransmission-based data transmission or FEC-based data transmission
  • the code rate field indicates the code rate of data
  • the max index field indicates the maximum data index (eg, Nth data (N)).
  • N Nth data
  • FIG. 13(b) shows a message format in which the second UWB device (user 1) to the fourth UWB device (user 3) feed back to the first UWB device (source) through the NB channel in FIG. 12B.
  • the feedback message may include an address field and a # of index field.
  • the address field represents the MAC address of the UWB device transmitting the feedback message
  • the # of index field represents the number of data indexes that the UWB device transmitting the feedback message has not received from the source.
  • FIG. 14 illustrates an example of a ranging utilization operation of a UWB device according to an embodiment of the present disclosure.
  • a UWB device (source) transmitting data may set a data transmission coverage (eg, a circle set to a radius “r”) in order to select feedback through an NB channel.
  • a data transmission coverage eg, a circle set to a radius “r”
  • inefficiency of data transmission may occur.
  • the UWB device 1410 may receive feedback through the NB channel from the UWB device 1420 located within data transmission coverage.
  • the UWB device 1410 may not receive feedback through the NB channel from the UWB device 1430 located outside the data transmission coverage.
  • the UWB device 1410 performs ranging with another UWB device in the ranging round within the data block of FIG. or 1430) may be measured (or determined).
  • the UWB device 1410 may set the data transmission coverage to “r” and receive feedback through the NB channel from the first UWB device 1420 located within the data transmission coverage (r > d1). .
  • the UWB device 1410 sets the data transmission coverage to “r” and controls not to receive feedback through the NB channel from the second UWB device 1430 located outside the data transmission coverage (r ⁇ d2) can do.
  • the UWB device 1410 can improve data throughput performance by receiving feedback through an NB channel from the UWB device 1420 located within data transmission coverage.
  • the UWB device 1410 may set the ranging period to (s+1) * data block duration (s: the number of skipped data blocks).
  • FIG. 15 shows a structure of a first UWB device according to an embodiment of the present disclosure.
  • the first UWB device described with reference to FIGS. 1 to 14 includes the electronic device 100 of FIG. 1 , the first electronic device 210 of FIG. 2 , the first electronic device 301 of FIG. 3 , the source of FIG. 9 , It may correspond to the source of FIG. 10 , the source of FIG. 12B , or the first UWB device 1410 of FIG. 14 .
  • a first UWB device may include a transceiver 1510, a memory 1520, and a controller 1530.
  • the transceiver 1510, the controller 1530, and the memory 1520 of the first UWB device may operate.
  • the components of the first UWB device are not limited to the above example.
  • the first UWB device may include more or fewer components than the aforementioned components.
  • the transceiver 1510, the control unit 1530, and the memory 1520 may be implemented as a single chip.
  • the controller 1530 may include one or more processors.
  • the transceiver 1510 collectively refers to the receiver of the first UWB device and the transmitter of the first UWB device, and can transmit and receive signals with other devices.
  • the transceiver 1510 may include an RF transmitter for up-converting and amplifying the frequency of a transmitted signal, and an RF receiver for low-noise amplifying a received signal and down-converting its frequency.
  • this is only one embodiment of the transceiver 1510, and components of the transceiver 1510 are not limited to the RF transmitter and the RF receiver.
  • the transceiver 1510 may receive a signal through a wireless channel, output the signal to the controller 1530, and transmit the signal output from the controller 1530 through a wireless channel.
  • the memory 1520 may store programs and data necessary for the operation of the first UWB device. Also, the memory 1520 may store control information or data included in a signal obtained from the first UWB device.
  • the memory 1520 may include a storage medium such as a ROM, a RAM, a hard disk, a CD-ROM, and a DVD, or a combination of storage media. In addition, the memory 1520 may not exist separately but may be included in the controller 1530.
  • the controller 1530 may control a series of processes so that the first UWB device operates according to the above-described embodiment of the present disclosure.
  • the controller 1530 may control data to be transmitted to a plurality of UWB devices in a data round within a data block through a UWB channel.
  • the controller 1530 may control to receive first feedback information on the data from a second UWB device among the plurality of UWB devices through a narrow band (NB) channel.
  • the controller 1530 may process the data based on the first feedback information.
  • NB narrow band
  • the controller 1530 may confirm that the second UWB device does not receive the data based on the first feedback information. Depending on the embodiment, the controller 1530 may retransmit the data to the second UWB device in the data round through the UWB channel.
  • the controller 1530 may transmit bitmap information indicating an index of data retransmitted by the first UWB device through the NB channel.
  • the data transmitted by the first UWB device through the UWB channel includes a type field, an index field, a max index field, a duration field, and a data field.
  • the type field indicates that the data is retransmission-based data transmission
  • the index field indicates the index of the data
  • the maximum index field indicates the maximum data index value
  • the duration field indicates the duration of the data.
  • the controller 1530 may receive second feedback information on the data from a third UWB device among the plurality of UWB devices through the NB channel.
  • each of the first feedback information and the second feedback information may include an address field and an index field.
  • the address field may indicate a MAC address of a UWB device transmitting the feedback information.
  • the index field may indicate an index of data not received by the UWB device transmitting the feedback information.
  • the data transmitted by the first UWB device through the UWB channel may be forward error correction (FEC) encoded data.
  • FEC forward error correction
  • the FEC-encoded data may include a type field, a code rate field, a max index field, a duration field, and a data field.
  • the type field indicates that the data is FEC-based data transmission
  • the code rate field indicates the code rate of the data
  • the maximum index field indicates the maximum data index value
  • the duration field indicates the duration of the data time can be indicated.
  • the first feedback information may include an address field and an index number field.
  • the address field may indicate the MAC address of the second UWB device
  • the number of indexes field may indicate the number of indexes of data not received by the second UWB device.
  • the controller 1530 may adjust the code rate of the data based on the first feedback information.
  • the controller 1530 may check data transmission coverage and check the distance between the first UWB device and the second UWB device through UWB ranging. If the distance between the first UWB device and the second UWB device falls within the data transmission coverage, the controller 1530 may determine the first feedback information as valid information.
  • FIG. 16 shows a structure of a second UWB device according to an embodiment of the present disclosure.
  • the second UWB device described with reference to FIGS. 1 to 14 includes the electronic device 100 of FIG. 1 , the second electronic device 220 of FIG. 2 , the second electronic device 302 of FIG. 3 , and the UWB device of FIG. 9 . (eg, any one of user 1 to user 3), the UWB device of FIG. 10 (eg, any one of user 1 to user 3), the UWB device of FIG. 12B (eg, user 1 to user 3) any one), or the UWB device 1420 or 1430 of FIG. 14 .
  • the second UWB device may include a transceiver 1610, a memory 1620, and a controller 1630.
  • the transceiver 1610, the controller 1630, and the memory 1620 of the second UWB device may operate.
  • components of the second UWB device are not limited to the above example.
  • the second UWB device may include more or fewer components than the aforementioned components.
  • the transceiver 1610, the controller 1630, and the memory 1620 may be implemented as a single chip.
  • the controller 1630 may include one or more processors.
  • the transmitting/receiving unit 1610 collectively refers to the receiving unit of the second UWB device and the transmitting unit of the second UWB device, and may transmit/receive signals with other devices.
  • the transceiver 1610 may include an RF transmitter that up-converts and amplifies the frequency of a transmitted signal, and an RF receiver that amplifies a received signal with low noise and down-converts its frequency.
  • this is only one embodiment of the transceiver 1610, and components of the transceiver 1610 are not limited to the RF transmitter and the RF receiver.
  • the transceiver 1610 may receive a signal through a wireless channel, output the signal to the controller 1630, and transmit the signal output from the controller 1630 through a wireless channel.
  • the memory 1620 may store programs and data necessary for the operation of the second UWB device. Also, the memory 1620 may store control information or data included in a signal obtained from the second UWB device.
  • the memory 1620 may include a storage medium such as a ROM, a RAM, a hard disk, a CD-ROM, and a DVD, or a combination of storage media. In addition, the memory 1620 may not exist separately but may be included in the controller 1630.
  • the controller 1630 may control a series of processes so that the second UWB device operates according to the above-described embodiment of the present disclosure.
  • the controller 1630 may control to receive data from the first UWB device in a data round within a data block through a UWB channel.
  • the controller 1630 may control to transmit feedback information on the data to the first UWB device through a narrow band (NB) channel.
  • NB narrow band
  • the controller 1630 can receive the data retransmitted in the data round through the UWB channel from the first UWB device.
  • the controller 1630 may receive bitmap information indicating an index of data retransmitted by the first UWB device from the first UWB device through the NB channel.
  • the feedback information may include an address field and an index field.
  • the address field may indicate a MAC address of the second UWB device
  • the index field may indicate an index of data not received by the second UWB device.
  • the data transmitted by the first UWB device through the UWB channel may be forward error correction (FEC) encoded data.
  • FEC forward error correction

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Abstract

본 개시의 실시예에 따른 제1 UWB(ultra wide band) 장치의 동작 방법은, UWB 채널을 통해 데이터 블록(data block) 내 데이터 라운드(data round)에서 복수의 UWB 장치들로 데이터를 전송하는 단계와, NB(narrow band) 채널을 통해 상기 복수의 UWB 장치들 중 제2 UWB 장치로부터 상기 데이터에 대한 제1 피드백 정보를 수신하는 단계와, 상기 제1 피드백 정보에 기반하여 상기 데이터를 처리하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

협대역 채널을 이용하여 데이터를 전송하는 초광대역 장치 및 이의 동작 방법
본 개시는 UWB(Ultra Wide Band) 통신에 관한 것으로, 보다 상세하게는 NB 채널을 이용하여 데이터를 전송하는 UWB 장치 및 이의 동작 방법에 관한 것이다.
인터넷은 인간이 정보를 생성하고 소비하는 인간 중심의 연결 망에서, 사물 등 분산된 구성 요소들 간에 정보를 주고 받아 처리하는 IoT (Internet of Things, 사물 인터넷) 망으로 진화하고 있다. 클라우드 서버 등과의 연결을 통한 빅데이터 (Big data) 처리 기술 등이 IoT 기술에 결합된 IoE(Internet of Everything) 기술도 대두되고 있다. IoT를 구현하기 위해서는, 센싱 기술, 유무선 통신 및 네트워크 인프라, 서비스 인터페이스 기술, 및 보안 기술과 같은 기술 요소 들이 요구된다. 최근에는 사물간의 연결을 위한 센서 네트워크(sensor network), 사물 통신 (Machine to Machine, M2M), MTC(Machine Type Communication) 등의 기술이 연구되고 있다.
IoT 환경에서는 연결된 사물들에서 생성된 데이터를 수집, 분석하여 인간의 삶에 새로운 가치를 창출하는 지능형 IT(Internet Technology) 서비스가 제공될 수 있다. IoT는, 기존의 IT(information technology) 기술과 다양한 산업 간의 융합 및 복합을 통하여, 스마트홈, 스마트 빌딩, 스마트 시티, 스마트 카 혹은 커넥티드 카, 스마트 그리드, 헬스 케어, 스마트 가전, 첨단의료서비스 등의 분야에 응용될 수 있다.
무선 통신 시스템의 발전에 따라 다양한 서비스를 제공할 수 있게 됨으로써, 이러한 서비스들을 효과적으로 제공하기 위한 방안이 요구되고 있다. 예를 들어, UWB(Ultra Wide Band)를 이용하여 전자 디바이스들 간의 거리를 측정하는 레인징(ranging) 기술 및 UWB를 이용하여 전자 디바이스들 간 데이터를 전송하는 트랜잭션 기술이 사용될 수 있다.
본 개시는 UWB(Ultra Wide Band) 장치가 UWB 채널 및 NB(narrow band) 채널을 이용하여 실시간으로 데이터를 전송하는 방법을 제안한다.
본 개시의 다양한 실시예에 따른, 제1 UWB(ultra wide band) 장치의 동작 방법은, UWB 채널을 통해 데이터 블록(data block) 내 데이터 라운드(data round)에서 복수의 UWB 장치들로 데이터를 전송하는 단계와, NB(narrow band) 채널을 통해 상기 복수의 UWB 장치들 중 제2 UWB 장치로부터 상기 데이터에 대한 제1 피드백 정보를 수신하는 단계와, 상기 제1 피드백 정보에 기반하여 상기 데이터를 처리하는 단계를 포함할 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예에 따른, 제2 UWB(ultra wide band) 장치의 동작 방법은, UWB 채널을 통해 데이터 블록(data block) 내 데이터 라운드(data round)에서 제1 UWB 장치로부터 데이터를 수신하는 단계와, NB(narrow band) 채널을 통해 상기 데이터에 대한 피드백 정보를 상기 제1 UWB 장치로 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예에 따른, 제1 UWB(ultra wide band) 장치는, 송수신부, 및 상기 송수신부와 연결되며 상기 송수신부를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다. 상기 제어부는, UWB 채널을 통해 데이터 블록(data block) 내 데이터 라운드(data round)에서 복수의 UWB 장치들로 데이터를 전송하도록 제어하고, NB(narrow band) 채널을 통해 상기 복수의 UWB 장치들 중 제2 UWB 장치로부터 상기 데이터에 대한 피드백 정보를 수신하도록 제어하고, 상기 피드백 정보에 기반하여 상기 데이터를 처리할 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예에 따른, 제2 UWB(ultra wide band) 장치는, 송수신부, 및 상기 송수신부와 연결되며 상기 송수신부를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다. 상기 제어부는, UWB 채널을 통해 데이터 블록(data block) 내 데이터 라운드(data round)에서 제1 UWB 장치로부터 데이터를 수신하도록 제어하고, NB(narrow band) 채널을 통해 상기 데이터에 대한 피드백 정보를 상기 제1 UWB 장치로 전송하도록 제어할 수 있다.
본 개시의 실시예에 따른 UWB(Ultra Wide Band) 장치는 UWB 채널뿐만 아니라 NB(narrow band) 채널을 활용하여 효율적으로 실시간 데이터를 전송할 수 있다.
또한, 본 개시의 실시예에 따른 UWB 장치는 UWB 채널뿐만 아니라 NB 채널을 활용하여 데이터 처리량(throughput)을 증가시킬 수 있다.
또한, 본 개시의 실시예에 따른 UWB 장치는 NB 채널을 활용하여 데이터 수신 효율을 높이고, 전력 소모를 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 개시의 실시예에 따른 전자 장치의 예시적인 아키텍쳐이다.
도 2는 본 개시의 실시예에 따른 복수의 전자 장치를 포함하는 통신 시스템을 나타낸다.
도 3은 본 개시의 실시예에 따른 복수의 전자 장치가 통신을 수행하는 방법을 나타낸다.
도 4는 본 개시의 실시예에 따른 UWB MAC 프레임의 구조를 나타낸다.
도 5a 및 도 5b는 본 개시의 실시예에 따른 UWB PHY 패킷의 구조를 나타낸다.
도 6은 본 개시의 실시예에 따른 UWB 레인징을 위해 사용되는 레인징 블록 및 라운드의 구조의 일 예를 나타낸다.
도 7은 본 개시의 실시예에 따른 UWB 레인징을 위해 사용되는 레인징 라운드의 구조의 일 예를 나타낸다.
도 8은 본 개시의 실시예에 따른 UWB 레인징을 위해 사용되는 데이터 블록 및 라운드의 구조의 일 예를 나타낸다.
도 9는 본 개시의 실시예에 따른 UWB 장치의 재전송 기반 데이터 전송 동작에 관한 일 예를 나타낸다.
도 10은 본 개시의 실시예에 따른 UWB 장치의 재전송 기반 데이터 전송 동작에 관한 다른 예를 나타낸다.
도 11은 본 개시의 실시예에 따른 UWB 장치의 재전송 기반 메시지 포맷의 일 예를 나타낸다.
도 12a는 본 개시의 실시예에 따른 FEC 기반 데이터 전송을 설명하기 위한 도면이다.
도 12b는 본 개시의 실시예에 따른 UWB 장치의 FEC 기반 데이터 전송 동작에 관한 일 예를 나타낸다.
도 13은 본 개시의 실시예에 따른 UWB 장치의 FEC 기반 메시지 포맷의 일 예를 나타낸다.
도 14는 본 개시의 실시예에 따른 UWB 장치의 레인징 활용 동작의 일 예를 나타낸다.
도 15는 본 개시의 실시예에 따른 제1 UWB 장치의 구조를 나타낸다.
도 16은 본 개시의 실시예에 따른 제2 UWB 장치의 구조를 나타낸다.
이하, 본 개시의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
실시 예를 설명함에 있어서 본 개시가 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고 본 개시와 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 개시의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.
마찬가지 이유로 첨부된 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다. 또한, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 각 도면에서 동일한 또는 대응하는 구성요소에는 동일한 참조 번호를 부여하였다.
본 개시의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 개시는 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 개시의 실시 예들은 본 개시가 완전하도록 하고, 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 개시의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 개시는 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이때, 처리 흐름도 도면들의 각 블록과 흐름도 도면들의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능할 수 있다. 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능할 수 있다.
또한, 각 블록은 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또, 몇 가지 대체 실행 예들에서는 블록들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능할 수 있다.
이때, 본 실시 예에서 사용되는 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA(Field Programmable Gate Array) 또는 ASIC(Application Specific Integrated Circuit)과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일부 실시 예에 따르면 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 '~부'들은 디바이스 또는 보안 멀티미디어카드 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다. 또한 일부 실시 예에 따르면, '~부'는 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있다.
본 명세서에서 사용하는 용어 '단말' 또는 '기기'는 이동국(MS), 사용자 장비(UE; User Equipment), 사용자 터미널(UT; User Terminal), 무선 터미널, 액세스 터미널(AT), 터미널, 가입자 유닛(Subscriber Unit), 가입자 스테이션(SS; Subscriber Station), 무선 기기(wireless device), 무선 통신 디바이스, 무선 송수신 유닛(WTRU; Wireless Transmit/Receive Unit), 이동 노드, 모바일 또는 다른 용어들로서 지칭될 수 있다. 단말의 다양한 실시 예들은 셀룰러 전화기, 무선 통신 기능을 가지는 스마트 폰, 무선 통신 기능을 가지는 개인 휴대용 단말기(PDA), 무선 모뎀, 무선 통신 기능을 가지는 휴대용 컴퓨터, 무선 통신 기능을 가지는 디지털 카메라와 같은 촬영장치, 무선 통신 기능을 가지는 게이밍 장치, 무선 통신 기능을 가지는 음악저장 및 재생 가전제품, 무선 인터넷 접속 및 브라우징이 가능한 인터넷 가전제품뿐만 아니라 그러한 기능들의 조합들을 통합하고 있는 휴대형 유닛 또는 단말기들을 포함할 수 있다. 또한, 단말은 M2M(Machine to Machine) 단말, MTC(Machine Type Communication) 단말/디바이스를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 본 명세서에서 상기 단말은 전자 장치 또는 단순히 장치라 지칭할 수도 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 개시의 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 개시를 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 개시에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이하 본 개시의 실시 예를 첨부한 도면과 함께 상세히 설명한다. 이하에서는 UWB를 이용하는 통신 시스템을 일례로서 본 개시의 실시예를 설명하지만, 유사한 기술적 배경 또는 특성을 갖는 여타의 통신 시스템에도 본 개시의 실시예가 적용될 수 있다. 예를 들어, 블루투스 또는 지그비를 이용하는 통신 시스템 등이 이에 포함될 수 있을 것이다. 따라서, 본 개시의 실시예는 숙련된 기술적 지식을 가진 자의 판단으로써 본 개시의 범위를 크게 벗어나지 아니하는 범위에서 일부 변형을 통해 다른 통신시스템에도 적용될 수 있다.
또한, 본 개시를 설명함에 있어서 관련된 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 그리고 후술되는 용어들은 본 개시에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
일반적으로 무선 센서 네트워크 기술은 인식 거리에 따라 크게 무선랜(Wireless Local Area Network; WLAN) 기술과 무선 사설망(Wireless Personal Area Network; WPAN) 기술로 구분된다. 이때, 무선랜은 IEEE 802.11에 기반한 기술로서, 반경 100m 내외에서 기간망(backbone network)에 접속할 수 있는 기술이다. 그리고, 무선 사설망은 IEEE 802.15에 기반한 기술로서, 블루투스(Bluetooth), 지그비(ZigBee), 초광대역 통신(ultra wide band; UWB) 등이 있다. 이러한 무선 네트워크 기술이 구현되는 무선 네트워크는 복수의 전자 장치들로 이루어질 수 있다.
FCC (Federal Communications Commission)의 정의에 따르면, UWB는 500MHz 이상의 대역폭을 사용하거나, 또는 중심 주파수에 대응하는 대역폭이 20% 이상인 무선통신 기술을 의미할 수 있다. UWB는 UWB 통신이 적용되는 대역 자체를 의미할 수도 있다. UWB는 장치들 간의 안전하고 정확한(secure and accurate) 레인징을 가능하게 한다. 이를 통해, UWB는 두 장치 간의 거리에 기반한 상대적 위치 추정 또는 (위치가 알려진) 고정 장치들로부터의 거리에 기반한 장치의 정확한 위치 추정을 가능하게 한다.
이하의 설명에서 사용되는 특정 용어들은 본 개시의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 개시의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다.
"Application Dedicated File (ADF)"는 예를 들면, 어플리케이션이나 어플리케이션 특정 데이터(application specific data)를 호스팅(hosting)할 수 있는 Application Data Structure 내의 데이터 구조일 수 있다.
"Application Protocol Data Unit(APDU)"는 UWB 장치 내의 Application Data Structure와 통신하는 경우에 사용되는 명령(command) 및 응답(response)일 수 있다.
"application specific data"는 예컨대, UWB 세션을 위해 요구되는 UWB 컨트롤리 정보 및 UWB 세션 데이터를 포함하는 루트 레벨과 어플리케이션 레벨을 갖는 파일 구조일 수 있다.
"Controller"는 Ranging Control Messages (RCM) (또는, 제어 메시지)를 정의 및 제어하는 Ranging Device일 수 있다.
"Controllee"는 Controller로부터 수신된 RCM (또는, 제어 메시지)내의 레인징 파라미터를 이용하는 Ranging Device일 수 있다.
"Dynamic STS(Scrambled Timestamp Sequence) mode"는 "Static STS"와 달리, STS가 레인징 세션 동안 반복되지 않는 동작 모드일 수 있다. 이 모드에서 STS는 Ranging device에서 관리되고, STS를 생성하는 Ranging Session Key는 Secure Component에 의해 관리될 수 있다.
"Applet"는 예컨대, UWB 파라미터들과 서비스 데이터를 포함하는 Secure Component 상에서 실행되는 applet일 수 있다. 본 개시에서, Applet은 FiRa에 의해 정의된 FiRa Applet일 수 있다.
"Ranging Device"는 UWB 레인징을 수행할 수 있는 장치일 수 있다. 본 개시에서, Ranging Device는 IEEE 802.15.4z에 정의된 Enhanced Ranging Device (ERDEV) 또는 FiRa에 의해 정의된 FiRa Device일 수 있다. Ranging Device는 UWB device로 지칭될 수 있다.
"UWB-enabled Application"는 UWB 서비스를 위한 어플리케이션일 수 있다. 예를 들면, UWB-enabled Application는 UWB 세션을 위한, OOB Connector, Secure Service 및/또는 UWB 서비스를 구성하기 위한 Framework API를 이용하는 어플리케이션일 수 있다. 본 개시에서, "UWB-enabled Application"는 어플리케이션 또는 UWB 어플리케이션으로 약칭될 수 있다. UWB-enabled Application은 FiRa에 의해 정의된 FiRa-enabled Application일 수 있다.
"Framework"는 Profile에 대한 access, 개별 UWB 설정 및/또는 통지를 제공하는 컴포넌트일 수 있다. "Framework"는 예컨대, Profile Manager, OOB Connector, Secure Service 및/또는 UWB 서비스를 포함하는 논리적 소프트웨어 컴포넌트(logical software components)의 집합(collection)일 수 있다. 본 개시에서, Framework는 FiRa에 의해 정의된 FiRa Framework일 수 있다.
"OOB Connector"는 Ranging Device 간의 OOB(out-of-band) 연결(예컨대, BLE 연결)을 설정하기 위한 소프트웨어 컴포넌트일 수 있다. 본 개시에서, OOB Connector는 FiRa에 의해 정의된 FiRa OOB Connector일 수 있다.
"Profile"은 UWB 및 OOB 설정 파라미터(configuration parameter)의 미리 정의된 세트일 수 있다. 본 개시에서, Profile은 FiRa에 의해 정의된 FiRa Profile일 수 있다.
"Profile Manager"는 Ranging Device에서 이용가능한 프로필을 구현하는 소프트웨어 컴포넌트일 수 있다. 본 개시에서, Profile Manager는 FiRa에 의해 정의된 FiRa Profile Manager일 수 있다.
"Service"는 end-user에 서비스를 제공하는 use case의 implementation일 수 있다.
"Smart Ranging Device"는 옵셔널한 Framework API를 구현할 수 있는 Ranging Device 일 수 있다. 본 개시에서, Smart Ranging Device는 FiRa에 의해 정의된 FiRa Smart Device일 수 있다.
"Global Dedicated File(GDF)"는 USB 세션을 설정하기 위해 필요한 데이터를 포함하는 application specific data의 root level일 수 있다.
"Framework API"는 Framework와 통신하기 위해 UWB-enabled Application에 의해 사용되는 API일 수 있다.
"Initiator"는 레인징 교환(ranging exchange)을 개시하는 Ranging Device일 수 있다.
"Object Identifier(OID)"는 application data structure 내의 ADF의 식별자일 수 있다.
"Out-Of-Band(OOB)"는 하위(underlying) 무선 기술로서 UWB를 사용하지 않는 데이터 통신일 수 있다.
"Ranging Data Set(RDS)"는 confidentiality, authenticity 및 integrity가 보호될 필요가 있는 UWB 세션을 설정하기 위해 요구되는 데이터(예컨대, UWB 세션 키, 세션 ID 등)일 수 있다.
"Responder"는 레인징 교환에서 Initiator에 응답하는 Ranging Device일 수 있다.
"STS"는 레인징 측정 타임스탬프(ranging measurement timestamps)의 무결성 및 정확도(integrity and accuracy)를 증가시키기 위한 암호화된 시퀀스(ciphered sequence)일 수 있다. STS는 레인징 세션 키로부터 생성될 수 있다.
"Secure Channel"는 overhearing 및 tampering을 방지하는 데이터 채널일 수 있다.
"Secure Component"은 예컨대, dynamic STS가 사용되는 경우에, UWBS에 RDS를 제공하기 위한 목적으로 UWBS와 인터페이싱하는 정의된 보안 레벨을 갖는 엔티티(예컨대, SE 또는 TEE)일 수 있다.
"Secure Element(SE)"는 Ranging Device 내 Secure Component로서 사용될 수 있는 tamper-resistant secure hardware component일 수 있다.
"Secure Ranging"은 강한 암호화 동작을 통해 생성된 STS에 기초한 레인징일 수 있다.
"Secure Service"는 Secure Element 또는 TEE(Trusted Execution Environment)와 같은 Secure Component와 인터페이싱하기 위한 소프트웨어 컴포넌트일 수 있다.
"Service Applet"은 서비스 특정 트랜잭션을 다루는 Secure Component 상의 applet일 수 있다.
"Service Data"는 service를 구현하기 위해 두 ranging device 간에 전달될 필요가 있는 Service Provider에 의해 정의된 데이터일 수 있다.
"Service Provider"는 end-user에게 특정 서비스를 제공하기 위해 요구되는 하드웨어 및 소프트웨어를 정의하고 제공하는 엔티티일 수 있다.
"Static STS mode"는 STS가 세션 동안 반복되는 동작 모드로서, Secure Component에 의해 관리될 필요가 없다.
"Secure UWB Service(SUS) Applet"은 다른 Ranging device와 보안 UWB 세션을 가능하게 하기 위해 필요한 데이터를 검색하기 위해, applet과 통신하는 SE 상의 applet일 수 있다. 또한, SUS Applet은 해당 데이터(정보)를 UWBS로 전달할 수 있다.
"UWB Service"는 UWBS에 대한 접속(access)을 제공하는 소프트웨어 component일 수 있다.
"UWB Session"은 Controller 및 Controllee가 UWB를 통해 통신을 시작할때부터 통신을 정지할 때까지의 기간일 수 있다. UWB Session은 레인징, 데이터 전달 또는 레인징/데이터 전달 둘 모두를 포함할 수 있다.
"UWB Session ID"는 컨트로러와 컨트롤리 사이에 공유되는, UWB Session을 식별하는 ID(예컨대, 32 비트의 정수)일 수 있다.
"UWB Session Key"는 UWB Session을 보호하기 위해 사용되는 키일 수 있다. UWB Session Key는 STS를 생성하기 위해 사용될 수 있다. 본 개시에서, UWB Session Key는 UWB Ranging Session Key(URSK)일 수 있고, 세션 키로 약칭될 수 있다.
"UWB Subsystem(UWBS)"는 UWB PHY 및 MAC 레이어(스펙)를 구현하는 하드웨어 컴포넌트일 수 있다. UWBS는 Framework에 대한 인터페이스 및 RDS를 검색하기 위한 Secure Component에 대한 인터페이스를 가질 수 있다. 본 개시에서, UWB PHY 및 MAC 스펙은 예컨대, IEEE 802.15.4/4z를 참조하는 FiRa에 의해 정의된 FiRa PHY 및 FiRa MAC 스펙일 수 있다.
“one-way ranging (OWR)”는 time difference of arrival(TDoA) localization method을 이용하는 레인징 방식일 수 있다. TDoA 방법은 단일 메시지 또는 멀티플 메시지의 상대적인 도착 시간에 기초하여 모바일 장치를 locating 하는 방법에 해당한다. OWR(TDoA)에 대한 설명은 IEEE 802.15.4z의 설명을 참조할 수 있다. OWR 방식의 일 예로, Downlink(DL)-TDoA 방식이 포함될 수 있다.
“DL-TDoA (DT)”는 복수의 DT-앵커(anchor)로부터의 TDoA 측정을 이용하는 localization 방법일 수 있다. 실시예로서, DT-앵커들은 DT 메시지(DTM)(레인징 메시지)을 서로 교환할 수 있고, DT-태그(tag)는 이 DTM을 수동적으로(passively) 수신할 수 있다. 실시예로서, DTM들을 수신하는 각 DT-태그는 각 DTM의 수신 타임스탬프, 해당 DTM들 내에 포함된 DTM들의 전송 타임스태임 또는 DTM들 내에 포함된 응답 시간(reply time) 중 적어도 하나를 이용하여 TDoA를 계산할 수 있다. 실시예로서, DT-태그는 계산된 TDoA 또는 DT-앵커들의 좌표 중 적어도 하나를 이용하여 자신의 위치를 추정할 수 있다.
“Two-way ranging (TWR)”는 두 장치 간 레인징 메시지의 교환을 통해 ToF(time of flight)를 측정하여, 두 장치 간 상대적 거리를 추정할 수 있는 레인징 방식일 수 있다. TWR 방식은 double-sided two-way ranging(DS-TWR) 및 single-sided two-way ranging(SS-TWR) 중 하나일 수 있다. SS-TWR은 한번의 round-trip time measurement를 통해 레인징을 수행하는 절차일 수 있다. DS-TWR은 두 번의 round-trip time measurement를 통해 레인징을 수행하는 절차일 수 있다. SS-TWR 및 DS-TWR에 대한 설명은 IEEE 802.15.4z의 설명을 참조할 수 있다.
“UWB 메시지”는 UWB 장치(예컨대, ERDEV)에 의해 전송되는 payload IE를 포함하는 메시지일 수 있다.
“레인징 메시지”는 UWB 레인징 절차에서 UWB 장치(예컨대, ERDEV)에 의해 전송되는 메시지일 수 있다. 예를 들면, 레인징 메시지는 레인징 라운드의 특정 단계에서 UWB 장치(예컨대, ERDEV)에 의해 전송되는 UWB 장치(예컨대, ERDEV)에 의해 전송되는 RIM(ranging initiation message), RRM(ranging response message), RFM(ranging final message), MRM(measurement report message) 와 같은 메시지일 수 있다. 레인징 메시지는 하나 이상의 UWB 메시지를 포함할 수 있다. 필요한 경우, 복수의 레인징 메시지가 하나의 메시지로 병합될 수 있다. 예를 들면, non-deferred DS-TWR 레인징인 경우, RFM과 MRM이 레인징 파이널 단계(phase)에서 하나의 메시지로 병합될 수 있다.
"UWB channel"은 UWB 통신을 위해 할당된 후보 UWB 채널들 중 하나일 수 있다. UWB 통신을 위해 할당된 후보 UWB 채널들은 IEEE 802.15.4/4z에 정의된 UWB 통신을 위해 할당된 채널들일 수 있다. UWB 채널은 UWB 레인징 및/또는 트랜잭션을 위해 사용될 수 있다. 예컨대, UWB 채널은 레인징 프레임(RFRAME)의 송수신 및/또는 데이터 프레임의 송수신을 위해 사용될 수 있다.
"NB(narrow band) channel"은 UWB 채널 보다 좁은 대역폭을 갖는 채널일 수 있다. NB 채널은 UWB 통신을 위해 할당된 후보 UWB 채널들 중 하나의 서브 채널일 수 있다. UWB 통신을 위해 할당된 후보 UWB 채널들은 IEEE 802.15.4/4z에 정의된 UWB 통신을 위해 할당된 채널들일 수 있다. NB 채널은 Advertising, 장치 발견(discovery) 및/또는 추가 파라미터 협상/인증을 위한 연결 설정을 위해 사용될 수 있다. 예를 들면, NB 채널은 Advertisement 메시지, 추가 Advertising 메시지, 연결 요청 메시지 및/또는 연결 확인 메시지의 송수신을 위해 사용될 수 있다.
그리고, 본 개시를 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우, 그 상세한 설명은 생략한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 개시의 다양한 실시예들을 설명한다.
도 1은 본 개시의 실시예에 따른 전자 장치의 예시적인 아키텍쳐이다.
본 개시에서, 전자 장치는 다양한 타입의 전자 장치 중 하나일 수 있다. 예를 들면, 전자 장치는 포터블 장치(예컨대, UE, 스마트 폰, 웨어러블 장치, 차량(vehicle), 태그(tag) 장치) 또는 stationary 장치(예컨대, 도어락, 앵커 장치 등)일 수 있다.
도 1을 참조하면, 전자 장치(100)는 PHY 레이어(110), MAC 레이어(MAC 서브레이어)(120) 및/또는 상위 레이어(higher layer)(130)를 포함할 수 있다.
(1) PHY 레이어
PHY 레이어(110)는 low-level 제어 엔티티와 적어도 하나의 트랜시버를 포함할 수 있다. 본 개시에서, 트랜시버는 RF 트랜시버 또는 radio 트랜시버로 지칭될 수 있다.
실시예로서, 적어도 하나의 트랜시버는 UWB 통신(예컨대, 802.15.4z 기반의 UWB 통신)을 지원하는 제1 트랜시버, UWB 통신의 대역폭 보다 좁은 대역폭을 이용하는 NB 통신을 지원하는 제2 트랜시버, 및/또는 다른 통신 기술(예컨대, 블루투스, BLE 등)을 지원하는 제3 트랜시버를 포함할 수 있다. 본 개시에서, 제1 트랜시버는 UWB 트랜시버로 지칭될 수 있고, 제2 트랜시버는 NB 트랜시버로 지칭될 수 있고, 제3 트랜시버는 OOB 트랜시버로 지칭될 수 있다. 한편, 실시예에 따라서, 하나의 트랜시버가 복수의 통신 기술을 지원할 수도 있다. 예를 들면, 하나의 트랜시버가 UWB 통신 및 NB 통신을 지원할 수 있다.
실시예로서, PHY 레이어(110)는 다음 기능들 중 적어도 하나(at least one)를 지원할 수 있다.
- 트랜시버의 활성화(activation) 및 비활성화(deactivation) 기능 (트랜시버 온/오프 기능)
- 에너지 디텍션(energy detection) 기능
- 채널 선택 기능
- CCA(Clear Channel Assessment) 기능
- synchronization 기능
- low-level 시그널링 기능
- UWB 레인징, Positioning 및 Localization 기능
- 스펙트럼 리소스 관리 기능
- physical medium을 통해 패킷을 송신/수신하는 기능
(2) MAC 레이어
MAC 레이어(120)는 상위 레이어(130)와 PHY 레이어(120) 사이의 인터페이스를 제공한다.
실시예로서, MAC 레이어(120)는 아래 두 개의 서비스를 제공할 수 있다.
- MAC 데이터 서비스: PHY를 통해 MAC PDU(protocol data unit)의 송수신을 가능하게 하는 서비스
- MAC 관리 서비스: MLME-SAP(MAC sublayer management entity (MLME) service access point (SAP))에 인터페이싱하는 서비스
실시예로서, MAC 레이어(120)는 아래 기능들 중 적어도 하나를 지원할 수 있다.
- 장치 발견(discovery) 및 연결 설정 기능
- channel access 기능 (physical 채널(예컨대, NB 채널/UWB 채널/OOB 채널)에 대한 access 기능)
- synchronization 기능
- 에너지 디텍션(energy detection)에 기반한 간섭 완화 기능
- NB 시그널링과 관련된 기능
- GTS(guaranteed timeslot) 관리 기능
- frame delivery 기능
- UWB 레인징 기능
- PHY 파라미터 변경 통지 기능
- 보안 기능
(3) 상위 레이어
상위 레이어(130)는 네트워크 설정(configuration), 메시지 라우팅과 같은 기능을 제공하는 네트워크 레이어 및/또는 장치의 의도된(intended) 기능을 제공하는 어플리케이션 레이어를 포함할 수 있다. 실시예로서, 어플리케이션 레이어는 UWB 서비스를 제공하기 위한 UWB-enabled Application Layer일 수 있다.
도 2는 본 개시의 실시예에 따른 복수의 전자 장치를 포함하는 통신 시스템을 나타낸다.
도 2를 참조하면, 통신 시스템(200)은 제1 전자 장치(210) 및 제2 전자 장치(220)를 포함할 수 있다. 실시예로서, 제1 전자 장치(210) 및/또는 제2 전자 장치(220)는 도 1의 전자 장치(100)일 수 있다.
제1 전자 장치(210)는 장치 발견, 연결 설정, 레인징(예컨대, UWB 레인징), 데이터 통신 및/또는 다른 목적을 위해 제2 전자 장치(220)와 통신할 수 있다.
제1 전자 장치(210)는 미리 설정된 통신 방식(기술)을 이용하여 제2 전자 장치(220)와 통신을 수행할 수 있다. 예를 들면, 제1 전자 장치(210)는 UWB 통신 방식, NB 통신 방식 및/또는 OOB 통신 방식을 이용하여 제2 전자 장치(220)와 무선 통신을 수행할 수 있다.
본 개시에서, UWB 통신 방식은 WB 통신을 위해 할당된 후보 UWB 채널들 중 적어도 하나를 이용하여 통신을 수행할 수 있다. UWB 통신을 위해 할당된 후보 UWB 채널들의 일 예는 아래 표 1과 같을 수 있다.
[표 1]
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실시예로서, 표 1의 채널들 중 적어도 하나가 UWB 트랜시버(130b, 230b)에 의해 지원되는 UWB 채널로 할당될 수 있다. 예를 들면, 테이블 1의 채널 번호(channel number) 5 및/또는 9가 UWB 채널로 할당될 수 있다.
NB 통신은 UWB 채널 보다 좁은 대역폭을 갖는 적어도 하나의 NB 채널을 지원할 수 있다.
실시예로서, NB 채널은 UWB 통신을 위해 할당된 후보 UWB 채널들 중 하나의 서브 채널일 수 있다. 상술한 것처럼, UWB 통신을 위해 할당된 후보 UWB 채널들의 일 예는 위 표 1과 같을 수 있다.
한편, 위 표 1에서와 같이, 후보 UWB 채널들은 주로 500 MHz의 대역폭 또는 그 이상의 대역폭을 가진다. 따라서, 이를 그대로 사용하는 경우, power spectral density(에너지 디텍션)에 불리하기 때문에, 해당 채널을 복수 개의 서브 채널들(NB 채널들)로 나누어 사용할 필요가 있을 수 있다. 예를 들면, 장치 발견(또는, Advertisement) 및/또는 연결 설정을 위해 NB 채널이 사용될 필요가 있다.
도 3은 본 개시의 실시예에 따른 복수의 전자 장치가 통신을 수행하는 방법을 나타낸다.
도 3의 제1 전자 장치(301) 및 제2 전자 장치(302)는 예컨대, 도 1 또는 도 2의 전자 장치일 수 있다.
도 3을 참조하면, 제1 전자 장치(301) 및 제2 전자 장치(302)는 장치 탐색/연결 설정 절차(310) 및 데이터 통신 절차(320)를 수행할 수 있다. 이러한 장치 탐색/연결 설정 절차(310) 및 데이터 통신 절차(320)는 전자 장치의 MAC 레이어(엔티티)에 의해 관리 또는 제어될 수 있다.
(1) 장치 탐색/연결 설정 절차
본 개시에서, 장치 탐색/연결 설정 절차(310)는 데이터 통신 절차(320) 이전에 수행되는 사전 절차일 수 있다. 실시예로서, 장치 탐색/연결 설정 절차(310)는 OOB 통신(채널), NB 통신(채널), 및/또는 UWB 통신(채널)을 통해 수행될 수 있다.
장치 탐색/연결 설정 절차(310)는 아래의 동작들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
- 장치 탐색 동작: 전자 장치가 다른 UWB 장치를 탐색(발견)하는 동작. 장치 탐색 동작은 Advertisement 메시지를 송신/수신하는 동작을 포함할 수 있다. 본 개시에서, 장치 탐색 동작은 discovery 동작, 또는 advertising 동작으로 지칭될 수 있다.
- 연결 설정 동작: 두 전자 장치가 연결을 설정하는 동작. 연결 설정 동작은 연결 요청(connection request) 메시지 및 연결 확인(connection confirmation) 메시지의 송신/수신하는 동작을 포함할 수 있다. 연결 설정 동작을 통해 설정된 연결(채널)은 데이터 통신을 위한 UWB 세션을 설정 및 제어하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들면, 연결 설정 동작을 통해 설정된 보안 채널을 통해, UWB 세션을 설정하기 위한 파라미터(예컨대, UWB 성능 파라미터(컨트롤리 성능 파라미터), UWB 설정(configuration) 파라미터, 세션 키 관련 파라미터)가 두 전자 장치 간에 협상될 수 있다.
(2) 데이터 통신 절차
본 개시에서, 데이터 통신 절차(320)는 UWB 통신을 사용하여 데이터를 송수신하는 절차일 수 있다. 실시예로서, 데이터 통신 절차는 UWB 통신 또는 NB 통신을 이용하여 수행될 수 있다.
데이터 통신 절차(320)는 아래의 동작들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
- UWB 레인징 동작: 전자 장치가 다른 전자 장치와 미리 설정된 UWB 레인징 방식(예컨대, OWR, SS-TWR, DS-TWR 방식)을 UWB 레인징을 수행하는 동작. 실시예로서, UWB 레인징 동작은 ToF 측정 동작 및/또는 AoA 측정 동작을 포함할 수 있다.
- 트랜잭션 동작: 전자 장치가 다른 전자 장치와 서비스 데이터를 교환하는 동작.
도 4는 본 개시의 실시예에 따른 UWB MAC 프레임의 구조를 나타낸다.
도 4의 실시예에서, UWB MAC 프레임은 예컨대, IEEE 802.15.4z의 MAC 프레임의 구조를 따를 수 있다. 본 개시에서, UWB MAC 프레임은 MAC 프레임 또는 프레임으로 약칭될 수 있다. 실시예로서, UWB MAC 프레임은 UWB 데이터(예컨대, UWB 메시지, 레인징 메시지, 제어 정보, 서비스 데이터, 어플리케이션 데이터, 트랜잭션 데이터 등)을 전달하기 위해 사용될 수 있다.
도 4를 참조하면, UWB MAC 프레임은 MAC 헤더(MHR), MAC 페이로드 및/또는 MAC footer(MFR)를 포함할 수 있다.
(1) MAC 헤더
MAC 헤더는 Frame Control 필드, Sequence Number 필드, Destination Address 필드, Source Address 필드, Auxiliary Security Header 필드, 및/또는 적어도 하나의 Header IE 필드를 포함할 수 있다. 실시예에 따라서, 일부 필드들은 MAC 헤더에 포함되지 않을 수 있다.
실시예로서, Frame Control 필드는 Frame Type 필드, Security Enabled 필드, Frame Pending 필드, AR 필드, PAN ID Compression 필드, Sequence Number Suppression 필드, IE Present 필드, Destination Addressing Mode 필드, Frame Version 필드, 및/또는 Source Addressing Mode 필드를 포함할 수 있다. 각 필드에 대한 설명은 다음과 같다.
Frame Type 필드는 프레임의 타입을 지시할 수 있다. 실시예로서, 프레임의 타입은 data 타입 및/또는 Multipurpose 타입을 포함할 수 있다.
Security Enabled 필드는 Auxiliary Security Header 필드가 존재하는지를 지시할 수 있다. Auxiliary Security Header 필드는 security processing을 위해 요구되는 정보를 포함할 수 있다.
Frame Pending 필드는 프레임을 전송하는 장치가 수신자(recipient)를 위한 더 많은 데이터를 가지고 있는지 여부를 지시할 수 있다. 즉, Frame Pending 필드는 수신자를 위한 pending frame이 있는지를 알려줄 수 있다.
AR 필드는 프레임의 수신에 대한 acknowledgment이 수신자로부터 요구되는지를 지시할 수 있다.
PAN ID Compression 필드는 PAN ID 필드가 존재하는지를 지시할 수 있다.
Sequence Number Suppression 필드는 Sequence Number 필드가 존재하는지를 지시할 수 있다. Sequence Number 필드는 프레임에 대한 시퀀스 식별자를 지시할 수 있다.
IE Present 필드는 Header IE 필드 및 Payload IE 필드가 프레임에 포함되는지를 지시할 수 있다.
Destination Addressing Mode 필드는 Destination Address 필드가 short address (예컨대, 16 비트)를 포함하는지 또는 extended address (예컨대, 64 비트)를 포함하는지를 지시할 수 있다. Destination Address 필드는 프레임의 수신자(recipient)의 주소를 지시할 수 있다.
Frame Version 필드는 프레임의 버전을 지시할 수 있다. 예컨대, Frame Version 필드는 IEEE std 802.15.4z-2020를 지시하는 값으로 설정될 수 있다.
Source Addressing Mode 필드는 Source Address 필드가 존재하는지 여부, 및 Source Address 필드가 존재하는 경우, Source Address 필드가 short address (예컨대, 16 비트)를 포함하는지 또는 extended address (예컨대, 64 비트)를 포함하는지를 지시할 수 있다. Source Address 필드는 프레임의 발신자(originator)의 주소를 지시할 수 있다.
(2) MAC 페이로드
MAC 페이로드는 적어도 하나의 Payload IE 필드를 포함할 수 있다. 실시예로서, Payload IE 필드는 Vendor Specific Nested IE를 포함할 수 있다. 실시예로서, Payload IE 필드는 UWB 메시지 또는 제어 메시지의 Payload IE 필드를 포함할 수 있다.
(3) MAC footer
MAC footer는 FCS 필드를 포함할 수 있다. FCS 필드는 16 비트의 CRC 또는 32 비트의 CRC를 포함할 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 본 개시의 실시예에 따른 UWB PHY 패킷의 구조를 나타낸다.
도 5a는 STS 패킷 설정이 적용되지 않은 UWB PHY 패킷의 예시적인 구조를 나타내고, 도 5(b)는 STS 패킷 설정이 적용된 UWB PHY 패킷의 예시적인 구조를 나타낸다. 본 개시에서, UWB PHY 패킷은 PHY 패킷, PHY PDU(PPDU), 프레임으로 지칭될 수 있다.
도 5a를 참조하면, PPDU는 동기 헤더(SHR), PHY 헤더(PHR) 및 PHY 페이로드(PSDU)를 포함할 수 있다. PSDU는 MAC 프레임을 포함하고, 도 4에서와 같이, MAC 프레임은 MAC 헤더(MHR), MAC 페이로드 및/또는 MAC footer(MFR)를 포함할 수 있다. 본 개시에서, 동기 헤더 부분(part)은 프리앰블로 지칭될 수 있고, PHY 헤더 및 PHY 페이로드를 포함하는 부분은 데이터 부분으로 지칭될 수 있다.
동기 헤더는 신호 수신을 위한 동기화에 사용되며, SYNC 필드 및 SFD(start-of-frame delimiter)를 포함할 수 있다.
SYNC 필드는 송/수신 장치 간의 동기화를 위해 사용되는 복수의 프리앰블 심볼을 포함하는 필드일 수 있다. 프리앰블 심볼은 미리 정의된 프리앰블 코드들 중 하나를 통해 설정될 수 있다.
SFD 필드는 SHR의 끝(end) 및 데이터 필드의 시작을 지시하는 필드일 수 있다.
PHY 헤더는 PHY 페이로드의 구성에 대한 정보를 제공할 수 있다. 예를 들면, PHY 헤더는 PSDU의 길이에 대한 정보, 현재 프레임이 RFRAME인지를 지시하는 정보 등을 포함할 수 있다.
한편, UWB 장치의 PHY 레이어는 높은 density/낮은 전력 동작을 위해 감소된 on-air time을 제공하기 위한 옵셔널 모드를 포함할 수 있다. 이 경우, UWB PHY 패킷은 레인징 측정 타임스탬프의 integrity 및 accuracy를 증가시키기 위한, 암호화된 시퀀스(즉, STS)를 포함할 수 있다. STS는 UWB PHY 패킷의 STS 필드에 포함될 수 있고, 보안 레인징을 위해 사용될 수 있다.
도 5b를 참조하면, STS 패킷(SP) 설정 0인 경우(SP0), STS 필드는 PPDU에 포함되지 않는다(SP0 패킷). SP 설정 1인 경우(SP1), STS 필드는 STS는 SFD(Start of Frame Delimiter) 필드의 바로 뒤 및 PHR 필드의 앞에 위치된다(SP1 패킷). SP 설정 2인 경우(SP2), STS 필드는 PHY 페이로드 뒤에 위치된다(SP2 패킷). SP 설정 3인 경우(SP3), STS 필드는 SFD 필드 바로 뒤에 위치되고, PPDU는 PHR 및 데이터 필드(PHY 페이로드)를 포함하지 않는다(SP3 패킷). 즉, SP3의 경우, PPDU는 PHR 및 PHY 페이로드를 포함하지 않는다.
도 5b의 실시예에서, 각 UWB PHY 패킷은 기준 시간을 정의하기 위한 RMARKER를 포함할 수 있고, RMARKER는 UWB 레인징 절차에서 레인징 메시지(프레임)의 송신 시간, 수신 시간 및/또는 시간 구간을 획득하기 위해 사용될 수 있다.
도 6은 본 개시의 실시예에 따른 UWB 레인징을 위해 사용되는 레인징 블록 및 라운드의 구조의 일 예를 나타낸다.
본 개시에서, 레인징 블록(Raging block)은 레인징을 위한 time period를 지칭한다. 레인징 라운드(Raging round #0 내지 Raging round #N 중에서 어느 하나)는 레인징 교환에 참여하는 UWB 장치들의 세트가 관여하는 하나의 전체 레인징-측정 사이클(entire range-measurement cycle)(레인징 사이클)을 완성하기 위한 충분한 기간(period of sufficient duration)일 수 있다. 레인징 슬롯(slot #0 내지 slot #n 중에서 어느 하나)은 적어도 하나의 레인징 프레임(RFRAME)(예컨대, 레인징 개시/응답/파이널 메시지 등)의 전송을 위한 충분한 기간일 수 있다.
도 6에서와 같이, 하나의 레인징 블록은 적어도 하나의 레인징 라운드를 포함하고, 각 레인징 라운드는 적어도 하나의 레인징 슬롯을 포함할 수 있다.
한편, 레인징 모드가 block-based mode인 경우, 연속된 레인징 라운드 사이의 평균 시간(mean time)은 상수(constant)일 수 있다. 또는, 레인징 모드가 interval-based mode 인 경우, 연속된 레인징 라운드 사이의 시간은 동적으로 변경될 수 있다. 즉, interval-based mode는 adaptive한 간격(spacing)을 갖는 시간 구조를 채택할 수 있다.
레인징 라운드에 포함되는 슬롯의 수 및 duration은 레인징 라운드 사이에 변경될 수 있다.
본 개시에서, 레인징 블록, 레인징 라운드 및 레인징 슬롯은, 블록, 라운드 및 슬롯으로 약칭될 수 있다.
도 7은 본 개시의 실시예에 따른 UWB 레인징을 위해 사용되는 레인징 라운드의 구조의 일 예를 나타낸다.
도 7에서와 같이, 하나의 레인징 라운드는 복수의 레인징 슬롯들을 포함할 수 있다. 레인징 라운드 내에서 레인징 제어 단계(ranging control pahse, RCP), 레인징 단계(ranging phase, RP), 및 측정 리포트 단계(measurement report phase, MRP)가 수행될 수 있다.
레인징 제어 단계(RCP)는 레인징 라운드 내에서 컨트롤러(controller) 역할을 수행하는 UWB 장치가 레인징 제어 메시지(ranging control message, RCM)를 전송(또는 브로드캐스팅)하는 단계일 수 있다. 레인징 제어 메시지(RCM)는 레인징 파라미터를 구성하기 위해 레인징 라운드의 첫 번째 슬롯(예를 들어, 슬롯 0)에서 컨트롤러가 전송하는 메시지일 수 있다.
레인징 단계(RP)는 레인징 라운드 내에서 UWB 레인징을 위한 메시지를 송수신하는 단계일 수 있다. 레인징 단계(RP)는 레인징 개시 단계(ranging initiation phase, RIP), 레인징 응답 단계(ranging response phase, RRP), 및 레인징 종료 단계(ranging final phase, RFP) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
여기서, 레인징 개시 단계(RIP)는 적어도 하나의 initiator가 적어도 하나의 레인징 개시 메시지(ranging initiation message)를 전송하는 단계이며, 레인징 응답 단계(RRP)는 적어도 하나의 responder가 적어도 하나의 응답 메시지를 initiator로 전송하는 단계이며, 레인징 종료 단계(RFP)는 initiator가 적어도 하나의 레인징 종료 메시지(ranging final message)를 적어도 하나의 responder로 전송하는 단계일 수 있다.
측정 리포트 단계(MRP)는 레인징 라운드 내에서 레인징 측정 및 관련 서비스 정보를 교환하는 단계일 수 있다.
실시예에 따라, 레인징 제어 단계(RCP)는 레인징 라운드 내 첫번째 레인징 슬롯에서 수행될 수 있다. 실시예에 따라, 레인징 제어 단계는 적어도 하나의 레인징 슬롯에서 수행될 수 있다.
실시예에 따라, 레인징 단계(RP)는 레인징 라운드 내 두번째 레인징 슬롯부터 K 번째(여기서, K는 3 이상의 자연수) 레인징 슬롯까지의 레인징 슬롯들에서 수행될 수 있다. 실시예에 따라, 레인징 단계는 적어도 하나의 레인징 슬롯에서 수행될 수 있다.
실시예에 따라, 측정 리포트 단계(MRP)는 레인징 라운드 내 K+1 번째 레인징 슬롯부터 L 번째(여기서, L은 5 이상의 자연수) 레인징 슬롯까지의 레인징 슬롯들에서 수행될 수 있다. 실시예에 따라, 측정 리포트 단계는 적어도 하나의 레인징 슬롯에서 수행될 수 있다.
한편, UWB 레인징을 수행하는 UWB 장치는 적어도 하나의 레인징 슬롯을 점유하여 UWB 패킷을 전송할 수 있다. 실시예에 따라, 레인징 슬롯의 할당 정보는 레인징 제어 단계(RCP)에서 전송되는 레인징 제어 메시지(RCM)에 포함될 수 있다.
패킷 처리시간 확보 및 간섭 회피를 위해 레인징 슬롯의 길이는 패킷 길이보다 길게 구현될 수 있다. 레인징 슬롯 내에서의 전송 시점은 기본적으로 슬롯 시작시점이나, 레인징 슬롯 내 전송 시점은 오프셋(Offset)을 통해 조정될 수 있다.
도 8은 본 개시의 실시예에 따른 UWB 레인징을 위해 사용되는 데이터 블록 및 라운드의 구조의 일 예를 나타낸다.
본 개시에서, 데이터 블록(Data block)은 레인징 및 트랜잭션을 위한 time period를 지칭한다. 트랙잭션은 UWB 장치가 다른 UWB 장치와 데이터를 교환하는 동작일 수 있다. 예를 들어, 데이터 블록은 하나의 레인징 라운드(Raging round #0) 및 N 개의 데이터 라운드(Data round #1 내지 Data round #N)를 포함할 수 있다.
도 8에서는 본 개시의 일 예시로서 데이터 블록이 하나의 레인징 라운드 및 N 개의 데이터 라운드로 구성되나, 본 개시의 실시예들은 이에 제한되지 않고, 데이터 블록 내 포함되는 레인징 라운드 및 데이터 라운드의 개수 각각은 다양한 개수로 구현될 수 있다.
레인징 라운드는 레인징 교환에 참여하는 UWB 장치들의 세트가 관여하는 하나의 전체 레인징-측정 사이클(entire range-measurement cycle)(레인징 사이클)을 완성하기 위한 충분한 기간(period of sufficient duration)일 수 있다. 데이터 라운드는 데이터 교환에 참여하는 UWB 장치들의 세트가 관여하는 하나의 사이클을 완성하기 위한 충분한 기간(period of sufficient duration)일 수 있다.
레인징 라운드(예를 들어, Ranging round #0)는 복수의 제1 레인징 슬롯들(slot #0 내지 slot #n)을 포함하고, 데이터 라운드(예를 들어, Data round #N-2)는 복수의 제2 레인징 슬롯들(slot #0 내지 slot #n)을 포함할 수 있다.
복수의 제1 레인징 슬롯들 각각은 적어도 하나의 레인징 프레임(RFRAME)(예컨대, 레인징 개시/응답/파이널 메시지 등)의 전송을 위한 충분한 기간일 수 있다. 복수의 제2 레인징 슬롯들 각각은 적어도 하나의 데이터 프레임의 전송을 위한 충분한 기간일 수 있다.
도 8과 같이 데이터 블록이 적어도 하나의 레인징 라운드 및 복수의 데이터 라운드로 구성되는 경우, UWB 장치는 복수의 다른 UWB 장치들로 실시간 데이터 전송 시(예를 들어, video streaming 또는 file transfer) 데이터 전송에 레인징 정보를 활용할 수 있다.
실시예에 따라, UWB 장치는 NB(narrowband) 채널을 통해 얻은 feedback 정보를 이용하여 도 8의 데이터 블록을 통해 효율적으로 데이터를 전송할 수 있다.
본 개시에서 UWB 장치는 UWB 채널을 통해 데이터를 전송하고, NB 채널을 통해 다른 적어도 하나의 UWB 장치로부터 데이터에 대한 feedback 정보를 획득하고, feedback 정보에 기반하여 UWB 채널을 통해 다른 UWB 장치로 데이터를 재전송할 수 있다.
본 개시에서, UWB 장치가 UWB 채널을 통해 데이터를 전송하고, NB 채널을 통해 다른 적어도 하나의 UWB 장치로부터 데이터에 대한 feedback 정보를 획득하고, feedback 정보에 기반하여 데이터 재전송이 요구되는 UWB 장치로 해당 데이터를 재전송하는 방식을 "재전송 기반 데이터 전송"이라 칭할 수 있다.
이하, 도 9 내지 도 11에서 본 개시의 실시예들에 따른 "재전송 기반 데이터 전송"을 구체적으로 설명하기로 한다.
본 개시에서, UWB 장치가 UWB 채널을 통해 FEC(forward error correction) 인코딩된 데이터를 전송하고, NB 채널을 통해 다른 적어도 하나의 UWB 장치로부터 데이터에 대한 feedback 정보를 획득하고, feedback 정보에 기반하여 데이터의 부호율(code rate)을 결정하는 방식을 "FEC 기반 데이터 전송"이라 칭할 수 있다.
이하, 도 12a 내지 도 13에서 본 개시의 실시예들에 따른 "FEC 기반 데이터 전송"을 구체적으로 설명하기로 한다.
도 9는 본 개시의 실시예에 따른 UWB 장치의 재전송 기반 데이터 전송 동작에 관한 일 예를 나타낸다.
도 9를 참조하면, 제1 UWB 장치는 데이터를 전송하는 source의 역할을 수행할 수 있다. 제1 UWB 장치(source)는 제2 UWB 장치(user 1), 제3 UWB 장치(user 2), 및 제4 UWB 장치(user 3) 각각으로 데이터를 전송할 수 있다. 실시예에 따라, 제1 UWB 장치(source)는 제2 UWB 장치(user 1), 제3 UWB 장치(user 2), 및 제4 UWB 장치(user 3) 각각으로 video streaming 및/또는 file transfer와 같은 실시간 데이터를 전송할 수 있다.
제1 UWB 장치(source)는 UWB 채널을 통해 하나의 데이터 라운드 내에서 N 개의 데이터(1 내지 N) 및/또는 재전송 데이터(1', 2', N-1')를 제2 UWB 장치(user 1), 제3 UWB 장치(user 2), 및 제4 UWB 장치(user 3) 각각으로 전송할 수 있다.
실시예에 따라, N 개의 데이터 각각은 서비스 데이터, 어플리케이션 데이터, 및 트랜잭션 데이터 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 실시예에 따라, N 개의 데이터 각각은 적어도 하나의 데이터 프레임을 포함할 수 있다.
제4 UWB 장치(user 3)가 제1 UWB 장치(source)로부터 제1 데이터(1)를 수신하지 못한 경우, 제4 UWB 장치(user 3)는 NB 채널을 통해 제1 데이터(1)를 수신하지 못했음을 제1 UWB 장치(source)로 피드백할 수 있다. 이때, 제1 UWB 장치(source)는 제4 UWB 장치(user 3)의 피드백에 기반하여 UWB 채널을 통해 제1 데이터(1)에 상응하는 재전송 데이터(1')를 제4 UWB 장치(user 3)로 전송할 수 있다.
제2 UWB 장치(user 1)가 제1 UWB 장치(source)로부터 제2 데이터(2)를 수신하지 못한 경우, 제2 UWB 장치(user 1)는 NB 채널을 통해 제2 데이터(2)를 수신하지 못했음을 제1 UWB 장치(source)로 피드백할 수 있다. 이때, 제1 UWB 장치(source)는 제2 UWB 장치(user 1)의 피드백에 기반하여 UWB 채널을 통해 제2 데이터(2)에 상응하는 재전송 데이터(2')를 제2 UWB 장치(user 1)로 전송할 수 있다.
제2 UWB 장치(user 1)가 제1 UWB 장치(source)로부터 제N-1 데이터(N-1)를 수신하지 못한 경우, 제2 UWB 장치(user 1)는 NB 채널을 통해 제N-1 데이터(N-1)를 수신하지 못했음을 제1 UWB 장치(source)로 피드백할 수 있다. 이때, 제1 UWB 장치(source)는 제2 UWB 장치(user 1)의 피드백에 기반하여 UWB 채널을 통해 제N-1 데이터(N-1)에 상응하는 재전송 데이터(N-1')를 제2 UWB 장치(user 1)로 재전송할 수 있다.
도 9에서 제1 UWB 장치(source)는 NB 채널을 통한 다른 UWB 장치의 피드백 정보에 기반하여 UWB 채널을 통해 해당 UWB 장치에서 수신하지 못한 데이터를 해당 UWB 장치로 바로(또는 설정된 시점에) 재전송할 수 있다.
도 10은 본 개시의 실시예에 따른 UWB 장치의 재전송 기반 데이터 전송 동작에 관한 다른 예를 나타낸다.
도 10을 참조하면, 제1 UWB 장치는 데이터를 전송하는 source의 역할을 수행할 수 있다. 제1 UWB 장치(source)는 제2 UWB 장치(user 1), 제3 UWB 장치(user 2), 및 제4 UWB 장치(user 3) 각각으로 데이터를 전송할 수 있다. 실시예에 따라, 제1 UWB 장치(source)는 제2 UWB 장치(user 1), 제3 UWB 장치(user 2), 및 제4 UWB 장치(user 3) 각각으로 video streaming 및/또는 file transfer와 같은 실시간 데이터를 전송할 수 있다.
제1 UWB 장치(source)는 UWB 채널을 통해 하나의 데이터 라운드 내에서 N 개의 데이터(1 내지 N) 및/또는 재전송 데이터(1', 2', N-1')를 제2 UWB 장치(user 1), 제3 UWB 장치(user 2), 및 제4 UWB 장치(user 3) 각각으로 전송할 수 있다.
실시예에 따라, N 개의 데이터 각각은 서비스 데이터, 어플리케이션 데이터, 및 트랜잭션 데이터 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 실시예에 따라, N 개의 데이터 각각은 적어도 하나의 데이터 프레임을 포함할 수 있다.
제4 UWB 장치(user 3)가 제1 UWB 장치(source)로부터 제1 데이터(1)를 수신하지 못한 경우, 제4 UWB 장치(user 3)는 NB 채널을 통해 제1 데이터(1)를 수신하지 못했음을 제1 UWB 장치(source)로 피드백할 수 있다.
제2 UWB 장치(user 1)가 제1 UWB 장치(source)로부터 제2 데이터(2)를 수신하지 못한 경우, 제2 UWB 장치(user 1)는 NB 채널을 통해 제2 데이터(2)를 수신하지 못했음을 제1 UWB 장치(source)로 피드백할 수 있다.
제2 UWB 장치(user 1)가 제1 UWB 장치(source)로부터 제N-1 데이터(N-1)를 수신하지 못한 경우, 제2 UWB 장치(user 1)는 NB 채널을 통해 제N-1 데이터(N-1)를 수신하지 못했음을 제1 UWB 장치(source)로 피드백할 수 있다.
제1 UWB 장치(source)는 NB 채널을 통해 수신한 피드백 정보에 기반하여 UWB 채널을 통해 데이터 라운드 내에서 N개의 데이터를 모두 전송 후 재전송 구간에서 재전송 데이터를 해당 UWB 장치로 전송할 수 있다.
도 9에서 제1 UWB 장치(source)가 NB 채널을 통한 다른 UWB 장치의 피드백 정보에 기반하여 UWB 채널을 통해 적어도 하나의 UWB 장치에서 수신하지 못한 데이터를 바로(또는 설정된 시점에) 재전송하는 반면, 도 10에서 제1 UWB 장치(source)는 모든 데이터 전송 후 재전송 구간에서 적어도 하나의 UWB 장치에서 수신하지 못한 데이터를 재전송할 수 있다.
제1 UWB 장치(source)는 제2 UWB 장치(user 1) 및 제4 UWB 장치(user 3)로부터 수신한 피드백 정보를 기반으로 재전송이 필요한 데이터를 확인하고, 재전송 데이터를 나타내는 비트맵(bitmap) 정보를 NB 채널을 통해 제2 UWB 장치(user 1) 내지 제4 UWB 장치(user 3) 각각으로 전송할 수 있다.
제1 UWB 장치(source)로부터 N개의 데이터(1 내지 N)를 모두 성공적으로 수신한 제3 UWB 장치(user 2)는 재전송 데이터를 나타내는 비트맵(bitmap) 정보를 수신하고, 비트맵(bitmap) 정보에 기반하여 제1 UWB 장치(source)로부터 수신할 재전송 데이터가 없음을 확인하고 제1 UWB 장치(source)의 재전송 구간 동안 파워 세이빙을 위한 슬립(sleep) 모드로 전환될 수 있다.
NB 채널을 통해 제1 데이터(1)를 수신하지 못했음을 제1 UWB 장치(source)로 피드백한 제4 UWB 장치(user 3)는 UWB 채널을 통해 재전송 구간에서 제1 데이터(1)에 상응하는 재전송 데이터(1')를 제1 UWB 장치(source)로부터 수신할 수 있다.
NB 채널을 통해 제2 데이터(2) 및 제N-1 데이터(N-1)를 수신하지 못했음을 제1 UWB 장치(source)로 피드백한 제2 UWB 장치(user 1)는 UWB 채널을 통해 재전송 구간에서 제2 데이터(2)에 상응하는 재전송 데이터(2') 및 제N-1 데이터(N-1)에 상응하는 재전송 데이터(N-1')를 제1 UWB 장치(source)로부터 수신할 수 있다.
도 11은 본 개시의 실시예에 따른 UWB 장치의 재전송 기반 메시지 포맷의 일 예를 나타낸다.
도 11의 (a)는 도 9 및 도 10에서 제1 UWB 장치(source)가 UWB 채널을 통해 다른 UWB 장치로 전송 및/또는 재전송하는 데이터의 메시지 포맷(재전송 기반 메시지 포맷)을 나타낸다.
도 11의 (a)를 참조하면, 재전송 기반 메시지 포맷은 type 필드, index 필드, max index 필드, duration 필드, 및 data 필드를 포함할 수 있다.
type 필드는 데이터가 재전송 기반 데이터 전송 또는 FEC 기반 데이터 전송인지 여부를 지시하고, index 필드는 현재 데이터 인덱스(예를 들어, 제2 데이터(2))를 나타내고, max index 필드는 최대 데이터 인덱스(예를 들어, 제N 데이터(N))를 나타낸다. duration 필드는 데이터의 time duration을 나타내고, data 필드는 데이터를 포함하고 슬롯 사이즈를 초과하지 않도록 data 필드의 크기는 가변적으로 조절될 수 있다.
도 11의 (b)는 도 9 및 도 10에서 제2 UWB 장치(user 1) 또는 제4 UWB 장치(user 3)가 NB 채널을 통해 제1 UWB 장치(source)로 피드백하는 메시지 포맷을 나타낸다.
도 11의 (b)를 참조하면, 피드백 메시지는 address 필드 및 index 필드를 포함할 수 있다. address 필드는 피드백 메시지를 전송하는 UWB 장치의 MAC 주소를 나타내고, index 필드는 피드백 메시지를 전송하는 UWB 장치가 수신하지 못한 데이터의 인덱스를 나타낸다.
도 11의 (c)는 도 10에서 제1 UWB 장치(source)가 UWB 채널을 통해 다른 UWB 장치로 전송하는 비트맵(bitmap) 정보의 메시지 포맷을 나타낸다.
도 11의 (c)를 참조하면, 비트맵(bitmap) 정보는 bitmap 필드 및 duration 필드를 포함할 수 있다. bitmap 필드는 재전송 데이터의 비트맵 인덱스를 나타내고, duration 필드는 재전송 데이터의 time duration을 나타낸다.
도 12a는 본 개시의 실시예에 따른 FEC 기반 데이터 전송을 설명하기 위한 도면이다.
도 12a를 참조하면, UWB 장치는 UWB 채널을 통해 오리지널 데이터(original data)보다 더 큰 FEC 인코딩된 데이터(FEC encoded data)를 다른 UWB 장치로 전송할 수 있다. 예를 들어, 오리지널 데이터는 k개의 block으로 구성되며 FEC 인코딩된 데이터는 n개(여기서, n > k)의 block으로 구성될 수 있다. 실시예에 따라, 블록 기반 코딩은 Reed-Solomon code 및/또는 Raptor code가 사용될 수 있다.
도 12b는 본 개시의 실시예에 따른 UWB 장치의 FEC 기반 데이터 전송 동작에 관한 일 예를 나타낸다.
도 12b를 참조하면, 제1 UWB 장치는 데이터를 전송하는 source의 역할을 수행할 수 있다. 제1 UWB 장치(source)는 제2 UWB 장치(user 1), 제3 UWB 장치(user 2), 및 제4 UWB 장치(user 3) 각각으로 데이터를 전송할 수 있다. 실시예에 따라, 제1 UWB 장치(source)는 제2 UWB 장치(user 1), 제3 UWB 장치(user 2), 및 제4 UWB 장치(user 3) 각각으로 video streaming 및/또는 file transfer와 같은 실시간 데이터를 전송할 수 있다.
제1 UWB 장치(source)는 UWB 채널을 통해 하나의 데이터 라운드 내에서 N 개의 FEC 인코딩된 데이터(1 내지 N)를 제2 UWB 장치(user 1), 제3 UWB 장치(user 2), 및 제4 UWB 장치(user 3) 각각으로 전송할 수 있다. 실시예에 따라, 오리지널 데이터는 K 개(여기서, N > K)의 데이터로 구성될 수 있다.
실시예에 따라, N 개의 데이터 각각은 서비스 데이터, 어플리케이션 데이터, 및 트랜잭션 데이터 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 실시예에 따라, N 개의 데이터 각각은 적어도 하나의 데이터 프레임을 포함할 수 있다.
제4 UWB 장치(user 3)가 UWB 채널을 통해 제1 UWB 장치(source)로부터 제1 데이터(1) 및 제K-1 데이터(K-1)를 수신하지 못한 경우, 제4 UWB 장치(user 3)는 NB 채널을 통해 2 개의 데이터를 수신하지 못했음("2")을 제1 UWB 장치(source)로 피드백할 수 있다.
제2 UWB 장치(user 1)가 UWB 채널을 통해 제1 UWB 장치(source)로부터 제2 데이터(2), 제K-1 데이터(K-1), 제K 데이터(K), 및 제N-1 데이터(N-1)를 수신하지 못한 경우, 제4 UWB 장치(user 3)는 NB 채널을 통해 4 개의 데이터를 수신하지 못했음("4")을 제1 UWB 장치(source)로 피드백할 수 있다.
제3 UWB 장치(user 2)가 UWB 채널을 통해 제1 UWB 장치(source)로부터 오리지널 데이터에 상응하는 K개의 데이터를 수신한 경우, 제3 UWB 장치(user 2)는 NB 채널을 통해 모든 데이터를 수신했음("0")을 제1 UWB 장치(source)로 피드백할 수 있다.
제1 UWB 장치(source)는 수신한 피드백 정보에 기반하여 제2 UWB 장치(user 1) 내지 제4 UWB 장치(user 3) 중에서 적어도 하나에 대한 데이터 code rate를 조절할 수 있다.
실시예에 따라, UWB 채널을 통해 제1 UWB 장치(source)로부터 오리지널 데이터에 상응하는 K 개의 데이터를 성공적으로 수신한 제3 UWB 장치(user 2)는 K 개의 데이터 수신 후 파워 세이빙을 위한 슬립(sleep) 모드로 전환할 수 있다.
도 13은 본 개시의 실시예에 따른 UWB 장치의 FEC 기반 메시지 포맷의 일 예를 나타낸다.
도 13의 (a)는 도 12b에서 제1 UWB 장치(source)가 UWB 채널을 통해 다른 UWB 장치로 전송하는 데이터의 메시지 포맷(FEC 기반 메시지 포맷)을 나타낸다.
도 13의 (a)를 참조하면, FEC 기반 메시지 포맷은 type 필드, code rate 필드, max index 필드, duration 필드, 및 data 필드를 포함할 수 있다.
type 필드는 데이터가 재전송 기반 데이터 전송 또는 FEC 기반 데이터 전송인지 여부를 지시하고, code rate 필드는 데이터의 code rate를 나타내고, max index 필드는 최대 데이터 인덱스(예를 들어, 제N 데이터(N))를 나타낸다. duration 필드는 데이터의 time duration을 나타내고, data 필드는 데이터를 포함하고 슬롯 사이즈를 초과하지 않도록 data 필드의 크기는 가변적으로 조절될 수 있다.
도 13의 (b)는 도 12b에서 제2 UWB 장치(user 1) 내지 제4 UWB 장치(user 3)가 NB 채널을 통해 제1 UWB 장치(source)로 피드백하는 메시지 포맷을 나타낸다.
도 11의 (b)를 참조하면, 피드백 메시지는 address 필드 및 # of index 필드를 포함할 수 있다. address 필드는 피드백 메시지를 전송하는 UWB 장치의 MAC 주소를 나타내고, # of index 필드는 피드백 메시지를 전송하는 UWB 장치가 source로부터 수신하지 못한 데이터 인덱스의 개수를 나타낸다.
도 14는 본 개시의 실시예에 따른 UWB 장치의 레인징 활용 동작의 일 예를 나타낸다.
도 14에서, 데이터를 전송하는 UWB 장치(source)는 NB 채널을 통한 피드백을 선별하기 위해 데이터 전송 커버리지(예를 들어, 반지름 "r"로 설정된 원형)를 설정할 수 있다. 재전송 기반 데이터 전송 및/또는 FEC 기반 데이터 전송의 경우 UWB 장치(1410)가 NB 채널의 모든 피드백을 수용할 경우 데이터 전송의 비효율성이 발생할 수 있다.
UWB 장치(1410)는 데이터 전송 커버리지 내에 위치하는 UWB 장치(1420)로부터 NB 채널을 통한 피드백을 수신할 수 있다. UWB 장치(1410)는 데이터 전송 커버리지 밖에 위치하는 UWB 장치(1430)로부터 NB 채널을 통한 피드백을 수신하지 않을 수 있다.
실시예에 따라, UWB 장치(1410)는 도 8의 데이터 블록 내 레인징 라운드에서 다른 UWB 장치와의 레인징을 수행하고, 레인징 수행 결과에 기반하여 UWB 장치(1410)와 다른 UWB 장치(1420 또는 1430) 사이의 거리를 측정(또는 결정)할 수 있다.
예를 들어, UWB 장치(1410)는 데이터 전송 커버리지를 "r"로 설정하고, 데이터 전송 커버리지 내에 위치(r > d1)하는 제1 UWB 장치(1420)로부터 NB 채널을 통한 피드백을 수신할 수 있다.
예를 들어, UWB 장치(1410)는 데이터 전송 커버리지를 "r"로 설정하고, 데이터 전송 커버리지 밖에 위치(r < d2)하는 제2 UWB 장치(1430)로부터 NB 채널을 통한 피드백을 수신하지 않도록 제어할 수 있다.
UWB 장치(1410)는 데이터 전송 커버리지 내에 위치한 UWB 장치(1420)로부터 NB 채널을 통한 피드백을 수신함으로써 데이터 throughput 성능을 향상시킬 수 있다.
실시예에 따라, UWB 장치(1410)는 레인징 주기를 (s+1) * data block duration (s: skip 하는 data block의 수)으로 설정할 수 있다.
도 15는 본 개시의 실시예에 따른 제1 UWB 장치의 구조를 나타낸다.
도 1 내지 도 14를 참조하여 설명한 제1 UWB 장치는 도 1의 전자 장치(100), 도 2의 제1 전자 장치(210), 도 3의 제1 전자 장치(301), 도 9의 source, 도 10의 source, 도 12b의 source, 또는 도 14의 제1 UWB 장치(1410)에 대응될 수 있다. 도 15를 참조하면, 제1 UWB 장치는 송수신부(1510), 메모리(1520), 및 제어부(1530)로 구성될 수 있다.
전술한 제1 UWB 장치의 통신 방법에 따라, 제1 UWB 장치의 송수신부(1510), 제어부(1530) 및 메모리(1520)가 동작할 수 있다. 다만, 제1 UWB 장치의 구성 요소가 전술한 예에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제1 UWB 장치는 전술한 구성 요소들 보다 더 많은 구성 요소를 포함하거나 더 적은 구성 요소를 포함할 수도 있다. 뿐만 아니라 송수신부(1510), 제어부(1530) 및 메모리(1520)가 하나의 칩(chip) 형태로 구현될 수도 있다. 또한, 제어부(1530)는 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있다.
송수신부(1510)는 제1 UWB 장치의 수신부와 제1 UWB 장치의 송신부를 통칭한 것으로서, 다른 장치와 신호를 송수신할 수 있다. 이를 위해, 송수신부(1510)는 전송되는 신호의 주파수를 상승 변환 및 증폭하는 RF 송신기와, 수신되는 신호를 저 잡음 증폭하고 주파수를 하강 변환하는 RF 수신기 등으로 구성될 수 있다. 다만, 이는 송수신부(1510)의 일 실시예일뿐이며, 송수신부(1510)의 구성 요소가 RF 송신기 및 RF 수신기에 한정되는 것은 아니다.
또한, 송수신부(1510)는 무선 채널을 통해 신호를 수신하여 제어부(1530)로 출력하고, 제어부(1530)로부터 출력된 신호를 무선 채널을 통해 전송할 수 있다.
메모리(1520)는 제1 UWB 장치의 동작에 필요한 프로그램 및 데이터를 저장할 수 있다. 또한, 메모리(1520)는 제1 UWB 장치에서 획득되는 신호에 포함된 제어 정보 또는 데이터를 저장할 수 있다. 메모리(1520)는 롬(ROM), 램(RAM), 하드디스크, CD-ROM 및 DVD 등과 같은 저장 매체 또는 저장 매체들의 조합으로 구성될 수 있다. 또한, 메모리(1520)는 별도로 존재하지 않고 제어부(1530)에 포함되어 구성될 수도 있다.
제어부(1530)는 상술한 본 개시의 실시예에 따라 제1 UWB 장치가 동작할 수 있도록 일련의 과정을 제어할 수 있다.
제어부(1530)는 UWB 채널을 통해 데이터 블록(data block) 내 데이터 라운드(data round)에서 복수의 UWB 장치들로 데이터를 전송하도록 제어할 수 있다. 제어부(1530)는 NB(narrow band) 채널을 통해 상기 복수의 UWB 장치들 중 제2 UWB 장치로부터 상기 데이터에 대한 제1 피드백 정보를 수신하도록 제어할 수 있다. 제어부(1530)는 상기 제1 피드백 정보에 기반하여 상기 데이터를 처리할 수 있다.
실시예에 따라, 제어부(1530)는 상기 제1 피드백 정보에 기반하여 상기 제2 UWB 장치가 상기 데이터를 수신하지 못함을 확인할 수 있다. 실시예에 따라, 제어부(1530)는 상기 UWB 채널을 통해 상기 데이터 라운드에서 상기 데이터를 상기 제2 UWB 장치로 재전송할 수 있다.
실시예에 따라, 제어부(1530)는 상기 NB 채널을 통해 상기 제1 UWB 장치가 재전송하는 데이터의 인덱스를 지시하는 비트맵 정보를 전송할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 제1 UWB 장치가 상기 UWB 채널을 통해 전송하는 상기 데이터는 타입(type) 필드, 인덱스(index) 필드, 최대 인덱스(max index) 필드, 듀레이션(duration) 필드, 및 데이터 필드를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 타입 필드는 상기 데이터가 재전송 기반 데이터 전송임을 지시하고, 상기 인덱스 필드는 상기 데이터의 인덱스를 나타내고, 상기 최대 인덱스 필드는 데이터 인덱스 최대값을 나타내고, 상기 듀레이션 필드는 상기 데이터의 지속 시간을 나타낼 수 있다.
실시예에 따라, 제어부(1530)는 상기 NB 채널을 통해 상기 복수의 UWB 장치들 중 제3 UWB 장치로부터 상기 데이터에 대한 제2 피드백 정보를 수신할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 제1 피드백 정보 및 상기 제2 피드백 정보 각각은 주소(address) 필드 및 인덱스 필드를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 주소 필드는 상기 피드백 정보를 전송하는 UWB 장치의 MAC 주소를 나타낼 수 있다. 상기 인덱스 필드는 상기 피드백 정보를 전송하는 UWB 장치가 수신하지 못한 데이터의 인덱스를 나타낼 수 있다.
실시예에 따라, 상기 제1 UWB 장치가 상기 UWB 채널을 통해 전송하는 상기 데이터는 FEC(forward error correction) 인코딩된 데이터일 수 있다.
실시예에 따라, 상기 FEC 인코딩된 데이터는 타입(type) 필드, 코드 레이트(code rate) 필드, 최대 인덱스(max index) 필드, 듀레이션(duration) 필드, 및 데이터 필드를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 타입 필드는 상기 데이터가 FEC 기반 데이터 전송임을 지시하고, 상기 코드 레이트 필드는 상기 데이터의 코드 레이트를 나타내고, 상기 최대 인덱스 필드는 데이터 인덱스 최대값을 나타내고, 상기 듀레이션 필드는 상기 데이터의 지속 시간을 나타낼 수 있다.
실시예에 따라, 상기 제1 피드백 정보는 주소(address) 필드 및 인덱스 개수 필드를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 주소 필드는 상기 제2 UWB 장치의 MAC 주소를 나타내고, 상기 인덱스 개수 필드는 상기 제2 UWB 장치가 수신하지 못한 데이터의 인덱스 개수를 나타낼 수 있다.
실시예에 따라, 제어부(1530)는 상기 제1 피드백 정보에 기반하여 상기 데이터의 코드 레이트를 조절할 수 있다.
실시예에 따라, 제어부(1530)는 데이터 전송 커버리지를 확인하고, UWB 레인징을 통해 상기 제1 UWB 장치와 상기 제2 UWB 장치 간 거리를 확인할 수 있다. 상기 제1 UWB 장치와 상기 제2 UWB 장치 간 거리가 상기 데이터 전송 커버리지 내에 속하면, 제어부(1530)는 상기 제1 피드백 정보를 유효한 정보로 판단할 수 있다.
도 16은 본 개시의 실시예에 따른 제2 UWB 장치의 구조를 나타낸다.
도 1 내지 도 14를 참조하여 설명한 제2 UWB 장치는 도 1의 전자 장치(100), 도 2의 제2 전자 장치(220), 도 3의 제2 전자 장치(302), 도 9의 UWB 장치(예를 들어, user 1 내지 user 3 중 어느 하나), 도 10의 UWB 장치(예를 들어, user 1 내지 user 3 중 어느 하나), 도 12b의 UWB 장치(예를 들어, user 1 내지 user 3 중 어느 하나), 또는 도 14의 UWB 장치(1420 또는 1430)에 대응될 수 있다. 도 16을 참조하면, 제2 UWB 장치는 송수신부(1610), 메모리(1620), 및 제어부(1630)로 구성될 수 있다.
전술한 제2 UWB 장치의 통신 방법에 따라, 제2 UWB 장치의 송수신부(1610), 제어부(1630) 및 메모리(1620)가 동작할 수 있다. 다만, 제2 UWB 장치의 구성 요소가 전술한 예에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제2 UWB 장치는 전술한 구성 요소들 보다 더 많은 구성 요소를 포함하거나 더 적은 구성 요소를 포함할 수도 있다. 뿐만 아니라 송수신부(1610), 제어부(1630) 및 메모리(1620)가 하나의 칩(chip) 형태로 구현될 수도 있다. 또한, 제어부(1630)는 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있다.
송수신부(1610)는 제2 UWB 장치의 수신부와 제2 UWB 장치의 송신부를 통칭한 것으로서, 다른 장치와 신호를 송수신할 수 있다. 이를 위해, 송수신부(1610)는 전송되는 신호의 주파수를 상승 변환 및 증폭하는 RF 송신기와, 수신되는 신호를 저 잡음 증폭하고 주파수를 하강 변환하는 RF 수신기 등으로 구성될 수 있다. 다만, 이는 송수신부(1610)의 일 실시예일뿐이며, 송수신부(1610)의 구성 요소가 RF 송신기 및 RF 수신기에 한정되는 것은 아니다.
또한, 송수신부(1610)는 무선 채널을 통해 신호를 수신하여 제어부(1630)로 출력하고, 제어부(1630)로부터 출력된 신호를 무선 채널을 통해 전송할 수 있다.
메모리(1620)는 제2 UWB 장치의 동작에 필요한 프로그램 및 데이터를 저장할 수 있다. 또한, 메모리(1620)는 제2 UWB 장치에서 획득되는 신호에 포함된 제어 정보 또는 데이터를 저장할 수 있다. 메모리(1620)는 롬(ROM), 램(RAM), 하드디스크, CD-ROM 및 DVD 등과 같은 저장 매체 또는 저장 매체들의 조합으로 구성될 수 있다. 또한, 메모리(1620)는 별도로 존재하지 않고 제어부(1630)에 포함되어 구성될 수도 있다.
제어부(1630)는 상술한 본 개시의 실시예에 따라 제2 UWB 장치가 동작할 수 있도록 일련의 과정을 제어할 수 있다.
제어부(1630)는 UWB 채널을 통해 데이터 블록(data block) 내 데이터 라운드(data round)에서 제1 UWB 장치로부터 데이터를 수신하도록 제어할 수 있다. 제어부(1630)는 NB(narrow band) 채널을 통해 상기 데이터에 대한 피드백 정보를 상기 제1 UWB 장치로 전송하도록 제어할 수 있다.
상기 피드백 정보가 상기 제2 UWB 장치가 상기 데이터를 수신하지 못함을 나타내는 경우, 제어부(1630)는 상기 UWB 채널을 통해 상기 데이터 라운드에서 재전송되는 상기 데이터를 상기 제1 UWB 장치로부터 수신할 수 있다.
실시예에 따라, 제어부(1630)는 상기 NB 채널을 통해 상기 제1 UWB 장치가 재전송하는 데이터의 인덱스를 지시하는 비트맵 정보를 상기 제1 UWB 장치로부터 수신할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 피드백 정보는 주소(address) 필드 및 인덱스 필드를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 주소 필드는 상기 제2 UWB 장치의 MAC 주소를 나타내고, 상기 인덱스 필드는 상기 제2 UWB 장치가 수신하지 못한 데이터의 인덱스를 나타낼 수 있다.
실시예에 따라, 상기 제1 UWB 장치가 상기 UWB 채널을 통해 전송하는 상기 데이터는 FEC(forward error correction) 인코딩된 데이터일 수 있다.
상술한 본 발명의 구체적인 실시 예들에서, 발명에 포함되는 구성 요소는 제시된 구체적인 실시 예에 따라 단수 또는 복수로 표현되었다. 그러나, 단수 또는 복수의 표현은 설명의 편의를 위해 제시한 상황에 적합하게 선택된 것으로서, 본 발명이 단수 또는 복수의 구성 요소에 제한되는 것은 아니며, 복수로 표현된 구성 요소라 하더라도 단수로 구성되거나, 단수로 표현된 구성 요소라 하더라도 복수로 구성될 수 있다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (15)

  1. 제1 UWB(ultra wide band) 장치의 동작 방법에 있어서,
    UWB 채널을 통해 데이터 블록(data block) 내 데이터 라운드(data round)에서 복수의 UWB 장치들로 데이터를 전송하는 단계;
    NB(narrow band) 채널을 통해 상기 복수의 UWB 장치들 중 제2 UWB 장치로부터 상기 데이터에 대한 제1 피드백 정보를 수신하는 단계; 및
    상기 제1 피드백 정보에 기반하여 상기 데이터를 처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 피드백 정보에 기반하여 상기 제2 UWB 장치가 상기 데이터를 수신하지 못함을 확인하는 단계; 및
    상기 UWB 채널을 통해 상기 데이터 라운드에서 상기 데이터를 상기 제2 UWB 장치로 재전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 NB 채널을 통해 상기 제1 UWB 장치가 재전송하는 데이터의 인덱스를 지시하는 비트맵 정보를 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1 UWB 장치가 상기 UWB 채널을 통해 전송하는 상기 데이터는 타입(type) 필드, 인덱스(index) 필드, 최대 인덱스(max index) 필드, 듀레이션(duration) 필드, 및 데이터 필드를 포함하고,
    상기 타입 필드는 상기 데이터가 재전송 기반 데이터 전송임을 지시하고, 상기 인덱스 필드는 상기 데이터의 인덱스를 나타내고, 상기 최대 인덱스 필드는 데이터 인덱스 최대값을 나타내고, 상기 듀레이션 필드는 상기 데이터의 지속 시간을 나타내는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 NB 채널을 통해 상기 복수의 UWB 장치들 중 제3 UWB 장치로부터 상기 데이터에 대한 제2 피드백 정보를 수신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제1 피드백 정보 및 상기 제2 피드백 정보 각각은 주소(address) 필드 및 인덱스 필드를 포함하고,
    상기 주소 필드는 상기 피드백 정보를 전송하는 UWB 장치의 MAC 주소를 나타내고,
    상기 인덱스 필드는 상기 피드백 정보를 전송하는 UWB 장치가 수신하지 못한 데이터의 인덱스를 나타내는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제1 UWB 장치가 상기 UWB 채널을 통해 전송하는 상기 데이터는 FEC(forward error correction) 인코딩된 데이터인 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제1 UWB 장치가 상기 UWB 채널을 통해 전송하는 상기 데이터는 타입(type) 필드, 코드 레이트(code rate) 필드, 최대 인덱스(max index) 필드, 듀레이션(duration) 필드, 및 데이터 필드를 포함하고,
    상기 타입 필드는 상기 데이터가 FEC 기반 데이터 전송임을 지시하고, 상기 코드 레이트 필드는 상기 데이터의 코드 레이트를 나타내고, 상기 최대 인덱스 필드는 데이터 인덱스 최대값을 나타내고, 상기 듀레이션 필드는 상기 데이터의 지속 시간을 나타내는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제7항에 있어서, 상기 제1 피드백 정보는 주소(address) 필드 및 인덱스 개수 필드를 포함하고,
    상기 주소 필드는 상기 제2 UWB 장치의 MAC 주소를 나타내고,
    상기 인덱스 개수 필드는 상기 제2 UWB 장치가 수신하지 못한 데이터의 인덱스 개수를 나타내는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 피드백 정보에 기반하여 상기 데이터의 코드 레이트를 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    데이터 전송 커버리지를 확인하는 단계;
    UWB 레인징을 통해 상기 제1 UWB 장치와 상기 제2 UWB 장치 간 거리를 확인하는 단계; 및
    상기 제1 UWB 장치와 상기 제2 UWB 장치 간 거리가 상기 데이터 전송 커버리지 내에 속하면, 상기 제1 피드백 정보를 유효한 정보로 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제2 UWB(ultra wide band) 장치의 동작 방법에 있어서,
    UWB 채널을 통해 데이터 블록(data block) 내 데이터 라운드(data round)에서 제1 UWB 장치로부터 데이터를 수신하는 단계; 및
    NB(narrow band) 채널을 통해 상기 데이터에 대한 피드백 정보를 상기 제1 UWB 장치로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 피드백 정보가 상기 제2 UWB 장치가 상기 데이터를 수신하지 못함을 나타내는 경우, 상기 UWB 채널을 통해 상기 데이터 라운드에서 재전송되는 상기 데이터를 상기 제1 UWB 장치로부터 수신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제1 UWB(ultra wide band) 장치에 있어서,
    송수신부; 및
    상기 송수신부와 연결되며 상기 송수신부를 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는,
    UWB 채널을 통해 데이터 블록(data block) 내 데이터 라운드(data round)에서 복수의 UWB 장치들로 데이터를 전송하도록 제어하고,
    NB(narrow band) 채널을 통해 상기 복수의 UWB 장치들 중 제2 UWB 장치로부터 상기 데이터에 대한 피드백 정보를 수신하도록 제어하고,
    상기 피드백 정보에 기반하여 상기 데이터를 처리하는 것을 특징으로 하는 장치.
  15. 제2 UWB(ultra wide band) 장치에 있어서,
    송수신부; 및
    상기 송수신부와 연결되며 상기 송수신부를 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는,
    UWB 채널을 통해 데이터 블록(data block) 내 데이터 라운드(data round)에서 제1 UWB 장치로부터 데이터를 수신하도록 제어하고,
    NB(narrow band) 채널을 통해 상기 데이터에 대한 피드백 정보를 상기 제1 UWB 장치로 전송하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 장치.
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