KR102616723B1 - 차량 사물 간 통신 지원 방법 - Google Patents

Abstract

차량 사물 간 통신을 지원하는 방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 방법은, (a) 적어도 하나의 기지국 및 n개의 단말 사이에 n개의 채널을 구축하는 단계, (b) 상기 n개의 채널에 대응하는 n개의 채널 값을 추정하고, 가장 큰 채널 값을 갖는 제1 채널을 식별하는 단계, (c) 상기 제1 채널에 대응하는 신호를 상기 기지국에 전송하는 단계 및 (d) 상기 기지국에 수신된 수신신호에서 상기 제1 채널을 제외한 n-1개의 채널에 대하여 상기 단계 (b) 및 단계 (c)를 반복하여 수행하는 단계를 포함한다.

Description

차량 사물 간 통신 지원 방법{Method for Supporting Vehicle to Everything Communication}

본 발명은 차량 사물 간 통신 지원 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 혼잡한 네트워크 환경에서 노이즈와 간섭의 영향을 최소화할 수 있는 차량 사물 간 통신 지원 방법에 관한 것이다.

V2X(Vehicle to Everything) 통신은 차량이 유무선망을 통해 다른 차량과 도로 등 인프라가 구축된 사물과 정보를 교환하는 것 또는 그 기술을 의미한다. V2X는 차량 대 차량(V2V, Vehicle to Vehicle), 차량 대 인프라(V2I, Vehicle to Infrastructure), 차량 대 보행자(V2P, Vehicle to Pedestrian) 및 차량 대 네트워크(V2N, Vehicle to Network)의 4가지 유형의 통신으로 구성된다. V2X는 안전하고 통신으로 연결된 미래의 자동차를 위한 기반기술로, 완전히 자동화된 교통 인프라를 가능하게 할 핵심 기술이다.

V2X 기술 시장이 커지면서 자율주행차 시장에서 우위를 선점하기 위해 각국의 주요 기업과 연구 단체들은 기술 개발과 기술 표준화를 위한 연구를 하고 있다. V2X를 위한 통신 표준 기술로는 DSRC 방식의 WAVE(Wireless Access in Vehicular Environment)와 cellular V2X(C-V2X) 방식의 LTE V2X가 있다. WAVE와 C-V2X는 프로토콜 스택 자체가 다르고, 데이터의 변조 방법에 차이가 있어 WAVE 단말이 C-V2X 신호를 처리할 수 없고, C-V2X 단말 이 WAVE 신호를 처리할 수 없다.

WAVE는 근거리 통신 표준에서 가장 활용도가 높은 IEEE 802.11p WIFI 기술을 자동차에 맞도록 개선해 2012년에 완료한 표준이다. 자동차용 통신 표준으로 거의 유일한 표준으로서 미국을 포함한 대부분의 국가 교통부에서 주도하는 기술이다. 국내에서도 국토부가 주도해 시범 서비스 등을 제공하고 있다.

LTE V2X는 기지국을 통해 각 차량과 인프라의 요청을 받고 판단해서 주파수 할당의 우선순위와 순서를 정해줄 수 있다. 긴급 요청이 오면 기존 통신 중인 주파수를 일부 확보해 재할당함으로써 안정적인 자율주행 운행에 기여할 수 있다. LTE에서 분화된 표준이기 때문에 유럽 중심의 3GPP가 주도하고 있다.

본 발명은 혼잡한 네트워크 환경에서 노이즈와 간섭의 영향을 최소화함으로써 모든 단말로부터의 신호를 원활하게 복원할 수 있는 차량 사물 간 통신 지원 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 차량 사물 간 통신을 지원하는 방법에 있어서, (a) 적어도 하나의 기지국 및 n개의 단말 사이에 n개의 채널을 구축하는 단계, (b) 상기 n개의 채널에 대응하는 n개의 채널 값을 추정하고, 가장 큰 채널 값을 갖는 제1 채널을 식별하는 단계, (c) 상기 제1 채널에 대응하는 신호를 상기 기지국에 전송하는 단계 및 (d) 상기 기지국에 수신된 수신신호에서 상기 제1 채널을 제외한 n-1개의 채널에 대하여 상기 단계 (b) 및 단계 (c)를 반복하여 수행하는 단계를 포함한다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 단계 (b) 내지 단계 (d)는 상기 기지국에 연결되어 통신하는 서브 프로세서(sub-processor)에 의해 수행될 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 기지국은 상기 n개의 단말로부터 전송된 신호를 수신하여 상기 서브 프로세서에 재전송할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 n개의 채널 값은 상기 n개의 단말로부터 전송되는 신호에 포함된 DMRS(DeModulation Reference Signal), PSSS, 및 SSSS에 기초하여 추정될 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 단계 (b)는, (b-1) 첫 번째 서브 프레임으로부터 PSSS 및 SSSS를 디코딩하는 단계 및 (b-2) 두 번째 이후의 서브 프레임으로부터 DMRS를 디코딩하는 단계를 포함하고, 상기 PSSS는 상관기(correlator)에 의해 디코딩되며, 상기 SSSS는 정합 필터(matched filter)에 의해 디코딩될 수 있다.

본 발명은 혼잡한 네트워크 환경에서 노이즈와 간섭의 영향을 최소화함으로써 모든 단말로부터의 신호를 온전하게 복원할 수 있는 차량 사물 간 통신 지원 방법을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 사물 간 통신을 지원하는 방법이 수행되는 환경을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 사물 간 통신을 지원하는 방법을 나타내는 순서도이다.
도 3은 채널 추정을 위한 동기화 신호의 위치를 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 채널 추정을 위한 기준 신호의 위치를 예시적으로 나타내는 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 개시의 실시예에 대해 상세히 설명하도록 한다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 설명되는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 아래에서 제시되는 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 아래에 제시되는 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.

본 명세서에서 사용된 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

또한, 본 발명의 실시예들을 구체적으로 설명함에 있어서, NR(New Radio) 시스템 및 LTE(Long Term Evolution)/LTE-A(LTE-Advanced) 시스템을 주된 대상으로 할 것이지만, 본 개시의 주요한 요지는 유사한 기술적 배경을 가지는 여타의 통신 시스템(예를 들어, WiBro(Wireless Broadband), GSM(Global System for Mobile Communication)과 같은 셀룰러(cellular) 통신 시스템 또는 WiFi(wireless fidelity), 블루투스(Bluetooth), NFC(Near Field Communication)와 같은 근거리 통신 시스템)뿐만 아니라 면허 대역 및 비면허 대역을 사용하는 여타의 통신 시스템에도 본 개시의 범위를 크게 벗어나지 아니하는 범위에서 약간의 변형으로 적용 가능하며, 이는 본 개시의 기술분야에서 숙련된 기술적 지식을 가진 자의 판단으로 가능할 것이다.

이하에서 설명되는 본 개시의 다양한 실시예들에서는 하드웨어적인 접근 방법을 예시로서 설명한다. 하지만, 본 개시의 다양한 실시예들에서는 하드웨어와 소프트웨어를 모두 사용하는 기술을 포함하고 있으므로, 본 개시의 다양한 실시예들이 소프트웨어 기반의 접근 방법을 제외하는 것은 아니다.

또한, 후술되는 설명에서 사용되는 제어 정보를 지칭하는 용어, 엔트리(entry)를 지칭하는 용어, 네트워크 객체(network entity)들을 지칭하는 용어, 장치의 구성 요소를 지칭하는 용어 등은 설명의 편의를 위해 예시적으로 사용하는 것이다. 따라서, 본 개시가 후술되는 용어들에 의해 한정되는 것은 아니며, 동등한 기술적 의미를 가지는 다른 용어가 사용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 사물 간 통신을 지원하는 방법이 수행되는 환경을 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 1을 참조하면, 기지국과 서브 프로세서, 그리고 복수 개의 단말이 존재하는 네트워크 환경을 가정할 수 있다. 단말 1, 단말 2, 내지 단말 n은 n개의 단말을 나타내며, n은 1 이상의 자연수를 의미하되 특정한 숫자로 제한되어 해석되지 않는다. 또한, n 값은 시간에 따라 변화할 수 있다.

본 개시의 일 실시예에서, 상기 복수 개의 단말들 간의 사이드링크(Sidelink) 통신은 기지국의 RRC 시그널링(Radio Resource Control Signaling)을 통해 스케줄링될 수 있으며, 각각의 단말은 V2X 통신(예를 들어, 유니캐스트, 그룹캐스트 및 PSFCH(Physical Sidelink Feedback Channel 송신)이 모두 가능하다. 따라서, 도 1에 도시된 복수 개의 단말들은 서로 유니캐스트 통신을 하는 것으로 이해할 수 있으며, 그룹캐스트 통신을 하는 그룹의 일부 단말들의 모습이 도시된 것으로도 이해할 수 있다.

한편, 본 개시에서 설명하는 무선 통신 시스템은, NR(New Ridio) 통신 시스템, LTE(Long Term Evolution) 통신 시스템, LTE-Advance 통신 시스템, CDMA(Code Division Multiple Access) 통신 시스템, GSM(Global System for Mobile Communications) 통신 시스템과 같은 셀룰러 네트워크(Cellular Network)를 이용하는 무선 통신 시스템일 수도 있고, WLAN(Wireless Local Area Network) 통신 시스템 또는 다른 임의의 무선 통신 시스템일 수 있다.

무선 통신 시스템에서 사용되는 무선 통신 네트워크는 가용 네트워크 자원들을 공유함으로써 복수 개의 단말들을 포함하는 다수의 무선 통신 기기들의 통신을 지원할 수 있다.

예를 들어, 무선 통신 네트워크에서는, CDMA(Code Division Multiple Access), FDMA(Frequency Division Multiple Access), TDMA(Time Division Multiple Access), OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access), SC-FDMA(Single Carrier Frequency Division Multiple Access), OFDM-FDMA, OFDM-TDMA, OFDM-CDMA 등과 같은 다양한 다중 접속 방식으로 정보가 전달될 수 있다.

상기 기지국은 각각의 단말과 통신 가능하며, 도 1에 도시된 n개의 단말은 특정한 시점에 상기 기지국과 유선 또는 무선으로 연결되어 통신하는 단말로 이해할 수 있다. 또한, 상기 n개의 단말 중 일부는 상기 기지국이 아닌 다른 기지국과도 통신 가능한 상태에 있을 수 있다. 기지국은 상기 n개의 단말 및/또는 다른 기지국과 통신함으로써 데이터 및 제어 정보를 교환할 수 있다. 본 개시의 일 실시예에서, 기지국은 CDMA에서의 BSC(Base Station Controller), WCDMA의 Node B, LTE에서의 eNB, NR에서의 gNB 또는 섹터 등이 커버하는 일부 영역 또는 기능을 나타내는 포괄적인 의미로 해석될 수도 있다.

한편, 각각의 단말과 기지국은 2개의 안테나를 포함하는 것으로 도시되어 있으나, 이는 C-V2X 통신 환경을 예로써 설명하기 위한 것으로 다른 형태의 통신 환경에서는 안테나의 수가 달라질 수 있다.

도 1에 도시되는 각각의 단말은 도로에 존재하는 각각의 차량을 의미하거나, 차량에 탑재되는 통신 단말을 의미할 수 있다. 한편, 차량 사물 간 통신(Vehicle to Everything Communication)에서 차량에 탑재되는 보조적인 장치들의 총칭으로서 OBU(On-Board Unit)라는 용어가 사용될 수 있으며, 본 명세서 전체적으로 '단말(Terminal)'이라는 용어는 OBU를 의미하는 것으로 이해할 수 있다.

기지국은 복수 개의 단말들과 무선 채널을 통해 연결되고, 연결된 무선 채널을 통해 상기 복수 개의 단말들 각각에 다양한 통신 서비스를 제공할 수 있다. 그리고, 기지국의 모든 사용자 트래픽은 공용 채널(shared channel)을 통해 서비스될 수 있다. 또한, 기지국은 상기 복수 개의 단말들의 버퍼 상태, 가용 전송 전력 상태, 채널 상태 등의 상태 정보를 취합하여 해당 단말들을 스케줄링할 수 있다.

무선 통신 시스템은 직교 주파수 분할 다중 방식(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM)을 통해 빔포밍(beamforming) 기술을 지원할 수 있다. 또한, 무선 통신 시스템은 복수 개의 단말들의 채널 상태를 토대로 변조 방식(modulation scheme)과 채널 코딩률(channel coding rate)을 결정하는 적응 변조 코딩(Adaptive Modulation & Coding, AMC) 방식을 지원할 수 있다.

상기 서브 프로세서는 상기 기지국에 유선 또는 무선으로 연결되어 상기 기지국과 통신할 수 있는 장치를 의미하며, 도 1에 도시되는 것과 같이 기지국과 별개의 장치로 구성될 수 있으나, 다른 한편으로는 상기 기지국에 포함된 장치로 구성될 수 있다. 또한, 상기 서브 프로세서는 기지국, 예컨대 RSU가 일반적으로 제공하지 않는 기능을 수행하는 장치로 이해할 수 있으며, 일 실시예에서 상기 서브 프로세서는 FPGA(Field-Programmable Gate Array)로 구성될 수 있다.

일 실시예에서, 기지국은 각각의 단말로부터 수신한 신호를 서브 프로세서에 전달할 수 있고, 서브 프로세서로 하여금 특정한 동작을 수행하도록 할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 사물 간 통신을 지원하는 방법을 나타내는 순서도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 사물 간 통신을 지원하는 방법은, (a) 적어도 하나의 기지국(Road Side Unit) 및 n개의 단말(On-Board Unit) 사이의 통신 채널을 구축하는 단계; (b) 상기 n개의 단말 각각에 대하여 구축된 n개의 채널에 대응하는 n개의 채널 값을 추정하고, 가장 큰 채널 값을 갖는 제1 채널을 식별하는 단계; (c) 상기 제1 채널에 대응하는 신호를 상기 기지국에 포함된 디코더에 전송하는 단계; 및 (d) 상기 기지국에 수신된 수신신호에서 상기 제1 채널을 제외한 n-1개의 채널에 대하여 상기 단계 (b) 및 단계 (c)를 반복하여 수행하는 단계; 를 포함할 수 있다.

단계 (a)에서는 하나의 기지국과 n개의 단말 사이의 통신을 위한 n개의 통신 채널이 구축된다. 도 1을 참조로 하여 설명한 것과 같이, 하나의 기지국은 복수 개의 단말과 유선 또는 무선으로 연결되어 통신할 수 있다. 또한, 도 1에 도시된 바와 같이 기지국과 하나의 단말이 통신하기 위한 채널은 단말과 기지국을 구성하는 안테나의 수에 비례하여 구축될 수 있다. 즉, 단말 1과 기지국 사이에 하나의 채널이 구축되고, 단말 2와 기지국 사이에 또 다른 하나의 채널이 구축되는 것으로 이해할 수 있다. 도 1에 도시되는 연결 H₁, H₂, H₃ 및 H₄는 단말 1과 기지국 사이의 구축되는 하나의 채널을 구성할 수 있다. (예컨대, )

기지국은 n개의 단말 각각으로부터 수신한 인코딩된 신호를 디코딩할 수 있고, n개의 단말 또한 기지국으로부터 수신한 인코딩된 신호를 디코딩할 수 있다.

한편, 단말 1 내지 단말 n-1에서 전송되는 신호를 x₁ 부터 x_n, 기지국이 안테나를 통해 수신하는 신호를 Y₁ 및 Y₂ 라고 했을 때, 다음과 같은 관계가 성립한다.

여기서, , , , , , , N은 Additive White Gaussian Noise를 의미한다.

단계 (b)에서는 단계 (a)에서 구축된 n개의 채널(H ₁ 내지 H _n )에 대응하는 n개의 채널 값을 추정하고, 추정된 채널 값 중 가장 큰 값을 갖는 제1 채널을 식별한다. 채널 값 추정을 위해서 각각의 단말로부터 전송되는 신호에 포함된 기준 신호(reference signal)를 참조할 수 있으며, 기준 신호를 주파수 축에서 필터링한 결과 값을 기초로 n개의 채널 각각에 대하여 Power measurement를 계산할 수 있다.

한편, 채널 값 추정을 위해 각각의 단말에서 전송되는 기준 신호를 참조할 수 있는데, 상기 기준 신호는 미리 결정된 크기와 위상을 갖는다. 신호가 전송되는 과정에서 신호의 감쇄와 지연이 발생할 수 있는데, 채널 값을 추정하는 단계에서는 신호의 감쇄와 지연의 정도를 연산할 수 있다.

단계 (c)에서는 단계 (b)에서 식별된 상기 제1 채널에 대응하는 신호를 상기 기지국에 포함된 디코더에 전송한다. 상기 디코더는 상기 제1 채널에 대응하는 신호를 수신하여 디코딩할 수 있다.

예를 들어, H ₁ 의 채널 값이 가장 큰 경우, 단계 (c)에서는 H ₁ X ₁ 을 상기 디코더에 전송할 수 있다. 디코더는 H ₁ X ₁ 을 디코딩함으로써 원본 신호를 복원할 수 있다.

단계 (d)에서는 상기 기지국에 수신된 수신신호(Y)에서 상기 제1 채널을 제외한 n-1개의 채널에 대하여 상기 단계 (b) 및 단계 (c)를 반복하여 수행한다.

이하에서는 하나의 기지국과 서브 프로세서, 두 개의 단말이 존재하는 환경에서의 본 발명의 동작을 설명하도록 한다. 이는 설명의 편의를 위한 것으로 더 많은 단말이 존재하는 환경에서도 동일한 기술적 사상이 적용될 수 있음은 통상의 기술자에게 자명하다.

두 개의 단말이 존재하는 환경에서 상기 수학식 1은 다음과 같이 표현될 수 있다.

앞서 설명한 예시에서와 같이 H ₁ 의 채널 값이 가장 큰 경우, 단계 (c)에서는 H ₁ X ₁ 을 상기 디코더에 전송할 수 있다. 한편, 상기 수학식 2를 정리하면 다음과 같이 표현할 수 있다.

여기서, , 는 각각 추정된 채널 값, , 는 각각 디코딩된 신호를 의미한다. 여기서, 화이트 노이즈(N)의 영향이 무시할 만큼 충분히 작다는 가정하에, 수학식 3은 다음과 같이 표현될 수 있다.

두 개의 채널 중 채널 값이 큰 채널에 대응하는 신호가 먼저 디코더에 전송되고, 수신신호(Y)에서 디코더로 먼저 전송된 큰 채널 값을 갖는 채널에 관한 항을 제외하고 나면, 작은 채널 값에 대응하는 채널 신호만이 남게 된다. 큰 채널 값을 갖는 채널은 디코딩이 상대적으로 용이하고, 나머지 채널에 대한 디코딩을 순차적으로 진행함으로써 채널 값이 작은 채널에 수반된 신호에 대해서도 원활하게 디코딩이 가능하다.

따라서, 본 개시의 일 실시예에 따른 방법을 통해 단일 네트워크 환경에 매우 많은 수의 단말이 혼재하는 상황에서도 모든 수신 신호를 원활하게 디코딩 가능하다. 또한, V2X 통신 환경에서 하나의 RSU에 매우 많은 OBU가 연결되어 통신하는 경우에도 원활한 디코딩 환경을 제공할 수 있다.

상기 단계 (b) 및 단계 (c)는 상기 서브 프로세서에 의해 수행될 수 있는데, 상기 서브 프로세서는 상기 기지국으로부터 복수 개의 단말로부터 전송된 신호를 수신하여 채널 값 추정 및 디코더로 전송하는 동작을 수행할 수 있다.

한편, 3개 이상의 단말이 존재하는 경우에도 상기 단계 (b) 및 단계 (c)를 반복 수행함으로써 채널 값이 가장 큰 채널에 대해서 디코딩을 먼저 수행하고, 채널 값의 크기에 따라 순차적으로 디코딩을 수행할 수 있다.

따라서, 상기 서브 프로세서는 기존의 기지국이 수행하지 않는 추가적인 동작 즉, 채널 값을 추정하는 동작을 수행함으로써 여러 개의 신호들을 노이즈나 간섭의 영향 없이 원활하게 디코딩할 수 있는 환경을 제공할 수 있다. 또한, 이러한 동작은 기존의 기지국에서는 제공하지 않는 것이므로 기존에 설치된 기지국에 별도의 구성 변경을 가하지 않으면서도 원하는 효과를 얻을 수 있는 이점이 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에서, 추정된 복수 개의 채널 값 중 가장 큰 값을 A, 그 다음으로 큰 값을 B라고 했을 때, A-B의 값이 소정의 임계치(Th)보다 작거나 같은 경우, 상기 서브 프로세서는 A 값에 대응하는 채널 신호와 B 값에 대응하는 채널 신호를 동시에 상기 기지국에 전송할 수 있다.

또는, 추정된 채널 값에 상관없이 채널 신호를 전송할 수 있다. 즉, B 값에 대응하는 채널 신호를 기지국에 먼저 전송할 수 있다.

상기 임계치(Th)는 채널 추정 오차를 고려하여 미리 결정될 수 있으며, 채널 값 간의 차이가 상기 임계치(Th) 이하라면 추정 오차를 고려했을 때 채널 값의 차이가 무시할 만큼 작다고 판단할 수 있기 때문이다.

도 3은 채널 추정을 위한 동기화 신호의 위치를 예시적으로 나타내는 도면이다.

도 3을 참조하면 무선 통신 시스템에서 PSBCH(Physical Sidelink Broadcasting Channel) 내의 기준 신호와 동기화 신호의 위치가 도시된다.

일반적인 셀룰라 OFDM 무선 패킷 통신 시스템에서, 상/하향링크 데이터 패킷 전송은 서브프레임(subframe) 단위로 이루어지며, 한 서브프레임은 다수의 OFDM 심볼을 포함하는 일정 시간 구간으로 정의된다. 3GPP LTE 표준에서는 FDD(Frequency Division Duplex)에 적용 가능한 타입 1 무선 프레임(radio frame) 구조와 TDD(Time Division Duplex)에 적용 가능한 타입 2의 무선 프레임 구조를 지원한다.

타입 1 무선 프레임 구조에서, 무선 프레임은 10개의 서브프레임으로 구성되고, 하나의 서브프레임은 시간 영역에서 2개의 슬롯(slot)으로 구성된다. 하나의 서브프레임이 전송되는데 걸리는 시간을 TTI(Transmission Time Interval)이라 하고, 예를 들어, 하나의 서브프레임의 길이는 1ms이고, 하나의 슬롯의 길이는 0.5ms일 수 있다. 하나의 슬롯은 시간 도메인에서 복수의 OFDM 심볼을 포함하고, 주파수 영역에서 다수의 자원블록(Resource Block, RB)을 포함한다.

다만, 무선 프레임의 구조는 예시에 불과하고, 무선 프레임에 포함되는 서브프레임의 수 또는 서브프레임에 포함되는 슬롯의 수, 슬롯에 포함되는 심볼의 수는 다양하게 변경될 수 있다.

정상 CP(normal Cyclic Prefix)의 경우, 도 3에 도시된 바와 같이 DMRS(DeModulation Reference Signal)이 맵핑된다. 마지막 OFDM 심볼은 보호 구간(Guard Period)으로 이용되기 때문에 비워진 채로 송신된다. 또한, 마지막 OFDM 심볼을 이용하여 수신/송신 전환(Rx/Tx switching)이 수행된다.

PSSS(Primary Sidelink Sychronization Signal)는 OFDM 심볼 동기, 슬롯 동기 등의 시간 도메인 동기 및/또는 주파수 도메인 동기를 얻기 위해 사용되며, SSSS(Secondary Sidelink Sychronization Signal)는 프레임 동기, 셀 그룹 ID 및/또는 셀의 CP 구성(즉, 정상 CP 또는 연장 CP의 사용 정보)을 얻기 위해 사용된다.

한편, 무선 통신 시스템에서 패킷은 무선 채널을 통해 전송되기 때문에 신호의 왜곡이 발생할 수 있다. 또한, 수신측에서 왜곡된 신호를 보정하기 위해서는 수신측이 채널 정보를 알아야 한다. 따라서, 채널 정보를 알아내기 위하여 송신측은 송신측과 수신측이 모두 알고 있는 신호를 송신하고, 수신측은 수신된 신호의 왜곡 정도에 따라서 채널의 정보를 알아내는 방법이 주로 사용된다. 이 경우, 송신측과 수신측이 모두 알고 있는 신호를 파일럿 신호(pilot signal) 또는 기준 신호(Reference Siganal)라고 한다. 또한, 다중안테나(MIMO) 기술이 적용된 무선 통신에 있어서, 각 송신 안테나 별로 별도의 기준 신호가 존재한다.

무선 통신 시스템에 있어서, 기준 신호는 채널 정보 획득을 위한 목적의 기준 신호와 데이터 복조를 위한 기준 신호로 분류될 수 있다. 채널 정보 획득을 위한 기준 신호는 단말이 하향링크로의 채널 정보를 획득하는 데에 목적 이 있으므로, 광대역으로 전송되고, 특정 서브프레임에서 하향링크 데이터를 수신하지 않는 단말도 해당 기준 신호를 수신하고 측정할 수 있어야 한다. 또한, 채널 정보 획득을 위한 기준 신호는 핸드오버(handover)를 위한 채널 상태 측정을 위해서도 이용될 수 있다. 데이터 복조를 위한 기준 신호는 기지국이 하향링크 데이터를 보낼 때에 하향링크 리소스에 함께 보내는 기준 신호로서, 단말은 기준 신호를 수신함으로써 채널 추정을 수행하고 데이터를 복조할 수 있다. 복조를 위한 기준 신호는 데이터가 송신되는 영역에서 송신된다.

복호 기준 신호(DeModulation Reference Signal, DMRS)는 MCS(Modulation and Coding Scheme), PMI(Precoding Matrix Indicator) 등의 선택을 위한 채널 측정 목적의 기준 신호로서, 데이터 복조를 위해 사용된다. 한편, DMRS는 해당 단말이 스케줄링된 영역, 즉 특정 단말이 데이터를 수신하는 시간-주파수 영역에서만 송신된다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에서 첫 번째 서프프레임(subframe 0)은 동기화 서브프레임으로서 기능하며 PSSS는 OFDM의 1번 및 2번 심볼에 맵핑되고, SSSS는 OFDM의 11번 및 12번 심볼, DMRS는 OFDM의 3번 및 10번 심볼에 맵핑될 수 있다.

기지국은 LTE 자원 그리드(Resource Grid) 정보를 통해 각 서브 프레임에 맵핑된 심볼을 알 수 있으나, 본 발명의 일 실시예에 따른 서브 프로세서는 해당 정보를 갖고 있지 않기 때문에 동기화 및 채널 추정을 위해 도 3에 도시되는 바와 같은 PSSS, SSSS 및 DMRS의 시간 도메인에서의 위치 정보가 필요하다.

이를 위해 상기 서브 프레임은 첫 번째 서브 프레임(subframe 0)으로부터 PSSS, SSSS를 디코딩하고, 일 실시예에서 PSSS의 디코딩에는 상관기(Correlator)를 사용하고 SSSS의 디코딩에는 정합 필터(Matched filter)를 사용할 수 있다.

PSSS, SSSS가 디코딩되면 상기 서브 프로세서의 동기화가 완료되고, 상기 서브 프로세서는 채널 추정을 위해 DMRS 검출할 수 있다.

도 4는 채널 추정을 위한 기준 신호의 위치를 예시적으로 나타내는 도면이다.

도 4를 참조하면, 기준 신호(DMRS)는 첫 번째 서브 프레임(subframe 0)을 제외한 나머지 서브 프레임의 세 번째(2), 여섯 번째(5), 아홉 번째(8), 열두 번째(11) 위치에 맵핑되어 전송되며, 하나의 TTI(Transmission Time Interval)당 4개가 맵핑된다.

도 3을 참조로 하여 설명한 바와 같이, 첫 번째 서브 프레임(subframe 0)으로부터 PSSS 및 SSSS를 디코딩하여 동기화되면, 서브 프로세서는 나머지 서브 프레임(subframe 1 ~ 9)들로부터 기준 신호(DMRS)를 검출하여 채널 추정을 수행할 수 있다.

서브 프로세서는 복수 개의 단말로부터 수신한 신호에 대해 채널 추정을 수행하고, 채널 값의 크기를 기준으로 가장 큰 채널 값에 대응하는 신호부터 순차적으로 기지국에 전송할 수 있다.

본 발명에 따른 방법을 구성하는 단계들에 대하여 명백하게 순서를 기재하거나 반하는 기재가 없다면, 상기 단계들은 적당한 순서로 행해질 수 있다. 반드시 상기 단계들의 기재 순서에 따라 본 발명이 한정되는 것은 아니다.

본 발명에서 모든 예들 또는 예시적인 용어(예를 들어, 등등)의 사용은 단순히 본 발명을 상세히 설명하기 위한 것으로서 특허청구범위에 의해 한정되지 않는 이상 상기 예들 또는 예시적인 용어로 인해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 또한 해당 기술 분야의 통상의 기술자는 다양한 수정, 조합 및 변경이 부가된 특허청구범위 또는 그 균등물의 범주 내에서 설계 조건 및 팩터(factor)에 따라 구성될 수 있음을 알 수 있다.

따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라, 이 특허청구범위와 균등한 또는 이로부터 등가적으로 변경된 모든 범위는 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims (5)

1. 차량 사물 간 통신을 지원하는 방법에 있어서,
   (a) 적어도 하나의 기지국 및 n개의 단말 사이에 n개의 채널을 구축하는 단계;
   (b) 상기 n개의 단말로부터 전송되는 신호에 포함된 DMRS(DeModulation Reference Signal), PSSS 및 SSSS에 기초하여 상기 n개의 채널에 대응하는 n개의 채널 값을 추정하고, 가장 큰 채널 값을 갖는 제1 채널을 식별하는 단계;
   (c) 상기 제1 채널에 대응하는 신호를 상기 기지국에 전송하는 단계; 및
   (d) 상기 기지국에 수신된 수신신호에서 상기 제1 채널을 제외한 n-1개의 채널에 대하여 상기 단계 (b) 및 단계 (c)를 반복하여 수행하는 단계;
   를 포함하고,
   상기 단계 (b)는,
   (b-1) 첫 번째 서브 프레임으로부터 상기 PSSS 및 상기 SSSS를 디코딩하는 단계; 및
   (b-2) 두 번째 이후의 서브 프레임으로부터 상기 DMRS를 디코딩하는 단계;
   를 포함하고,
   상기 PSSS는 상관기(correlator)에 의해 디코딩되며, 상기 SSSS는 정합 필터(matched filter)에 의해 디코딩되며,
   상기 단계 (b)에서 추정된 상기 n개의 채널 값 중 채널 값이 가장 큰 채널과 채널 값이 두 번째로 큰 채널의 채널 값의 차이가 채널 추정 오차를 고려하여 미리 결정된 임계치 이하인 경우,
   상기 단계 (c)에서는, 채널 값이 가장 큰 채널에 대응하는 신호 및 채널 값이 두 번째로 큰 채널에 대응하는 신호 중 임의로 선택된 신호를 상기 기지국에 전송하는 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 단계 (b) 내지 단계 (d)는 상기 기지국에 연결되어 통신하는 서브 프로세서(sub-processor)에 의해 수행되는, 방법.
3. 제2항에 있어서,
   상기 기지국은 상기 n개의 단말로부터 전송된 신호를 수신하여 상기 서브 프로세서에 재전송하는, 방법.
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