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KR20170006587A - Beamforming method and device for joint localization and data transmission in distributed antenna systems - Google Patents

Beamforming method and device for joint localization and data transmission in distributed antenna systems Download PDF

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KR20170006587A
KR20170006587A KR1020150097426A KR20150097426A KR20170006587A KR 20170006587 A KR20170006587 A KR 20170006587A KR 1020150097426 A KR1020150097426 A KR 1020150097426A KR 20150097426 A KR20150097426 A KR 20150097426A KR 20170006587 A KR20170006587 A KR 20170006587A
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국방과학연구소
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Abstract

본 발명은 신호를 송신하는 송신기와 상기 신호를 수신하는 수신기 사이에는 비동기화 오차가 존재하는 통신 시스템에서 전력 소모가 최소화되도록 하는 빔포밍 벡터를 조정하는 빔포밍 방법 및 장치에 관한 것으로, 1통신부를 이용하여 상기 단말로 제1신호를 전송하고, 제2통신부를 이용하여 상기 단말로 전송하는 단계, 상기 복수의 신호들의 도착 시간 차이(Time Difference Of Arrival; TDOA)에 기반하여 상기 단말의 위치를 추정하는 단계, 상기 빔포밍 벡터에 기반하여 상기 단말로 데이터를 전송하는 단계, 상기 단말로부터 상기 단말이 데이터를 수신한 데이터 레이트에 대한 정보를 수신하는 단계 및 상기 추정된 단말의 위치 및 상기 단말의 실제의 위치 간의 위치 정확도가 소정의 위치 정확도의 범위 내가 아닌 경우 또는 상기 수신한 데이터 레이트가 소정의 데이터 레이트에 비해 더 작은 경우, 상기 데이터의 전송에 대한 전력 소비가 최소화되도록 상기 빔포밍 벡터를 조정하는 단계를 포함한다.The present invention relates to a beamforming method and apparatus for adjusting a beamforming vector such that power consumption is minimized in a communication system in which there is an asynchronous error between a transmitter for transmitting a signal and a receiver for receiving the signal, Transmitting a first signal to the terminal using the second communication unit and transmitting the first signal to the terminal using the second communication unit, estimating a location of the terminal based on a Time Difference Of Arrival (TDOA) of the plurality of signals, Transmitting data to the terminal based on the beamforming vector, receiving information on a data rate at which the terminal received data from the terminal, and transmitting the estimated position of the terminal and the actual Is not within a predetermined range of positional accuracy, or if the received data rate is less than If more than the defined data rate small, and a step of adjusting the beam-forming vector is the power consumption for the transmission of the data is minimized.

Description

위치 추정 서비스 및 데이터 통신을 동시에 지원하기 위한 분산 안테나 시스템에서의 빔포밍 방법 및 장치{BEAMFORMING METHOD AND DEVICE FOR JOINT LOCALIZATION AND DATA TRANSMISSION IN DISTRIBUTED ANTENNA SYSTEMS}BACKGROUND OF THE INVENTION Field of the Invention [0001] The present invention relates to a beamforming method and apparatus in a distributed antenna system for simultaneously supporting a position estimation service and a data communication,

기분 분야는 빔포밍 벡터를 제공하는 기술에 관한 것으로, 특히, 기지국 및 단말의 통신 환경에 따라 빔포밍 벡터를 조정하는 빔포밍 방법 및 장치에 관한 것이다.Field of the Invention relates to a technology for providing a beamforming vector, and more particularly, to a beamforming method and apparatus for adjusting a beamforming vector according to a communication environment of a base station and a terminal.

이동 통신 시스템은 정보 사회로의 발전함에 따라 사회, 경제, 문화 활동의 기반 인프라로서의 핵심 기술이 되고 있다. 높은 정보 전송 율과 낮은 전송 오류율을 목적으로 하는 전송 신호를 생성하는 방법 및 다중 안테나를 이용한 빔포밍(beamforming) 방법에 대한 연구가 진행되어 왔다. 이동 통신 시스템의 발전에 따라 이동 통신 시스템은 단순히 데이터 통신을 제공하는 수단이 아닌 다양한 서비스를 제공할 수 있다. 근래에는 통신망에서 이동 단말의 위치를 추정하는 기술이 각광받고 있다. 즉, 실내, 빌딩 숲 속과 같은 GPS 음영지역, 태풍, 지진과 같은 자연 재해를 비롯하여 테러, 가스 유출, 전쟁 등과 같은 대규모 사고로 인한 재난 및 긴급 상황에서 사용자의 위치를 파악하는 기술이 활발히 연구되고 있다.As the mobile communication system evolves into information society, it becomes a core technology as infrastructure for social, economic and cultural activities. A method of generating a transmission signal for a high information transmission rate and a low transmission error rate and a beamforming method using multiple antennas have been studied. 2. Description of the Related Art [0002] With the development of mobile communication systems, a mobile communication system can provide various services rather than simply providing data communication. Recently, a technology for estimating the position of a mobile terminal in a communication network has attracted attention. In other words, technologies for locating users in disasters and emergencies caused by large-scale accidents such as terrorism, gas leakage, and war, as well as natural disasters such as indoor and building shadows, typhoons and earthquakes, have.

측위 기술은 사용자 혹은 이동 단말의 위치를 측정하기 위한 기술일 수 있다. 측위 기술은 통신 망의 기지국 수신 신호를 이용하는 네트워크에 기반하는 방식과 이동 단말에 장착된 GPS 수신기 등을 이용하는 단말에 기반하는 방식으로 구분할 수 있다. 또한, 상기의 방식들을 혼합하여 사용하는 혼합 방식도 있을 수 있다.The positioning technique may be a technique for measuring the position of a user or a mobile terminal. The positioning technique can be classified into a method based on a network using a base station received signal of a communication network and a method based on a terminal using a GPS receiver mounted on the mobile terminal. In addition, there may be a mixing method in which the above methods are mixed and used.

네트워크에 기반하는 방식은 위치 정확도가 기지국의 셀 크기 및 측정 방식에 따라 차이가 많을 수 있으며, 일반적으로 수백 미터에서 수 킬로미터의 측정 오차를 가질 수 있다. 이에 반해, 단말에 기반하는 방식은 단말에 GPS 수신기와 같은 신호 수신 장치를 추가로 장착해야 할 수 있다. 단말에 기반하는 방식은 네트워크에 기반하는 방식에 비해 위치 정확도가 높을 수 있다. 그러나, 단말에 기반하는 방식은 높은 건물이 밀집된 도심 지역, 산림, 실내 등과 같은 GPS 음영 지역에서 GPS 수신 신호를 제대로 수신하지 못해 위치 추정에 어려움을 겪을 수 있다.The network-based approach may have different location accuracies depending on the cell size and measurement method of the base station, and may typically have measurement errors of several hundred meters to several kilometers. On the other hand, the terminal-based method may require the terminal to additionally include a signal receiving device such as a GPS receiver. The terminal-based approach may be more accurate than the network-based approach. However, the terminal-based method may be difficult to estimate the location because it does not properly receive the GPS reception signal in the shadowed area of the GPS, such as a densely populated urban area, forest, or indoor area.

이러한 종래 측위 기술은 위치 정확도 향상을 목적으로 제안되어 왔다. 하지만, 위치 추정 서비스 이외의 서비스를 위치 추정 서비스와 함께 제공하는 장치나 방법에 대한 연구는 미비한 상태이다. 이에 따라, 위치 추정 서비스를 제공함에 있어서, 기존 통신 망의 원천적인 요구사항인 데이터 통신과의 고려가 요구되는 실정이다. Such conventional positioning techniques have been proposed for the purpose of improving positional accuracy. However, there is no research on the apparatus and method for providing services other than the position estimation service together with the position estimation service. Accordingly, in providing the location estimation service, it is required to consider the data communication, which is a fundamental requirement of the existing communication network.

한국공개특허 제10-2014-0014355호 (공개일:2015년 2월 27일)에는 빔포밍 벡터를 조정하는 장치 및 방법이 개시되어 있다. 특히, 기지국에서 단말기로 전송한 신호의 도착시각(time of arrival, TOA)을 기반으로 단말의 위치를 추정하는 방법을 이용하여 빔포밍 벡터를 생성하는 장치와 방법이 개시되어 있다. 도착 시간(TOA)을 기반으로 빔포밍 벡터를 생성하는 방법은 기지국과 단말기 간에 동기식 통신을 수행한다는 전제하에서만 사용될 수 있다. 즉, 기지국과 단말기가 비동기 통신을 수행하는 경우라면 개시된 장치와 방법으로는 빔포밍 벡터를 생성할 수 없게 된다. Korean Patent Publication No. 10-2014-0014355 (published on Feb. 27, 2015) discloses an apparatus and method for adjusting a beamforming vector. In particular, an apparatus and method for generating a beamforming vector using a method of estimating a position of a terminal based on a time of arrival (TOA) of a signal transmitted from a base station to a terminal are disclosed. The method of generating the beamforming vector based on the arrival time (TOA) can be used only on the assumption that synchronous communication is performed between the base station and the terminal. That is, if the base station and the terminal perform asynchronous communication, the disclosed apparatus and method can not generate a beamforming vector.

본 발명은 전술한 문제 및 다른 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다. The present invention is directed to solving the above-mentioned problems and other problems.

또 다른 목적은, 기지국과 단말기가 비동기식 통신을 수행하는 경우에 전력 소모가 최소화되도록 하는 빔포밍 벡터를 조정하는 빔포밍 방법 및 장치에 관한 것이다. Another object is to a beamforming method and apparatus for adjusting a beamforming vector such that power consumption is minimized when the base station and the terminal perform asynchronous communication.

상기와 같은 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른According to an embodiment of the present invention for realizing the above-mentioned problem

본 발명의 일 실시 예에 따른 전자 장치에 의해 수행되는 단말에 대한 기지국의 빔포밍 벡터를 생성하는 방법은, 제1 빔포밍 벡터를 이용하여 빔포밍 코베리언스 행렬을 생성하는 단계, 방법 1을 위해 피셔 정보행렬의 하한을 계산하는 단계; 방법 2를 위해 블락 코오디네이트 이터레이티브 방법 (Block coordinate iterative method) 에 의해 피셔 정보행렬을 계산하는 단계; 방법 1과 방법 2에 대하여 양성 반-한정(positive semidefinite)에 대한 슈어 컴플리먼트 조건(Schur complement condition)을 적용하고, 상기 빔포밍 코베리언스 행렬을 이용하여 추정된 단말의 위치 및 상기 단말의 실제의 위치 간의 위치 정확도에 관한 행렬을 생성하는 단계; 상기 생성된 빔포밍 코베리언스 행렬을 이용하는 상기 단말이 상기 기지국으로부터 데이터를 수신한 데이터 레이트에 관한 함수 중 컨벡스(convex)가 아닌 부분을 선형화하는 단계; 상기 위치 정확도에 대한 행렬 및 상기 선형화된 상기 데이터 레이트에 관한 함수에 기반하여 상기 위치 정확도가 소정의 위치 정확도 범위 내인 제1 조건 및 상기 데이터 레이트가 소정의 데이터 레이트 이상인 제2 조건을 만족하는 로컬 빔포밍 코베리언스 행렬을 생성하는 단계; 상기 로컬 빔포밍 코베리언스 행렬에 기반하여 상기 데이터의 전송에 대한 전력 소비가 최소화되도록 하는 제3 조건을 만족하는 제2 빔포밍 벡터를 생성하는 단계; 및 방법 1과 방법 2 중 전력 소비량을 계산하여 이 중 최소 전력을 생성하는 빔포밍 벡터를 선택하는 단계를 포함한다.A method of generating a beamforming vector of a base station for a terminal performed by an electronic device according to an embodiment of the present invention includes generating a beamforming Covariance matrix using a first beamforming vector, Calculating a lower limit of the Weiss Fischer information matrix; Calculating a Fisher information matrix by a block coordinate iterative method for method 2; A Schur complement condition for positive semidefinite is applied to Method 1 and Method 2 and the position of the terminal estimated using the beamforming Covariance matrix and the position of the terminal Generating a matrix of positional accuracy between actual positions; Linearizing a non-convex portion of a function related to a data rate at which the terminal receives data from the base station using the generated beamforming Covariance matrix; A first condition that the position accuracy is within a predetermined position accuracy range based on a matrix for the position accuracy and a function related to the linearized data rate and a second condition that the data rate is equal to or greater than a predetermined data rate. Generating a Forming Covariance matrix; Generating a second beamforming vector satisfying a third condition such that power consumption for transmission of the data is minimized based on the local beamforming Covariance matrix; And calculating a power consumption of Method 1 and Method 2 to select a beamforming vector that generates a minimum power among the calculated power consumption.

본 발명의 일 실시 예에 따른 전자 장치는, 제1 빔포밍 벡터를 이용하여 빔포밍 코베리언스 행렬을 생성하는 빔포밍 코베리언스 행렬 생성부, 방법 1과 방법 2를 위해 피셔 정보 행렬의 하한의 계산 및 플락 코오디네이트 이터레이티브 방법 (Block coordinate iterative method)를 계산하고, 이에 대해 양성 반-한정(positive semidefinite)에 대한 슈어 컴플리먼트 조건(Schur complement condition)을 적용하며, 상기 빔포밍 코베리언스 행렬을 이용하여 추정된 단말의 위치 및 상기 단말의 실제의 위치 간의 위치 정확도에 관한 행렬을 생성하는 위치 정확도 생성부, 상기 생성된 빔포밍 코베리언스 행렬을 이용하는 상기 단말이 상기 기지국으로부터 데이터를 수신한 데이터 레이트에 관한 함수 중 컨벡스(convex)가 아닌 부분을 선형화하는 선형화부, 상기 위치 정확도에 대한 행렬 및 상기 선형화된 상기 데이터 레이트에 관한 함수에 기반하여 상기 위치 정확도가 소정의 위치 정확도의 범위 내인 제1 조건 및 상기 데이터 레이트가 소정의 데이터 레이트 이상인 제2 조건을 만족하는 로컬 빔포밍 코베리언스 행렬을 생성하고, 상기 로컬 빔포밍 코베리언스 행렬에 기반하여 상기 데이터의 전송에 대한 전력 소비가 최소화되도록 하는 제3 조건을 만족하는 제2 빔포밍 벡터를 생성하는 제어부를 포함한다.An electronic device according to an embodiment of the present invention includes a beamforming Covariance matrix generator for generating a beamforming Covariance matrix using a first beamforming vector, Calculating a block coordinate iterative method and applying a Schur complement condition for a positive semidefinite to the block coordinate iterative method, A position accuracy generator for generating a matrix about positional accuracy between a position of a terminal estimated using a Covariance matrix and an actual position of the terminal, a terminal using the generated beamforming Covariance matrix, A linearization unit for linearizing a non-convex part of a function related to a data rate at which data is received, And a local beamforming Correlation matrix satisfying a first condition that the positional accuracy is within a range of predetermined positional accuracy and a second condition that the data rate is equal to or greater than a predetermined data rate based on a function related to the linearized data rate, And generating a second beamforming vector that satisfies a third condition such that power consumption for transmission of the data is minimized based on the local beamforming Covariance matrix.

본 발명에 따른 단말기 및 그 제어 방법의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.Effects of the terminal and the control method according to the present invention will be described as follows.

기지국과 단말 간의 클락 오프셋이 존재하는 비동기 상황이 고려되기 때문에, 비동기화된 시스템에서도 데이터의 전송에 대한 전력 소비가 최소화되도록 빔포밍 벡터를 조정할 수 있다. Since the asynchronous situation in which the clock offset between the base station and the terminal exists is considered, the beamforming vector can be adjusted so that power consumption for data transmission is minimized even in an asynchronous system.

본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects obtained by the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description will be.

도 1은 일 예에 따른 단말기의 위치를 추정하는 방법을 설명하기 위한 개념도
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템의 구성도
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자 장치의 제어방법을 구체적으로 설명하기 위한 개념도
도 4는 일 예에 따른 빔포밍 코베리언스 행렬에 기반하여 빔포밍 벡터를 조정하는 방법의 흐름도
도 5는 일 예에 따른 두 단말들 간의 거리 차이에 따른 빔포밍 벡터 조정 시스템을 나타내는 개념도
도 6은 일 예에 따른 두 단말들 간의 거리 차이에 따른 기지국들의 평균 소비 전력을 나타내는 그래프
도 7은 도 4에서 상술한 두 가지의 서로 다른 빔포밍 설계 기법을 선택적으로 사용한 결과를 보여주는 그래프
도 8은 일 예에 따른 배치된 기지국들 및 단말기들
도 9 및 도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자 장치를 설명하기 위한 블록도들
FIG. 1 is a conceptual diagram for explaining a method of estimating a position of a terminal according to an example;
2 is a block diagram of a wireless communication system according to an embodiment of the present invention.
3 is a conceptual diagram for explaining a control method of an electronic device according to an embodiment of the present invention.
4 is a flowchart of a method of adjusting a beamforming vector based on a beamforming Covariance matrix according to an example.
5 is a conceptual diagram illustrating a beamforming vector adjustment system according to a distance difference between two terminals according to an example;
6 is a graph showing average power consumption of base stations according to a distance difference between two terminals according to an example;
FIG. 7 is a graph showing the results of selectively using the two different beam-forming design techniques described above with reference to FIG.
FIG. 8 is a block diagram of an exemplary embodiment of the present invention,
9 and 10 are block diagrams illustrating an electronic device according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, wherein like reference numerals are used to designate identical or similar elements, and redundant description thereof will be omitted. The suffix "module" and " part "for the components used in the following description are given or mixed in consideration of ease of specification, and do not have their own meaning or role. In the following description of the embodiments of the present invention, a detailed description of related arts will be omitted when it is determined that the gist of the embodiments disclosed herein may be blurred. It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are intended to provide further explanation of the invention as claimed. , ≪ / RTI > equivalents, and alternatives.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Terms including ordinals, such as first, second, etc., may be used to describe various elements, but the elements are not limited to these terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, . On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.

본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.In the present application, the terms "comprises", "having", and the like are used to specify that a feature, a number, a step, an operation, an element, a component, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.

도 1은 일 예에 따른 단말기의 위치를 추정하는 방법을 도시한다.FIG. 1 illustrates a method of estimating a position of a terminal according to an example.

본 명세서에서 설명되는 단말기에는 휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(personal digital assistants), PMP(portable multimedia player), 네비게이션, 슬레이트 PC(slate PC), 태블릿 PC(tablet PC), 울트라북(ultrabook), 웨어러블 디바이스(wearable device, 예를 들어, 워치형 단말기 (smartwatch), 글래스형 단말기 (smart glass), HMD(head mounted display)) 등이 포함될 수 있다. The terminal described in this specification may be a mobile phone, a smart phone, a laptop computer, a digital broadcasting terminal, a personal digital assistant (PDA), a portable multimedia player (PMP), a navigation device, a slate PC, A tablet PC, an ultrabook, a wearable device (e.g., a smartwatch, a smart glass, a head mounted display (HMD), etc.) .

상기 단말기는 이동통신 모듈을 구비하고, 상기 이동통신 모듈은 이동통신을 위한 기술표준들 또는 통신방식(예를 들어, GSM(Global System for Mobile communication), CDMA(Code Division Multi Access), WCDMA(Wideband CDMA), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), LTE(Long Term Evolution) 등)에 따라 구축된 이동 통신망 상에서 기지국, 외부의 단말, 서버 중 적어도 하나와 무선 신호를 송수신한다The mobile terminal includes a mobile communication module, and the mobile communication module includes a mobile communication module, a mobile communication module, and a mobile communication module. The mobile communication module includes at least one of technical standards or a communication method (e.g., Global System for Mobile communication, CDMA, WCDMA, (E.g., CDMA), HSDPA (High Speed Downlink Packet Access), LTE (Long Term Evolution), etc.)

또한, 상기 단말기는 위치정보 모듈을 구비할 수 있다. 위치정보 모듈은 단말기의 위치를 획득하기 위한 것으로, 대표적인 예로는 GPS(Global Position System) 모듈 및 WiFi(Wireless Fidelity) 모듈을 포함할 수 있다. 상기 GPS모듈은 3개 이상의 위성으로부터 떨어진 거리 정보와 정확한 시간 정보를 산출한 다음 상기 산출된 정보에 삼각법을 적용함으로써, 위도, 경도, 및 고도에 따른 3차원의 현 위치 정보를 정확히 산출할 수 있다. 현재, 3개의 위성을 이용하여 위치 및 시간 정보를 산출하고, 또 다른 1개의 위성을 이용하여 상기 산출된 위치 및 시간 정보의 오차를 수정하는 방법이 널리 사용되고 있다. 또한, GPS 모듈은 현 위치를 실시간으로 계속 산출함으로써 속도 정보를 산출할 수 있다. 다만, 실내와 같이 위성 신호의 음영 지대에서는 GPS 모듈을 이용하여 정확히 단말기의 위치를 측정하는 것이 어렵다. 이에 따라, GPS 방식의 측위를 보상하기 위해, WPS (WiFi Positioning System)이 활용될 수 있다. In addition, the terminal may include a location information module. The location information module is for acquiring the location of the terminal, and representative examples thereof may include a Global Position System (GPS) module and a WiFi (Wireless Fidelity) module. The GPS module calculates distance information and accurate time information from three or more satellites, and then applies trigonometry to the calculated information, thereby accurately calculating three-dimensional current location information according to latitude, longitude, and altitude . At present, a method of calculating position and time information using three satellites and correcting an error of the calculated position and time information using another satellite is widely used. In addition, the GPS module can calculate speed information by continuously calculating the current position in real time. However, it is difficult to accurately measure the position of a terminal using a GPS module in a shadow area of a satellite signal, such as in a room. Accordingly, a WPS (WiFi Positioning System) can be utilized to compensate the positioning of the GPS system.

와이파이 위치추적 시스템(WPS: WiFi Positioning System)은 단말기에 구비된 WiFi모듈 및 상기 WiFi모듈과 무선신호를 송신 또는 수신하는 무선 AP(Wireless Access Point)를 이용하여, 단말기의 위치를 추적하는 기술로서, WiFi를 이용한 WLAN(Wireless Local Area Network)기반의 위치 측위 기술을 의미한다. A WiFi Positioning System (WPS) is a technology for tracking a position of a terminal using a WiFi module provided in the terminal and a wireless AP (Wireless Access Point) transmitting or receiving a wireless signal with the WiFi module, Means a wireless local area network (WLAN) based positioning technology using WiFi.

와이파이 위치추적 시스템은 와이파이 위치측위 서버, 단말기, 상기 단말기와 접속된 무선 AP, 임의의 무선 AP정보가 저장된 데이터 베이스를 포함할 수 있다.The WiFi location tracking system may include a Wi-Fi location server, a terminal, a wireless AP connected to the terminal, and a database in which certain wireless AP information is stored.

무선 AP와 접속 중인 단말기는 와이파이 위치 측위 서버로 위치정보 요청 메시지를 전송할 수 있다.The terminal connected to the wireless AP can transmit the location information request message to the Wi-Fi location server.

와이파이 위치측위 서버는 단말기의 위치정보 요청 메시지(또는 신호)에 근거하여, 단말기와 접속된 무선 AP의 정보를 추출한다. 상기 단말기와 접속된 무선 AP의 정보는 단말기를 통해 상기 와이파이 위치측위 서버로 전송되거나, 무선 AP에서 와이파이 위치측위 서버로 전송될 수 있다.The Wi-Fi position location server extracts information of the wireless AP connected to the terminal based on the location information request message (or signal) of the terminal. The information of the wireless AP connected to the terminal may be transmitted to the Wi-Fi position location server through the terminal or may be transmitted from the wireless AP to the Wi-Fi location server.

상기 단말기의 위치정보 요청 메시지에 근거하여, 추출되는 무선 AP의 정보는 MAC Address, SSID, RSSI, 채널정보, Privacy, Network Type, 신호세기(Signal Strength) 및 노이즈 세기(Noise Strength )중 적어도 하나일 수 있다.The information of the wireless AP to be extracted based on the location information request message of the terminal includes at least one of MAC Address, SSID, RSSI, channel information, Privacy, Network Type, Signal Strength and Noise Strength .

와이파이 위치측위 서버는 위와 같이, 단말기와 접속된 무선 AP의 정보를 수신하여, 미리 구축된 데이터베이스로부터 단말기가 접속 중인 무선 AP와 대응되는 무선 AP 정보를 추출할 수 있다. 이때, 상기 데이터 베이스에 저장되는 임의의 무선 AP 들의 정보는 MAC Address, SSID, 채널정보, Privacy, Network Type, 무선 AP의 위경도 좌표, 무선 AP가 위치한 건물명, 층수, 실내 상세 위치정보(GPS 좌표 이용가능), AP소유자의 주소, 전화번호 등의 정보일 수 있다. 이때, 측위 과정에서 이동형 AP나 불법 MAC 주소를 이용하여 제공되는 무선 AP를 측위 과정에서 제거하기 위해, 와이파이 위치측위 서버는 RSSI 가 높은 순서대로 소정 개수의 무선 AP 정보만을 추출할 수도 있다.As described above, the Wi-Fi position location server can receive the information of the wireless AP connected to the terminal and extract the wireless AP information corresponding to the wireless AP to which the terminal is connected from the pre-established database. In this case, the information of any wireless APs stored in the database includes at least one of MAC address, SSID, channel information, privacy, network type, radius coordinates of the wireless AP, building name, Available), the address of the AP owner, telephone number, and the like. At this time, in order to remove the wireless AP provided using the mobile AP or the illegal MAC address in the positioning process, the Wi-Fi location server may extract only a predetermined number of wireless AP information in order of RSSI.

이후, 와이파이 위치측위 서버는 데이터 베이스로부터 추출된 적어도 하나의 무선 AP 정보를 이용하여 단말기의 위치정보를 추출(또는 분석)할 수 있다. 포함된 정보와 상기 수신된 무선 AP 정보를 비교하여, 상기 단말기의 위치정보를 추출(또는 분석)한다. Then, the Wi-Fi location server can extract (or analyze) location information of the terminal using at least one wireless AP information extracted from the database. And compares the received information with the received wireless AP information to extract (or analyze) the location information of the terminal.

단말기의 위치정보를 추출(또는 분석)하기 위한 방법으로, Cell-ID 방식, 핑거 프린트 방식, 삼각 측량 방식 및 랜드마크 방식 등이 활용될 수 있다. A Cell-ID method, a fingerprint method, a triangulation method, a landmark method, and the like can be utilized as a method for extracting (or analyzing) position information of a terminal.

Cell-ID 방식은 단말기가 수집한 주변의 무선 AP 정보 중 신호 세기가 가장 강한 무선 AP의 위치를 단말기의 위치로 결정하는 방법이다. 구현이 단순하고 별도의 비용이 들지 않으며 위치 정보를 신속히 얻을 수 있다는 장점이 있지만 무선 AP의 설치 밀도가 낮으면 측위 정밀도가 떨어진다는 단점이 있다. The Cell-ID method is a method for determining the location of the wireless AP having the strongest signal strength among the neighboring wireless AP information collected by the terminal as the location of the terminal. Although the implementation is simple, it does not cost extra and it can acquire location information quickly, but there is a disadvantage that positioning accuracy is lowered when the installation density of the wireless AP is low.

핑거프린트 방식은 서비스 지역에서 참조위치를 선정하여 신호 세기 정보를 수집하고, 수집한 정보를 바탕으로 단말기에서 전송하는 신호 세기 정보를 통해 위치를 추정하는 방법이다. 핑거프린트 방식을 이용하기 위해서는, 사전에 미리 전파 특성을 데이터베이스화할 필요가 있다. The fingerprint method collects signal strength information by selecting a reference position in a service area, and estimates the position based on the signal strength information transmitted from the terminal based on the collected information. In order to use the fingerprint method, it is necessary to previously convert the propagation characteristics into a database.

삼각 측량 방식은 적어도 세개의 무선 AP의 좌표와 단말기 사이의 거리를 기초로 단말기의 위치를 연산하는 방법이다. 단말기와 무선 AP사이의 거리를 측정하기 위해, 신호 세기를 거리 정보로 변환하거나, 무선 신호가 전달되는 시간(Time of Arrival, ToA)을 이용할 수 있다. The triangulation method is a method of calculating the position of the terminal based on the coordinates of at least three wireless APs and the distance between the terminals. In order to measure the distance between the terminal and the wireless AP, the signal strength may be converted into distance information or the time of arrival (ToA) of the wireless signal may be used.

랜드마크 방식은 위치를 알고 있는 랜드마크 발신기를 이용하여 단말기의 위치를 측정하는 방법이다. The landmark method is a method of measuring the position of a terminal using a landmark transmitter that knows the location.

이렇게 추출된 단말기의 위치정보는 상기 와이파이 위치측위 서버를 통해 단말기로 전송됨으로써, 단말기는 위치정보를 획득할 수 있다.The location information of the extracted terminal is transmitted to the terminal through the Wi-Fi location server, so that the terminal can acquire the location information.

단말기는 적어도 하나의 무선 AP 에 접속됨으로써, 위치 정보를 획득할 수 있다. 이때, 단말기의 위치 정보를 획득하기 위해 요구되는 무선 AP의 개수는 단말기가 위치한 무선 통신환경에 따라 다양하게 변경될 수 있다. The terminal may be connected to at least one wireless AP to obtain location information. At this time, the number of wireless APs required to acquire the location information of the terminal may be variously changed according to the wireless communication environment in which the terminal is located.

한편, 단말기의 위치를 추정하는 방법으로 도 1과 같은 네트워크가 고려될 수 있다. 도 1의 네트워크는 복수의 기지국들(A 내지 C)과 복수의 단말기들을 포함한다. Meanwhile, a network as shown in FIG. 1 may be considered as a method of estimating the position of a terminal. The network of FIG. 1 includes a plurality of base stations A to C and a plurality of terminals.

여기서, 단말기는 상기 기지국들의 위치 정보를 정확히 아는 것을 전제로 한다. 예를 들어, 기지국은 단말기에 전송하는 신호에 고유의 위치 정보를 포함하여 전송할 수 있다. 다른 예를 들어, 단말기는 메모리 또는 서버에 저장되어 있는 기지국의 위치 정보를 획득할 수 있다. Here, the terminal assumes that the location information of the base stations is known accurately. For example, the base station can transmit the signal including the unique position information to the signal transmitted to the terminal. As another example, the terminal may acquire location information of a base station stored in a memory or a server.

더불어, 신호를 송신하는 송신기와 상기 신호를 수신하는 수신기 사이에는 비동기화 오차가 존재한다고 전제한다. 예를 들어, 송신 단말기와 수신 단말기, 또는 단말기와 기지국 간에는 비동기화 오차가 존재하는 것으로 가정한다. In addition, it is assumed that there is an asynchronous error between the transmitter that transmits the signal and the receiver that receives the signal. For example, it is assumed that there is an asynchronization error between the transmitting terminal and the receiving terminal, or between the terminal and the base station.

상술한 전제하에서, 기지국은 단말기로 신호를 전송할 수 있다. 송수신기간의 비동기화 가정으로 인해 단말기는 하나의 기지국이 아닌 두 기지국의 수신시간의 차로 거리정보를 획득한다. 그리고, 단말기는 신호가 생성된 두 기지국을 초점으로 하는 가상의 쌍곡선을 생성하고, 생성된 쌍곡선들의 교점을 단말기의 위치로 추정할 수 있다. Under the above-mentioned premise, the base station can transmit a signal to the terminal. Due to the asynchronous assumption of the transmission / reception period, the terminal obtains the distance information by the difference of the reception times of two base stations, not one base station. Then, the terminal can generate a virtual hyperbola focusing on the two base stations from which the signal is generated, and estimate the intersection of the generated hyperbolas as the position of the terminal.

이러한 신호의 전송 도착 시각의 차를 기반으로 단말의 위치를 추정하는 방법을 도착시간 차이(time of difference arrival, TDOA) 방법이라고 호칭한다. A method of estimating the position of the UE based on the difference in transmission arrival time of such a signal is referred to as a time of difference arrival (TDOA) method.

상기 도착시간 차이(TDOA) 방법은 신호의 송신기 및 수신기 간의 비동기화를 전제로 한다. The TDOA method assumes asynchronization between a transmitter and a receiver of a signal.

다른 예로, 단말기는 복수의 기지국들로 신호를 전송할 수 있다. 송수신기간의 비동기화 가정으로 인해 기지국들은 상기 단말기로부터 수신된 신호의 수신시간의 차로 거리정보를 획득한다. 상기 복수의 기지국들은 상기 단말로부터 수신된 신호의 도착시간 차이(TDOA)를 이용하여 상기 단말기의 위치를 추정할 수 있다. As another example, a terminal may transmit signals to a plurality of base stations. Due to the asynchronous assumption of the transmission / reception period, the base stations acquire the distance information by the difference in the reception time of the signal received from the terminal. The plurality of base stations can estimate the location of the terminal using a time difference of arrival (TDOA) of a signal received from the terminal.

전자 장치에 의해 수행되는, 빔포밍 벡터에 기반하여 단말로 신호를 전송하는 단계, 상기 전송된 신호에 기반하여 상기 단말의 위치를 추정하는 단계, 상기 빔포밍 벡터에 기반하여 상기 단말로 데이터를 전송하는 단계, 상기 단말로부터 상기 단말이 데이터를 수신한 데이터 레이트에 대한 정보를 수신하는 단계 및 상기 추정된 단말의 위치 및 상기 단말의 실제의 위치 간의 위치 정확도가 소정의 위치 정확도의 범위 내가 아닌 경우 또는 상기 수신한 데이터 레이트가 소정의 데이터 레이트에 비해 더 작은 경우, 상기 데이터의 전송에 대한 전력 소비가 최소화되도록 상기 빔포밍 벡터를 조정하는 단계를 포함하는, 빔포밍 벡터 조정 방법이 제공된다.The method includes transmitting a signal to a terminal based on a beamforming vector performed by an electronic device, estimating a position of the terminal based on the transmitted signal, transmitting data to the terminal based on the beamforming vector, Receiving information on a data rate at which the terminal received data from the terminal, and determining whether the position accuracy between the estimated position of the terminal and the actual position of the terminal is not within a predetermined range of positional accuracy Adjusting the beamforming vector such that power consumption for transmission of the data is minimized when the received data rate is smaller than a predetermined data rate.

상기 신호를 전송하는 단계는 파일럿 구간 및 데이터 전송 구간 중 상기 파일럿 구간 동안 상기 신호를 전송할 수 있다.The transmitting of the signal may transmit the signal during the pilot interval of the pilot interval and the data transmission interval.

상기 단말로 전송되는 신호는 복수일 수 있다.A plurality of signals may be transmitted to the terminal.

상기 복수의 신호들은 상기 전자 장치의 복수의 안테나들을 통해 각각 전송될 수 있다.The plurality of signals may be transmitted through a plurality of antennas of the electronic device, respectively.

상기 단말의 위치를 추정하는 단계는 상기 복수의 신호들의 각 도착 시간 차이(Time Difference Of Arrival; TDOA)에 기반하여 상기 단말의 위치를 추정할 수 있다.The step of estimating the location of the terminal may estimate the location of the terminal based on a Time Difference Of Arrival (TDOA) of the plurality of signals.

상기 빔포밍 벡터 조정 방법은 상기 위치 정확도가 상기 소정의 위치 정확도의 범위 내인지 여부를 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.The beamforming vector adjustment method may further include determining whether the position accuracy is within the predetermined position accuracy range.

상기 빔포밍 벡터 조정 방법은 상기 단말이 데이터를 수신한 데이터 레이트가 상기 소정의 데이터 레이트에 비해 더 큰지 여부를 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.The beamforming vector adjustment method may further include determining whether a data rate at which the terminal received the data is greater than the predetermined data rate.

상기 신호는 상기 전자 장치와 상기 단말이 공유하는 파일럿 코드를 포함하는 파일럿 정보 및 상기 빔포밍 벡터 중 적어도 하나를 이용하여 생성될 수 있다.The signal may be generated using at least one of the beamforming vector and the pilot information including a pilot code shared by the electronic device and the terminal.

상기 단말이 데이터를 수신한 데이터 레이트는 상기 단말의 유효 채널 이득 및 상기 전자 장치가 다른 단말을 위해 전송한 신호에 기반하여 계산될 수 있다.The data rate at which the terminal received the data may be calculated based on the effective channel gain of the terminal and the signal transmitted by the electronic device for the other terminal.

상기 위치 정확도는 상기 빔포밍 벡터와 관련된 피셔 정보 행렬에 기반하여 계산될 수 있다.The positional accuracy can be calculated based on a Fisher information matrix associated with the beamforming vector.

상기 빔포밍 벡터를 조정하는 단계는 상기 빔포밍 벡터의 빔포밍 코베리언스 행렬을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.The step of adjusting the beamforming vector may comprise generating a beamforming Covariance matrix of the beamforming vector.

상기 빔포밍 벡터를 조정하는 단계는 상기 생성된 빔포밍 코베리언스 행렬을 이용하여 상기 수신한 데이터 레이트에 관한 함수를 선형화함으로써 로컬 빔포밍 코베리언스 행렬을 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.The step of adjusting the beamforming vector may further comprise generating a local beamforming Covariance matrix by linearizing a function on the received data rate using the generated beamforming Covariance matrix.

상기 빔포밍 벡터를 조정하는 단계는 상기 로컬 빔포밍 코베리언스 행렬에 기반하여 상기 빔포밍 벡터를 조정하는 단계를 더 포함할 수 있다.The step of adjusting the beamforming vector may further comprise adjusting the beamforming vector based on the local beamforming coercivity matrix.

상기 로컬 빔포밍 코베리언스 행렬을 생성하는 단계는 메이져리제이션-미니미제이션(majorization-minimization) 알고리즘을 사용하여 상기 수신한 데이터 레이트에 관한 함수 중 컨벡스(convex)가 아닌 부분을 상기 선형화함으로써 상기 로컬 빔포밍 코베리언스 행렬을 생성할 수 있다.Wherein generating the local beamforming Covariance matrix comprises linearizing the non-convex portion of the function related to the received data rate using a majorization-minimization algorithm, A beamforming Covariance matrix can be generated.

상기 로컬 빔포밍 코베리언스 행렬을 생성하는 단계는 비동기화 오차에 대한 소유 정보량의 정도에 따라 두가지 빔포밍 코베리언스 행렬 생성 방법을 선택하는 단계를 더 포함할 수 있다. Generating the local beamforming Covariance matrix may further comprise selecting two beamforming Covariance matrix generation methods according to the degree of the amount of information possessed for the asynchronization error.

상기 로컬 빔포밍 코베리언스 행렬을 생성하는 단계는 슈어 컴프리먼트 조건 (Schur complement condition)에 따라 측위 요구 조건을 세미 데피니트 프로그래밍 (semi-definite programming: SDP) 형태로 변경하는 단계를 더 포함할 수 있다. The step of generating the local beamforming Covariance matrix may further comprise the step of changing the positioning requirement into a semi-definite programming (SDP) form in accordance with a Schur complement condition. have.

상기 로컬 빔포밍 코베리언스 행렬을 생성하는 단계는 상기 빔포밍 코베리언스 행렬과 관련된 피셔 정보 행렬의 하한을 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다. Generating the local beamforming Covariance matrix may further comprise generating a lower limit of the Fischer information matrix associated with the beamforming Covariance matrix.

상기 로컬 빔포밍 코베리언스 행렬을 생성하는 단계는 상기 빔포밍 코베리언스 행렬과 관련된 피셔 정보 행렬의 컨벡스가 아닌 성질을 컨벡스로 만들기 위해 블락 코오디네이트 이터레이티브 (block coordinate iterative method) 방법을 사용하여 목적이 되고자 하는 기지국의 빔포밍 코베리언스 행렬만 고려하되, 나머지 빔포밍 코베리언스 행렬은 고정시키는 단계를 더 포함할 수 있다. Wherein generating the local beamforming Covariance matrix comprises applying a block coordinate iterative method to convex the non-convex nature of the Fischer information matrix associated with the beamforming Covariance matrix The method may further include the step of considering only the beamforming Covariance matrix of the base station to be used with the remaining beams, and fixing the remaining beamforming Covariance matrix.

전자 장치에 있어서, 빔포밍 벡터에 기반하여 단말로 신호를 전송하는 통신부 및 상기 전송된 신호에 기반하여 상기 단말의 위치를 추정하는 처리부를 포함하고, 상기 통신부는 상기 빔포밍 벡터에 기반하여 상기 단말로 데이터를 전송하고, 상기 단말로부터 상기 단말이 데이터를 수신한 데이터 레이트에 대한 정보를 수신하고, 상기 처리부는 상기 추정된 단말의 위치 및 상기 단말의 실제 위치 간의 위치 정확도가 소정의 위치 정확도의 범위 내가 아닌 경우 또는 상기 데이터 레이트가 소정의 데이터 레이트에 비해 더 작은 경우, 상기 데이터의 전송에 대한 전력 소비가 최소화되도록 상기 빔포밍 벡터를 조정하는, 전자 장치가 제공된다.A communication system comprising: a communication unit for transmitting a signal to a terminal based on a beamforming vector; and a processor for estimating a position of the terminal based on the transmitted signal, the communication unit comprising: Wherein the processor receives information on a data rate at which the terminal received data from the terminal, and the processor determines whether the positional accuracy between the estimated terminal position and the terminal's actual position is within a predetermined range of positional accuracy And adjusting the beamforming vector such that power consumption for transmission of the data is minimized when the data rate is not, or when the data rate is smaller than a predetermined data rate.

전자 장치에 의해 수행되는 단말에 대한 기지국의 빔포밍 벡터를 생성하는 방법에 있어서, 제1 빔포밍 벡터를 이용하여 빔포밍 코베리언스 행렬을 생성하는 단계, 비동기화 오차에 대한 정보량이 클 경우, 제 1 방법인 TDOA기반 위치 추정의 피셔 정보 행렬의 하한을 생성하는 단계, 제 2방법인 블락 코오디네이트 이터레이티브 방법을 사용하는 단계, 제 1방법과 제 2 방법에 대하여 모두 양성 반-한정(positive semidefinite)에 대한 슈어 컴플리먼트 조건(Schur complement condition)을 적용하고, 상기 빔포밍 코베리언스 행렬을 이용하여 추정된 단말의 위치 및 상기 단말의 실제의 위치 간의 위치 정확도에 관한 행렬을 생성하는 단계, 상기 생성된 빔포밍 코베리언스 행렬을 이용하는 상기 단말이 상기 기지국으로부터 데이터를 수신한 데이터 레이트에 관한 함수 중 컨벡스(convex)가 아닌 부분을 선형화하는 단계, 상기 위치 정확도에 대한 행렬 및 상기 선형화된 상기 데이터 레이트에 관한 함수에 기반하여 상기 위치 정확도가 소정의 위치 정확도 범위 내인 제1 조건 및 상기 데이터 레이트가 소정의 데이터 레이트 이상인 제2 조건을 만족하는 로컬 빔포밍 코베리언스 행렬을 생성하는 단계 및 상기 로컬 빔포밍 코베리언스 행렬에 기반하여 상기 데이터의 전송에 대한 전력 소비가 최소화되도록 하는 제3 조건을 만족하는 제2 빔포밍 벡터를 생성하는 단계를 포함하는 빔포밍 벡터 생성 방법이 제공된다.A method of generating a beamforming vector of a base station for a terminal performed by an electronic device, the method comprising: generating a beamforming coercivity matrix using a first beamforming vector; The first method comprises generating a lower limit of the Fisher information matrix of TDOA based position estimates, using a second method, a block coordinate iterative method, a positive semi-limited method for both the first method and the second method a Schur complement condition for a positive semidefinite is applied to generate a matrix of positional accuracy between the position of the estimated terminal using the beamforming Covariance matrix and the actual position of the terminal , A function of the terminal using the generated beamforming Covariance matrix with respect to a data rate at which data is received from the base station, Linearizing a portion that is not convex, a first condition that the positional accuracy is within a predetermined position accuracy range based on a function of the matrix about the positional accuracy and the linearized data rate, Generating a local beamforming Covariance matrix that satisfies a second condition that is equal to or greater than a data rate of the local beamforming Covariance matrix and a third condition that minimizes power consumption for transmission of the data based on the local beamforming Covariance matrix And generating a second beamforming vector to be used for generating the second beamforming vector.

전자 장치에 있어서, 제1 빔포밍 벡터를 이용하여 빔포밍 코베리언스 행렬을 생성하는 빔포밍 코베리언스 행렬 생성부, 피셔 정보 행렬의 하한을 생성하는 단계 및 블락 코오디네이트 이터레이티브 방법을 사용하여 피셔 정보 행렬을 변형하는 피셔 정보 행렬 변형부, 상기 양성 반-한정(positive semidefinite)에 대한 슈어 컴플리먼트 조건(Schur complement condition)을 적용하고, 상기 빔포밍 코베리언스 행렬을 이용하여 추정된 단말의 위치 및 상기 단말의 실제의 위치 간의 위치 정확도에 관한 행렬을 생성하는 위치 정확도 생성부, 상기 생성된 빔포밍 코베리언스 행렬을 이용하는 상기 단말이 상기 기지국으로부터 데이터를 수신한 데이터 레이트에 관한 함수 중 컨벡스(convex)가 아닌 부분을 선형화하는 선형화부, 상기 위치 정확도에 대한 행렬 및 상기 선형화된 상기 데이터 레이트에 관한 함수에 기반하여 상기 위치 정확도가 소정의 위치 정확도의 범위 내인 제1 조건 및 상기 데이터 레이트가 소정의 데이터 레이트 이상인 제2 조건을 만족하는 로컬 빔포밍 코베리언스 행렬을 생성하고, 상기 로컬 빔포밍 코베리언스 행렬에 기반하여 상기 데이터의 전송에 대한 전력 소비가 최소화되도록 하는 제3 조건을 만족하는 제2 빔포밍 벡터를 생성하는 제어부를 포함하는, 전자 장치가 제공된다.CLAIMS What is claimed is: 1. An electronic device comprising: a beamforming Covariance matrix generator for generating a beamforming Covariance matrix using a first beamforming vector; generating a lower limit of a Fisher information matrix; A Fisher information matrix transformer for transforming a Fisher information matrix using a beamforming Covariance matrix and applying a Schur complement condition for the positive semidefinite, A position accuracy generator for generating a matrix of positional accuracy between a position of a terminal and an actual position of the terminal, A linearization unit for linearizing the non-convex part of the function, a matrix for the positional accuracy, Generating a local beamforming coercivity matrix that satisfies a first condition that the positional accuracy is within a predetermined range of positional accuracy and a second condition that the data rate is equal to or greater than a predetermined data rate based on a function related to the data rate, And a controller for generating a second beamforming vector that satisfies a third condition such that power consumption for transmission of the data is minimized based on the local beamforming Covariance matrix.

기지국 및 상기 기지국과 연결된 중앙 유닛을 포함하는 시스템에 의해 수행되는, 상기 기지국이 빔포밍 벡터에 기반하여 단말로 신호를 전송하는 단계, 상기 기지국이 상기 전송된 신호에 기반하여 상기 단말의 위치를 추정하는 단계, 상기 기지국이 상기 빔포밍 벡터에 기반하여 상기 단말로 데이터를 전송하는 단계, 상기 기지국이 상기 단말로부터 상기 단말이 데이터를 수신한 데이터 레이트에 대한 정보를 수신하는 단계 및 상기 중앙 유닛이 상기 추정된 단말의 위치 및 상기 단말의 실제의 위치 간의 위치 정확도가 소정의 위치 정확도의 범위 내가 아닌 경우 또는 상기 수신한 데이터 레이트가 상기 소정의 데이터 레이트에 비해 더 작은 경우, 상기 데이터의 전송에 대한 전력 소비가 최소화되도록, 상기 빔포밍 벡터를 조정하는 단계를 포함하는, 빔포밍 벡터 조정 시스템이 제공된다.The method comprising: transmitting a signal to a terminal based on a beamforming vector, the base station performing a processing by a system including a base station and a central unit connected to the base station, the base station estimating a position of the terminal based on the transmitted signal The base station transmitting data to the terminal based on the beamforming vector, receiving information on a data rate at which the base station receives data from the terminal, and transmitting, by the central unit, When the position accuracy between the estimated position of the terminal and the actual position of the terminal is not within the range of the predetermined position accuracy or when the received data rate is smaller than the predetermined data rate, Adjusting the beamforming vector such that consumption is minimized, A beamforming vector adjustment system is provided.

단말의 위치를 추정하는 방법으로 도 1과 같은 네트워크가 고려될 수 있다. 도 1의 네트워크는 복수의 기지국들 및 단말 간의 네트워크일 수 있다. 단말은 기지국의 위치 정보를 완벽히 안다고 가정하고 송수신기 간의 비동기화 오차가 존재한다고 전제한다. 기지국은 단말로 신호를 전송할 수 있다. 송수신기간의 비동기화 가정으로 인해 단말은 하나의 기지국이 아닌 두 기지국의 수신시간의 차로 거리정보를 획득한다. 자세히는 신호가 생성된 두 기지국을 초점으로 하는 가상의 쌍곡선을 생성할 수 있다. 생성된 쌍곡선들의 교점이 단말의 위치로 추정될 수 있다. 이러한 신호의 전송 도착 시각의 차를 기반으로 단말의 위치를 추정하는 방법을 도착 시간 차이 (Time Of Difference Arrival:TDOA) 방법이라고 할 수 있다. TDOA 방법은 신호의 송신기 및 수신기 간의 비동기화를 전제로 한다. A network as shown in FIG. 1 can be considered as a method of estimating the position of the terminal. The network of FIG. 1 may be a network between a plurality of base stations and terminals. Assuming that the terminal fully knows the location information of the base station, it is assumed that there is an asynchronous error between the transceivers. The base station can transmit a signal to the terminal. Due to the asynchronous assumption of the transmission / reception period, the terminal obtains the distance information by the difference of the reception times of the two base stations, not the one base station. More specifically, it is possible to generate a virtual hyperbola focusing on the two base stations from which the signal is generated. The intersection of the generated hyperbolas can be estimated as the position of the terminal. A method of estimating the position of the UE based on the difference in transmission arrival time of such a signal can be referred to as a Time Of Difference Arrival (TDOA) method. The TDOA method presupposes the asynchronization between the transmitter and the receiver of the signal.

기지국 및 단말 간의 데이터 통신을 제공하는 서비스 및 단말의 위치를 추정하는 서비스가 각각 개별적으로 제공될 수 있다. 또한, 데이터 통신을 제공하는 서비스 및 단말의 위치를 추정하는 서비스가 동시에 제공될 수 있다. A service for providing data communication between the base station and the terminal, and a service for estimating the position of the terminal can be individually provided. In addition, a service for providing data communication and a service for estimating the location of the terminal can be provided at the same time.

상기의 서비스들을 동시에 제공하기 위해서는 기지국의 많은 전력 소비가 요구될 수 있다. 이러한 전력 소비를 감소시키기 위한 방법으로, 단말에 제공되는 데이터 전송량 및 단말의 위치 추정의 정확도를 함께 고려하는 방법이 이용될 수 있다. A large power consumption of the base station may be required to simultaneously provide the above services. As a method for reducing the power consumption, a method of considering both the amount of data to be provided to the terminal and the accuracy of the position estimation of the terminal can be used.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템의 구성도이다. 도 2는 데이터 통신과 위치 추정 서비스를 동시 지원하는 다중 사용자 분산 안테나 시스템 모델을 나타내는 도면이다. 2 is a block diagram of a wireless communication system according to an embodiment of the present invention. 2 is a diagram illustrating a multi-user distributed antenna system model supporting simultaneous data communication and position estimation services.

기지국 및 단말 간의 데이터 통신을 제공하는 서비스 및 단말의 위치를 추정하는 서비스가 각각 개별적으로 제공될 수 있다. 또한, 데이터 통신을 제공하는 서비스 및 단말의 위치를 추정하는 서비스가 동시에 제공될 수 있다. A service for providing data communication between the base station and the terminal, and a service for estimating the position of the terminal can be individually provided. In addition, a service for providing data communication and a service for estimating the location of the terminal can be provided at the same time.

상기의 서비스들을 동시에 제공하기 위해서는 기지국의 많은 전력 소비가 요구될 수 있다. 이러한 전력 소비를 감소시키기 위한 방법으로, 단말에 제공되는 데이터 전송량 및 단말의 위치 추정의 정확도를 함께 고려하는 방법이 이용될 수 있다. 단말기의 위치가 정확하게 추정되는 경우 기지국은 빔포밍(beamforming) 기법을 이용함으로써 최소의 전력을 소비하면서 단말에 제공할 수 있는 데이터 레이트(rate)를 증가시킬 수 있다.A large power consumption of the base station may be required to simultaneously provide the above services. As a method for reducing the power consumption, a method of considering both the amount of data to be provided to the terminal and the accuracy of the position estimation of the terminal can be used. If the position of the terminal is accurately estimated, the base station can increase the data rate that can be provided to the terminal while consuming minimum power by using the beamforming technique.

빔포밍 벡터를 조정하는 시스템(200)은 하나 이상의 장치들로 이루어진 시스템일 수 있다.The system 200 for adjusting the beamforming vector may be a system of one or more devices.

일 예에 따르면, 상기 시스템(200)은 중앙 유닛(205) 및 기지국(210)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 시스템(200)은 복수의 기지국들(210 내지 240)을 포함할 수 있다.According to one example, the system 200 may include a central unit 205 and a base station 210. For example, the system 200 may include a plurality of base stations 210-240.

각 기지국은 중앙 유닛(205)과 통신할 수 있다. 상기 통신은 유선 통신 또는 무선 통신일 수 있다. Each base station can communicate with the central unit 205. The communication may be wired communication or wireless communication.

기지국(210)은 다중 안테나를 포함할 수 있다.The base station 210 may include multiple antennas.

상기 시스템(200)은 δxδ 크기의 지역 내에 다중 안테나를 장착한 NB개의 기지국과 단일 안테나가 장착된 NM개의 단말기를 포함한다. 여기서, δ는 임의의 길이를 나타낸다. 예를 들어, 도 2를 참조하면, NB 개의 기지국들은 기지국들(210 내지 240)일 수 있고, NM 개의 단말들은 단말들(252 내지 256)일 수 있다. 상기 시스템(200) 내의 각 단말은 모든 기지국들로부터 데이터를 수신할 수 있다. 또한, 각 단말은 기지국들로부터 수신한 신호를 기반으로 상기 도착시간 차이(TDOA) 방법을 사용하여 단말기의 위치를 추정할 수 있다. The system 200 includes N B base stations with multiple antennas in the δxδ-size region and N M terminals with a single antenna. Here,? Represents an arbitrary length. For example, referring to FIG. 2, N B base stations may be base stations 210 to 240, and N M terminals may be terminals 252 to 256. Each terminal in the system 200 can receive data from all base stations. Also, each terminal can estimate the location of the terminal using the arrival time difference (TDOA) method based on the signal received from the base stations.

본 발명에서 상기 단말기의 위치는 이차원 위치 정보를 전제로 하며, 기지국 j와 단말기 i의 위치 정보를 각각 [수학식 1]과 [수학식 2]로 정의한다. 기지국 j는 상기 시스템(200) 내의 임의의 기지국을 의미하고, 단말기 i는 상기 시스템(200) 내의 임의의 단말기일 수 있다. i 및 j는 1 이상의 정수일 수 있다.In the present invention, the location of the terminal is based on two-dimensional location information, and the location information of the base station j and the terminal i is defined by Equation 1 and Equation 2, respectively. Base station j means any base station in the system 200 and terminal i can be any terminal in the system 200. [ i and j may be an integer of 1 or more.

Figure pat00001
Figure pat00001

[수학식 1]에서, PB ,j는 기지국 j의 위치 정보이고, xB ,j는 기지국 j의 x축의 위치 정보, 그리고 yB ,j는 기지국 j의 y축의 위치 정보이다. In Equation (1), P B , j is position information of the base station j, x B , j is position information of the x axis of the base station j, and y B , j is position information of the y axis of the base station j.

Figure pat00002
Figure pat00002

[수학식 2]에서, PM ,i는 단말기 i의 위치 정보이고, xM ,i는 단말기 i의 x축의 위치 정보, 그리고 yM ,i는 단말기 i의 y축의 위치 정보이다.In Equation (2), P M , i is position information of terminal i, x M , i is position information of x axis of terminal i, and y M , i is position information of y axis of terminal i.

또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 기지국 j와 이동 단말 i간 거리와 각도는 [수학식 3]과 [수학식 4]로 정의한다. 2, the distances and angles between the base station j and the mobile terminal i are defined by [Equation 3] and [Equation 4].

Figure pat00003
Figure pat00003

Figure pat00004
Figure pat00004

[수학식 3]에서, dji는 기지국 j 및 단말기 i 간의 거리이고, [수학식 4]에서, φji는 기지국 j 및 단말기 i 간의 각도이다.In Equation (3), d ji is the distance between the base station j and the terminal i, and? Ji is the angle between the base station j and the terminal i.

기지국들(210 내지 240)은 시 분할 다중 접속(Time division multiple access; TDMA) 방식 또는 주파수 분할 다중 접속(Frequency division multiple access; FDMA) 방식을 이용하여 통신을 할 수 있다. 기지국(210)과 단말(252)의 통신 채널은 비 선택적 주파수 채널일 수 있다. 통신 채널은 데이터 전송 구간 동안 일정할 수 있다.The base stations 210 to 240 can perform communication using a time division multiple access (TDMA) scheme or a frequency division multiple access (FDMA) scheme. The communication channel between the base station 210 and the terminal 252 may be a non-selective frequency channel. The communication channel may be constant during the data transmission interval.

한편, 단말기는 기지국들(210 내지 240)과 비동기화되고, 단말기가 기지국들(210 내지 240)과 비동기화됨으로써 단말기의 위치는 도착시간 차이(TDOA) 방법에 의하여 추정될 수 있다. Meanwhile, the terminal is in asynchronous with the base stations 210 to 240, and the terminal is in asynchronous with the base stations 210 to 240, so that the position of the terminal can be estimated by the arrival time difference (TDOA) method.

이하에서는, 기지국과 단말기 i의 비동기 오차를 bi라고 정의한다. Hereinafter, the asynchronous error between the base station and the terminal i is defined as bi.

기지국(210)은 시 분할 듀플렉스(Time Division Duplex; TDD) 시스템을 기반으로 업링크 트레이닝을 통해 채널 정보를 소유하고 있을 수 있다. 기지국(210)의 채널 정보는 기지국(210)의 빔포밍 벡터를 조정 또는 생성할 수 있는 중앙 유닛(205)으로 전송될 수 있다.The base station 210 may have channel information through uplink training based on a time division duplex (TDD) system. The channel information of the base station 210 may be transmitted to the central unit 205, which may adjust or generate the beamforming vector of the base station 210.

이하에서는, 본 발명을 위해 다음과 같은 가정을 전제한다. 각각의 기지국은 시 분할 다중 접속(Time division multiple access; TDMA) 방식 또는 주파수 분할 다중 접속(Frequency division multiple access; FDMA)방식을 통해 서로 직교 성을 가지는 주파수 자원을 통해 통신을 한다. Hereinafter, the following assumptions are made for the present invention. Each base station communicates through orthogonal frequency resources through a time division multiple access (TDMA) scheme or a frequency division multiple access (FDMA) scheme.

이때, 기지국과 이동 단말의 통신 채널은 비 선택적 주파수 채널인 것으로 가정하고, 각각의 정보 전송 구간 동안에는 일정한 것으로 가정한다. At this time, it is assumed that the communication channel between the base station and the mobile station is a non-selective frequency channel, and is constant during each information transmission period.

또한, 각각의 이동 단말은 모든 기지국과 비동기화가 되어 있다고 가정하고, 기지국과 단말기 i의 비동기 오차를 bi라고 정의한다. 비동기 오차 bi는 일반적으로 송수신기에 알려져 있지 않다. Further, it is assumed that each mobile station is asynchronized with all the base stations, and the asynchronous error between the base station and the mobile station i is defined as bi. The asynchronous error bi is generally unknown to the transceiver.

본 발명에서는 비동기 오차와 이에 대한 priori 정보량을 고려함으로써 TDOA기반 측위 시스템을 고려한다. 기지국은 시 분할 듀플렉스(Time Division Duplex; TDD) 시스템을 기반으로 업링크 트레이닝을 통해 채널 정보를 소유하고 있다고 가정한다. 이러한 기지국의 채널 정보는 시스템 목적에 최적화된 기지국의 빔포밍 생성을 담당하고 있는 중앙유닛(Central Unit, 205)에게 전송된다고 가정한다. In the present invention, a TDOA-based positioning system is considered by considering the asynchronous error and the amount of priori information. It is assumed that the base station owns channel information through uplink training based on a time division duplex (TDD) system. It is assumed that the channel information of the base station is transmitted to a central unit 205 that is responsible for generating beamforming of the base station optimized for the system purpose.

빔포밍 벡터를 조정하는 방법에 대해, 하기에서 도 3 내지 도 9를 참조하여 상세히 설명된다.A method for adjusting the beamforming vector will be described in detail with reference to Figs. 3 to 9 below.

도 3은 일 실시 예에 따른 빔포밍 벡터 조정 방법의 흐름도를 도시한다.3 shows a flow chart of a beamforming vector adjustment method according to an embodiment.

먼저, 기지국 j은 빔포밍 벡터에 기반하여 단말기 i로 신호를 전송할 수 있다(S310).First, the base station j may transmit a signal to the terminal i based on the beamforming vector (S310).

기지국 j가 단말기 i로 전송하는 전송 정보는 위치 추정과 채널 정보 추정을 위한 파일럿 구간과 데이터 정보를 전송하는 구간으로 나뉜다. 각 신호 프레임의 총 구간은 T로 정의하였으며 파일럿 구간은 Tp,데이터 전송 구간은 나머지로 할당된다. 즉, 기지국 j가 단말기 i로 정보를 전송하는 구간(T)은 파일럿 구간(Tp) 및 데이터 전송 구간(Td)으로 나뉠 수 있다. 파일럿 구간은 단말의 위치를 추정하기 위한 구간 및 채널 정보의 추정을 위한 구간이고, 데이터 전송 구간은 데이터를 전송하는 구간이다. 각 신호 프로엠의 총 구간을 T로 정의하면, 상기 총 구간(T)은 파일럿 구간(Tp)과 나머지 구간에 해당하는 데이터 전송 구간(Td)으로 이루어진다. The transmission information transmitted from the base station j to the terminal i is divided into a pilot interval for position estimation and channel information estimation and a section for transmitting data information. The total interval of each signal frame is defined as T, the pilot interval is allocated as Tp, and the data transmission interval is allocated as the remainder. That is, the period T in which the base station j transmits information to the terminal i can be divided into a pilot period Tp and a data transmission period Td. The pilot interval is an interval for estimating the position of the UE and an interval for estimating channel information, and a data transmission interval is a interval for transmitting data. Assuming that a total interval of each signal profile is defined as T, the total interval T includes a pilot interval Tp and a data transmission interval Td corresponding to the remaining interval.

이때, 상기 파일럿 구간(Tp) 동안 기지국 j가 전송하는 신호는 [수학식 5]으로 정의된다.At this time, the signal transmitted by the base station j during the pilot interval Tp is defined by Equation (5).

Figure pat00005
Figure pat00005

[수학식 5]에서, xj (p)(t)는 상기 파일럿 구간 내의 t 시각에서 기지국 j가 전송하는 신호(또는, 기지국 j의 전송 신호)이다. wji는 단말기 i에 대한 기지국 j의 빔포밍 벡터이고, sji (p)(t)는 상기 파일럿 구간 내의 t 시각의 파일럿 정보를 의미한다. In Equation (5), x j (p) (t) is the signal transmitted by the base station j at the time t within the pilot interval (or the transmission signal of the base station j). w ji is the beamforming vector of the base station j for the terminal i, and s ji (p) (t) is the pilot information at time t in the pilot section.

상기 파일럿 정보는 하기의 [수학식 6]로 정의된다.The pilot information is defined by Equation (6) below.

Figure pat00006
Figure pat00006

[수학식 6]에서, mji (p)(l)은 기지국 j 및 단말기 i가 공유하는 파일럿 코드이다. g(t-lTs)는 단일 에너지의 펄스 신호를 의미하고, Ts는 심볼 구간이고, np는 파일럿 구간에서 전송되는 비트 수를 의미한다. In Equation (6), m ji (p) (1) is the pilot code shared by the base station j and the terminal i. g (t-1T s ) denotes a pulse signal of a single energy, T s denotes a symbol interval, and n p denotes a number of bits transmitted in a pilot interval.

단일 에너지 펄스 신호는 에얼리어싱(aliasing)이 일어나지 않도록 나이퀴스트 정리를 만족하는 심볼 구간을 가지는 펄스일 수 있다. 파일럿 정보는 채널 추정 및 단말기 i의 위치 추정을 위해 사용된다. The single energy pulse signal may be a pulse having a symbol interval satisfying Nyquist theorem so that aliasing does not occur. The pilot information is used for channel estimation and position estimation of terminal i.

기지국 j가 전송하는 신호는 기지국 j와 단말기 i가 공유하는 파일럿 코드를 포함하는 파일럿 정보 및 빔포밍 벡터 중 적어도 하나에 의하여 생성되는 신호를 의미한다. The signal transmitted by the base station j means a signal generated by at least one of pilot information and a beamforming vector including a pilot code shared by the base station j and the terminal i.

단말기 i가 기지국 j로부터 수신한 신호는 하기의 [수학식 7]로 정의된다. The signal received by the terminal i from the base station j is defined by Equation (7) below.

Figure pat00007
Figure pat00007

[수학식 7]에서, yji (p)(t)는 상기 파일럿 구간 내의 t 시각에서 단말기 i가 기지국 j로부터 수신하는 신호를 의미한다. ξji는 패스 로스(path loss)를 의미하며, 상기 패스 로스는 채널의 대규모 페이딩(large-scale fading)을 모델링한 파라미터이다. 예를 들어, 패스 로스는 고층 건물 또는 장애물과 같은 통신 환경에 영향을 주는 음영 효과(shadowing effect)를 고려할 수 있다. 상기 패스 로스는 하기의 [수학식 8]로 정의될 수 있다.In Equation (7), y ji (p) (t) denotes a signal received by the terminal i from the base station j at time t within the pilot period. ξ ji denotes a path loss, and the path loss is a parameter that models a large-scale fading of a channel. For example, PASSROS may consider a shadowing effect that affects communication environments such as high-rise buildings or obstacles. The pass loss can be defined by the following equation (8).

Figure pat00008
Figure pat00008

[수학식 8]에서, △는 채널 환경에 따라 기지국 j 및 단말기 i 간의 거리 별 패스 로스(path loss)를 조절할 수 있는 기준거리이다. η는 패스 로스 지수이고, 상기 패스 로스 지수는 실험적으로 결정된다.In Equation (8), DELTA is a reference distance by which a path loss can be adjusted according to a distance between a base station j and a terminal i according to a channel environment. eta is the pass-through exponent, and the pass-through exponent is determined experimentally.

[수학식 7]에서, hji는 기지국 j 및 단말기 i 간의 컴플렉스 채널 벡터(complex channel vector)를 의미한다. hji는 소규모 페이딩(small-scale fading)을 모델링한 채널이고, hji *는 hji의 수반 행렬이다.In Equation (7), h ji denotes a complex channel vector between the base station j and the terminal i. h ji is a channel modeling small-scale fading, and h ji * is an adjoint matrix of h ji .

[수학식 7]에서, τji는 신호의 전송 지연 시간을 의미하며, 상기 전송 지연 시간은 하기의 [수학식 9]로 정의된다.In Equation (7),? Ji denotes a signal transmission delay time, and the transmission delay time is defined by Equation (9).

Figure pat00009
Figure pat00009

[수학식 9]에서, c는 신호 속도, bi는 송수신기 간의 비동기 오차(clock offset)를 의미한다. In Equation (9), c denotes a signal speed and bi denotes an asynchronous error between the transceivers.

[수학식 7]에서, zji (p)(t)는 평균이 0이고, 양측 전력밀도 (two-aided power spectral density)가 N0인 콤플레스 화이트 가우시안(complex white Gaussian) 잡음일 수 있다.In Equation 7, z ji (p) (t) may be a complex white Gaussian noise with an average of zero and a two-aided power spectral density N 0 .

일 실시 예에 따르면, 제1 단말기(252)는 기지국(210)이 제2 단말기(253)를 위해 전송한 신호를 수신할 수 있다. 단말기 i에 수신된 기지국 j가 전송한 단말기 k를 위한 신호의 유효 채널 이득은 하기의 [수학식 10]으로 정의된다. 단말기 k는 단말기 i 이외의 시스템(200) 내의 d임의의 단말기일 수 있다.According to one embodiment, the first terminal 252 may receive a signal transmitted by the base station 210 for the second terminal 253. The effective channel gain of the signal for the terminal k transmitted by the base station j received at the terminal i is defined by Equation (10) below. The terminal k may be any terminal within the system 200 other than the terminal i.

Figure pat00010
Figure pat00010

다음으로, 단말기의 위치를 추정한다(S320). 기지국(210) 또는 중앙 유닛(205)은 전송된 신호에 기반하여 단말기(252)의 위치를 추정할 수 있다.Next, the position of the terminal is estimated (S320). The base station 210 or the central unit 205 may estimate the position of the terminal 252 based on the transmitted signal.

시스템(200)내에서 기지국들(210 내지 240)의 위치 정보는 단말기(252)에게 알려져 있을 수 있다. 단말기(252)는 단계(S310)에서 파일럿 구간 동안 수신한 신호에 기반하여 자신의 위치를 추정할 수 있다. 예를 들어, 단말기(252)는 복수의 기지국들로부터 수신한 신호들에 기반하여 단말기(252)의 위치를 추정할 수 있다.The location information of the base stations 210-240 in the system 200 may be known to the terminal 252. [ The terminal 252 may estimate its position based on the signal received during the pilot period in step S310. For example, terminal 252 may estimate the location of terminal 252 based on signals received from a plurality of base stations.

단말기(252)의 위치는 복수의 신호들의 도착시간 차이(TDOA)에 기반하여 추정될 수 있다.The location of the terminal 252 may be estimated based on the arrival time difference (TDOA) of a plurality of signals.

다음으로, 빔포밍 벡터에 .기반하여 단말로 데이터를 전송하는 단계(S330)가 진행될 수 있다.Next, a step S330 of transmitting data to the UE based on the beamforming vector may be performed.

기지국(210)이 빔포밍 벡터에 기반하여 단말(252)로 데이터를 전송하는 단계(S330)는 데이터 전송 구간 동안 데이터를 전송할 수 있다.The base station 210 may transmit data to the terminal 252 based on the beamforming vector (S330) during the data transmission period.

단말기(252)는 기지국(210)이 전송한 데이터를 수신할 수 있다. 단말기(252)는 단말기(252)가 데이터를 수신한 데이터 레이트를 계산할 수 있다.Terminal 252 may receive data transmitted by base station 210. Terminal 252 may calculate the data rate at which terminal 252 received the data.

예를 들어, 단말 i가 기지국 j로부터 수신하는 데이터에 대한 데이터 레이트는 하기의 [수학식 19]로 정의될 수 있다. 데이터 전송 구간의 수신 신호를 기반으로 하여, 단말기가 획득할 수 있는 정보 전송량과 위치 추정의 정확도를 수치적으로 표현할 수 있다. For example, the data rate for data received by the terminal i from the base station j may be defined by the following equation (19). It is possible to numerically express the amount of information that the terminal can acquire and the accuracy of the position estimation based on the received signal of the data transmission period.

먼저, 기지국 j로부터 단말기 i가 얻을 수 있는 정보 전송량은 하기의 [수학식 11]로 정의된다.First, the amount of information that terminal i can obtain from base station j is defined by Equation (11) below.

Figure pat00011
Figure pat00011

[수학식 11]에서, Wj는 모든 단말기들을 위한 기지국 j의 빔포밍 벡터일 수 있다. In Equation (11), W j may be a beamforming vector of base station j for all terminals.

[수학식 11]에서, rji(Wj)는 단말 i가 기지국 j로부터 수신하는 데이터에 대한 데이터 레이트일 수 있다. rji(Wj)의 단위는 bits/s/Hz일 수 있다In Equation (11), r ji (W j ) may be the data rate for data received by the terminal i from the base station j. The unit of r ji (W j ) may be bits / s / Hz

SINRji(Wj)는 기지국 j 및 단말기 i 간의 신호 대비 간섭 신호 및 잡음비이며, 하기의 [수학식 12]로 정의될 수 있다.SINR ji (W j ) is the interference signal and noise ratio of the signal between the base station j and the terminal i, and can be defined by Equation (12).

Figure pat00012
Figure pat00012

[수학식 12]에서와 같이, 신호 대비 간섭 신호 및 잡음 비는 앞서 정의된 유효 채널로 정의되며, 기지국 j가 단말기 i를 제외한 나머지 단말기를 위해 전송한 신호는 모두 간섭신호로 간주함을 전제로 한다. 즉, 데이터 레이트는 단말 i의 유효 채널 이득 및 기지국 j가 다른 단말기를 위해 전송한 신호에 기반하여 계산될 수 있다.As shown in Equation (12), the signal-to-interference-noise ratio and the noise ratio are defined as the effective channel defined above. It is assumed that all the signals transmitted by the base station j for the terminals other than the terminal i are regarded as interference signals do. That is, the data rate may be computed based on the effective channel gain of terminal i and the signal transmitted by base station j for another terminal.

다음으로, 단말기로부터 단말기가 데이터를 수신한 데이터 레이트에 대한 정보를 수신하는 단계(S340)가 진행된다. 즉, 단계(S340)에서, 기지국(210)은 단말기(252)로부터 단말기(252)가 데이터를 수신한 데이터 레이트에 대한 정보를 수신할 수 있다.Next, a step S340 of receiving information on the data rate at which the terminal receives data from the terminal is performed. That is, in step S340, the base station 210 may receive information on the data rate at which the terminal 252 received the data from the terminal 252. [

다음으로, 중앙 유닛(205)은 추정된 단말기(252)의 위치 및 단말기(252)의 실제의 위치 간의 위치 정확도가 소정의 위치 정확도의 범위 내인지 여부를 판단할 수 있다(S350).Next, the central unit 205 may determine whether the position accuracy between the estimated position of the terminal 252 and the actual position of the terminal 252 is within a predetermined position accuracy range (S350).

예를 들어, 단말기 i에 대해, 하기의 [수학식 13]이 만족되는 경우, 중앙 유닛(205)는 위치 정확도가 소정의 위치 정확도의 범위 내인 것으로 판단할 수 있다. 위치 정확도는 빔포밍 벡터와 관련된 피셔 정보 행렬에 기반하여 계산될 수 있다.For example, with respect to the terminal i, when the following expression (13) is satisfied, the central unit 205 can determine that the position accuracy is within the predetermined position accuracy range. The positional accuracy can be calculated based on the Fisher information matrix associated with the beamforming vector.

Figure pat00013
Figure pat00013

[수학식 13]에서, Qi는 소정의 위치 정확도일 수 있다.In Equation (13), Qi may be a predetermined positional accuracy.

다음으로, 중앙 유닛(205)은 단말기(252)가 데이터를 수신한 데이터 레이트가 소정의 데이터 레이트에 비해 더 큰지 여부를 판단할 수 있다(S360).Next, the central unit 205 may determine whether the data rate at which the terminal 252 received the data is greater than a predetermined data rate (S360).

예를 들어, 단말 i에 대해, 하기의 [수학식 13]이 만족되는 경우, 중앙 유닛(205)는 단말기 i가 데이터를 수신한 데이터 레이트가 소정의 데이터 레이트에 비해 더 큰 것으로 판단할 수 있다.For example, when the following Equation 13 is satisfied for the terminal i, the central unit 205 can determine that the data rate at which the terminal i received the data is larger than the predetermined data rate .

Figure pat00014
Figure pat00014

[수학식 14]에서, Ri는 단말 i에 대한 소정의 데이터 레이트일 수 있다.In Equation (14), Ri may be a predetermined data rate for terminal i.

일 실시예에 따르면, 단말기 i는 하나 이상의 기지국들로부터 데이터를 각각 수신할 수 있다. 단말기 i가 하나 이상의 기지국들로부터 데이터를 각각 수신하는 경우, 단말기기 i가 하나 이상의 기지국로부터 데이터를 각각 수신하는 데이터 레이트의 총 합이 단말기 i가 시스템(200)으로부터 데이터를 수신한 데이터 레이트일 수 있다.According to one embodiment, terminal i may receive data from one or more base stations, respectively. When terminal i receives data from one or more base stations, the total sum of the data rates at which terminal station i receives data from each of the one or more base stations is the data rate at which terminal i received data from system 200 have.

다음으로, 중앙 유닛(205)은 추정된 단말기(252)의 위치 및 단말기(252)의 실제의 위치 간의 위치 정확도가 소정의 위치 정확도의 범위 내가 아닌 경우 또는 수신한 데이터 레이트가 소정의 데이터 레이트에 비해 더 작은 경우, 데이터의 전송에 대한 전력 소비가 최소화되도록 빔포밍 벡터를 조정할 수 있다(S380).Next, the central unit 205 determines whether the positional accuracy between the estimated position of the terminal 252 and the actual position of the terminal 252 is not within a predetermined range of positional accuracy, or if the received data rate is at a predetermined data rate The beamforming vector may be adjusted to minimize the power consumption for the transmission of the data (S380).

예를 들어, 단말기 i에 대해, 단계(350)의 [수학식 13] 및 [수학식 14] 중 적어도 하나가 만족되지 않는 경우에, 중앙 유닛(205)은 빔포밍 벡터를 조정할 수 있다.For example, for terminal i, if at least one of [Equation 13] and [Equation 14] in step 350 are not satisfied, the central unit 205 may adjust the beamforming vector.

빔포밍 벡터가 하기의 [수학식 15]을 통해 데이터에 대한 전력 소비가 최소화되도록 조정될 수 있다.The beamforming vector may be adjusted to minimize power consumption for the data via: < EMI ID = 15.0 >

Figure pat00015
Figure pat00015

한편, 본 발명에서의 위치 정확도의 기준은 SPE(Squared position error)로부터 시작된다. 단말기(252)의 위치 정확도는 제곱 위치 에러(Squared Position Error, SPE)를 이용하여 계산될 수 있다. SPE는 하기의 [수학식 16]로 정의된다.Meanwhile, the criterion of the position accuracy in the present invention starts from SPE (Squared position error). The position accuracy of the terminal 252 may be calculated using a Squared Position Error (SPE). SPE is defined by the following equation (16).

Figure pat00016
Figure pat00016

[수학식 16]에서, pM ,i는 실제의 단말 i의 위치일 수 있고,

Figure pat00017
는 추정된 단말 i의 위치일 수 있다. ρi(W)는 SPE일 수 있다.In Equation (16), p M , i may be the position of the actual terminal i,
Figure pat00017
May be the estimated position of the terminal i. pi (W) can be SPE.

본 발명은 [수학식 16]에서 제시된 SPE가 크라머-라오 경계(Cramer-Rao bound, CRB)에 바운드된다는 사실에 입각하여 위치 정확도의 기준으로 CRB를 사용하였다. SPE와 CRB의 관계는 하기의 [수학식 17]과 같은 관계를 가질 수 있다.The present invention uses the CRB as a criterion of position accuracy based on the fact that the SPE presented in Equation (16) is bound to a Cramer-Rao bound (CRB) boundary. The relationship between the SPE and the CRB may have a relationship as shown in the following Equation (17).

Figure pat00018
Figure pat00018

[수학식 17]의 우변은 CRB로써 피셔 정보 행렬의 역행렬의 트레이스 값으로 정의되고, 피셔 정보 행렬(Fisher information matrix)의 정의는 하기의 [수학식 15]로 정의된다. The right side of Equation (17) is defined as the trace value of the inverse matrix of the Fischer information matrix as a CRB, and the definition of the Fisher information matrix is defined by Equation (15) below.

Figure pat00019
Figure pat00019

[수학식 18]에서 Kbi는 [수학식 18]로 정의된다.In Equation (18), K bi is defined by Equation (18).

Figure pat00020
Figure pat00020

한편, [수학식 18]에서 Wj는 모든 단말기들을 위한 기지국 j의 빔포밍 벡터이다. 모든 단말기들을 위한 기지국 j의 빔포밍 벡터는 하기의 [수학식 20]로 정의의된다.In Equation (18), W j is a beamforming vector of the base station j for all terminals. The beamforming vector of the base station j for all terminals is defined by the following equation (20).

Figure pat00021
Figure pat00021

[수학식 16] 및 [수학식 17]에서, W는 모든 기지국의 빔포밍 벡터를 의미할 수 있다. 모든 기지국의 빔포밍 벡터는 하기의 [수학식 21]로 정의될 수 있다.In Equation (16) and (17), W may mean a beamforming vector of all base stations. The beamforming vector of all the base stations can be defined by the following equation (21).

Figure pat00022
Figure pat00022

[수학식 18]에서, SNRji(Wj)는 기지국 j 및 단말기 i 간의 신호 대 잡음비일 수 있다. 기지국 j 및 단말기 i 간의 신호 대 잡음비는 하기의 [수학식 22]로 정의된다.In Equation (18), SNRji (Wj) may be a signal-to-noise ratio between the base station j and the terminal i. The signal-to-noise ratio between the base station j and the terminal i is defined by the following equation (22).

Figure pat00023
Figure pat00023

[수학식 18]에서, β는 유효 대역폭일 수 있다. 유효 대역폭은 하기의 [수학식 23]으로 정의될 수 있다.In Equation (18),? May be an effective bandwidth. The effective bandwidth can be defined by the following equation (23).

Figure pat00024
Figure pat00024

[수학식 23]에서, g(f)는 전술된 [수학식 6]의 단일 에너지의 펄스 신호를 퓨리에 변환(Fourier transform)한 신호일 수 있다.In Equation (23), g (f) may be a signal obtained by Fourier transforming the pulse signal of the single energy of Equation (6).

[수학식 18]에서, Jbi는 비동기 오차에 대한 priori 정보량의 의미하며, 하기의 [수학식 24]로 정의된다.In Equation (18), J bi means the amount of priori information for the asynchronous error, and is defined by the following Equation (24).

Figure pat00025
Figure pat00025

[수학식 18]에서,

Figure pat00026
는 두 기지국과 단말기의 방향 행렬을 의미하며, 하기의 [수학식 25]로 정의된다.In Equation 18,
Figure pat00026
Denotes a direction matrix of two base stations and a terminal, and is defined by the following equation (25).

Figure pat00027
Figure pat00027

여기서, 주목해야할 점은 단말기 i에게 데이터 전송 시, 단말기 i이외의 다른 단말기들을 위한 신호는 모두 간섭신호로 간주하지만, 위치 추정 시에는 간섭 신호로 간주하지 않는다는 점이다. 따라서 데이터 통신을 위해서는, 간섭 신호를 줄여야 하지만 높은 위치 정확도를 획득하기 위해서는 기지국 j의 신호 모두의 세기를 높여야 함을 의미한다. 위의 [수학식 18]는 bi=0일 때의 측위 기법인 TOA기반 측위 시스템의 피셔 정보 행렬과의 관계식으로 아래와 같이 다시 표현될 수 있다.It should be noted that all of the signals for terminals other than the terminal i are regarded as interference signals when data is transmitted to the terminal i, but are not regarded as interference signals when the position is estimated. Therefore, for data communication, it is necessary to reduce the interference signal, but it is necessary to increase the strength of all the signals of the base station j in order to obtain high positional accuracy. (18) is a relational expression of the Fisher information matrix of the TOA-based positioning system, which is a positioning technique when bi = 0, and can be expressed as follows.

Figure pat00028
Figure pat00028

여기서, 방향벡터는

Figure pat00029
로 정의되고, Here, the direction vector is
Figure pat00029
Lt; / RTI >

TOA기반 측위 시스템의 피셔 정보 행렬은  The Fisher information matrix of the TOA based positioning system is

Figure pat00030
Figure pat00030

로 나타나며, Lt; / RTI >

기지국과 단말기의 방향 행렬은 The direction matrix of the base station and the terminal is

Figure pat00031
와 같이 나타난다.
Figure pat00031
.

빔포밍 벡터를 조정하는 방법에 대해, 하기에서 도 4를 참조하여 상세히 설명된다.A method of adjusting the beamforming vector will be described in detail below with reference to FIG.

일 실시예에 따르면, 빔포밍 벡터를 조정하는 방법은 단말기(252)의 데이터 레이트 및 추정된 단말기(252)의 위치를 성능 평가 기준으로 할 수 있다. 즉, 성능 평가 기준을 만족하지 못하는 경우, 빔포밍 벡터가 조정될 수 있다.According to one embodiment, the method of adjusting the beamforming vector may be based on the performance of the terminal 252 and the estimated location of the terminal 252. [ That is, if the performance evaluation criterion is not satisfied, the beamforming vector can be adjusted.

조정된 빔포밍 벡터는 데이터 전송에 대한 전력 소비가 최소화되도록 조정될 수 있다. 따라서, 빔포밍 벡터는 전술된 [수학식 13], [수학식 14] 및 [수학식 15]의 조건들을 모두 만족해야 할 수 있다.The adjusted beamforming vector may be adjusted to minimize power consumption for data transmission. Therefore, the beamforming vector may have to satisfy all of the above-mentioned conditions (13), (14) and (15).

즉, 데이터 전송량과 CRB를 데이터 통신과 위치 추정 서비스의 수준 평가 기준으로 하여 요구 서비스 조건을 충족하며 기지국 전력 소비를 최소화하려면, [수학식 13], [수학식 14] 및 [수학식 15]를 모두 만족해야한다. That is, in order to meet the required service condition and minimize the power consumption of the base station by using the data transmission amount and the CRB as the criterion for the level of the data communication and the position estimation service, the following equations (13), (14) All should be satisfied.

이하에서는, 두 가지 빔포밍 설계 기법을 제안한다. In the following, two beamforming design techniques are proposed.

먼저, bi의 priori 정보량이 클 때 사용하는 방법을 설명한다. 도 4는 일 예에 따른 빔포밍 코베리언스 행렬에 기반하여 빔포밍 벡터를 조정하는 방법의 흐름도를 도시한다.First, we explain how to use bi when the amount of priori information is large. 4 shows a flow diagram of a method of adjusting a beamforming vector based on a beamforming Covariance matrix according to an example.

전술된 단계(S370)는 하기의 단계들(S410 내지 S430)을 포함할 수 있다.The above-described step S370 may include the following steps S410 to S430.

단계(S410)에서, 중앙 유닛(205)는 빔포밍 벡터를 이용하여 빔포밍 벡터의 빔포밍 코베리언스(covariance) 행렬을 생성할 수 있다. 빔포밍 코베리언스 행렬은 하기의 [수학식 26]로 정의될 수 있다.In step S410, the central unit 205 may generate a beamforming covariance matrix of beamforming vectors using a beamforming vector. The beamforming Covariance matrix can be defined by Equation (26) below.

Figure pat00032
Figure pat00032

TOA기반 피셔정보 행렬과 TDOA기반 피셔 정보행렬과의 관계를 [수학식 28]을 이용하여 TOA기반 피셔 정보행렬의 하한을 산출한다.The relationship between the TOA-based Fischer information matrix and the TDOA-based Fischer information matrix is used to calculate the lower limit of the TOA-based Fischer information matrix using Equation (28).

Figure pat00033
Figure pat00033

[수학식 27]을 사용하여 [수학식 13]를 하기의 [수학식 29]로 변환한다.(13) is transformed into the following expression (29) using the expression (27).

Figure pat00034
Figure pat00034

이때, 위에서 정의하였던 단말기 i에 수신된 기지국 j의 단말기 k를 위한 신호의 유효 채널 이득을 빔포밍 코베리언스 행렬로 하기의 [수학식 30]으로 다시 정의한다.  In this case, the effective channel gain of the signal for the terminal k of the base station j received in the terminal i defined above is again defined as a beamforming Covariance matrix as follows.

Figure pat00035
Figure pat00035

[수학식 30]와 임의의 positive semidefinite 행렬을 사용하여, Schur complement condition을 적용하면 [수학식 13]는 하기의 [수학식 31]으로 대체할 수 있다.If the Schur complement condition is applied using [30] and any positive semidefinite matrix, Equation (13) can be replaced by Equation (31) below.

Figure pat00036
Figure pat00036

다음으로, 단계(S420)에서, 중앙 유닛(205)는 생성된 빔포밍 코베리언스 행렬을 이용하여 수신한 데이터 레이트에 관한 함수를 선형화함으로써 로컬(local) 빔포밍 코베리언스 행렬을 생성할 수 있다.Next, in step S420, the central unit 205 can generate a local beamforming Coberian matrix by linearizing a function on the received data rate using the generated beamforming Covariance matrix. have.

빔포밍 코베리언스 행렬의 rank=1 특성을 relax한다. [수학식 14]에 함수 중 컨벡스가 아닌 부분을 1차 선형화하여 컨벡스 프로그래밍을 만드는 MM (Majorization minimization) 알고리즘을 적용한다. 이러한 과정을 통해 얻어진 local 빔포밍 코베리언스 행렬 값으로부터 eigenvector approximation과 scaling을 통해 최종적인 빔포밍 벡터를 설계한다. We relax the rank = 1 property of the beamforming Covariance matrix. The MM (Majorization minimization) algorithm is applied to linearize the non-convex part of the function in Equation (14) to create the convex programming. The final beamforming vector is designed by eigenvector approximation and scaling from the local beamforming Covariance matrix values obtained through this process.

단계(S430)에서, 중앙 유닛(205)은 로컬 빔포밍 코베리언스 행렬에 기반하여 빔포밍 벡터를 조정할 수 있다. 중앙 유닛(205)은 고유 값 근사(eigen value approximation)를 이용하여 빔포밍 벡터를 생성할 수 있다. 빔포밍 벡터는 하기의 [수학식 32]로 생성될 수 있다.In step S430, the central unit 205 may adjust the beamforming vector based on the local beamforming Covariance matrix. The central unit 205 may generate a beamforming vector using an eigenvalue approximation. The beamforming vector can be generated by the following equation (32).

Figure pat00037
Figure pat00037

[수학식 32]에서,

Figure pat00038
는 빔포밍 코베리언스 행렬의 가장 큰 고유 값(eigen value)이고,
Figure pat00039
는 가장 큰 고유 값에 상응하는 고유 벡터(eigenvector)를 의미한다.In Equation 32,
Figure pat00038
Is the largest eigenvalue of the beamforming Covariance matrix,
Figure pat00039
Means an eigenvector corresponding to the largest eigenvalue.

중앙 유닛(205)은 [수학식 32]을 통해 생성된 빔포밍 벡터가 실행이 가능한 벡터인 경우 생성된 빔포밍 벡터를 최종적인 빔포밍 벡터로 결정할 수 있다.The central unit 205 may determine the generated beamforming vector as a final beamforming vector in the case where the beamforming vector generated through Equation (32) is executable.

중앙 유닛(205)은 생성된 빔포밍 벡터가 실행이 가능하지 않은 벡터인 경우, 빔포밍 벡터를 스케일링(scaling)할 수 있다. 빔포밍 벡터를 스케일링 하는 방법은 하기의 [수학식 33]으로 정의될 수 있다.The central unit 205 may scale the beamforming vector if the generated beamforming vector is a non-executable vector. The method of scaling the beamforming vector can be defined as < EMI ID = 33.0 >

Figure pat00040
Figure pat00040

[수학식 35]의 왼쪽의 빔포밍 벡터가 스케일링된 빔포밍 벡터일 수 있다. δinc는 양의 스케일링 인자일 수 있다. 중앙 유닛(205)은 생성된 빔포밍 벡터를 기존의 빔포밍 벡터로 대체함으로써 빔포밍 벡터를 조정할 수 있다.The left beamforming vector of Equation (35) may be a scaled beamforming vector. lt; / RTI > may be a positive scaling factor. The central unit 205 may adjust the beamforming vector by replacing the generated beamforming vector with an existing beamforming vector.

일 실시예에 따르면, 빔포밍 조정 방법은 전술된 조건들에 대하여 실행 가능성을 항상 보장할 수 있다. 따라서, 빔포밍 조정 방법은 분산 안테나 시스템에서, 데이터 통신을 제공하는 서비스 및 단말의 위치를 추정하는 서비스를 동시에 가능하게 할 수 있다. 또한, 빔포밍 조정 방법은 데이터를 전송하는 기지국의 전력 소비를 최소화할 수 있다.According to one embodiment, the beamforming adjustment method can always ensure feasibility for the conditions described above. Therefore, in the distributed antenna system, the beamforming adjustment method can simultaneously enable a service for providing data communication and a service for estimating the position of a terminal. In addition, the beamforming adjustment method can minimize the power consumption of the base station transmitting data.

한편, 두 번째 빔포밍 설계 기법은 [수학식 17]에 기반하여 block coordinate iterative method를 적용한 방법이다. On the other hand, the second beamforming design technique is a method in which a block coordinate iterative method is applied based on [Equation 17].

첫 번째 빔포밍 설계 기법은 비동기화 오차에 대한 priori 정보량이 크다는 제한이 있지만, 두번째 방법은 이와 같은 제한이 없으므로 사용이 더욱 자유롭다는 이점이 있다. 간단히 말하면 각각의 iteration마다 하나의 기지국 j의 covariance matrix를 최적화하고 그 외의 나머지 기지국들의 covariance matrix를 고정시킨다. 그 후 첫 번째 방법과 마찬가지로 MM 알고리즘, rank relaxation, eigen approximation, scaling 방법으로 최종적인 빔포밍 벡터를 결정한다. Although the first beamforming design scheme has a limitation in that the amount of priori information on the asynchronous error is large, the second method has the advantage of being free to use because there is no such limitation. In short, it optimizes the covariance matrix of one base station j for each iteration and fixes the covariance matrix of the remaining base stations. Then, the final beamforming vector is determined by the MM algorithm, rank relaxation, eigen approximation, and scaling as in the first method.

먼저, 중앙 유닛(205)은 빔포밍 벡터를 이용하여 빔포밍 벡터의 빔포밍 코베리언스(covariance) 행렬을 생성한다. 빔포밍 코베리언스 행렬은 상술한 [수학식 26]로 생성될 수 있다. First, the central unit 205 generates a beamforming covariance matrix of beamforming vectors using a beamforming vector. The beamforming Covariance matrix can be generated by the above-described equation (26).

다음으로, [수학식 13]을 하기의 [수학식 34]로 대체한다.Next, Equation (13) is replaced by Equation (34) below.

Figure pat00041
Figure pat00041

여기서,

Figure pat00042
이고,
Figure pat00043
로 정의한다. 또한, n번째 iteration에서의 단말기 i를 위한 기지국 j에서의 convariance matrix는
Figure pat00044
로 정의한다.here,
Figure pat00042
ego,
Figure pat00043
. Also, the convariance matrix at the base station j for terminal i in the n th iteration is
Figure pat00044
.

다음으로, 첫 번째 방법에서 상술한 4), 5), 6)의 과정을 수행한다. Next, in the first method, steps 4), 5) and 6) described above are performed.

이로써, 빔포밍 벡터가 조정되게 된다.As a result, the beamforming vector is adjusted.

본 발명에 따르면, 데이터의 전송에 대한 전력 소비가 최소화되도록 빔포밍 벡터를 조정하는 장치 및 방법이 제공된다.According to the present invention, an apparatus and method are provided for adjusting a beamforming vector such that power consumption for transmission of data is minimized.

송수신기의 비동기화를 전제로 데이터 통신을 제공하는 서비스 및 단말의 위치를 추정하는 서비스를 동시에 제공하는 빔포밍 벡터 조정 장치 및 방법이 제공된다.There is provided a beamforming vector adjusting apparatus and method for simultaneously providing a service for providing data communication and a service for estimating a position of a terminal on the premise of the asynchronization of a transceiver.

도 5는 일 예에 따른 두 단말들 간의 거리 차이에 따른 빔포밍 벡터 조정 시스템을 도시한다.FIG. 5 illustrates a beamforming vector adjustment system according to a distance difference between two terminals according to an example.

일 실시예에 따르면, 도 5와 같이 기지국들(210 내지 240) 및 단말들(252 및 253)이 배치될 수 있다. 기지국들(210 내지 240)은 정사각형의 셀의 각 꼭지점에 위치할 수 있다. 단말(252)는 셀의 중심에 위치할 수 있고, 단말(253)은 x축과 평행하게 움직일 수 있다. 예를 들어, 기지국은 5개의 안테나를 포함할 수 있다.According to one embodiment, as shown in FIG. 5, the base stations 210 to 240 and the terminals 252 and 253 may be disposed. The base stations 210-240 may be located at each vertex of a square cell. The terminal 252 may be located at the center of the cell, and the terminal 253 may move parallel to the x axis. For example, the base station may include five antennas.

단말(253)이 움직임으로써 기지국이 소비하는 평균 전력의 변화에 대해, 하기에서 도 6을 참조하여 설명된다.Changes in the average power consumed by the base station as the terminal 253 moves will be described below with reference to Fig.

도 6은 일 예에 따른 두 단말들 간의 거리 차이에 따른 기지국들의 평균 소비 전력을 도시한다.6 shows an average power consumption of BSs according to a distance difference between two terminals according to an example.

도 6을 참조하면, 데이터 통신만 지원할 경우, 두 단말 간 거리가 멀어짐에 따라 평균 소비 전력이 감소함을 알 수 있다. 이는 거리 차이가 커짐에 따라 서로에게 미치는 간섭신호의 영향이 감소함으로써 설명된다. 이에 반해, 위치 추정 서비스만 지원할 경우, 평균 소비 전력이 증가한다. 이는 앞서 기술한 바와 같이, 위치 추정 서비스는 자신을 위한 신호뿐만이 아니라, 다른 단말을 위한 신호도 위치 추정에 이용하기 때문에 거리차이가 커짐에 따라 신호 대 잡음 비가 감소함으로 설명된다. 또한 데이터 통신과 위치 추정 서비스를 동시 지원할 경우, 각각의 서비스를 단독으로 지원할 때의 소비되었던 전력 중 최대치보다 항상 더 큰 전력이 요구된다는 것을 알 수 있다. 또한 TOA기반 측위와 비교하였을 때, 전체적으로 더 큰 전력이 소비됨을 확인 할 수 있다. 이는 송수신기 간의 비동기화로 인해 동일한 위치 추정 서비스 질을 지원하는데 있어 더 많은 전력이 필요함으로 설명된다. 덧붙여, 데이터통신과 위치 추정을 동시 지원할 경우, 이동 단말 간 거리가 멀어질 경우 위치 추정 서비스만 지원할 경우로 수렴하지 않는 것을 알 수 있다. 이는 TDOA 기반 측위로 인해 요구되는 신호의 세기가 커짐에 따라 데이터 통신량에 미치는 간섭의 영향이 커져서 발생되는 것으로 설명된다. Referring to FIG. 6, it can be seen that when only data communication is supported, the average power consumption decreases as the distance between the two terminals increases. This is explained by the effect of the interference signal on each other as the distance difference increases. On the other hand, when only the location estimation service is supported, the average power consumption increases. As described above, since the position estimation service uses not only the signal for itself but also signals for other terminals, it is explained that the signal-to-noise ratio decreases as the distance difference increases. In addition, when supporting both data communication and location estimation services simultaneously, it can be seen that always greater power is required than the maximum power consumed in supporting each service alone. Also, when compared with the TOA-based positioning, it can be confirmed that more power is consumed as a whole. This is explained as more power is needed to support the same location service quality due to the asynchronization between the transceivers. In addition, when supporting the data communication and the position estimation at the same time, it can be seen that when the distance between the mobile terminals becomes long, convergence does not converge when only the position estimation service is supported. It is explained that the influence of interference on data communication is increased due to the intensity of the signal required due to the TDOA based positioning.

도 7은 도 4에서 상술한 두 가지의 서로 다른 빔포밍 설계 기법을 선택적으로 사용한 결과를 보여주는 도면이다. FIG. 7 is a diagram illustrating results of selectively using the two different beamforming design techniques described above with reference to FIG.

면에서 알 수 있듯이, 비동기화 오차에 대한 priori 정보량이 커짐에 따라 전력 소비량이 줄어드는 것을 확인할 수 있다. 또한, 낮은 priori 정보량을 소유할 때는 두 번째 방법이 전력 사용량 측면에서 더 적은 적력을 요구로 하고, 높은 priori 정보량을 소유할 때는 첫 번째 방법이 더 적합함을 알 수 있다.It can be seen that the amount of power consumption decreases as the amount of priori information for the asynchronous error becomes larger. Also, it can be seen that the first method is more suitable when possessing a low priori information amount, and the second method requires less power in terms of power use amount.

도 8은 일 예에 따른 배치된 기지국들 및 단말기들을 도시한다.8 shows deployed base stations and terminals according to an example.

일 실시예에 따르면, 도 8과 같이 기지국들(210 내지 240) 및 단말들(252 내지 256)이 배치될 수 있다. 기지국들(210 내지 240)은 정사각형의 셀의 각 꼭지점에 위치할 수 있다. 단말들(252 내지 256)은 셀 내에 임의적으로 위치할 수 있다.According to one embodiment, the base stations 210 to 240 and the terminals 252 to 256 may be arranged as shown in FIG. The base stations 210-240 may be located at each vertex of a square cell. The terminals 252 through 256 may be arbitrarily located within the cell.

도 9는 일 실시 예에 따른 전자 장치를 도시한다.9 illustrates an electronic device according to one embodiment.

전술된 시스템(200)은 하나의 전자 장치(900)에서 구현될 수 있다.The system 200 described above may be implemented in one electronic device 900.

전자 장치(900)는 통신부(910), 처리부(920) 및 저장부(930)를 포함할 수 있다.The electronic device 900 may include a communication unit 910, a processing unit 920, and a storage unit 930.

전자 장치(100)는 전술된 빔포밍 조정 시스템(200)에 대응할 수 있다. 통신부(910)는 전술된 기지국(210)에 대응할 수 있다. 처리부(920)는 전술된 중앙 유닛(205)에 대응할 수 있다. 시스템(200)의 복수의 기지국들은 전자 장치(900)의 복수의 안테나들에 대응할 수 있다.The electronic device 100 may correspond to the beamforming adjustment system 200 described above. The communication unit 910 may correspond to the base station 210 described above. The processing unit 920 may correspond to the central unit 205 described above. A plurality of base stations of the system 200 may correspond to a plurality of antennas of the electronic device 900.

저장부(930)는 통신부(910)가 수신한 정보 및 처리부(920)에 의해 생성된 정보를 저장할 수 있다.The storage unit 930 may store the information received by the communication unit 910 and the information generated by the processing unit 920.

따라서, 전술된 실시예들에서 시스템(200)은 전자 장치(900)로 대체될 수 있다. 또한, 기지국(210)은 통신부(910)로 대체될 수 있고, 중앙 유닛(205)는 처리부(920)로 대체될 수 있다. 기지국(210) 및 중앙 유닛(205) 간의 통신은 통신부(910) 및 처리부(920) 간의 통신으로 대체될 수 있다. 말하자면, 시스템(200), 기지국(210) 및 중앙 유닛(205)에 대하여 설명된 기능, 동작 및 구성 등은 전자 장치(900), 통신부(910) 및 처리부(920)에 각각 적용될 수 있다.Thus, in the embodiments described above, the system 200 may be replaced by an electronic device 900. In addition, the base station 210 may be replaced by a communication unit 910, and the central unit 205 may be replaced by a processing unit 920. [ Communication between the base station 210 and the central unit 205 may be replaced by communication between the communication unit 910 and the processing unit 920. The functions, operations, and configurations described with respect to the system 200, the base station 210, and the central unit 205 can be applied to the electronic device 900, the communication unit 910, and the processing unit 920, respectively.

예를 들어, 전자 장치(900)의 통신부(910)는 빔포밍 벡터에 기반하여 단말(252)로 신호를 전송할 수 있고, 빔포밍 벡터에 기반하여 단말(252)로 데이터를 전송할 수 있다.예를 들어, 처리부(920)는 전송된 신호에 기반하여 단말(252)의 위치를 추정할 수 있고, 추정된 단말(252)의 위치 및 단말(252)의 실제의 위치 간의 위치 정확도가 소정의 위치 정확도의 범위 내가 아닌 경우 또는 수신한 데이터 레이트가 소정의 데이터 레이트에 비해 더 작은 경우, 데이터의 전송에 대한 전력 소비가 최소화되도록 빔포밍 벡터를 조정할 수 있다.For example, the communication unit 910 of the electronic device 900 may send a signal to the terminal 252 based on the beamforming vector and may transmit data to the terminal 252 based on the beamforming vector. The processing unit 920 can estimate the position of the terminal 252 based on the transmitted signal and estimate the positional accuracy between the estimated position of the terminal 252 and the actual position of the terminal 252 at a predetermined position The beamforming vector may be adjusted such that the power consumption for transmission of data is minimized when it is not within the accuracy range or when the received data rate is smaller than the predetermined data rate.

도 10은 일 실시예에 따른 전자 장치를 도시한다.10 illustrates an electronic device according to one embodiment.

일 실시예에 따르면, 전자 장치(1000)는 빔포밍 코베리언스 생성부(1010), 위치 정확도 생성부(1020), 선형화부(1030) 및 제어부(1040)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 빔포밍 코베리언스 생성부(1010), 위치 정확도 생성부(1020), 선형화부(1030) 및 제어부(1040)는 전자 장치(1000)에 포함된 하나의 프로세서에 의해 수행되는 각각의 유닛일 수 있다.According to one embodiment, the electronic device 1000 may include a beamforming covariance generator 1010, a position accuracy generator 1020, a linearizer 1030, and a controller 1040. For example, the beamforming covariance generator 1010, the position accuracy generator 1020, the linearizer 1030, and the controller 1040 may be implemented by a processor included in the electronic device 1000, Lt; / RTI >

다른 일 실시예에 따르면, 전자 장치(1000)는 전술된 중앙 유닛(205) 또는 전자 장치(900)의 처리부(920)에 대응할 수 있다. 즉, 전자 장치(1000)의 빔포밍 코베리언스 생성부(1010), 위치 정확도 생성부(1020), 선형화부(1030) 및 제어부(1040)가 수행하는 각 기능은 중앙 유닛(205) 또는 전자 장치(900)의 처리부(920)가 수행하는 기능으로 이해될 수 있다.According to another embodiment, the electronic device 1000 may correspond to the processing unit 920 of the central unit 205 or the electronic device 900 described above. That is, each function performed by the beamforming cervixer generation unit 1010, the position accuracy generation unit 1020, the linearization unit 1030, and the control unit 1040 of the electronic device 1000 is performed by the central unit 205 or the electronic unit Can be understood as a function performed by the processing unit 920 of the apparatus 900. [

전자 장치(1000)는 제1 빔포밍 벡터를 이용하여 제2 빔포밍 벡터를 생성할 수 있다. 제2 빔포밍 벡터는 전술된[수학식 12] 내지 [수학식 14]의 조건들을 만족하는 빔포밍 벡터일 수 있다. The electronic device 1000 may generate a second beamforming vector using the first beamforming vector. The second beamforming vector may be a beamforming vector satisfying the above-mentioned conditions (12) to (14).

본 발명은 종래 기술(한국공개특허 제10-2014-0014355호)과 달성하고자 하는 시스템 목적(데이터 서비스와 위치 추정 서비스를 동시에 고려한 최소 전력을 사용하는 빔포밍 디자인) 측면에서는 동일하지만, 이를 해결하기 위해 빔포밍을 디자인하는 해결방법이 다르다. The present invention is similar to the prior art (Korean Patent Laid-Open No. 10-2014-0014355) and the system objective to be achieved (beamforming design using minimum power considering both data service and location estimation service) The solution to design beamforming differs.

TDOA 기반 위치 추정을 고려할 시에는 기지국과 단말 간의 클락 오프셋이 존재하는 비동기 상황을 생각해야 하므로, 빔포밍 벡터를 디자인을 위한 빔포밍 코베리언스 행렬 생성부 및 위치 정확도 생성부 부분이 차별성을 갖게 된다. 비동기 상황에서 위치 정확도를 나타내는 CRB의 수식이 TOA기반 위치 추정과 다르게, w에 관한 복잡한 관계를 가지는 [수학식 16]과 [수학식 17] 같이 변하게 되므로 빔포밍 디자인을 위해 다른 빔포밍 디자인 기법이 필요하게 된다. Considering the TDOA-based position estimation, it is necessary to consider an asynchronous state in which a clock offset between the base station and the terminal exists. Therefore, the beamforming covariance matrix generator and the position accuracy generator for designing the beamforming vector have differentiation . Since the CRB equation representing the positional accuracy in the asynchronous situation is different from the TOA-based positional estimation, the beamforming design technique is different for the beamforming design since it is changed as [Equation 16] and [Equation 17] .

만약, TOA기반 위치 추정에서 제안된 빔포밍 방법을 비동기 상황에서 적용한다면, 요구되는 위치 정확도 및 데이터 서비스 조건에 만족하는 빔포밍 벡터를 생성하지 못할 것이다. If the proposed beamforming method in the TOA based position estimation is applied in the asynchronous situation, the beamforming vector satisfying the required position accuracy and data service condition will not be generated.

위치 정확도 생성부분에서 본 발명은 클락 오프셋에 대한 정보량 정도에 따른 두 가지 방법을 제안하였다. In the position accuracy generation part, the present invention proposes two methods according to the degree of information on the clock offset.

첫 번째로는 [수학식 27]을 사용하여 [수학식 28]로 위치 정확도 생성부를 디자인하는 방법으로, TOA기반 위치 추정에서 제안되었던 알고리즘, 즉 MM method, rank relaxation, eigen approximation, scaling을 사용하는 방법이다. First, a method for designing a position accuracy generator using Equation (27) using Equation (27), using the algorithm proposed in TOA-based position estimation, i.e., the MM method, rank relaxation, eigen approximation and scaling Method.

하지만, 첫번째 방법은 클락 오프셋에 관한 정보량이 충분할 때만 유효한 방법이기 때문에, 사용에 제한이 없는 보편적인 빔포밍 디자인 방법으로 두 번째 방법을 제시하였다. However, since the first method is effective only when the amount of information on the clock offset is sufficient, a second method is proposed by a universal beamforming design method which is not limited in use.

두 번째 방법은 block coordinate iterative method를 적용한 방법으로써, 각각의 iteration마다 하나의 기지국의 코베리언스 행렬을 최적화하고 그 외의 나머지 기지국들의 코베리언스 행렬은 고정시킨다. 그 후 첫 번째 방법에서 제안되었던 MM method, rank relaxation, eigen approximation, scaling을 사용하여 최종적인 빔포밍 벡터를 구한다.The second method is a block coordinate iterative method, which optimizes the Covariance matrix of one base station for each iteration and fixes the Covariance matrix of the remaining base stations. Then, the final beamforming vector is obtained by using the MM method, rank relaxation, eigen approximation, and scaling proposed in the first method.

Claims (7)

제1통신부 및 제2통신부를 포함하는 전자 장치에 의해 수행되는 빔포밍 벡터 조정 방법에 관한 것으로,
상기 제1통신부를 이용하여 상기 단말로 제1신호를 전송하고, 상기 제2통신부를 이용하여 상기 단말로 전송하는 단계;
상기 복수의 신호들의 도착 시간 차이(Time Difference Of Arrival; TDOA)에 기반하여 상기 단말의 위치를 추정하는 단계;
상기 빔포밍 벡터에 기반하여 상기 단말로 데이터를 전송하는 단계;
상기 단말로부터 상기 단말이 데이터를 수신한 데이터 레이트에 대한 정보를 수신하는 단계; 및
상기 추정된 단말의 위치 및 상기 단말의 실제의 위치 간의 위치 정확도가 소정의 위치 정확도의 범위 내가 아닌 경우 또는 상기 수신한 데이터 레이트가 소정의 데이터 레이트에 비해 더 작은 경우, 상기 데이터의 전송에 대한 전력 소비가 최소화되도록 상기 빔포밍 벡터를 조정하는 단계를 포함하는 빔포밍 벡터 조정 방법.
The present invention relates to a beamforming vector adjustment method performed by an electronic device including a first communication unit and a second communication unit,
Transmitting a first signal to the terminal using the first communication unit and transmitting the first signal to the terminal using the second communication unit;
Estimating a position of the UE based on a Time Difference Of Arrival (TDOA) of the plurality of signals;
Transmitting data to the terminal based on the beamforming vector;
Receiving information on a data rate at which the terminal received data from the terminal; And
When the position accuracy between the estimated position of the terminal and the actual position of the terminal is not within a predetermined range of the position accuracy or when the received data rate is smaller than a predetermined data rate, And adjusting the beamforming vector such that consumption is minimized.
제1항에 있어서,
상기 빔포밍 벡터를 조정하는 단계는,
상기 빔포밍 벡터의 빔포밍 코베리언스 행렬을 생성하는 단계;
상기 생성된 빔포밍 코베리언스 행렬을 이용하여 상기 수신한 데이터 레이트에 관한 함수를 선형화함으로써 로컬 빔포밍 코베리언스 행렬을 생성하는 단계; 및
상기 로컬 빔포밍 코베리언스 행렬에 기반하여 상기 빔포밍 벡터를 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 빔포밍 벡터 조정 방법.
The method according to claim 1,
Wherein adjusting the beamforming vector comprises:
Generating a beamforming Covariance matrix of the beamforming vector;
Generating a local beamforming Covariance matrix by linearizing a function on the received data rate using the generated beamforming Covariance matrix; And
And adjusting the beamforming vector based on the local beamforming Covariance matrix.
제2항에 있어서,
상기 로컬 빔포밍 코베리언스 행렬을 생성하는 단계는,
상기 제1 및 제2 통신부에 의하여 생성되는 비동기화 오차에 대한 소유 정보량의 정도에 따라 서로 다른 방법으로 빔포밍 코베리언스 행렬을 생성하는 것을 특징으로 하는 빔포밍 벡터 조정 방법.
3. The method of claim 2,
Wherein generating the local beamforming coercivity matrix comprises:
Wherein a beamforming Covariance matrix is generated in a different manner according to the degree of ownership information on the asynchronization error generated by the first and second communication units.
제2항에 있어서,
상기 로컬 빔포밍 코베리언스 행렬을 생성하는 단계는,
슈어 컴프리먼트 조건 (Schur complement condition)에 따라 측위 요구 조건을 세미 데피니트 프로그래밍 (semi-definite programming: SDP) 형태로 변경하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 빔포밍 벡터 조정 방법.
3. The method of claim 2,
Wherein generating the local beamforming coercivity matrix comprises:
Further comprising changing the positioning requirement to a semi-definite programming (SDP) form according to a Schur complement condition.
제2항에 있어서,
상기 로컬 빔포밍 코베리언스 행렬을 생성하는 단계는,
상기 로컬 빔포밍 코베리언스 행렬을 생성하는 단계는 상기 빔포밍 코베리언스 행렬과 관련된 피셔 정보 행렬의 하한을 생성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 빔포밍 벡터 조정 방법.
3. The method of claim 2,
Wherein generating the local beamforming coercivity matrix comprises:
Wherein generating the local beamforming Covariance matrix further comprises generating a lower limit of a Fischer information matrix associated with the beamforming Covariance matrix.
제2항에 있어서,
상기 로컬 빔포밍 코베리언스 행렬을 생성하는 단계는,
상기 빔포밍 코베리언스 행렬과 관련된 피셔 정보 행렬의 컨벡스가 아닌 성질이 컨벡스로 이루어지도록, 블락 코오디네이트 이터레이티브 (block coordinate iterative method) 방법을 사용하여 상기 제1 및 제2 통신부의 빔포밍 코베리언스 행렬만 고려하되, 나머지 빔포밍 코베리언스 행렬은 고정시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 빔포밍 벡터 조정 방법.
3. The method of claim 2,
Wherein generating the local beamforming coercivity matrix comprises:
The method of claim 1, wherein the beamforming is performed using a block coordinate iterative method so that the non-convex property of the Fourier information matrix associated with the beam-forming Covariance matrix is convex, Wherein only the Covariance matrix is considered, and the remaining beam-forming Covariance matrix is fixed.
제2항에 있어서,
상기 로컬 빔포밍 코베리언스 행렬을 생성하는 단계는,
메이져리제이션-미니미제이션(majorizationminimization) 알고리즘을 사용하여 상기 수신한 데이터 레이트에 관한 함수 중 컨벡스(convex)가 아닌 부분을 상기 선형화함으로써 상기 로컬 빔포밍 코베리언스 행렬을 생성하는 것을 특징으로 하는 빔포밍 벡터 조정 방법.
3. The method of claim 2,
Wherein generating the local beamforming coercivity matrix comprises:
Characterized in that the local beamforming coercivity matrix is generated by linearizing a non-convex portion of a function related to the received data rate using a majorizationminimization algorithm, Vector adjustment method.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210051558A (en) * 2019-10-30 2021-05-10 롯데정보통신 주식회사 Positioning error reduction method of smart terminal
CN113170322A (en) * 2018-11-07 2021-07-23 索尼公司 Electronic device, wireless communication method, and computer-readable medium
CN119255373A (en) * 2024-12-06 2025-01-03 北京航空航天大学 5G AeroMACS base station communication and positioning integrated method

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5135946B2 (en) 2007-08-14 2013-02-06 富士通株式会社 Wireless positioning system
WO2011013220A1 (en) 2009-07-29 2011-02-03 株式会社日立製作所 Positioning system and positioning method
JP2012168056A (en) * 2011-02-15 2012-09-06 Toshiba Corp Radio terminal position measuring system
KR101499384B1 (en) * 2014-02-07 2015-03-11 한국과학기술원 Method and apparatus for adjusting beamforming vector which provide joint localization and data transmission

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113170322A (en) * 2018-11-07 2021-07-23 索尼公司 Electronic device, wireless communication method, and computer-readable medium
KR20210051558A (en) * 2019-10-30 2021-05-10 롯데정보통신 주식회사 Positioning error reduction method of smart terminal
CN119255373A (en) * 2024-12-06 2025-01-03 北京航空航天大学 5G AeroMACS base station communication and positioning integrated method

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